基于89S51單片機的數控直流穩(wěn)壓源的設計

引言

直流穩(wěn)壓電源是電子技術常用的設備之一，廣泛的應用于教學、科研等領域。傳統(tǒng)的多功能直流穩(wěn)壓電源功能簡單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復雜度高。普通直流穩(wěn)壓電源品種很多．但均存在以下問題：輸出電壓是通過粗調(波段開關)及細調(電位器)來調節(jié)。這樣，當輸出電壓需要精確輸出，或需要在一個小范圍內改變時(如1.02～1.03V)，困難就較大。另外，隨著使用時間的增加，波段開關及電位器難免接觸不良，對輸出會有影響。常常通過硬件對過載進行限流或截流型保護，電路構成復雜，穩(wěn)壓精度也不高。本文設計了一種以單片機為核心的智能化高精度簡易直流電源，克服了傳統(tǒng)直流電壓源的缺點，具有很高的應用價值。

1 系統(tǒng)硬件設計

1.1 系統(tǒng)總體結構

本系統(tǒng)是以AT89S5l單片機為核心控制器，具有電壓可預置、可步進調整、輸出的電壓信號和預置的電壓信號可同時顯示的數控直流電源，其硬件原理方框圖如圖1所示。系統(tǒng)由AT889S51控制電路、鍵盤電路、電源電路、D／A電路、功放電路、短路保護及報警電路、穩(wěn)壓輸出電路、LED顯示電路八部分組成。系統(tǒng)通過“開關”、“+”、“一”三個按鍵來控制預置電壓的升降，并通過數碼管顯示。AT89S51單片機送出相應的數字信號，在D／A轉換之后輸出電流，經集成運放LM358轉換、三極管放大、RC網絡濾波，最終穩(wěn)定。同時由LED數碼管顯示輸出電壓；由數字電壓表測量實測值。

圖1系統(tǒng)原理框圖

1.2 數控部分

主要由AT89S51最小系統(tǒng)控制，它要完成鍵盤控制、預置電壓顯示控制、短路保護控制及報警控制等功能。AT89S51最小系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 AT89S51最小系統(tǒng)圖

圖3鍵盤接口電路

圖4預置電壓顯示電路

1.2.1 鍵盤接口電路

鍵盤接口電路如圖3所示。鍵盤設計由三個按鍵控制即：“開關”鍵、“+”鍵、“一”鍵，并外接三個上拉電阻控制鍵盤去抖。此三鍵分別連接到單片機的P1.0、P1.1、P1.2接口進行控制。

1.2.2 預置電壓顯示電路

預置電壓顯示電路如圖4所示。本設計選用譯碼驅動器74F244，用來驅動LED數碼管顯示預置電壓，分別由單片機P2．0～P2．7接口控制。LED共陰極控制端由P1．4～P1．6接口控制，并用三極管8050來控制LED的顯示。