基于AT89C51的数控多路直流稳压电源设计

来源：安博电竞官网    发布时间：2024-02-28 15:09:11

  当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路--电源电路，直流电源趋向多功能和数字化方向。直流稳压电源的供电电源大都是交流电源，当交流供电电源的电压或负载电阻变化时，稳压器的直流输出电压都会保持稳定。 直流稳压电源随着电子设备向高精度、高稳定性和高可靠性的方向发展，对电子设备的供电电源提出了高的要求。本文以单片机为核心，构成可同时控制6路正负输出，具有定点显示和巡回显示等功能的数控直流稳压电源。

  系统有6路电压输出，其中3路为正，3路为负。电压调节范围为0～35 V ,最大输出电流（A ）分别为5,2和1,具有过流保护功能。数字显示有5位，其中1位显示路号，1位显示电压极性，另3位显示输出电压。键盘设有16个键，数字键0～ 9及小数点键用于设定电压输出路号及幅值；“↑”键为逐步增加输出电压或路号；“↓”键为逐步减少输出电压或路号；“C L R ”键用于清除错误输入，恢复原先状态；“# ”键用于启动电压设定状态和确认新设定；“@ ”键为巡回显示和定点显示切换键。

  本系统设有巡回显示、定点显示和电压设定3种工作状态。当接通电源时，自动设置为巡回显示状态，它将每隔4 s 在显示器上巡回显示不同路号和相应电压。若再按“# ”，则电压显示值出现闪烁现象，表示进入电压设定状态。如果依次按下“2”，“6”，“·”，“3”，再按“# ”键确认，新的电压26.3 V 为实际输出，设定完毕。也可以在电压设定状态下， 用“↑”键和“↓”键以0. 1 V 的增量设定电压。系统设有自动识别功能，将不接受超出应用限制范围的电压设定值。在未按“# ”键之前，对误输入的电压可以用“C L R ”键清除后重新设定。在定点显示态，可用数字键、“↑”或“↓”键选择监视的电压路号。同样地，系统将不接受超出实际范围的路号设定值。输出电压的正负值由系统自动给出，无需用户输入。巡回显示和定点显示的切换按“@”键即可。

  系统选用A T 89C51单片机为控制核心，完全兼容了8031单片机的指令和功能。同时，它还增加了内置4 K B 闪速存储器，具有128 B 内部R A M ,3个I/O 口，功耗低，体积小巧，不需扩展存储器就能满足系统要求。图1为系统硬件原理图。

  电压输出回路原理，如图2所示。其调整管采用共射极连接方式，与常见的共集极连接方式相比，功耗和纹波系数大为降低。增并调整管，适当增加B G 2 的容量即可扩展功率输出容量。由于电压反馈调节采用了比例积分调节器，输出电压在正常的工作区能完全地跟踪控制电压Uin .经过推导，可得稳态的输出电压值Uo = WinRw /Rr .Rb 及B G 3 等构成过流保护电路。理论可以证明，该回路近似为一阶控制管理系统，具有绝对的稳定性。因此，它十分适合于系统的设计的基本要求，详细的分析说明可参见文献〔2〕。

  控制电压给定回路由单片机、D /A 转换器和采样保持器等组成。控制电压由D /A 提供，

  系统采用了开环控制方式。一般说来，开环控制的抗干扰的能力和精度差〔3 〕。但由于本电压输出电路采取了特有的结构，能实现无静差调节。这样，可以省去类似文献〔2〕电路中的A /D 采样和比较电路，既降低了成本，又简化了结构。其控制算法简单，可靠性显着增强。D /A 输出一般很稳定，但分辨率有限。按本系统的设计的基本要求，输出电压的分辨率必须大于0.1 V .已知稳压输出量程为0～3 5V , 若D /A 的量程和参考电压以5V 计，则D / A 的分辨率B应满足2B>

  35/0.1,B>

  8.4.故可采用10或12位的D /A 转换器。为保证一定裕量，系统采用D A C 1210.本系统具有多路正负输出，考虑到高位D /A 转换器价格较高。采样-保持电路由数据锁存器74L S 273,以及6块采样-保持器L F 398组成。当D A C 1210输出第N 路（1≤N≤6）控制电压时，通过74L S 273的第N 位输出状态的改变，使相应路的采样/保持器L F 398由保持状态变为采样状态。然后，再恢复成保持状态，以此来实现对控制电压的采样和保持。

  考虑到本系统监控软件的负担较重，显示采用了静态显示模式〔5 〕。不难发现，电源输出的极性决定于输出电压回路的电路结构，与路号有一一对应的关系。因而，可由软件自动设置。故两块数码管可完全共享一组8位显示数据。这样5位L E D 只需设4个锁存器（74L S273）。键盘电路设置于P 1 口，为典型的4×4中断扫描键盘。

  本软件设计通过合理的安排中断和划分各功能模块，设置统一的状态字，有效克服了系统的功能多、状态转换复杂给软件设计带来的困难。系统软件流程图，如图3所示。

  状态字（SB ）占用一个字节，有效位为5位。状态字通道被启动后，控制指定的设备完成相关的规定的操作，同时，通道在执行对外围设备控制的过程中，要记录通道与设备执行情况，为此系统在主存中安排另一个固定单元，用于存放这些被记录状态，有

