數(shù)控直流電壓源開題報告.doc

畢業(yè)論文開題報告題 目 數(shù)控直流電壓源 學(xué)生姓名 學(xué)號 所在院(系) 專業(yè)班級 指導(dǎo)教師 2014 年 3月 10日題 目數(shù)控直流電壓源一、選題的目的及研究意義 電源是各種電子設(shè)備必不可少的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的安全性與可靠性指標(biāo)。而恒流電源是目前應(yīng)用廣泛的一種新式電源裝置，恒流電源以其體積小、重量輕、損耗低、效率高、電路簡潔等顯著優(yōu)點而深受人們的青睬，并被廣泛應(yīng)用于計算機設(shè)備、航空航天、儀器儀表、通信設(shè)備和家用電器等領(lǐng)域中。近年來，隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，人們對恒流電源的需求與日俱增，恒流電源的開發(fā)與制造已成為了方興未艾、發(fā)展前景十分誘人的朝陽產(chǎn)業(yè)。 本課題主要研究的是基于單片機的數(shù)控直流恒流源的設(shè)計，恒流源是能夠向負(fù)載提供恒定電流的電源，因此恒流電源的應(yīng)用范圍非常廣泛，并且在許多情況下是必不可少的。例如在通常的充電器對蓄電池充電時，隨著蓄電池端電壓的逐漸升高，充電電流會相應(yīng)減少。為了保證恒流充電，必須隨時提高充電器的輸出電壓，但采用恒流源充電后就可以不必調(diào)整其輸出電壓，從而使勞動強度減低，生產(chǎn)效率得到了提高。恒流源還被廣泛用于測量電路中，例如電阻器阻值的測量和分級，電纜電阻的測量等，且電流越穩(wěn)定，測量就越準(zhǔn)確。它既可以為各種放大電路提供偏流以穩(wěn)定其靜態(tài)工作點，又可以作為其有源負(fù)載，以提高放大倍數(shù)。并且在差動放大電路、脈沖長生電路中得到了廣泛應(yīng)用。 二、綜述與本課題相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、研究方法及應(yīng)用領(lǐng)域等 在我國,以電力電子學(xué)為核心技術(shù)的電源產(chǎn)業(yè)，從二十世紀(jì)60年代中期開始形成，到了90年代以來，隨著對系統(tǒng)更高效率和更低功耗的要求，電信與數(shù)據(jù)通信設(shè)備的技術(shù)更新推動電源行業(yè)中直流/直流轉(zhuǎn)換器向更高靈活性和智能化的發(fā)展方向，電源產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期。一方面，電源產(chǎn)業(yè)規(guī)模的發(fā)展在加快；另一方面，在國家自然科學(xué)基金的資助下或創(chuàng)新意識指導(dǎo)下，我國電力電子技術(shù)的研究從吸收消化和一般跟蹤發(fā)展到前沿跟蹤和基礎(chǔ)創(chuàng)新，電源產(chǎn)業(yè)涌現(xiàn)了一些技術(shù)難度較大，具有國際先進(jìn)水平的產(chǎn)品而且還生產(chǎn)了一大批具有代表性的研究成果和產(chǎn)品。目前國內(nèi)還開展了跟蹤國際多方面前沿性課題的研究或基礎(chǔ)創(chuàng)新研究。 但是我國電源產(chǎn)業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比，存在著很大的差距和不足:在電源產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性、開發(fā)投入、生產(chǎn)規(guī)模、工藝水平、先進(jìn)檢測設(shè)備、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、持續(xù)創(chuàng)新能力等方面的差距為1015年，尤其在實現(xiàn)直流恒流的智能化、網(wǎng)絡(luò)化方面的研究不是很多。目前國內(nèi)在這兩方面研究比較多的是成都電子科技大學(xué)和廣州華南理工大學(xué),主要是利用單片機和可編程系統(tǒng)器件（PSD）來控制開關(guān)直流穩(wěn)壓電源或數(shù)字化電壓單元達(dá)到數(shù)控的目的，但和國外的比較起來，效果不是很理想，還存在很大的差距和不足。 