基于單片機的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計摘要相較于傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源，其構(gòu)造與運作機制較為繁瑣，檢修周期長，操控效率低，精準度欠缺，抗干擾性能差勁，體型龐大且功能單一，幾乎無軟件升級及網(wǎng)絡(luò)組建能力。而數(shù)控直流穩(wěn)壓源，它以數(shù)字技術(shù)精確調(diào)控電源輸出電壓，實現(xiàn)直流電壓持續(xù)穩(wěn)定性與精確度，由此應(yīng)對傳統(tǒng)電源的諸多短板。數(shù)字化生產(chǎn)可以降低生產(chǎn)過程中的各類風(fēng)險和人為干預(yù)，解決電源模塊中的可靠性、智能化和產(chǎn)品一致性等關(guān)鍵問題，大幅度提升生產(chǎn)力水平和設(shè)備維護性，市場潛力巨大。本文設(shè)計了一款基于AT89C51單片機控制的直流穩(wěn)壓電源，以此有效彌補傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的缺陷，在節(jié)省硬件成本的同時，實現(xiàn)電源功能的多元化與操作方式的靈活化，具備極高的實際運用效益。該電源采用按鍵設(shè)定輸出電壓及閾值，單片機控制驅(qū)動模塊，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生穩(wěn)定電壓，同時經(jīng)數(shù)字信號展示輸出電壓、電流等各種運行狀態(tài)。關(guān)鍵詞：數(shù)控直流穩(wěn)壓電源；AT89C51單片機；數(shù)碼管顯示DesignofCNCDCstabilizedpowersupplybasedonmicrocontrollerAbstractThebasicstructureandworkingprincipleoftraditionalregulatedpowersuppliesarerelativelycomplex,difficulttomaintain,havepoorcontrollability,lowaccuracy,pooranti-interferenceability,largesize,andrelativelysimplebasicfunctions,withalmostnosoftwareupgradeandnetworkingcapabilities.ACNCDCstabilizedvoltagesourceisaDCvoltagesourcethatcanusedigitalcontroltocontroltheoutputvoltageofthepowersupply,andcankeeptheoutputDCvoltagestableandaccurate;CNCpowersupplyisdesignedtoaddresstheshortcomingsoftraditionalpowersupply.Digitizationcanreduceuncertainfactorsandthenumberofhumaninvolvementintheproductionprocess,effectivelysolveengineeringproblemssuchasreliability,intelligence,andproductconsistencyinpowermodules,greatlyimproveproductionefficiencyandproductmaintainability,andhavebroadmarketprospects.ThisarticledesignsaDCstabilizedpowersupplybasedonAT89C51microcontrollercontrol,whichcaneffectivelysolvetheshortcomingsoftraditionalstabilizedpowersupplies.Onthebasisofsavinghardwareinvestment,itrealizesthediversificationofpowersupplyfunctionsandflexibleoperationmethods,andhashighapplicationvalue.Thepowersupplyusesakeyboardtosettheoutputvoltageandthreshold,andiscontrolledbyamicrocontrollertodrivethemodule.Itoutputsastablevoltagethroughadigitaltoanalogconversioncircuit.Theoutputvoltage,current,andothervariousworkingstatesaredisplayedbydigitalsignals.Keywords:CNCDCstabilizedpowersupply;AT89C51microcontroller;Digitaltubedisplay開始初始化端口，輸出預(yù)設(shè)值掃描鍵盤端口，判斷是否有操作讀取按鍵情況，執(zhí)行電壓設(shè)置程序顯示當前輸出電壓返回開始初始化端口，輸出預(yù)設(shè)值掃描鍵盤端口，判斷是否有操作讀取按鍵情況，執(zhí)行電壓設(shè)置程序顯示當前輸出電壓返回圖12.主程序流程圖圖13.鍵盤掃描程序流程圖流程圖詳見圖13所示，主要負責(zé)人員通過與鍵盤子程序性應(yīng)用模塊間的常規(guī)交互界面以及各項功能測試來為鍵盤上的常見操作進行編號管理。在程序初始啟動階段，將自動識別并判斷系統(tǒng)內(nèi)文件是否已存在僅有單一開啟按鈕處于用戶開啟狀態(tài)，如未發(fā)現(xiàn)則直接通過鼠標右鍵單擊進入個人專屬系統(tǒng)設(shè)定以激活該啟動按鍵。數(shù)碼管能夠即時顯示存放在CPU系統(tǒng)設(shè)定中的資源數(shù)量上限值，從而確保CPU所擁有的數(shù)碼資源數(shù)量得以適時且合理地充分利用起來。此外，本系統(tǒng)始終保持對外界數(shù)據(jù)的持續(xù)獲取，通過一系列必要的計算和解析之后，發(fā)送指令對實際數(shù)值進行對應(yīng)的調(diào)整校正，實現(xiàn)對輸出電壓的靈活調(diào)節(jié)與穩(wěn)定。