1、南京工业职业技术学院基于 STC12C5410AD 数字稳压电源开发实训技术报告指导老师：徐丽萍、张琪、赵燕、张晓阳、李楠第五组：.提交日期：2013.6.15南京工业职业技术学院0概 要本次实训通过数字稳压电源系统总体方案设计，进一步掌握基于 STC12C5410AD 数字稳压电源设计与制作,掌握基本的电路设计与制作方法和技巧,通过实训加强学生理论联系实际的能力，提高学生的动手能力；通过实训培养学生动手动脑的能力，让学生学会团结协作，从而在实训中获得进步。南京工业职业技术学院1目录前言.3第 1 章 设计目的与要求.4第 2 章 PWM 的了解.5第 3 章 系统方案的具体设计.6第 4 章
2、 关于 STC 芯片.9第 5 章 各模块电路的设计.10第 6 章 原理图的绘制.14第 7 章 封装、PCB.15第 8 章 元器件选择.19第 9 章 组装与调试.22第 10 章 程序设计框图.34第 11 章 软件编程.35第十二章 导入程序调试.36第十三章 致 谢.38第十四章 参考文献.39南京工业职业技术学院2前言电源是各种电子、电器设备工作的动力，是自动化不可或缺的组成部分，直流稳压电源是一种应用极为广泛的电源。自第一台开关电源问世以来，开关电源在世界各国迅速发展，直流稳压电源也顺势而生，但在初期价格过高，直到八十年代，随着元件工艺的成熟，直流稳压电源的价格也日益下降，应用
3、也变得越来越广泛。随着科技的发展，智能化的直流稳压电源被广泛应用于生产领域，对此的研究开始向高频方面发展，直流稳压电源通常可分为线性稳压电源和开关稳压电源两大类。线性稳压电源是指电压调整的功能器件始终工作在线性放大区的一种直流稳压电源，是发展最早应用最广泛的一种电源，但其体积大、效率低、可靠性差、操作使用不方便、自我保护功能不够。稳压电源是用电器必不可少的能源动力,其要求有较高的稳定性和实用性。通常中,一种用电器相对于一定值电源电压,在相对于多种用电器中,一种多级供电电源可以用来备接交替使用,会方便经济很多。在满足稳压电源的基本性能上,利用数字电路的快捷传输特性,将数字技术应用到稳压电源中,实
4、现其控制可调性。能在较宽的电源波动范围内稳定使用,适用于多种电压范围调控,可设计有多种输出接口。该电源优点在于方便实用,且成本低廉,在低压用电器中可以取代多种电源即一源多用,也适用于旅行携带。南京工业职业技术学院3第一章 设计目的与要求1.1 设计目的1了解和巩固所学的理论知识，训练应用已经学过的理论知识分析解决工程实际问题的能力。2进一步提高同学们动手能力。3 能根据要求设计电路，并对经计算机仿真成功后的电路进行焊接调试。1.2 设计要求设计并制作基于 STC12C515419AD 的数字稳压电源的开发，基本要求如下：1 BUCK 结构及原理 BOOST 结构及原理2 输出电压可调，5-10
5、V 之间；输出电流 I 不超过 1A3 电压调整率=75% 南京工业职业技术学院4第二章 PWM 的了解1.1 PWM 有哪些种类1.电压型控制器：只有电压反馈控制，可满足稳定输出电压的需求。2.电流型控制器：增加了电流反馈控制，能稳定输出电压，当流过开关管的电流达到给定值时，开关管将自动断开，实现逐周限流。1.2 PWM 的含义PWM 是指用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制，是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。以数字方式控制模拟电路，可大幅度降低系统的成本和功耗。许多微控制器内都包含 PWM 控制器，它是对模拟信号电平进行数字编码方法。1.3 PWM 的工作方法PWM 是一种对模拟
6、信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM 信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用 PWM 进行编码。南京工业职业技术学院5第三章 系统方案的具体设计随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现，传统应用技术，由于功率器件性能的限制使开关电源性能的影响减至最小，新型的
7、电源电路拓扑和新型的控制技术，可使功率开关工作在零电压或零电流状态，为了提高开关电源工作效率，设计出性能优良的开关电源，十分必要。几种数控直流稳压电源设计方案比较1.1 几种设计方案电路原理方案 1：采用模拟的分立元件，利用纯硬件来实现功能，通过电源变压器、整流滤波电路以及稳压电路，实现稳压电源稳定输出5 V、12 V、15 V 并能可调输出 030 V 电压，见图 1 所示。但由于模拟分立元件的分散性较大，各电阻电容之间的影响较大，因此所设计的指标不高、不符合设计要求、且使用的器件较多、连接复杂、灵活性差、功耗也大，同时焊点和线路较多，使成品的稳定性和精度受到影响。方案 2：此方案采用 51
8、 系列单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变输出电压值，从而使开关控制电源输出电压发生变化，间接地改变输出电压的大小。为了能够使南京工业职业技术学院6系统具备检测实际输出电压值的大小，经过 ADC0809 进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理。利用单片机程控输出数字信号，经过 DA 转换器(DA0830)输出模拟量，再经开关电源控制电路，使得输出电压达到稳压的目的。单片机系统还兼顾对恒压源进行实时监控，输出电压经过电流电压转变后，通过 AD 转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，经单片机分析处理，经过数据形式的反馈环节，使电压更加稳定，构成稳定的压控电压源。
9、而且采用 PWM 控制的开关电源，该电源具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标、能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源等优点。而且在成本上与同等功率的线性稳压电源相当，而电源效率显著提高，体积和重量则大为减小。1.2 方案的比较与论证(1)输出模块方案 1 采用线性调压电源，以改变其基准电压的方式使输出不仅增加减少，这样不能不考虑整流滤波后的纹波对输出地影响，此输出只能是用万用表量出。 在方案 1 中，为抑制纹波而在线性调压电源输出端并联的大电容降低了系统的响应速度，这样输出的电压难以跟踪快变的输入，方案 2 中的输出电压波形与 DA 变换输出波形相同，不仅可以输出直流电平，而且
10、只要预先生成波形的量化数据，就可以产生多种波形输出，使系统有一定驱动能力的信号源。南京工业职业技术学院7(2)数控模块方案 1 利用纯硬件来控制电压的输出，其中最基本的电路原理分析，需要计算负载的大小，稳压管的选择有关 ，如方案 1 中的双计数器一旦出现计数不同步时，会导致显示电压与输出电压不一致。在方案 4 中采用 AT89C51 单片机完成整个数控部分的功能，同时，AT89C51 作为一个智能化的可编程器件，便于系统功能的扩展。(3)控制模块在该系统中，采用具有 DA 转换功能的 PWM 调节电路、斩波电路、阔流器和可调稳压管(LM317)去控制输出参考电压，在利用AD 转换采样，使输出更准确，且纹波小，电流亦可扩展，容易保护电路。(4)显示模块方案 2 采用 4 位数字电压表直接对输出电压采样并显示输出实际电压值，一旦系统工作异常，出现预制值与输出值偏差过大，用户可以根据该信息予以处理，还采用了键盘显示器的查询时间，提高了 CPU 的利用率。1.3 具体方案的确定数字稳压电源的方案框图 南京工业职业技术学院824V DC/DC 转换器滤波器输出LM7805LM7805四位 LED数码管显示PWMMMMA/D 采样KeyboardU0/I0、Ui/Ii取样检测图 3.1第四章 关于 STC 芯片单片机
