基于STC12CA60S2單片機的數控直流穩壓電源的設計

[摘 要] 直流穩壓電源一般由變壓器、整流器和穩壓器三部分組成，交流電通過變壓器、整流器最后經穩壓器變為穩定的直流電壓輸出。首先闡述直流電壓電源的技術指標，然后分析直流穩壓電源系統的設計方案，進而設計以STC12CA60S2單片機為核心，主要控制DAC0832輸出直流穩壓電壓，這種電源輸出精度高且保護能力強，還可以在控制系統軟件上做進一步改進，提升直流穩壓電源的性價比。

[關 鍵 詞] 單片機；穩壓電源；直流電源；設計

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）33-0161-01

傳統的多功能直流穩壓電源電壓調整精度較低，易跳變，使用麻煩，輸出的直流電源不能夠從零開始調節。當一個輸出電壓需要精確輸出時，困難較大。其次，隨著使用時間的增加，波段開關電位器出現接觸不良，對輸出電源有較大影響。根據以上問題，本文設計了一種以STC12CA60S2單片機為核心的直流穩壓電源，這種電源具有智能化、高精度、簡易化等特點，克服了傳統直流電源在應用時出現的不足。

看一臺直流穩壓的電源性能主要從電源的重要使用指標去看，這些重要指標包括調節范圍、輸出電壓以及輸出電流容量等；另外電源的電器指標也是直流穩壓性能的關鍵所在，電器指標是指電源的形狀、體積、外觀等；最后再看電源的質量指標，就是輸出電壓的穩定性。

一、直流穩壓電源的系統設計原理

直流穩壓電源包括數字控制部分、D/A變換部分以及可調壓部分，這三個部分的功能電路及集成芯片品種很多，合理的設計是完成本設計的關鍵。其工作原理是：數字控制部分+/-鍵碼值輸入到單片機內部，由D/A變換部分轉換成相應的電壓信號，電壓再由可調壓部分控制輸出變化到某一設定的電壓值。如下圖所示。

二、直流穩壓電源的數控系統

數控系統采用STC12CA60S2單片機，主要由STC12C5A60S2最小系統控制，主要完成鍵盤控制和預置電壓顯示控制和短路保護控制等相關功能。

三、接口電路

STC12CA60S2與0832的接口電壓由LM336給出，為負5.0V；采用差動輸出，這樣數據經D/A轉換部分轉換后輸出為0～5.0V。

四、顯示電路

采用STC12CA60S2內部集成的十位D/A轉換器進行監控輸出電壓采樣情況，通過顯示其可確定一個單片機設置的電壓值，另一個是通過輸出電壓實際測量值。輸出電壓沒有異常時這兩個值不會有太大變化。但是出現狀況，期望值和實測值就會發生變化，進而提示單片機采取解決措施。

五、LED顯示器接口

顯示器接口主要有靜態顯示器接口與動態掃描顯示接口兩種，第一種靜態顯示器接口是LED數碼管各個段與一個固定驅動端口連接，若每個數碼管有5段，N個數碼管就有5N個驅動端口；第二種動態掃描顯示接口試講動態掃描各個LED數碼管的幾段字線并聯使用，每個數碼管共陰極和共陽極分別通過驅動器結I/O的口線。當選通每個數碼管共陰極或共陽極時數碼管輪流顯示有關字符。由于人的視覺特性，人能看到的基本上都是同時點亮的字符。

六、直流穩壓的系統軟件設計

先對主程序設置通信波特率并將各單元狀態清零以判斷電壓調節方式，然后上傳所采集的電壓和電流數據，查看是否過流，若過流DAC0832不輸出，為保護負載是輸出電壓拉低；若不過流，則繼續進行監測。直流穩壓的系統設計主程序流程：開始初始化設置→設置輸出電壓調節方式→上位機調節輸出電壓→采樣電流電壓，并通過上位機面板顯示→是否過流→斷電報警→結束。

七、數控直流穩壓電源的過流保護

為了防止一些重要的電子元件不被短路電流所燒壞，在實際使用過程中，有必要考慮安排各個電子元件在電路設計過程中做好安全防護措施，其具體的過流防護流程是：開始→開機參數初始化→有、無設置電壓輸出→輸出電壓→輸出改變允許電壓值→判斷直流輸出電壓→顯示并輸出電壓→中斷0開始→將輸出電壓降為0→查詢中斷是否正常→正常→開中斷返回。

本設計利用單片機技術設計制作了一種高精度的數控直流電源，此設計為STC12C5A60S2單片機為核心，主要控制DAC0832輸出直流電壓。系統的軟件確定電壓調節方式后將采集數據實施上傳，監測電路是否過流并采取相應的過流保護。

參考文獻：

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