圖14.顯示程序流程圖4.4本章小結(jié)本章節(jié)主要探討并簡要分析了溫濕度控制器軟體設(shè)計編程理念以及詳盡流程。為了實現(xiàn)預(yù)期計劃中設(shè)定的有效設(shè)計目標，充分利用編程軟件資源，有針對性地進行程序撰寫工作。5系統(tǒng)調(diào)試5.1系統(tǒng)調(diào)試為了確認每顆微處理器的石英晶體元件以及其特定的工作時鐘電壓控制管理系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)過程中的電壓值是否處于正常范圍內(nèi)，可以借助于萬用表這一實用工具進行電壓測量操作。具體而言，就是需要對每顆微處理器的石英晶體管腳（如18、19腳等）與接地端之間所呈現(xiàn)出的工作電壓進行測量。在各單片機處于正常運作狀態(tài)時，進行一次萬用表腳位的電壓測量。通常情況下，18腳的該項對應(yīng)接地的電壓約為2.24伏特左右，19腳的相應(yīng)接地電壓則約為2.09伏特。對于疑似因為控制電路在復(fù)位之后出現(xiàn)重大故障而無法繼續(xù)正常運作的微型單片機，同樣可以借助此次模擬復(fù)位的技術(shù)手段對其性能作出科學(xué)診斷。當單個微處理器無法繼續(xù)正常運行時，第9腳相對于接地的工作電壓已經(jīng)設(shè)定為零。在此種情況下，我們可以選擇使用兩條導(dǎo)線在短時間內(nèi)與+5v電源連接起來，以此來實現(xiàn)一次上電模擬復(fù)位的操作。倘若這樣的模擬復(fù)位操作成功實施，那么可以認為微處理器可能面臨著控制電路較大程度的故障問題。調(diào)試LED顯示：編撰一套簡易的顯示程序來對其進行必要的驗證。按鍵測試：用編程語言對其實施驗證。 DAC測試：調(diào)整Vref(+）/Vref(-）的基準電壓，以確保DAC能夠產(chǎn)生預(yù)期的輸出電壓，然后使用軟件工具對DAC的輸出數(shù)值進行測試和驗證。5.2系統(tǒng)測試系統(tǒng)功能測試：系統(tǒng)操作完全遵循設(shè)計所提出的基礎(chǔ)必要功能以及業(yè)界先行者所倡導(dǎo)的創(chuàng)新和探索方案。系統(tǒng)指標測試：當輸出端口未連接任何負載情況下，得到的測量儀器數(shù)據(jù)見表3所示：表3測量儀器數(shù)據(jù)5.3誤差分析在深入剖析電路基本原理所描繪的設(shè)計框架圖之后，不難發(fā)現(xiàn)，影響該系統(tǒng)基本運行狀態(tài)的關(guān)鍵量化參數(shù)誤差主要體現(xiàn)在以下兩個方面：即0808技術(shù)的精準度以及量化參數(shù)的精準程度;通過放大器放大后產(chǎn)生的內(nèi)部線性失真導(dǎo)致對應(yīng)的量化誤差，還有通過初始0電位點進行校準時所帶來的量化誤差；以及由額定基準工作電壓及額定溫漂所引發(fā)的量化誤差等關(guān)鍵因素。為了逐步誤差調(diào)整，提供以下兩種可行解決方案：1、可考慮選用精度更高的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（DAC），并配置一臺性能優(yōu)良且線性度良好的放大器，從而提高系統(tǒng)中正向及負向放大器的電源和供電輸出電壓，以便有效降低量化參數(shù)誤差。2、運用查找表法來進行誤差調(diào)節(jié)，針對256個可能取值中，優(yōu)先選擇與所需電壓值最為貼近的那一數(shù)值。5.4本章小結(jié)在這一章中，對直流穩(wěn)壓電源進行了系統(tǒng)的調(diào)試與試驗，并對其工作過程中出現(xiàn)的誤差進行了分析。試驗結(jié)果表明，所研制的直流穩(wěn)壓電源能夠滿足預(yù)定的要求?？偨Y(jié)在當代工業(yè)革命以及信息電子技術(shù)飛速發(fā)展的背景之下，穩(wěn)壓電源控制器技術(shù)已被深層次、多角度地廣泛運用于我們的日常生活、工作場所、科學(xué)研究之中。本文主要針對一種由控制電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、顯示電路以及按鍵電路等多個關(guān)鍵部分共同構(gòu)建的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源進行了深入研究和分析。值得一提的是，本文所述電源的控制單元采納了51系列單片機作為核心部件，通過調(diào)整輸入的數(shù)字數(shù)據(jù)來實質(zhì)性的調(diào)節(jié)輸出電壓值；當輸入數(shù)字數(shù)值發(fā)生相應(yīng)改變時，通過D/A轉(zhuǎn)換器獲取到的模擬電壓值也將隨之產(chǎn)生變動。隨后，該模擬電壓通過集成運算放大器的比較器和可調(diào)電阻組成的負反饋電路的處理后，最終會引發(fā)輸出電壓值的變動。相較于傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源，本文設(shè)計的穩(wěn)壓電源具備操作簡便、顯示明確、穩(wěn)定性能出色、精確度優(yōu)良、實用價值顯著等優(yōu)點，因而擁有廣闊的應(yīng)用發(fā)展空間。基于最終的功能測試結(jié)果及精度測量數(shù)據(jù)來看，筆者以預(yù)期目的成功實現(xiàn)了功能設(shè)計，并且測量精度表現(xiàn)良好，已經(jīng)符合工業(yè)級別的標準，具有極大的推廣潛力及實際應(yīng)用價值。然而，本文仍存有一定的局限性和改進空間，比如現(xiàn)階段筆者所設(shè)計的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源僅在實驗室環(huán)境中完成了基礎(chǔ)功能和測量精度的檢測驗證，尚未在真實的現(xiàn)場環(huán)境中進行過應(yīng)用，因此對于實際的控制效果尚無法做出確切判斷。此外，由于細節(jié)考慮到制造成本因素，筆者在本設(shè)計中所采用的元器件等級相對不太高，可能會影響到用戶的使用體驗感受，這些都將為未來的研究提供進一步的提升和優(yōu)化方向。

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