  S B .4 = 1,表示电压非首次数字设定，SB .4 = 0,表示电压首次数字设定。

  主程序。进行系统初始化设定（I/O 口、定时、中断、状态字、各数据缓冲区等初始化），等待中断。定时中断服务程序。输出电压的稳定性是稳压器最重要的指标。考虑到采样-保持器输出有一缓慢的下降速率（当L F 398保持电容为0.1 μF 时，下降速率约200 V ·m in- 1 ），故需定时对其进行保持和电压刷新。本服务程序完成各路电压值刷新和显示。中断申请由定时/计数器T 0 提出，每隔130 m s 中断一次，中断服务级为最高级。 键盘中断服务程序。根据键码和当前状态字，跳转相应的功能处理程序，中断由IN T 0 引入。 键扫描译码程序。将0～9、小数点，以及其它按键译成对应00H ～0F H 的十六进制码。显示译码程序。将键码缓冲区的内容译成七段码并存入相应的显示缓冲区。 D /A 译码程序。将键码缓冲区的内容译成对应的12位D /A 二进制数码，并存入相应的D /A 数据缓冲区（一路输出占2 B ）。显示子程序。根据路数，将该路数据缓冲区的内容与屏蔽字相或后，送对应数管。错程识别序1.在电压设定状态，判定键入数字码后，键码缓冲区数据格式的错误，恢复键入前的状态并给出相应标志（SB .3）。错程识别序2.在电压设定状态，判定键入“↑”键、“↓”键后，键码缓冲区数据格式的错误恢复键入前的状态，并给出相应标志（S B .3）。

  互方之一定义用于数据交换的底层内存分配机制。另一方总是使用已公布的接口来分配或释放缓冲区，从而避免潜在的不一致。这种模型需要双方都坚持一个可能与软件基本功能无关的编程约定，而且在正常的情况下，这个编程约定可能使代码更加不可重用。

  驱动数据交换的那一方将负责管理操作 —— 当该方充当数据提供者时，这是一个相对适当的方案。 然而，当该方充当数据使用者时，事情就变得棘手了。为避免去发现数据大小，数据使用者可以分配一个任意大小的缓冲区。如果该数据缓冲区只有少数大，就必须对数据提供者发出多次调用。因此这种方法需要围绕该交互调用编写额外的循环代码，以备多次调用之需。

  （1） D /A 数据缓冲区。存放各路输出的D /A 值二进制码，每路占2 B ,共12 B .（2） 键码缓冲区。在电压设定状态，存储键入的数值码（包括小数点），一键码用4位二进制数表示。故每路占2 B ,共12 B .（3） 显示缓冲区。 存储各路输出电压显示七段码（含路数、输出极性、电压大小），每路占4 B ,共24 B .（4） 键码备份缓冲区。进入电压设定状态时，程序将复制当前路键码缓冲区的内容并存入此区，共2 B .（5） 显示备份缓冲区。进入电压设定状态时，程序将复制当前路显示缓冲区的内容并存入此区，共4 B .

  除了上述困难之外，安全性也证明是传统方法存在的问题：传统缓冲区管理方案无法容易地防止恶意用户刻意改写数据缓冲区，因此导致程序异常。考虑到所有这一切，设计一个适当的数据缓冲区接口就势在必行！

  本文将单片机控制回路与无静差的电压输出回路有机结合，构成一款新式多路数字可调功率直流稳压电源，很适合一般教学和科研使用。单片机、D A C 与其它外围电路独立供电。D A C 采用高稳定性的基准电源为参考电压，面板电源开关可设计成仅切断输出回路的供电电源。还需要注意选择特性较理想的、功率适当的晶体管，加装大小适当的散热片。这样，一般不需太多调试就能获得成功。因此，本电源推广容易，可望获得广泛的应用。

  1 引 言 由于经济的加快速度进行发展，我们正常的生活水平得到较大的提高，生活节奏也慢慢变得快，为此家电遥控和家庭安全也为人们所需要和重视。以AT89C51单片机为核心通过电话进行电器遥控和报警装置主要解决这样一些问题。他的基本功能有：通过电线路电器通断，遥控路数能够准确的通过需要进行扩展；可以实现电器调压调速控制，有密码设定，保密安全性好；有语言提示，避免盲目操作；可以取消已输入的操作命令；当单片机接收到家中天然气泄露、温度超限和失窃信号后会自动拨打预留电话并报告家中发生的情况。 2硬件电路设计 总体电路设计思路是：电话遥控报警器与家用电话采用并联方式，当有振铃信号时单片机开始记数，前10次铃声内若有人接电话，则遥控报警器被

