基于Proteus的穩壓電源設計

劉淑波　張園　初俊博　史新鵬

摘要：本文以AT89C52為控制元件，基于模塊設計的思路，設計了一個基于單片機的數控直流穩壓電源。該穩壓電源在Proteus仿真軟件中調試成功，其量程為0-15V。

關鍵詞：穩壓電源;數模轉換;模數轉換;數碼顯示

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）02-0185-02

0 引言

基于單片機的數字可調直流穩壓電源由于原理簡單、便于操作、穩定性好、精度高、成本低、易于實現等諸多優點而受到越來越廣泛的重視。其性能比傳統的可調直流穩壓電源好，非常適合一般教學和科研使用[1]。

Proteus 是目前最好的模擬單片機外圍器件的工具，它可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU及其外圍電路，如LCD、RAM、ROM、鍵盤、馬達、LED、A/D、D/A，部分SPI、IIC器件等[2]。

本文以AT89C52單片機為控制核心，利用Proteus仿真技術實現了穩壓電源的設計。由仿真結果證明了設計的有效性。

1 系統設計方案

本設計采用數字電路設計。其核心控制中心為AT89C52單片機，通過改變滑動變阻器觸頭的位置從而改變相應電阻的值，同時由A/D轉換模塊ADC0808產生輸入可變的數字量，經過控制中心處理后將可變的數字量送入數碼管顯示和D/A轉換模塊輸出模擬量，然后經過運算放大器轉換成電壓信號，輸入放大電路，間接地改變輸出電壓的大小。

2 系統模塊設計

分為數字部分設計和模擬部分設計兩個部分設計。

2.1 數字部分設計

穩壓電源數字部分主要包括控制中心——AT89C52單片機、數碼管顯示部分、D/A轉換模塊DAC0832部分和A/D轉換模塊ADC0808部分等電路設計。

2.1.1 單片機主體

單片機的P2口經74HC595轉碼，接數碼管的八個段選端口;P3.5和P3.7即為兩位數碼管的位選端口;單片機的P1口經模數轉換電阻輸入，用來控制輸出電壓;單片機的P0口與D/A轉換模塊的八位數碼輸入端連接，用來輸出數字量信號;其它部分聯接同單片機最小系統。

2.1.2 A/D模數轉換模塊

A/D模數轉換模塊采用ADC0808將滑線變阻器電阻改變產生的電壓量轉換成數字量，以實現數控功能。在本數字式可調穩壓電源的設計中，IN0接電壓輸入，VREF（+）接+5V，VREF（-）接地，其數據輸入口OUT1至OUT8分別與單片機的P1口相連，CLOCK與P2.6相連，START與P3.1相連，EOC與P3.2相連，ALE與P3.0相連， ADD A與P2.3相連，ADD B與P2.4相連，ADD C與2.5相連。

2.1.3 數碼管顯示

數碼顯示部分采用兩位共陽極八段數碼管。三個數碼管的段選端共用單片機的P0口。采用動態顯示。

2.1.4 D/A 數模轉換模塊

D/A 數模轉換模塊采用DAC0832將經A/D模數轉換模塊轉換產生的數字量轉換成模擬電壓量。在本設計中，由于所處理的數字量不多，所以采用直通工作方式。

2.2 模擬部分設計

數字式可調穩壓電源模擬部分運用的是運算放大電路，將DAC0832輸出的穩壓值放大成需要的穩壓值。由于在Proteus中仿真實現，所以采用兩個電壓表記錄電壓值。

3 穩壓電源設計Proteus仿真

本設計利用Proteus 仿真實現了0-15V可調節穩壓電源。其中，滑動變阻器變阻范圍為0-5KΩ，由小到大改變滑動電阻器電阻，從而使電源電壓由小到大改變。

當滑動變阻器電阻為5KΩ時，仿真圖如圖1所示。

4 結語

本文通過 Proteus實現了穩壓電源的虛擬設計。詳細介紹了本系統的設計思路以及仿真實現功能。這種利用Proteus來實現的硬件仿真思想，一方面對于老師來說可以在《單片機》課程教學中得到充分利用其提高教學效果，另一方面，對于學生來說，可以鍛煉學生的動手能力，培養學生從原理圖制作、程序開發、仿真驗證、測試修改和PCB制作等一系列的全面而且完備的能力。

參考文獻

[1] 賴冬文，趙娟.高精度直流穩壓電源的設計[J].科技資訊，2018（20）：84，86.

[2] 范琳，翟社平，王曉婕.Proteus在計算機組成原理教學改革中的應用[J].計算機教育，2018（9）：164-167.

the Design of Stabilized Voltage Supply Based on Proteus

LIU Shu-bo，ZHANG Yuan，CHU Jun-bo，SHI Xin-peng

（Dalian Ship Academy Foundation，Dalian Liaoning? 116018）

Abstract：A numerical control DC stabilized voltage supply based on singlechip was designed in this paper， taking AT89C52 as the control element and based on the module design idea. The stabilized voltage supply was successfully debugged in the simulation software of Proteus， and its measuring range is 0-15V.

Key words：the stabilized voltage supply;digital analog conversion;analog digital conversion;digital display