基于51單片機的數控直流穩壓電源的設計與實現

1 引言

直流穩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。傳統的多 功能直流穩壓電源功能簡單、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。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，克服了傳統直流電壓 源的缺點，具有很高的應用價值。

2 系統硬件設計

2.1 系統總體結構

本系統是以AT89S51 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 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、 穩壓輸出電路、LED 顯示電路八部分組成。系統通過“開關”、“+”、“-”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。

2.2 數控部分

主要由AT89S51 最小系統控制，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 最小系統如圖2 所示。

2.2.1 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、“-”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。

2.2.2 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。