AT89S52单片机数控直流电源原理图程序资料

随着人们生活水平的不断提高,数字化控制无疑是人们追求的目标 之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数控制直 流稳压电源就是一个很好的典型例子, 但人们对它的要求也越来越高,要为现代人工作、科研，生活、提供更好的，更方便的设施就需要从数字电子技术入手，一切向数字化、智能化方向发展。

本文所介绍的数控直流稳压电源与传统的稳压电源相比，具有操作方便，电压稳定度高的特点， 其输出电压大小采用数字显示，主要用于要求 电源精度比较高的设备，或科研 实验电源使用，并且 此设计，没有用到单片机，只用到了数字技术中的可逆计数器，D/A 转换器，译码显示等电路，具 有控制精度高，制作比较容易等优点。

1、单元电路设计

此数控直流稳压电源共有六部分 ，输出电压的调节是通过 + ， - 两键操作， 步进电压精确 到 0.1V 控制可逆计数器分别作加，减计数，可逆计数器的二进制数字输出分两路运行:一路用于驱 动数字显示电路，精确显示当前输出电压值;另一路进入数模转换电路(D/A 转换电路)，数模转换 电路将数字量按比例，转换成模拟电压，然后经过射极跟随器控制,调整输出级，输出稳定直流电压。 为了实现上述几部分的正常工作，需要另制 15V，和 5V 的直流稳压电源，及一组未经稳压的 12V~17V 的直流电压。此下所讲的数控电源主要就是对此组电压进行控制，使输出 0~9V 的稳定的 可调直流电压。

此原理方框图如下图 1 所示。

1.1 “+”, “-”键控制的可逆计数器的设计

此部分电路主要用两按钮开关作为电压调整键，与可逆计数器的加计数 CPU 时钟输入端和减计 数 CPD 时钟输入端相连，可逆计数器采用两片四位十进制同步加/减计数集成块 74LS192 级联而成。 74LS192 是双时钟，可预置数，异步复位，十进制(BCD 码)可逆计数器。与之功能相同的还有其 它芯片，比较容易找到。

1.1.1 工作原理

由于输出电压从 0V 到 9.9V 可以调节，所以 74LS192 两计数器总计数范围从 00000000 到 10011001(即 0~99),而 74LS192 本身为十进制可逆计数器，所以只需两块这样的芯片级联就可以达到目的，此芯片封装和工作模式表如下图 2 所示。

PL 是低电平有效的预置数允许端，PL=0 时，预置数输入端 P0~P3 上的数据被置入计数器。MR 是高电平有效的复位端，MR=1 时，计数器被复位，所有输出端都为低电平。

CPU 是加计数时钟，CPD 是减计数时钟，当 CPU=CPD=1 时，计数器处于保持状态，不计数。 当 CPD=1，CPU 由 0 变为 1 时，计数器的计数值加 1 ;当 CPU=1，CPD 由 0 变 1 时，计数器的计数值减 1 。

TCU 是进位输出端，当加计数器达到最大计数值时，即达到 9 时，TCU 在后半个时钟周期 (CPU=0)内变成低电平，其他情况均为高电平。TCU 是借位输出端，当减计数器计到零时，TCD 在时钟的后半个周期(CPD=0)内变成低电平，其他情况下均为高电平。

为实现 100 进制的计数可把第一块芯片的 TCU，TCD 分别接后一级的 CPU，CPD 就可以级联 使用，这就达到了 0~99 的计数。

1.1.2 元件的选择

74LS192 是双时钟，可预置数，异步复位，十进制(BCD 码)可逆计数器，还可选用 54HC192， 54HCT192，74HC192，74HCT192 等。

1.2 数字显示电路的设计

1.2.1 工作原理

数字显示驱动采用两块 74LS248 芯片，74LS248 为四线七段译码驱动器，内部输出带上拉电阻 它把从计数器传送来的二~十进制码，驱动数码管显示数码。具体功能如下图 3 真值表所示。

74LS248，七段译码器，输出高电平有效，适合于共阴极接法的七段数码管使用 A3，A2，A1， A0，为 8421BCD 码输入，a,b,c,d,e,f,g 为七段数码输出，LT 为试灯输入信号，用来检查，数码管的 好坏，IBR 为灭零输出信号，用来动态灭零，IB/QBR 为灭灯输出信号，该端既可以作输入也可以作 输出，具体工作如上真值表所示。

1.2.2 原件选择

与 74LS248 功能相同的还有，74LS247，7CD4511 等。

1.3 D/A 转换电路(数模转换器)的设计

1.3.1 DAC0832 工作原理介绍

数模转换电路，采用两块 DAC0832 集成块，它是一个 8 位数/模转换电路，这里只使用高 4 位 数字量输入端。由于 DAC0832 不包含运算放大器，所以需要外接一个运算放大器相配，才构成完整 的 D/A 转换器，低位 DAC 输出模拟量经 9:1 分流器分流后与高位 DAC 输出模拟量相加后送入运 放，具体实现，由 900Ω和 100Ω的电阻相并联分流实现，运放将其转换成与数字端输入的数值成正 比的模拟输出电压，运放采用具有调零的低噪声高速优质运放 NE5534。具体封装图如下图 4 所示。

