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基于單片機(jī)的數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源
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資料類別
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電子電工畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） |
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課程(專業(yè))
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單片機(jī) |
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關(guān)鍵詞
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單片機(jī)|通訊技術(shù) |
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適用年級(jí)
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大學(xué) |
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身份要求
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普通會(huì)員 |
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金 幣
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90 （金幣如何獲得？） |
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2009-06-02 19:02:00 |
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畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源 共36頁(yè)，16766字
引言
電源技術(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，服務(wù)于各行各業(yè)。電力電子技術(shù)是電能的最佳應(yīng)用技術(shù)之一。當(dāng)今電源技術(shù)融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等諸多學(xué)科領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)發(fā)展而來(lái)的現(xiàn)代信息技術(shù)革命，給電力電子技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展前景，同時(shí)也給電源提出了更高的要求。隨著數(shù)控電源在電子裝置中的普遍使用，普通電源在工作時(shí)產(chǎn)生的誤差，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的精確度。電源在使用時(shí)會(huì)造成很多不良后果，世界各國(guó)紛紛對(duì)電源產(chǎn)品提出了不同要求并制定了一系列的產(chǎn)品精度標(biāo)準(zhǔn)。只有滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，才能夠進(jìn)入市場(chǎng)。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品才能獲得進(jìn)出的通行證。數(shù)控電源是從80年代才真正的發(fā)展起來(lái)的，期間系統(tǒng)的電力電子理論開(kāi)始建立。這些理論為其后來(lái)的發(fā)展提供了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。在以后的一段時(shí)間里，數(shù)控電源技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。但其產(chǎn)品存在數(shù)控程度達(dá)不到要求、分辨率不高、功率密度比較低、可靠性較差的缺點(diǎn)。因此數(shù)控電源主要的發(fā)展方向，是針對(duì)上述缺點(diǎn)不斷加以改善。單片機(jī)技術(shù)及電壓轉(zhuǎn)換模塊的出現(xiàn)為精確數(shù)控電源的發(fā)展提供了有利的條件。新的變換技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，各種類型專用集成電路、數(shù)字信號(hào)處理器件的研制應(yīng)用，到90年代，己出現(xiàn)了數(shù)控精度達(dá)到0.05V的數(shù)控電源，功率密度達(dá)到每立方英寸50W的數(shù)控電源。從組成上，數(shù)控電源可分成器件、主電路與控制等三部分。目前在電力電子器件方面，幾乎都為旋紐開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)電壓，調(diào)節(jié)精度不高，而且經(jīng)常跳變，使用麻煩。數(shù)字化智能電源模塊是針對(duì)傳統(tǒng)智能電源模塊的不足提出的，數(shù)字化能夠減少生產(chǎn)過(guò)程中的不確定因素和人為參與的環(huán)節(jié)數(shù)，有效地解決電源模塊中諸如可靠性、智能化和產(chǎn)品一致性等工程問(wèn)題，極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的可維護(hù)性。
電源采用數(shù)字控制，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn):
（1）易于采用先進(jìn)的控制方法和智能控制策略，使電源模塊的智能化程度更高，性能更完美。
（2）控制靈活，系統(tǒng)升級(jí)方便，甚至可以在線修改控制算法，而不必改動(dòng)硬件線路。
（3）控制系統(tǒng)的可靠性提高，易于標(biāo)準(zhǔn)化，可以針對(duì)不同的系統(tǒng)(或不同型號(hào)的產(chǎn)品)，采用統(tǒng)一的控制板，而只是對(duì)控制軟件做一些調(diào)整即可。
（4）系統(tǒng)維護(hù)方便，一旦出現(xiàn)故障，可以很方便地通過(guò)RS232接口或RS485接口或USB接口進(jìn)行調(diào)試，故障查詢，歷史記錄查詢，故障診斷，軟件修復(fù)，甚至控制參數(shù)的在線修改、調(diào)試;也可以通過(guò)MODEM遠(yuǎn)程操作。
（5）系統(tǒng)的一致性好，成本低，生產(chǎn)制造方便。由于控制軟件不像模擬器件那樣存在差異，所以，其一致性很好。由于采用軟件控制，控制板的體積將大大減小，生產(chǎn)成本下降。
