直流稳压电源系统设计

刘久铭　王彬　方健

【摘 要】该设计利用单片机对直流稳压电源进行控制，改善了电源的性能，使用方便灵活，且成本低。为实现直流电压调节的输出，主要的控制器采用AT89S51，DAC0808输出调节模块，通过按键手动控制，利用数码管显示电压信号，该系统操作使用方便，具有较高的使用价值。

【关键词】AT89S51单片机;数码管;DAC0808

中图分类号： TN86 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）22-0038-002

随着电子产品的不断更新换代，展现出更加智能更加人性化的发展趋向，在电子产品向更高更好发展的同时，对现代化的电子产品的各种性能要求也越来越高，电源电压的稳定输出就是其中重要因素之一，电源电压输出的类型与大小就显得尤为重要。由此可见，精度高、稳定性好且安全可靠的直流电源非常重要。们带来了极大的便利。

本文主要研究基于AT89S51单片机的直流稳压电源。利用数字化信息对直流电源进行操控，设置电压的初始值，对分级电压进行调整，使之符合规定，并通过LED显示输出电压的数值。

1 系统组成

本设计采用AT89S51单片机来控制整个系统。它可以利用数字化信息对直流电源进行操控，可以实现设置电压的初始值，可以分级对电压进行调整，使之符合规定，还可以同时在LED显示输出电压的数值以及设置电压的初始值。硬件系统的组成包括：（1）AT89S51控制电路;（2）键盘电路;（3）功率放大电路;（4）电源电路;（5）数模转换电路;（6）短路保护报警电路;（6）LED显示电路;（7）稳压输出电路。系统设置电压的初始值的大小是通过键盘上的“开关”，“+”和“-”三个键控制并且在LED数码管上显示数值。相应的数字信号是通过AT89S51微控制器发送。把相应的数字信号转换成对应的模拟信号，集成运算放大器LM358接收到送来的模拟信号再次进行转换，再由双极性晶体管放大和电阻-电容滤波器滤波，清除不同频率电源的影响使输出的电压更加稳定。同时，输出电压的数值会在LED数码管上显示出来，并用精确度更高的数字电压表来测量电压值。

2 硬件电路设计

以AT89S51单片机的最小系统作为数字化信息控制系统，并在它的基础上添加了可以控制显示设定的电压初始值，控制键盘上按键，对短路情况的保护控制以及发现短路或异常运行状态时发出报警的控制等功能。AT89S51的最小系统如图2所示。

2.1 键盘接口电路

键盘接口电路如图1所示。为了更方便实现硬件的开停自如以及调整电压的大小，本文设计了“开关”键、“+”键以及“-”键来对键盘进行控制，并且为了消除按键机械弹性而单片机判别有误，在每一个按键上加一个上拉电阻。这三个按钮是通过连接到单片机的P1.0，P1.1和P1.2接口加以控制。

2.2 电源部分及电压初始值显示电路

为了符合我国用电的标准，将采用我国标准的220V、50Hz的交流电来驱动整个主电路部分，并通过一系列的电压变换转换成本次设计所需要的三种电压：+5V、-5V和+15V这三种电压，并为数字信息化控制和数字信号转化模拟信号芯片提供动力;一般选用+15V为运算放大部分的动力，同时也为主电路提供动力，同时还会形成一个-5V的运算放大部分的负电源。

系统设置的电压初始值显示电路，设置电压的初始值的LED数码管的驱动装置是译码驱动器74F244，单片机的P2.0-P2.7接口可以对系统设置电压的初始值进行调节。为了使LED公共端在低电平的时候显示我选用共阴极的，并且有单片机的P1.4-P1.6接口来控制，LED显示器由三极管8050控制。

2.3 稳压输出部分

平稳的输出电压是由控制部分的电压数值转化而来，这就是稳压输出部分的主要功能。稳压输出部分包括：（1）一个转换器（DAC0808）（2）一个集成运算放大器LM358（3）一个晶体三级管（4）一个参考电压源（+15V）（5）一个能够检测出工作电流是否超过额定值的功能性电路。电流检测电路是能够保证输出的电压是稳定的电路。

当接收到的电流检测电路发出的是低电平脉冲时，这就意味着系统的电流超过了额定值。单片机中的CPU就会发出外部中断0的请求，并延迟5ms执行中断命令。如图2所示。

3 软件设计

为了使直流稳压电源更加的智能化，软件控制程序只有一个主程序是远远不够的，还需要添加一个过流保护程序来使稳压电源更加的稳定可靠。主要实现了预置电压的升降、数字信号转换成模拟信号、键盘扫描、LED显示、电流报警等功能。

3.1 主程序

为了使单片机回归到最起始的工作状态，我们要按下复位按钮使AT89S51单片机复位，然后对系统的时间进行设置，并通过键盘扫描的子程序来确定是否有键按下，若有，通过显示程序的处理在数码管上显示出按键所代表的事先设置的系统电压。经过数字信号转换成模拟信号的控制限号被检测电路接收，并对系统发生短路进行判断，若存在短路现象则启动中断保护，反之一直保持稳定的输出电压。主流程图如图3所示。

3.2 数据采样分析流程

数字信号转换而成的模拟信号先被过流检测电路接收，检测电路开始工作并发出信号，这个信号会被单片机的最小系统接收并进行数据分析，数据采样分析流程圖如下。

4 结束语

本设计以单片机为核心设计种智能一稳压电源，不但电路简单，结构紧凑，价格低廉，性能卓越。所研制的智能稳压电源可利用单片机设置周密的保护监测系统，确保电源运行可靠。输出电压采用数字显示，输人采用键盘方式，电源的外表美观，操作使用方便，具有较高的使用价值。

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