论文总字数：17646字

摘 要

直流稳压电源是大量电子设备正常运转的基础，所以能否提供稳定的电压和足够功率的电流是衡量一个电压源是否合格的标准。因此，减少输出电压的误差和波动，提高输出的最大电流，对直流稳压电压源的设计具有十分重要的意义。本系统采用STC89C52单片机作为主控芯片，TLC5615芯片作为模数转化模块。在本系统中，由按键调节输出的电压值，经过单片机处理后，控制模数转换器及其附属电路输出指定的电压，最后通过功率管输出一个能够驱动较大电流的稳定电压。经过定标和测试表明：本电压源输出电压的范围为0～10V，误差不超过0.1V。

关键词： 电压源 单片机 模数转换器

ABSTRACT

A powerful DC power supply is fundamental to most electronic devices. The standard to estimate a power supply is whether it can generate a stable voltage and supply a powerful current . Therefore, it is vital for DC power supply design to reduce the error ratio of voltage output. This power supply uses STC89C52 microprocessor as the main controller, TLC5615 chip as the D/A convertor. In this power supply, output voltage is changed by buttons, processed by MPU, and exported by D/A convertor along with amplifiers, and finally exported by a power tube which can supply a larger current. After calibration and testing: This DC power supply can generate a voltage between 0V to 10V, error within 0.1V.

Keywords: DC power supply; Microprocessor; D/A convertor

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 本论文主要任务 1

1.3 论文结构安排 1

第二章 直流稳压电源简介 3

2.1 电源 3

2.1.1 直流电源 3

2.2 数模转换器 3

2.2.1 简介 3

2.2.2 构成和特点 3

2.2.3 采样率 4

2.2.4 性能指标 4

2.3 晶体管 4

2.3.1 场效应晶体管简介 4

2.3.2 功率管 5

第三章 直流电源的总体设计 7

3.1 总体方案的设计 7

3.2 器件的选择 7

3.2.1 MPU的选择 7

3.2.2 数模转换器的选择 8

3.2.3 稳压管的选择 9

3.2.4 显示单元的选择 9

3.2.5 功率管的选择 10

第四章 直流电源的硬件系统实现 11

4.1 单片机电路设计 11

4.1.1 电源电路 11

4.1.2 串口电路 11

4.1.3 时钟电路 12

4.1.4 复位电路 13

4.2 按钮设计 13

4.3 显示电路设计 14

4.4 模数转换及输出电路设计 15

第五章 软件设计 17

5.1 主程序设计 17

5.2 按键检测程序 18

5.3 数码管显示程序设计 20

5.4 模数转换程序设计 21

第六章 系统调试 24

6.1 单片机最小系统的调试 24

6.2 数码管显示的调试 24

6.3 数模转换器输出的调试 24

6.4 调试照片 24

第七章 论文小结 26

7.1 小结 26

7.2 下一步工作 26

参考文献 28

附录A 系统硬件原理图 29

附录B 系统源程序 30

致谢 35

第一章 绪论

1.1 引言

由于当今世界和科学技术的飞速发展，各种各样的电子设备已经进入了人民群众日常生活以及工作的每一个环节，大家在各个方面都享受着电子设备带来的极大便利。然而所有的电子设备都需要同一个的部分，这个部分就是电源电路。无论是大到超级计算机、巨型屏幕，还是小到手机，便携式计算器，一切电子设备都需要具有了电源电路之后才能正常工作。所以说，电源是一切电子设备的基础。经过了很多年的发展，针对不同的需求和使用场合，出现了许多分类的、功能不同的电源。本文中的电源，是指的日常生活和学习过程中十分常用的直流稳压电源。对于一个直流稳压电源，要求能够持续提供稳定的电能，同时还能满足负载的要求。

本次设计的电源与实验室平时常用的直流稳压电源略有区别，实验室中的电源通常输入的是220V市电，输出则是一个稳定的直流电压。但是本次设计的电源，电压通过单片机控制，因此经过一些后续的扩展，能够实现某些普通电压源不能达到的功能，如输出一些变化的电压，或者说是一些频率不是很高的信号。

1.2 本论文主要任务

本文所要完成的是以单片机为核心的直流稳压电源设计，选用模数转换器控制电压大小。本文的主要工作是：设计一个输入模块，在这个模块中用户能够通过按钮提高或降低输出的电压，具体数值由单片机决定与显示，并且由单片机控制模数转换器产生对应的电压，并由功率管提供一个能驱动大电流的电压。显示模块以四位八段数码管为基础，显示当前用户指定的输出电压。

本文按照所选课题的需要以及直流稳压电源的各项需求，在研究输入以及输出的相关环境以及相关技术的基础之上，经过将各种技术进行的对比，选择并研发了按键的软件消抖、单片机与各部件的接口电路、数模转换电路以及电压的输出放大电路，还有与本系统的硬件配套的软件技术，并在最后进行了一系列的调试，使其成为一个稳定可靠的可调电压源。

1.3 论文结构安排

本文共由六章组成。第二章是关于系统整体以及各部分主要硬件的基础理论和简介，介绍关于电源、模数转换器和晶体管的基础知识、原理和工作特点；第三章是系统结构，按照功能分析和介绍了整体的直流稳压电源以及各个部分的详细信息；第四、五章均为具体实现的过程，分别从硬件和软件两部分详细的设计；第六章则是介绍了系统的调试过程中遇到的各种问题以及最终是如何解决它们的；第七章是论文总结，对本次毕业设计做出了小结，同时还提出了下一步的工作。

第二章 直流稳压电源简介

2.1 电源

电源（Power Supply）即一种能够为电力负载提供电能的设备。电源最基础的作用就是把特定某种形式的电能转化成另一种形式的电能，因为这个特点，电源有时被称为是“电能转化器”。有些电源是独立、单独的设备，而又有一些电源则是和它们的负载集成在一起，如个人电脑、消费电子产品等。

无论基于何种能源，每一个电源都必须要能够保证它对负载工作时的供电。由于这个特点，电源能够从各种来源获取能量，包括电力系统、电源存储设备（如电池和燃料等）、机电系统（如发电机、太阳能）或是其他来源。

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