引言
直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的設(shè)備。常見的直流穩(wěn)壓電源,，大都采用串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓原理,，通過調(diào)整輸出端取樣電阻支路中的電位器來調(diào)整輸出電壓。由于電位器阻值變化的非線性和調(diào)整范圍窄,，使普通直流穩(wěn)壓電源難以實(shí)現(xiàn)輸出電壓的精確調(diào)整,。目前，直流穩(wěn)壓電源已朝著多功能和數(shù)字化的方向發(fā)展,，本文以單片機(jī)為核心,，結(jié)合數(shù)字反饋控制技術(shù)。該電路具有電壓調(diào)整簡便,，讀數(shù)直觀,，電壓輸出穩(wěn)定，便于智能化管理的特點(diǎn),，有效地克服了傳統(tǒng)電源的不足,。
1 系統(tǒng)功能系統(tǒng)
電壓調(diào)節(jié)范圍為0一12V，最大輸出電流2A,，具有過載和短路保護(hù)功能,。數(shù)字顯示有4位，其中1位功能顯示,，另3位顯示輸出電壓以及電路參數(shù)設(shè)定值,。鍵盤設(shè)有4個(gè)鍵，功能選擇鍵,，步進(jìn)增減鍵以及確認(rèn)鍵,。功能選擇鍵用于啟動(dòng)參數(shù)設(shè)定狀態(tài)，步進(jìn)增減鍵用于設(shè)定參數(shù)數(shù)值,，確認(rèn)鍵用于輸入設(shè)定值電源開機(jī)設(shè)定值為前次使用值。此時(shí)按鍵,，則電壓顯示值出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象,，表示進(jìn)人參數(shù)設(shè)定狀態(tài)。通過按鍵功能選擇可在不同的設(shè)定參數(shù)之間切換,，再按確認(rèn)鍵進(jìn)人設(shè)定狀態(tài),，通過增減鍵改變?cè)O(shè)定值,，按確認(rèn)鍵輸入設(shè)定值。系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)識(shí)別功能,，將不接受超出使用范圍的設(shè)定值,。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1 電路原理
電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)選用AT89C51單片機(jī)為控制核心,，外部擴(kuò)展一片電擦除2864存儲(chǔ)器用以實(shí)現(xiàn)斷電參數(shù)存儲(chǔ)功能,。單片機(jī)計(jì)算設(shè)定值與AID轉(zhuǎn)換采樣反饋值的偏差以及偏差的變化率，得出相應(yīng)的輸出值,，由D/A轉(zhuǎn)換電路變換為模擬量去驅(qū)動(dòng)電壓輸出控制電路,，從而使電壓穩(wěn)定在設(shè)定值。
2.2 顯示輸出及按鍵輸入電路
LED顯示器和74LS247,74LS138構(gòu)成信息顯示系統(tǒng),，顯示數(shù)據(jù)由單片機(jī)P0口輸出,。顯示內(nèi)容主要有電源實(shí)際輸出電壓、電流,，限定的電壓,、電流，PID參數(shù),。輸入操作由四個(gè)輕觸按鍵完成,，采用獨(dú)立式按鍵中斷接口方式，單片機(jī)響應(yīng)中斷后,，讀取P1口數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的按鍵處理程序,。由于采用中斷方式，占用系統(tǒng)時(shí)間較少,。功能選擇鍵,，其功能循環(huán)的路徑為：輸出電壓顯示~輸出電壓設(shè)定一比例參數(shù)~積分參數(shù)~微分參數(shù)一輸出電壓顯示，參數(shù)設(shè)定通過按“+ ,、一”鍵改變,，按確認(rèn)鍵輸入存儲(chǔ)器，保存在2864存儲(chǔ)單元中,。
2.3 穩(wěn)壓輸出
電路單片機(jī)根據(jù)按鍵設(shè)定值和A/D轉(zhuǎn)換的采樣值計(jì)算出輸出值,，通過數(shù)據(jù)總線把數(shù)據(jù)傳送到DAC0832,進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，由IOUT1 ,IO UT2輸出相應(yīng)的模擬電流信號(hào),，經(jīng)運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換為0-5V的模擬電壓信號(hào),，再經(jīng)一級(jí)比例放大電路放大后驅(qū)動(dòng)電壓調(diào)整管Q1，電路原理見圖2,Q1接成射極跟隨器的形式,，一方面可以保證輸出電壓與輸入電壓一致,，另一方面減小輸出電阻，提高電源的帶負(fù)載能力。輸出電壓經(jīng)R3,R4分壓后,，送到A/D轉(zhuǎn)換電路,，采樣處理后，反饋到單片機(jī),。當(dāng)采樣值高于設(shè)定值,，單片機(jī)計(jì)算出輸出量減小，相應(yīng)Ql基極電位下降,，輸出電壓下降,。當(dāng)輸出電壓過低時(shí)，電壓反饋穩(wěn)定過程與此相反,。由此,，實(shí)現(xiàn)了輸出電壓的穩(wěn)定。
2.4 AID轉(zhuǎn)換電路
AID轉(zhuǎn)換電路主要由ADC0809及500KHZ方波發(fā)生器組成,。其中500KHZ信號(hào)是由555定時(shí)器組成的多諧振蕩器,，為ADC0809提供時(shí)鐘源。模數(shù)轉(zhuǎn)換完成以后,，ADC0809向單片機(jī)申請(qǐng)中斷,。
3 軟件設(shè)計(jì)軟件
采用匯編語言編寫，全部模塊化編程,。系統(tǒng)主要由顯示模塊,、按鍵輸入中斷模塊、電壓調(diào)整量計(jì)算模塊等組成,。
主程序進(jìn)行系統(tǒng)初始化設(shè)定,，包括I/O口、定時(shí)器,、中斷,、各數(shù)據(jù)緩沖區(qū)初始化，輸出顯示信息并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控等待中斷,。按鍵輸入及數(shù)模轉(zhuǎn)換都將激發(fā)中斷,。其中數(shù)模轉(zhuǎn)換中斷優(yōu)先級(jí)高于按鍵輸入中斷。數(shù)模轉(zhuǎn)換中斷子程序及按鍵中斷處理子程序流程框圖見圖4和圖5,按鍵 中斷 由INT1引人,，進(jìn)人按鍵中斷后,，單片機(jī)首先掃描P1口，若某位為低電平,，先延時(shí)loms,，然后再讀人該位，如果讀得值仍為低電平,，可確認(rèn)此鍵已按下,。然后調(diào)用該鍵的鍵處理子程序,。在按鍵中斷中，功能鍵的中斷優(yōu)先級(jí)最高,。
數(shù)模轉(zhuǎn)換中斷子程序由INTO引人，中斷后首先讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換值進(jìn)人顯示緩沖區(qū),，再調(diào)用PID調(diào)節(jié)子程序計(jì)算調(diào)節(jié)量,，并將輸出量送D/A轉(zhuǎn)換完成一次電壓調(diào)節(jié)。開啟模數(shù)轉(zhuǎn)換后返回主程序,。
4 結(jié)語
利用單片機(jī)對(duì)直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行控制,，改善了電源的性能，使用方便靈活,，且成本較低,。另一方面，根據(jù)對(duì)電源的新要求,，控制系統(tǒng)在軟件上還可進(jìn)一步改進(jìn),，以擴(kuò)展其功能，而并不需要增加硬件開銷,，從而提高了電源的性能價(jià)格比,。