作者：www.nenghua.com.cn 发布日期：2014-08-29 12:08 信息来源：http://www.lp1995.com
摘要：随着电力电子技术的迅速发展，直流电源应用非常广泛，其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能。目
前，市场上各种直流电源的基本环节大致相同，都包括交流电源、交流变压器、整流电路、滤波稳压电路等。文章介绍了
将单片机控制系统应用于直流稳压电源的方法和原理，实现了稳压电源的数控调节，在宽输出电压下实现了Ｏ．１ｖ步进调
节，并分析了稳压工作原理和电压调节方法。该电源具有电压调整简便、电压输出稳定、便于智能化管理等特点。
中用分类号：ＴＭｌ３１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００９－２３７４（２００９）２１－００３６－－０２
随着电力电子技术的迅速发展，直流电源应用非常广泛，
其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能。直流稳压
电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等
领域。传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性
低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。而基于单片机控制的
直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。其良好
的性价比更能为人们所接受，因此，具有一定的设计价值。
一、系统设计
（一）方框图设计
该电路采用单片机（ＡＴ８９Ｃ５１）作为主控电路，由三端集成
稳压器（ＬＭ３１７）作为稳压输出部分。另外，电路还增加参考电
压电路、Ｄ／Ａ转换电路、电压放大电路、显示电路等部分电路。其
方框图如图１所示：
５．１２Ｖ，所以：荏ＤＡＣ的８脚输出电压的分辨率为５．１２Ｖ／２５６＝０．０２Ｖ，
也就是说Ｄ＾输＾数据端每增加１，电压增力１１０．０２Ｖ。
图２单片机控制直流电压输出电路图
ＤＡ的电压输出端接放ＳｈＴ：器ＯＰ０７的输入端，放大器的放大
倍数为（Ｒ８＋Ｒ９）／Ｒ８＝（１Ｋ＋４Ｋ）／１Ｋ＝５，输出到电压模块ＬＭ３１７的
电压分辨率为０．０２Ｖ×５－－０．ＩＶ。所以，当ＭＣＵ输出数据增加ｌ的
时候，最终输出电压增加０．ＩＶ，当调节电压的时候，可以以每次
０．１Ｖ的梯度增加或者降低电压。
图１用单片机制作的直流稳压可调电源框图
整个电路的运行需要模拟电压源提供＋５Ｖ，±１５Ｖ的模拟
电压，以便使电路中的集成数字芯片能够正常工作。电路运行
时，首先由单片机设置初始电压值，并送显示电路显示。然后将
电压值送Ｄ／Ａ转换电路进行数模转换，再经放大电路进行电压
放大，最终反馈到三端集成稳压器（ＬＭ３１７）输出模拟电压。
（二）硬件设计
本电路的硬件组成部分主要由单片机（ＡＴ８９Ｃ５１）、变压器、
整流电路、滤波电路、稳压器（ＬＭ３１７）、参考电压电路、Ｄ／Ａ转换
电路（ＤＡ０８３２）、放大电路、显示电路等组成。
硬件电路如图２所示，整个电路通过单片机（ＡＴ８９Ｃ５１）控
制，Ｐ０１２１和ＤＡＣ０８３２的数据口直接相连，ＤＡ的ｃｓ和ＷＲｌ连接后
扫印２６，ＷＲ２和ＸＦＥＲ接地，让ＤＡ工作在单缓冲方式下。ＤＡ的１１
脚接参考电压，通过调节可调电阻使ＬＭ３３６的输出电压为
一３６—
本电路设计两个按键，Ｓ１为电压增键，Ｓ２为电压减键，按一
下Ｓ１。当前电压增加Ｏ．ｉｖ，按一下Ｓ２，当前电压减ｄ，ｏ．ＩＶ。
显示部分由三位共阳数码管和７４ＬＳｌ６４串入并出模块组
成，电路如图３所示，可以显示三位数，一位显示十位，一位显示
个位，另外还有—个小数位，比如可以显示１２．５ｖ，采用动态扫描
驱动方式。本主电路的原理就是通过ＭＣＵ控制ＤＡ的输出电压
大小，通过放大器放大，给电压模块作为最终输出的参考电压，
真正的电压，电流还是稳压模块ＬＭ３１７．输出。
（三）软件设计
在本电路中由于ＣＰＵ的工作任务是单一的，因此，源程序
的工作过程为：系统上电复位后，默认输出９Ｖ电压，然后扫描
Ｓ１，Ｓ２键，当ｓ１或Ｓ２键有按下时，程序跳转至相应的按键处理子
