论文总字数：17622字

摘 要

本设计是设计出一款单片机数控电源。我使用的单片机主控芯片为STC89C51，数模转换使用的是TLC5615，运算放大器是OPA2107，场效应管使用的为IRF9Z24N，为了使得最后输出的电压恒定，这就需要运算放大器和场效应管两者之间构成一个负反馈系统。然后通过电位器的分压，使得输出的模拟信号能够反馈到我采用的OPA2107上，这样的话就可以让准确度更高了。此次设计通过独立式的键盘电路与单片机STC89C51相连接，对数据进行筛选和判断，从而实现控制电源的输出。通过四位一体共阳数码管显示出该数控电源的输出电压，从而实现本设计的要求。

关键词：单片机；数模转换；数码管；数控电源

The design And Implementation of A Single-chip Microcomputer Numerical Control Power Supply

Abstract

This design is designed a single-chip microcomputer numerical control power supply. I am a STC89C51 using single-chip microcomputer control chip, digital to analog conversion using TLC5615, operational amplifier is OPA2107, field effect tube as the IRF9Z24N, in order to make the output voltage constant, which requires operational amplifier and field effect tube between constitute a negative feedback system. And then through the potentiometer partial pressure, which makes the analog signal output feedback to my OPA2107, so can get higher accuracy. This design through independent type keyboard circuit connected to microcontroller STC89C51, the filtered data, and judgment, so as to realize control of power output. Through four total Yang digital tube shows that the integrated numerical control power supply output voltage, so as to realize the design requirements.

Keywords: MCU;D/A Conversion;Digital Tube;Digital Controlled Source

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 课题研究的背景及意义 1

1.1.1 课题背景 1

1.1.2 课题意义 1

1.2 文献综述 1

1.2.1单片机数控电源的设计与实现的现状 1

1.2.2 结论 2

1.3 本课题主要研究任务及内容 2

第二章 系统需求分析与原理讲解 3

2.1 电源的组成结构 3

2.1.1 数控部分 3

2.1.2 稳定电流的输出部分 3

2.2 程序框图 3

2.3 原理讲解 4

2.3.1 供电部分 4

2.3.2 晶振部分 5

第三章 主要器件介绍 7

3.1 STC89C51单片机 7

3.1.1主要参数 7

3.1.2 STC89C51单片机的示意图 7

3.2 TLC5615CP 8

3.2.1 TLC5615 器件的引脚图及各引脚功能 8

3.2.2 TLC5615的内部原理图 9

3.2.3 TLC5615的逻辑时序图 10

3.2.4 TLC5615和DAC0832两者的比较 10

3.3 键盘 10

第四章 系统硬件部分 12

4.1 按键部分 12

4.2 数码管显示部分 12

4.3 数模转换部分 13

4.4 MOS放大部分 14

4.5 过流检测及短路保护 14

4.6 报警电路 15

第五章 系统软件的设计 16

5.1 系统软件流程图 16

5.2 系统开发环境 16

5.2.1 keil4的发展 16

5.2.2 概述 16

5.2.3 新特性 17

5.3 系统仿真（Proteus） 17

5.3.1 功能介绍 17

5.3.2 独有特点 17

5.3.3 功能模块 17

5.3.4 丰富资源 18

5.3.5 仿真功能 18

第六章 调试及运行结果分析 20

6.1 元器件清单 20

6.2 实验结果及分析 21

6.2.1 数字部分电路PCB设计 21

6.2.2 焊接 22

6.2.3 调试步骤及解决方法 23

6.2.4 误差分析 23

第七章 结束语 24

致 谢 25

参考文献(References) 26

附 录 27

第一章 绪 论

1.1 课题研究的背景及意义

1.1.1 课题背景

数控电源技术是一种实用性很强的工程技术，现今用于很多的行业。现在的电源技术结合电子，系统集成，电气，材料，控制理论等诸多领域。直流稳压电源在目前的电子行业中，是必不可少的组成部分，学校的教学设备和公司的科研都有使用。

而在电子系统中，通常需要稳定的直流电源的电源电压，传统的直流电源电压稳定化处理是由整流、稳压、滤波、电源变压器等组成，所以具有很多的缺点，比如说，可靠性很低、体积大、干扰大、精度比较低等等。

在电子设备中，电源的质量很重要，因为一切都是以自身安全为前提。在此次课题中我采用恒流电源，原因是它具有很多的优点，比如说，损耗很低，体积小，效率高等优点。现如今，电子信息行业的日益发展，促使人们对恒流电源的依赖性越来越强。我相信，在不久的将来，恒流电源的发展空间是巨大的。

1.1.2 课题意义

此次课题我研究的是单片机数控电源的设计与实现，通过单片机控制电源电压的输出值，然后利用数模转换实现，本课题中的电压输出范围为0-12V，数控电流源可以提供恒流负载功率，这样的数值控制恒流电源范围的应用非常广泛，通过提高充电器的输出电压值，就必须要保证恒流进行充电，充电完成后，输出电压就不需要保证了。这么做的目的是，可以增强生产的效率，降低劳动率。它可以提供各种放大器的偏置电流来稳定其静止的操作点，但也作为一个有功负载，是为了增大其放大倍数。它已广泛应用于差分放大器电路和脉冲长生电路。

1.2 文献综述

1.2.1 单片机数控电源的设计与实现的现状

在中国，从1960年代中期开始直到90年代，电力电子学一直作为电源产业的核心技术，由于系统的要求更加的高效化，并且对功率而言也需要低功率。电力电子技术促使电源产业更加的智能化以及更强的灵活性，我相信在不久的将来，电源行业的前景一定非常可观。^[12]

电力电子技术是一项高科技技术，经过时间的推移，它已慢慢的发展壮大。然后，我们也不能忽略电源技术的发展，它促进了电力技术，也对信息技术的发展提供了很大的帮助。因此，现今我们的电源技术和信息技术才会这么的先进。到目前为止，电力已成为一个人们日常生活生产中密不可分的基础科技，并广泛应用于各行各业，电力电子技术的发展趋势已然成为高频、高效率、高密度、低电压、高电流和多样化。^[2]

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