【本日精选】基于单片机的稳压电源设计DIY之硬件部分

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楼主 2022-05-11 13:52:11
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数控型的直流稳压电源设计和研发工作,是目前大多数工程师的工作重点。对于很多刚开始从事电子产品设计的新人工程师而言,在进行该类型的稳压电源设计研发过程中,其重点是如何完成数控系统的设计工作,使其符合设计要求。


在今天和明天的文章中,我们将会为大家分享一种数控型的直流稳压电源设计与制作过程,以方便新人工程师们进行借鉴。下面就让我们来看一下这一新型直流稳压电源设计的硬件方案是如何制定的吧。


设计原理简析

在本方案中,我们所设计的这一数控直流稳压电源方案,其数控系统以C51单片机作为整个系统的核心,由D/A数字模拟转换模块、按键、LED串口显示模块等模块组成一个数控电源。该系统所实现的输出电压范围为2~+20.0V,步进0.1V,纹波小于100mV,而输出电流为1000mA。输出电压值由数码管显示;由“+”、“-”两键控制输出电压步进增减。


输入模块的按键按下之后,单片机有一个输入,单片机将输入的数字一方面给显示模块,让它们在数码管中显示出来。另一部分输给DAC0832,让它转化为模拟量电流输出,通过运算放大器将这模拟量转化为相应的电压,这电压经过放大后控制LM317的控制端,从而实现输出电压的控制。

根据上述数控直流稳压电源设计的要求,我们首先需要确定的是这一新型数控直流稳压电源的基本原理框图。本系统的整体设计原理框图经设计完成后,如下图图1所示。


图1 整体设计原理框图

单片机模块

在已经得出了这一数控直流稳压电源设计的原理框图后,接下来我们需要针对其系统中最重要的部分,即单片机模块进行设计。


当这一数控电源系统扩展时,ALE用于控制地址锁存器锁存P0口输出的低8位地址,从而实现数据与低位地址的复用。P1口的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3和键盘相连,作为整个系统的输入部分。其中和P1.0相接的是+5V电源的数字输入键,和P1.1相接的是+12V电压的数字输入键,和P1.2、P1.3相接的分别是“+”,“-”号键。P1口和DAC0832的输入相接,作为D/A模块的输入。


图2 按键输入图

上图中,图2所展示的这一单片机系统的按键输入图。从图2中可以看到,开关S1、S2为固定电压的输入,分别是+5V和+12V电压的输入按钮,S3、S4分别为“+”,“-”键,对电压值进行加和减计算。/WR和/RD分别接到两数码管的公共端COM1和COM2。

D/A模块设计

在这一数控性的直流稳压电源设计与制作过程中,D/A模块的设计同样是非常关键的一步。在本方案中,我们选择采用DAC0832芯片来完成该部分的设计。


DAC0832是一种常用的8位的数字/模拟转换芯片。本系统是基于单片机的数控电源的设计,而MX7541是12位数字输入的,因此须用锁存器。而此数控电源要求单步0.1V,2~20.0V只需区分190个点,DAC0832完全可以达到,故选择常用的DAC0832。当其与单片机进行相连时,电路也简单,只需把单片机的数据线与DAC0832的输入端直接相连即可。DAC0832的管脚图如下图图3所示。


图3 DAC0832管脚图

在这一数控直流稳压电源设计方案中,我们所设计的D/A模块与单片机接口的连接方式比较简单,可通过二级缓冲器方式、单缓冲器方式和直通方式连接。

以上就是本文中我们为大家分享的一种数控直流稳压电源设计方案的硬件设计部分,明天我们将会继续就该方案的D/A转换计算以及软件部分的设计情况,为大家做进一步的分享,欢迎大家继续关注!


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