程序，经按键子程序处理后，再嵌套调用显示子程序，完成显示
与输出操作后返回主程序，继续扫描此两键，程序运行原理如
万方数据
硬件调试：首先检查整个电路，电路连接完好，没有明显的
错连，漏连。接上电源，电源指示灯亮，数码管显示初始电压
值＋５Ｖ，用万用表的两只表笔测试ＬＭ３１７的输出电压为４．９６Ｖ。
当按下Ｓ１键一次，数码显示电压值变为４．９Ｖ，万用表读数变为
４．８５Ｖ。再按下Ｓ２键一次，数码显示电压值变为５．０Ｖ，万用表读
数再次变为４．９６Ｖ。通过改变显示电压值，用万用表测得几组输
出电压数据见表ｌ：
表ｌ电压调试所测数据对比分析表单位：ｖ
预设电压０．０
实际电压Ｏ．Ｏｌ
误差０．０１
１．０
０．９６
０．０４
１．２
１．１６
０．０４
ＩＡ
１．３５
０．０５
１．５
１．４５
０．０５
３．０
３．０ｌ
０．Ｏｌ
５．０
４．９６
０．０４
８．８
８．７５
Ｏ．０５
１０．０
９．９２
０．０８
系统平均误差Ａ ｄ＝０．４１Ｖ。
图３显示部分
下：
误差原因分析：（１）工作电源不够稳定。不能为数字集成块
提供精确工作电压；（２）电路参数设定不够精确；（３）提供给Ｄ／Ａ
转换的参考电压不够精确，使得转换过程存在误差；（４）单片机
的ＰＯＵ传输给Ｄ／Ａ转换的数据不够准确，使得输出出现误差；
（５）系统缺少电压电流采样电路。
三、结语
在本文中，实现了以单片机为核心的直流稳压电源的智能
控制，达到了预期的目的和要求。
参考文献
程序设计需要考虑的主要问题有两个方面：一方面要找出
数字量Ｄｎ与输出电压的关系，这是程序设计的依据；另一方面
要建立显示值与输出电压值的对应关系。这是程序设计是否成
功的标志。因为在本系统中，显示的输出电压值不是之前从输
出电路中通过检测得到的，因此显示与输出并不存在直接联
系。但为了使显示值与实际输出值相一致，在程序编写时，必须
人为地为两者建立某种关系。采用的方法是：在程序存储器中
建立ＴＡＢｌ和ＴＡＢ２两张表格，ＴＡＢｌ放１０１个Ｄｎ值，数值从小到大
顺序排列，其值分别对应输出电压０．１０ｖ，ＴＡＢ２存放数码显示
器０—９９符所对应的数据。ＴＡＢｌ表格的数据指针存放在内存
ＲＡＭ中２３Ｈ单元，内存２０Ｈ，２１Ｈ和２２Ｈ三个单元分别存放数码
显示器小数点一位，个位和十位的字符数据指针。在主程序中
初始化后之后首先给２３Ｈ赋予４０的偏移量，这个偏移量指向
ＴＡＢ表中的Ｄｎ为１４５，此值对应的输出电压为９Ｖ，由于这个原
因，必然要求显示器显示的字符为“０５．０”，为此。须分别给
２０Ｈ，２１Ｈ和２２Ｈ赋予Ｏ，５和０的偏移量，这三个偏移量分别指向
ＴＡＢ２中０。５和输出两者之间就建立了初步的对应关系。为了使
两者保持这种对应的关系，在Ｋ１和Ｋ２按键处理子程序中，必须
使２３Ｈ，２０Ｈ，２１Ｈ和２２Ｈ四个数据指针保持“同步”地变化，即为
当Ｋ有键时。２３Ｈ单元增加ｌ指向下一Ｄｎ时，２０Ｈ单元也相应增
加１指向下一字符，并且２０Ｈ单元（小数点一位指针）、２１Ｈ单元
（个位指针）和２２Ｈ元（十位指针）应遵循十进制加法的原则。有
进位时相应各位应作出相应地变化；当ｌ（２有键时，２３Ｈ单元减ｌ
指向前一Ｄｎ时，２０Ｈ单元也相应减１指向前一字符，并且
２０Ｈ，２１Ｈ，２２Ｈ－－－－个单元的数据指针应遵循十进制减法原则，有
借位时相应的各位须作出相应地变化。按照这一算法只要控制
ＴＡＢｌ表格数据指针不超出表格的长度就能使显示值与输出值
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保持一对应的关系，即显示器能准确地显示出电源输出电压
路需要对输出电压进行校正。
值的大小。达到电路设计的目的。由于理论计算与实际情况还
存在着一定的差异，为了使显示值更加接近实际输出值，本电
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二、调试与分析
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社．２００２．
万方数据
一３７—
基于单片机的可编程直流稳压电源设计
刊名：
英文刊名：
年，卷(期)：
中国高新技术企业
CHINA HIGH TECHNOLOGY ENTERPRISES
2009(21)
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