三、對本課題將要解決的主要問題及解決問題的思路與方法、擬采用的研究方法（技術(shù)路線）或設(shè)計（實驗）方案進(jìn)行說明，論文要寫出相應(yīng)的寫作提綱本設(shè)計采用 51 系列單片機作為整機的控制單元，利用晶體管的電流放大作用，增加負(fù)載電流，在電路中引入深度電壓負(fù)反饋使輸出電壓穩(wěn)定，通過按鍵改變輸入的數(shù)字量改變D/A輸出的基準(zhǔn)電壓值，基準(zhǔn)電壓與負(fù)載電壓變化趨勢經(jīng)過運算放大器比較放大反饋到功率管的基極，從而使輸出功率管的基極電壓發(fā)生變化，間接地改變輸出電壓的大小。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測實際輸出電壓值的大小，可以經(jīng)過 ADC0804 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機實時對電壓進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及顯示。采用軟件方法來解決電壓的步進(jìn)控制，使系統(tǒng)硬件更加簡潔，各類功能易于實現(xiàn)本系統(tǒng)以直流電源為核心，利用51系列單片機為主控制器，通過按鍵來設(shè)置直流電源的輸出電壓，設(shè)置步進(jìn)為 0.1V，并可由數(shù)碼管顯示實際輸出電壓值和電壓設(shè)定值。利用單片機程控輸出數(shù)字信號，經(jīng)過 D/A 轉(zhuǎn)換器（DAC0832）輸出模擬量，再經(jīng)過運算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電電流的變化而輸出不同的電壓。單片機系統(tǒng)還兼顧對輸出電壓進(jìn)行實時監(jiān)控，輸出電壓通過 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，實時把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)量，經(jīng)單片機分析處理，通過數(shù)據(jù)形式的反饋環(huán)節(jié)，使電壓更加穩(wěn)定，構(gòu)成穩(wěn)定的電壓源。由于A/D、D/A芯片占用I/O口比較多，而我們制作的是單層電路板，所以我們選用兩片單片機工作，這樣在制作的時候比較方便。系統(tǒng)原理圖如圖3-1所示。一、硬件部分：本設(shè)計硬件部分分為6個模塊。（1）單片機最小系統(tǒng)模塊，采用經(jīng)典配置。（2）主電路中的整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓調(diào)整電路。（3）人機界面的數(shù)碼管顯示和按鍵部分。（4）單片機輸出控制部分：DA轉(zhuǎn)換、信號放大（5）反饋回路中：取樣電阻、AD采樣電路（6）為了加強電路的安全加入了過流短路電路保護(hù)電路二、軟件部分該系統(tǒng)是數(shù)控電源，而且在設(shè)計中使用了單片機，所以需要軟件的編寫。軟件的編寫是實現(xiàn)該體統(tǒng)數(shù)字化、智能化的一個重要環(huán)節(jié)。該系統(tǒng)中很多功能必須在軟件的幫助下才能完成。該系統(tǒng)的軟件主要分四個模塊：主程序模塊、D/A模塊、A/D模塊、按鍵處理模塊、短路或過流檢測模塊。其中DA模塊和按鍵處理模塊是在單片機1中完成，A/D模塊、數(shù)碼管顯示模塊、短路或過流檢測模塊是在單片機2 中完成。由于采用兩塊單片機，所以各個單片機有自己的軟件流程圖。圖5-2中（a）是單片機1的流程圖，（b）是單片機2的流程圖。本設(shè)計將實現(xiàn)線性直流穩(wěn)壓，也可根據(jù)按鍵設(shè)置電壓等功能。四、檢索與本課題有關(guān)參考文獻(xiàn)資料的簡要說明 1. 閻石 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京；清華大學(xué)出版社2006 2. 童詩白，華成英 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：清華大學(xué)出版社2006 3. 張立科單片機通信技術(shù)與工程實踐北京：人民郵電出版社，2005 4. 王夕旭，劉超，金洪安數(shù)控直流電流源 電子制作，2007年10月 5. 謝維成，楊加國單片機與案例與應(yīng)用及C51程序設(shè)計M北京：清華大學(xué)出版社，20066. 李曙光可編程控制的電流源N 電子報，2001五、畢業(yè)論文進(jìn)程安排3月3日4月4日：查閱資料及方案論證4月7日-5月9日：編寫軟件、調(diào)試運行及單元電路調(diào)試5月12日-5