  单片机为核心的遥控报警系统模块设计与原理分析 /

  美国Dallas公司推出的串行接口实时时钟芯片DSl302可对时钟芯片备份电池进行涓流充电。由于该芯片具有体积小、功耗低、接口容易、占用CPUI／O口线少等主要特征,故该芯片可作为实时时钟大范围的应用于智能化仪器仪表中。 笔者在调试中发现在对DSl302编程中有几个问题易被疏忽而导致错误,现提供给读者参考。 1读操作出现的错误 按照参考文献 的读操作程序框图和参考文献 、 所叙述的可知：单字节读操作每次需16个时钟,地址字节在前8个时钟周期的上升沿输入,而数据字节在后8个时钟周期的下降沿输出。据此结合图1的硬件连接图编制出了如下的单字节读程序： ＤＳ＿ＲＥＡＤＳＥＴＢＰ１．２;令 =0 。 ＣＬＲＰ１．１

  中断 定时器/计时器是51单片机最基本的功能器件，熟练掌握其编写方法至关重要； #include reg51.h #include stdio.h unsigned char n=0,f=0,s=0; void main() { TMOD=0X61; TH0=(65536-9216)/256; TL0=(65536-9216)%256;初始化定时器 TH1=156; TL1=156; IT0=1; EX0=1; EA=1; T1=0; while(1)P1=s; } void Timer0() interrupt 1 { T1=1; TH0=(65536-9216

  1 引言 随着科学技术的持续不断的发展，对设备的状态的检验测试要求慢慢的升高，从而要求测试设备可提供高精度的准确测试。要实现高精度的准确测试，测试设备中的电压信号经过电路后要提供准确的电压值，这就对电源模块的准确度提出了很高的要求。 在某测试设备的研制过程中，为完成测试任务，该设备需要多种直流电压信号，并且要求能够对部分电压信号的输出来控制。通过一系列分析发现，该测试设备提供给电源模块的空间很小，且三路直流电压输出通过外部高低电平来控制，现有的电源模块不足以满足这一需求;未解决这一问题， 设计 了一种输出电压可控的直流电源模块，用来为测试设备提供 12 V、+5 V、+9 V和+6 V 直流电压信号输出，同时能根据控制信号输入端电压的

  模块设计方案 /

  1 引言 由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为实现这一功能，电力系统在所有的环节和不一样的层次还拥有相对应的信息与控制管理系统，对电能的生产的全部过程做测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、经济、优质的电能。近年来，我国的电力系统快速地发展，许多变电站和供电所都在进行自动化和无人值守的改造，因此在变电站等电力系统中应用状态监测与控制技术和发展新的状态监测与控制技术已成了我国电力综合自动化系统研究中的最重要的任务之一。 控制技术是近代控制理论中的一种高级策略和新颖技术。模糊控制技术基于模糊数学

  0 引言 烟叶烘烤过程的温湿度能否精准测控决定着烟叶的质量。传统上烟叶烘烤过程的几十个小时一般完全由人工监测，利用于湿球玻璃温度计采集数据。主要出现一些明显的异常问题如下：无法确保烘烤出的烟叶质量优劣；监测时间长，劳动强度大；效率低，没办法实现工业化生产，为解决以上问题，就必须对烤房做改造。为此，本文介绍了一种基于AT89C51单片机和SHT11数字温湿度传感器的多点采样的新型烤房智能测控系统。 1 系统硬件总体设计 根据烤烟房的具体实际的要求，本系统主要由AT89C51单片机、SHT11温湿度传感器、加热控制装置、排湿控制装置、液晶显示、通信装置和上位机装置等部分所组成。系统框图如图1所示。 1．1 微控制器的选择 本文设计的系

  这里所介绍的基于单片机AT89C5l的三相异步电动机软启动器从本质上改善交流电动机的启动特性，而且具有节电运行、过流保护、过载保护、缺相保护等功能。 1 工作原理及硬件构成 该软启动器的硬件电路结构框图如图1。 启动时(接到启动指令)，从单片机输出口产生移相触发脉冲，经过控制串接在三相异步电动机绕组中的双向晶闸管的导通角α，使之实现斜坡方式减压启动。在电机运行中，实时检测电机功率因数，据此改变导通角α，实现节电运行。过流与过载检测采用常规电流互感器电路，经整流、滤波、放大、A/D转换及隔离后送人单片机，由软件完成数据处理及判断。缺相检测采用同时检测三相电源的方法以判断缺相故障。每相检测电路

  的三相异步电动机软启动器设计 /

  越来越多的测量仪器提供GPIB（General Purpose Intefface Bus）总线接口，通过该总线可以方便快捷地连接带有GPIB接口的仪器及计算机，组成一个GPlB网络。GPIB设备与计算机连接时，需要借助GPIB接口板卡，但这些GPIB接口板卡价格昂贵，给仪器与计算机连接带来不便。在大多数情况下计算机只连接一台GPIB接口仪器，并不是特别需要这些功能复杂价格昂贵的GPIB板卡。面对单台仪器与计算机连接的功能需求，本文设计了一种性价比突出的RS232一GPIB控制器，该控制器利用计算机最常用的RS232接口，控制带有GPIB接口的仪器，在计算机与仪器之间建立数据传输的通道。同时，支持SCPI（Standard Comman

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