DAC0832 芯片主要功能引脚的名称和作用如下

d7~d0:8 位二进制数据输入端;

ILE:输入锁存允许，高电平有效;

CS:片选信号，低电平有效; d3 XFER

WR1，WR2:写选通信号，低电平有效;

XFER:转移控制信号，低电平有效; Rf:内接反馈电阻，Rf=15KΩ;

IOUT1，IOUT2:输出端，其中 IOUT1 和运放

反相输入相连，IOUT2 和运

放同相输入端相连并接地端;

Vcc:电源电压，Vcc 的范围为+5V~+15V;

Vref:参考电压，范围在-10V~+10V;

GND:接地端。

当 ILE=1,CS=0,WR=0，输入数据 d7~d0 存入 8 位输入寄存器中，当 WR2=0，XFER=0 时，输 入寄存器中所存内容进入 8 位 DAC 寄存器并进行 D/A 转换。

当 DAC0832 外接运放 A 构成 D/A 转换电路时，电路输出量 V0 和输入 d7~d0 的关系式为

1.3.2 DAC0832 芯片的特点

DAC0832 最具特色是输入为双缓冲结构，数字信号在进入 D/A 转换前，需经过两个独立控制的 8 位锁存器传送。其优点是 D/A 转换的同时，DAC 寄存器中保留现有的数据，而在输入寄存器中可 送入新的数据。系统中多个 D/A 转换器内容可用一公共的选通信号选通输出。

由于 DAC0832 输出级没有加集成运放，所以需外加 NE5534 相配适用。NE5534 封装如下图 5 所示。

IN-为反相输入端,IN+为同相输入端;

OUT 为输出端;

Balance 为平衡输入端,主要作用是,使内部电路的差动放大电路处于平衡状态;

COMp/Bal 的作用为,通过调节外接电阻,以达到改善放大器的性能和输出电压;

VCC-和 Vcc+为正负电源供;

1.4 调整输出的设计

调整输出级采用运放作射极跟随器，使调整管的输出电压精确地与 D/A 转换器输出电压保持一致。调整管采用大功率达林顿管，确保电路的 输出电流值达到设计要求。数控 电源各部分工作所需 的 15V 和 5V 电源由固定集成稳压器 7815、7915、和 7805 提供，调整管所需输入电压，经简单 整流，滤波即可得到，但要求能提供 5A 的电流。

输出电压的调整，主要是运用射极输出器发射极上所接的 4.7K 电阻来完成的，此反馈电阻的主 要作用是，把输出电压反馈到 NE5534 的输入级的反向输入端，当同相输入 IN+和反向输入端 IN-有 差别是，调整输出电压使之趋于稳定，从而达到调整输出电压的目的。

1.5 电路调试

调节步骤如下:

1.5.1 输入数字 00000000，短接 Re1、Re、Rf 调运放调零电位器 Rw，用数字万用表检测，使输 出电压Vo=0 1mV。

1.5.2 输入数字 10011001，调整 Re1、Re2、Rf 使输出电压 Vo 达到预定的满量程 9.9V。

1.5.3 主要技术指标

本文所设计数控直流电源的电压输出范围为 0~9.9V，步进电压值为 0.1V，输出纹波电压不大于10mv，输出电流为 5A。

1.6 改进措施

本电源输出电压大小尚受限制，在需要较高 输出电压时，在不改变调节精度 (即步进电压值) 前提下，只要增加计数器的级联数和相应 D/A 转换器的个数，扩大数显指示范围，配合选用高电压 输出运放，就能轻易地满足要求。当需要正负对称输出电压时，只要另增一组电源，对 D/A 转换器 及调整输出电路稍作改动即可达到目的。

1.7 本设计总体图示

1.7.1 控制电路如下,图 6

1.7.2 本设计主要电源供给电路，图 7

总结与体会

在本次设计过程中,对纹波也没有提出严格要求,所以常用的稳压集成电路就可以满足要求。在电 路中采用了模拟器件和数字器件所以需要+5V、和-15V 电源供电。本设计输出的电压稳压精度高， 可以用在对直流电压要求较高的设备上，或在科研实验室中当作实验电源使用。

在本次设计的过程中，我发现很多的问题， 给我的感觉就是很难，很不顺手 ，看似很简单的电 路，要动手把它给设计出来，是很难的一件事 ，主要原因是我们没有经常动手 设计过电路，还有资 料的查找也是一大难题，这就要求我们在以后 的学习中，应该注意到这一点， 更重要的是我们要学 会把从书本中学到的知识和实际的电路联系起 来，这不论是对我们以后的就业 还是学习，都会起到 很大的促进和帮助，我相信，通过这次的课程 设计，在下一阶段的学习中我会 更加努力，力争把这门课学好，学精。

同时，通过本次课程设计，巩固了我们学习 过的专业知识，也使我们把理论 与实践从真正意义 上相结合了起来;考验了我们借助互联网络搜 集、查阅相关文献资料，和组织 材料的综合能力;从 中可以自我测验，认识到自己哪方面有欠缺、 不足，以便于在日后的学习中得 以改进、提高;通过 使用电路 CAD 软件 Protel 99 se , 也让我们了解到计算机辅助设计(CAD)的智能化,有利于提高工作效率。

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