（6）易組成高可靠性的多模塊逆變電源并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)。為了得到高性能的并聯(lián)運(yùn)行逆變電源系統(tǒng)，每個(gè)并聯(lián)運(yùn)行的逆變電源單元模塊都采用全數(shù)字化控制，易于在模塊之間更好地進(jìn)行均流控制和通訊或者在模塊中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的均流控制算法(不需要通訊)，從而實(shí)現(xiàn)高可靠性、高冗余度的逆變電源并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)。
電源研究背景及意義，數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一，廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的多功能直流穩(wěn)壓電源功能簡(jiǎn)單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復(fù)雜度高。普通直流穩(wěn)壓電源品種很多,但均存在以下二個(gè)問(wèn)題:  輸出電壓是通過(guò)粗調(diào)(波段開(kāi)關(guān)) 及細(xì)調(diào)(電位器)來(lái)調(diào)節(jié)。這樣,當(dāng)輸出電壓需要精確輸出, 或需要在一個(gè)小范圍內(nèi)改變時(shí)(如1. 05～ 1. 07V ),困難就較大。另外, 隨著使用時(shí)間的增加,波段開(kāi)關(guān)及電位器難免接觸不良,對(duì)輸出會(huì)有影響。 穩(wěn)壓方式均是采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，對(duì)過(guò)載進(jìn)行限流或截流型保護(hù)，電路構(gòu)成復(fù)雜,穩(wěn)壓精度也不高。
在家用電器和其他各類電子設(shè)備中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。但在實(shí)際生活中，都是由220V 的交流電網(wǎng)供電。這就需要通過(guò)變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓電路將交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電。濾波器用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般傳統(tǒng)電路由濾波扼流圈和電容器組成，若由晶體管濾波器來(lái)替代，則可縮小直流電源的體積，減輕其重量，且晶體管濾波直流電源不需直流穩(wěn)壓器就能用作家用電器的電源，這既降低了家用電器的成本，又縮小了其體積，使家用電器小型化。
傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源通常采用電位器和波段開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié)，并由電壓表指示電壓值的大小.。因此，電壓的調(diào)整精度不高，讀數(shù)欠直觀，電位器也易磨損。而基于單片機(jī)控制的直流穩(wěn)壓電源能較好地解決以上傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的不足。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用的工控產(chǎn)品均需要有低紋波、寬調(diào)整范圍的高壓電源，特別是在一些高能物理領(lǐng)域,急需電腦或單片機(jī)控制的低紋波、寬調(diào)整范圍的電源。
國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，從上世紀(jì)九十年代末起，隨著對(duì)系統(tǒng)更高效率和更低功耗的需求，電信與數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的技術(shù)更新推動(dòng)電源行業(yè)中直流/直流電源轉(zhuǎn)換器向更高靈活性和智能化方向發(fā)展。在80年代的第一代分布式供電系統(tǒng)開(kāi)始轉(zhuǎn)向到20世紀(jì)末更為先進(jìn)的第四代分布式供電結(jié)構(gòu)以及中間母線結(jié)構(gòu)，直流/直流電源行業(yè)正面臨著新的挑戰(zhàn)，即如何在現(xiàn)有系統(tǒng)加入嵌入式電源智能系統(tǒng)和數(shù)字控制。
早在90年代中，半導(dǎo)體生產(chǎn)商們就開(kāi)發(fā)出了數(shù)控電源管理技術(shù)，而在當(dāng)時(shí)，這種方案的性價(jià)比與當(dāng)時(shí)廣泛使用的模擬控制方案相比處與劣勢(shì)，因而無(wú)法被廣泛采用。由于板載電源管理的更廣泛應(yīng)用和行業(yè)能源節(jié)約和運(yùn)行最優(yōu)化的關(guān)注，電源行業(yè)和半導(dǎo)體生產(chǎn)商們便開(kāi)始共同開(kāi)發(fā)這種名為“數(shù)控電源”的新產(chǎn)品。
現(xiàn)今隨著直流電源技術(shù)的飛躍發(fā)展, 整流系統(tǒng)由以前的分立元件和集成電路控制發(fā)展為微機(jī)控制, 從而使直流電源智能化, 具有遙測(cè)、遙信、遙控的三遙功能, 基本實(shí)現(xiàn)了直流電源的無(wú)人值守。
本課題研究的數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源是最常用的儀器設(shè)備，在科研及實(shí)驗(yàn)中都是必不可少的。針對(duì)以上問(wèn)題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套以單片機(jī)為核心的智能化穩(wěn)壓電源。該電源采用51系列單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，通過(guò)改變輸入數(shù)字量來(lái)改變輸出電壓值，間接地改變輸出電壓的大小。采用鍵盤可對(duì)輸出電壓以增減兩種方式進(jìn)行設(shè)置, 輸出由單片機(jī)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換控制驅(qū)動(dòng)模塊輸出一個(gè)穩(wěn)定電壓。工作過(guò)程中，穩(wěn)壓電源的工作狀態(tài)(輸出電壓、電流等各種工作狀態(tài)) 均由單片機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)LED 顯示，多種顯示模式間，由鍵盤控制進(jìn)行動(dòng)態(tài)邏輯切換。
1 總體方案分析
1.1 任務(wù)要求
本設(shè)計(jì)是利用所學(xué)的電路知識(shí)和單片機(jī)設(shè)計(jì)語(yǔ)言設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源，要求實(shí)現(xiàn)輸出電壓0-12V可調(diào)，顯示采用3位數(shù)碼管數(shù)顯，電源輸出電流1A。其要求為：
（1）掌握單片機(jī)程序設(shè)計(jì)及硬件設(shè)計(jì)方法。
（2）學(xué)習(xí)并掌握用c語(yǔ)言及匯編語(yǔ)言編寫(xiě)單片機(jī)程序的方法；
（3）要求實(shí)現(xiàn)電壓0-12V可調(diào)；
（4）要求采用3位數(shù)碼管顯示；
......
相關(guān)說(shuō)明：
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