基于AT89C51智能型稳压电源的设计

摘要

本文介绍了一种基于AT89C51的智能稳压电源的设计方案，其核心技术是通过AT89C51控制数模转换来改变其后稳压模块的输出。该系统由整流滤波初步稳压电路部分、AT89C51控制部分、DAC和显示部分组成，该稳压电源能连续步进可调，并可实时显示，弥补了传统稳压电源的不足。

本系统研究的直流稳压电源主要是符合智能化、数字化及模块化的特点：智能化指系统有可编程模块能对系统进行智能控制；数字化指系统输出电压通过7段数码管显示，并可通过按键对输出电压进行连续步进数字化调节；模块化指系统由各个相关模块组成，提高了系统的可靠性。

AT89C51智能型稳压电源设计原理

1设计系统框图

 

系统由各模块组成，其模块构成的系统框图如图1所示。

2组成模块电路设计方案

（1）电源电路模块设计方案。采用LM7815、LM7915系列三端稳压器稳压电路（电路如图2）为运放TL082、单片机AT89C51和数模转换DAC08 32器件提供稳定的工作电压，实现系统的工作电压和系统稳压电源的连续步进可调。

（2）AT89C51主控模块设计方案。AT89C51是系统的控制核心，主要通过控制数摸转换来实现对稳压电源的调节，并控制显示电路，其电路如图3所示。

主控电路中包括AT89C51工作的基本电路：复位电路和晶振电路。另有两个按键：+SW键和-SW键，这两个按键用于控制输出电压的增加与减小。

（3）数模转换模块DAC0832设计方案。DAC模块连接着控制部分与稳压部分，具体电路如图4所示。

该数模转换电路采用的是DAC0832单极性输出方式，输出Vo=-B×Vref/256，其中B值为D0～D7组成的8位二进制，取值范围为0～255，Vref是参考电压，该电压有电阻R2和可变电阻R3分压所得，通过调节可变电阻可改变参考电压Vref.（4）显示电路模块设计方案。显示电路是对系统输出电压进行显示，使得整个系统更加合理，由于只显示输出电压，所以显示器件采用数码管，电路如图5所示。

（5）稳压电路模块设计方案。稳压部分是系统的实现核心，DAC模块输出的模拟信号决定最终的输出电压，电路如图6所示。

稳压电路中电阻R7和R8组成取样电路，对输出电压进行取样，运放TL082构成比较电路，对采样电压与数模转换输出的电压进行比较以控制调整电路，三极管Q1和Q2构成调整电路，调整电路通过改变三极管的压降来调整输出电压。

ATB9C51智能型稳压电源

流程图直观描述了如何实现对系统输出电压的调节。首先对系统的输出电压进行初始化，设定为5 V，然后通过判断按键是“+”键或“-”键对系统的输出电压进行相应的调节，并保证输出电压不超出设定范围，具体的调节过程如图7所示。

数据测试与分析

数据测试主要是测试输出电压与设定值间的误差，测试数据如表1所示。

 

从表1中可看出，第1组和第9组输出电压与设定值偏差较大，设定值在3～11 V时输出电压偏差较小。为减小误差，需将电压的设定值限定在3～11 V之间，系统输出电压的步进可调，步进值为0.1 V.

结束语

该设计采用闭环反馈调整的方法，设计出了实用的直流电压源，其电压输出级数与D/A的位数有紧密关系，设计采用8位的D/A，若采用12位或16位的D/A转换器进行相应的闭环调整，直流电源的精度将进一步提高。由于该电源在结合了线性电源与开关电源各自优点的基础上还加入了单片机控制，不仅小巧、轻便、输出特性良好且操作简单，具有控制智能化等特点，因此，适用于各种科学实验与小功率的电子设备中。