第二章 总体设计方案

2.1 系统设计要求

此次设计的直流稳压源要求如下：

（1）    输入电压12V，输出电压10V以下，输出电流范围：20mA～2000mA。

（2）    可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1％+10 mA。

（3）    具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA。

（4）    改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1％+10 mA。（负载调整率）

（5）    纹波电流≤5mA。

描述输入交流电压变化对输出电压影响的技术指标如下：

（1）最大输出电流

输出电流是指负载中流过的电流。最大输出电压供给负载的最大平均电流。

（2）电压调整率

电压调整率表示负载电流为额定值时输入交流电压在额定值上下变化士10%时，稳压电源输出电压的相对变化量(百分数)一般直流稳压电源的电压调整率为1%，0.1%，0.01%等。有的也可以用绝对值表示。

（3）负载调整率(也称电流调整率)

在交流电源额定电压的条件下，负载电流从零变化到最大时，输出电压的最大相对变化量。

（4）纹波电压(现称周期和随机漂移，用PARD表示)

最大纹波电压：在额定输出电压和额定输出电流条件下，输出纹波(包括噪声)电压的绝对值大小，通常以峰值或有效值表示。

（5）效率

电源效率是指稳压电源的整机电能利用率，也就是稳压电源输出有功功率和输入有功功率两者之的比值。这个数值和稳压电源电源设计线路有密切的关系，高效率的电源可以提高电能的使用效率。

2.2 系统设计方案及方案论证

图2-1所示220V 的市电输入到电路中，经过变压、桥堆整流、滤波电路；经稳压调整模块数据采集后输出系统所需电压，同时单片机通过软件的运行来控制整个仪器的工作，从而完成设定的功能。通过数字键盘来设置直流电源的输出电压，通过A/D转换、并可由液晶屏LCD1602显示实际输出电压值。由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换模块输出模拟量，再经过运算放大器LM324隔离放大,最后输出各种设备所需要的电压。

第三章 系统的硬件电路

3.1控制器模块

3.1.1 主控芯片

本设计采用的单片机是STC89C52RC，本设计中需要设计系统以及其外部电路，设计的原理图如图3-1所示。

图3-1  MCU

             图3-2  外部晶振                   图3-3  复位电路

除上文之外选择这款单片机的主要原因还有很多，如：1.本单片机独特的P1.1口外部中断设计，对于计时具有良好的作用，相对于其他的51单片机这是相当于多增加了一个外部中断，而且是优先级很高的中断；2.本单片机可以调节时钟频率，相当于可以有多个运行速度，完全可以超频完成程序，我们都知道在电机控制上需要的是瞬时间的控制，足够的处理速度是最大的保障；3.本单片机的工作电压广泛，因为需要离线控制，即很难实现电源恒压输出，特别是电池会随放电时间的增长产生电压降，所以本设计需要的是一款稳定的单片机；4.本单片机可以提供32个自由的I/O口，而本设计刚好需要做矩阵键盘，所以本设计无疑解决了很大的问题。

 另外关于单片机周边电路，本设计需要的很简单所以我选用的是简单的按键复位电路以及基本的电容滤波电路以及晶振电路，由于本设计的工作频率要求较高，所以我选用的是11.0592MHz石英晶体晶振，以便于可以提供更快的处理速度，与竞争并联的两个电容是补偿电容，需要注意的是补偿电容不宜过大，如过大会降低电容的补偿调节效果，本设计选用22PF的双电容。复位电路是按键和一个大的电解电容并联，之后串接一个大电阻，避免单片机直接接地，当电源上电时电容相当于短路，此时单片机受高电平刺激开始复位，复位时间为T=R.C，要求T足够长，至少要达到10us级，所以在大电容非常昂贵的情况下，果断选择价格较为低廉的大电阻，使得T增大。至于滤波电路方面，需要使电源稳定，所以使用两个电容并联的方式即可，需要注意到的是电容的选用需要考虑到滤波效果，最佳配比是10uF和0.1uF。

除此之外，还需注意的是，单片机的EA端接高电平，用于使能单片机，接地与电源端需要进行滤波隔离。单片机串口通信直接使用TXD与RXD进行通信，可以节省片内资源，不需要外界I/O口转为UART口。

3.1.2 键盘控制子系统

键盘控制子系统如图3-4所示。本设计中，采用9个按键键盘对单片机进行控制。各按键分别一端接地，一端接单片机引脚。实现9个案件分别对应数字0-9，K00表示位选择键（十位或各位），K11是确定键。选择电压后，按确定键，便可输出所需的电压。

3.2 D/A 转换模块

DAC0832引脚图如3-5所示

图3-5 D/A转换DAC0832引脚

CS:  片选信号, 低电平有效

ILE: 输入锁存允许信号, 高电平有效

WR1: 写信号1(低电平有效)

WR2: 写信号2(低电平有效),这个信号结合XFER，输入锁存器将8位数据传输到DAC寄存器

IOUT1：模拟电流输出端1。当输入数字为：全” 1” 时, 输出电流最大，约为255VREF/256REB全” 0” 时, 输出电流为0

IOUT2：模拟电流输出端2， IOUT1 + I OUT2 = 常数

RFB：反馈电阻引出端, 此端可接运算放大器输出端

VREF：参考电压, -10V～+10V

Vcc ：芯片电源电压, +5V～+15V

AGND：模拟信号地

DGND：数字信号地

DI7- DI0：数字量输入信号，其中: DI0为最低位，DI7为最高位

图3-6  D/A转换部分

8位D/A转换器具有256种状态。系统设置了D/A转换接口。接受8位模数转换器DAC0832。其电路如图3-6所示。D/A转换器的输出电压是稳压器输出电路的基准电压。

稳压输出电路的输出与基准电压成正比。其时序图如图3-7所示。