數字單脈沖電源系統設計

姜炎武

摘要：在科技發展迅速的今天，電子技術的進步給與電力和網絡學習相關的電子設備技術企業發展帶來了廣泛的發展經濟前景，相應地也對于與電力和網絡環境相關配套設施設備和電源的應用提出了新的要求此系統設計以AT89C51單片機作為系統的設計核心，用A/D轉換電路把220v流的交流電電源轉換成為直流穩壓電源的新型數控驅動電源。

關鍵詞：AT89C51單片機;單脈沖電源

1.引言

計算機和通訊技發展帶來的現代信息技術革命，給電力電子技術提供了廣闊的發展前景，同時也給電源提出了更高的要求。隨著數控脈沖電源在電子裝置中的普遍使用，普通電源在工作時產生的誤差，會影響整個系統的精確度，電源在使用時會造成很多不良后果。為此，本論文設計了一種電壓幅度、頻率和占空比均可以調節的脈沖電源，借以順應市場需求。

2.研究背景及其意義

2.1 ?背景

21世紀，隨著我國電子信息科學技術的飛速發展，數字脈沖源將取代模擬脈沖源。隨著中國現代企業計算機信息技術的發展，脈沖電源的實際教學應用將會更加精確和智能化。在目前條件下，小電流、低功耗、高穩定性脈沖電源的生產技術已經成熟并得到廣泛應用。然而，高電流、高功率、高穩定性和多級可調脈沖電源的研究開發仍處于探索階段，需要進一步研究。

2.2 ?研究意義

數字單脈沖電源與一般的數控機床電源相比，它有其獨特的性能優勢，例如在正常工作過程中誤差較小，精度較高。普通電源質量誤差大，不僅可能直接影響整個系統的質量和精度，而且在實際使用中也會給我們造成許多不良后果因此企業為了可以大大減少測量誤差、提高測量的精準度，所以就設計了一系列電源器件的精度指南。特別是在信息科學和工業等領域，應用信息科學和工程技術推動產品小型化、便攜化。此外數字脈沖電源的研究企業發展和應用技術對于節約能源，節省人力資源和保護生態環境等各個管理方面也都十分有著重大的價值。

3.設計方案

3.1 ?數字單脈沖電源原理

數字交流單脈沖加速電源的主要工作原理數字脈沖加速電源的主要工作原理是它首先是緩慢加速的儲能，這樣一次脈沖電源必須能夠有足夠的充電容量;然后到中間存儲電能和高壓脈沖加速形成充電系統之間的加速充電，經過存儲、壓縮、形成儲能脈沖或加速轉換，能量迅速釋放，達到電源相應的兩個負荷，向負載加電一段時間再斷電一定時間，形成放電循環。

3.2 ?數字單脈沖電源特點

1.單脈沖信號作為最基本的脈沖形式，在波形控制等方便更易于獲得和實現;

2.微控制器本身豐富的外圍設備簡化了用戶的操作，便于觀察和修改結果。

3.采用數字顯示，鍵盤修改參數，操作簡單直接。

4.電壓范圍、脈沖頻率和脈沖占空比均可調整，以滿足不同的要求。

3.3 ?設計要求

上電后數碼管顯示電壓、頻率，時間，通過鍵盤按鍵可以修改參數，輸出波形為矩形波，并且矩形波的電壓和頻率能與數碼管顯示的的電壓和頻率相對應。

3.4 ?總體設計方案

從技術、經濟兩方面著手，考慮到系統顯示及按鍵處理的因素以及軟件編程的難度，同時考慮到芯片的廉價性和PCB板大小兩方面要求，確定了系統設計的總體方案。本次設計決定采用雙CPU系統設計架構，設計方案圖圖如圖1所示。

4.數字單脈沖電源構成

4.1 ?數字單脈沖硬件構成

本次設計使用雙CPU設計方案，主、從CPU均使用AT89C51單片機，主CPU管理按鍵電路與數碼管顯示電路并向從CPU發送參數;從CPU負責驅動電路和斬波電路。

按鍵電路：進行參數修改確定以及運行，可以使用暫停鍵停止系統運行。

顯示電路：由LED數碼管組成，能清晰的顯示可以修改的參數，可以使使用者更加清晰的觀察參數。

驅動電路：將控制電路輸出的PWM脈沖放大到足以驅動功率晶體管—開關功率放大作用。驅動電路的作用：將控制電路輸出的PWM脈沖放大到足以驅動功率晶體管—開關功率放大作用。

斬波電路：將原來一條直線的電源，被線路"斬"成了一塊一塊的脈沖。將直流電變為另一固定電壓或可調電壓的直流電。

4.2 ?數字單脈沖軟件構成

在此次設計過程中，原計劃使用匯編語言完成系統軟件設計后，經過研究之后，決定使用C語言進行程序的編寫，使用KEIL軟件進行編寫，整個數字單脈沖電源，包括按鍵電路數字顯示電路等。在系統軟件組成當中，主CPU所需要完成的功能是針對數據進行處理分析以及傳遞和顯示，等等。輸出波形交由從CPU完成。

5.系統工作流程

系統上電之后，用戶可以通過鍵盤修改初始值，得到滿足要求的系統輸出電壓和頻率。控制電路通過單片機定時器產生控制脈沖通過開關電路控制系統輸出脈沖電壓。通過輸出信號采樣及檢測電路，系統輸出的脈沖電壓和頻率都會顯示到數碼管上。系統運行過程中，可按下修改鍵，進入修改頁面進行輸出參數的重新設定。系統還設有記憶功能，當系統斷電后，在上電會保留上次斷電時的參數。

6.總結

本文設計主要問題研究了數字單脈沖電源。此設計指出了數字單脈沖電源在電鍍企業工業這方面的優點，以及軟硬件的實現方法。最開始我們以數字單脈沖電源信號為切入點進行研究。在對數字單脈沖的研究基礎上，我們明確并設計了本次數字單脈沖電源的主要方案——雙CPU的設計方案，來得到發展可以直接用于斬波的信號。本系統還有顯示系統和按鍵控制系統，豐富和改進了電路，使其可以在實際中應用。最后我們可以通過分析軟件進行設計，使整個系統得以最終的實現功能。

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