簡易数控直流电源的设计.doc

简易数控直流电源的设计 组员：通信-2011136103俞力 通信-2011136125叶明坤 电自-2011126234黄娇 摘要： 该电源系统以ATMEGA16单片机为核心控制芯片，实现数控直流稳压电源功能的方案。设计采用8位精度的DA转换器DAC0832，运算放大器UA741构成电流放大电路，实现输出电压范围为0~9.9V，电压步进0.1V的数控稳压电源，另外该方案只采用了两按键实现输出电压的增减，显示部分我们采用2个数码管来显示输出电压值。 关键词：数控直流电源，单片机最小系统，DAC0832数模转换 1.任务要求分析 1.1 设计任务 设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。其原理示意图如下： 图1 任务要求 1.2.设计要求 1．基本要求 （1）输出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV； （2）输出电流：500mA； （3）输出电压值由数码管显示； （4）由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减； （5）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出±15V，＋5V。 2．发挥部分 （1）可通过一个扫描式矩阵键盘对输出电压进行预置在0～9.9V之间的任意一个值； （2）用按键可进行加减电压值，实现输出电压变化（步进0.1V不变）； （3）扩展输出电压种类（比如三角波，方波）。 2.1 系统设计框图 图2 系统框图 2.2 系统设计思路 首先根据设计要求确定系统的六大模块。将一个系统的设计划分成一系列模块，然后进行各部分电路的设计。然后经过方案比较确定了各个模块的基本电路：按键控制模块输入某个信号给单片机最小系统，单片机通过程序产生不同的电压值，利用DAC0832数模转换，实现不同电压值的输出及稳定；利用单片机对数码管显示进行控制；控制电路由单片机最小系统及外围电路组成，单片机采用AVR MEGA16，通过I/O口进行对系统的控制；自制电压电源为系统提供需要的工作电压。 系统程序用C语言在Codevision环境下编写。程序共分为四个部分：主函数、按键扫描函数、延时子函数、数码显示子函数。编写完成并编译无误后由串口下载电路下载到单片机中进行调试。 2.3主要器件介绍 2.3.1 ATmage16的简介 ATmega16是AVR系列单片机中比较典型的芯片，其主要特点有：（1）采用先进RISC结构的AVR内核（2）片内含有较大容量的非易失性的程序和数据存储器（3）片内含JTAG接口（4）宽电压、高速度、低功耗（5）片内含有1M/2M/4M/8M，经过标定的、可校正的RC振荡器，可作为系统时钟使用等等。 ATmage16的引脚分析 其外部引脚封装如图所示 图3 ATmage16 外部引脚与封装示意图 其中，各个引脚的功能如下: 电源、系统晶振、芯片复位引脚 Vcc: 芯片供电（片内数字电路电源）输入引脚，使用时连接到电源正极。 AVcc：为端口A和片内ADC模拟电路电源输入引脚。不使用ADC时，直接连接到电源正极；使用ADC时，应通过一个低通电源滤波器与Vcc连接。 AREF：使用ADC时，可作为外部ADC参考源的输入引脚。 GND: 芯片接地引脚，使用时接地。 XTAL2：片内反相振荡放大器的输出端。 XTAL1：片内反相振荡放大器和内部时钟操作电路的输入端。 RESET：RESET为芯片复位输入引脚。在该引脚上施加（拉低）一个最小脉冲宽度为1.5us的低电平,将引起芯片的硬件复位（外部复位）。 32根I/O引脚，分成PA、PB、PC和PD四个8位端口，他们全部是可编程控制的双（多）功能复用的I/O引脚（口）。 四个端口的第一功能是通用的双向数字输入/输出（I/O）口，其中每一位都可以由指令设置为独立的输入口，或输出口。当I/O设置为输入时，引脚内部还配置有上拉电阻，这个内部的上拉电阻可通过编程设置为上拉有效或上拉无效。 如果AVR的I/O口设置为输出方式工作，当其输出高电平时，能够输出20mA的电流，而当其输出低电平时，可以吸收40mA的电流。因此AVR的I/O口驱动能力非常强，能够直接驱动LED发光二极管、数码管等。 2.3.2 DAC0832简介 DAC0832是一款CMOS工艺制成的单片电流输出型8位数 / 模转换器，图是它的逻辑框图和引脚排列。DAC0832有三种工作方式：不带缓冲工作方式，单缓冲工作方式，双缓冲工作方式D/A转换器（DAC）输入的是数字量，经转换输出的是模拟量。DAC的技术指标很多，如：分辨率、满刻度误差、线性度、绝对精度、相对精度、建立时间、输入/输出