摘 要

稳压电源可以为各类电子产品，电动装置、实验仪器等提供电能，是它们正常工作的基础，与人类的生产生活息息相关，所以具有非常重要的意义。

本文设计了一款数控电源。该数控电源，可以分成三个模块，分别是电源电路模块、基准电路模块、数模转换模块。其中，电源电路模块、基准电路模块给数模转换模块提供合适的工作电压。51单片机控制数/模转换器DAC0832的输出并将电压值显示在数码管上。利用UA741运算放大器将DAC0832的电流输出转变为电压输出。

本文设计的数控电源不仅可以输出0-12V，精度为0.1的直流稳定电压，还可0.1V步进。将测试输出电压与仿真输出电压对比分析可知，本文设计的数控电源在低电压范围内（0~4.5V），输出误差小于0.06V，实际输出电压与理想输出电压几乎一致，该电源系统表现较小的输出误差；在高电压范围内（4.5~12V），明显地看出，实际输出电压（黑色曲线）开始偏离理想输出电压，表现出较大的误差（0.06~0.1V）。因此，该电源系统在高电压范围内的误差值在允许范围内，该电源系统表现出良好的输出准确性和稳定性。

关键词：数控；数模转换；模块

Abstract

Power supply can provide power to the various electronic products, electrical equipments, laboratory equipments, etc.It is the basis of their proper work ,which is related to humans’ production and life.Therefore, it is very significant.

This paper presents a numerical power.Digital Power here may be divided into three modules.They are a power supply circuit module ,a reference circuit module and a digital-analog converter module. Of these,the function of power supply circuit module and reference circuit module is to supply suitable voltage that can drives digital-analog converter module.51 Microcontroller controls the output of DAC0832 and display of the output’value.UA741 is used to convert DAC0832’s current output to voltage output.

The numerical power designed has adjustable output voltage’s range from 0-12V.Its precision is 0.1V. What’s more, the output voltage can be incresed or decreased by 0.1V.Comparing voltage output tested practically with that simulated,it is found that output error is less than 0.06V while the output is less than 4.5V,which means that real output is almost consistent with desired output. In a higher range (4.5 ~ 12V), evidently, that the real output voltage (black curve) begins to deviate from the ideal output voltage, exhibiting large errors (0.06 ~ 0.1V). Thus, the power supply system error value in the high voltage range is allowed.The output of the power system showed good accuracy and stability.

Key words: Digital control；Digital-analog conversion；Module

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 稳压电源的发展与分类 1

1.3 本文主要工作及文章结构 2

第2章 电源电路和基准电路的理论研究 4

2.1 供电电路概述 4

2.2 交流电降压 5

2.2.1 变压器的介绍 5

2.2.2 参数设置 5

2.3 整流电路 7

2.3.1 整流电路的工作原理 8

2.3.2 整流电路元件参数的计算 8

2.4 滤波电路 9

2.5 稳压电路 11

2.6 基准电路的电路与原理 12

2.7 本章小结 13

第3章 关键芯片外围电路的介绍 14

3.1关键芯片的介绍 14

3.1.1 DAC0832的介绍 14

3.1.2 ST89C51的介绍 15

3.2 DAC0832外围电路介绍 16

3.2.1 运算放大器的选择 16

3.2.2 反馈放大电路 17

3.3 数/模转换原理和系统程序流程图 18

3.3.1 数/模转换原理 18

3.3.2 系统程序流程图 19

3.4 本章小结 21

第4章 PCB板的制作及电路测试 22

4.1 PCB图的设计 22

4.2 电路焊接及调试 23

4.2.1 焊接 23

4.2.2 调试 24

4.3 电路结果及分析 25

4.3.1 仿真输出电压与理论输出电压关系 25

4.3.2 实际电路测试电压与理论输出的电压关系 26

4.4 本章小结 27

第5章 总结 28

参考文献 31

附 录 32

致 谢 38

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

随着电子信息技术日新月异的发展，电子产品渐渐进入大部分的家庭。对于电子产品而言，电源不仅是其正常工作的基础，也是关键。之所以这么说，是因为电源的稳定性决定了电子产品能否正常稳定的工作，从而给人们的日常生活带来快捷与便利。另外，电子产品的价格也是人们选购某一款电子产品时的重要参考因素。电源作为电子产品的非常重要的一部分，其制造成本间接地影响到了电子产品的价格。根据市场调查结果显示，电子产品种类繁多，且它们所需的电源电压也不尽相同。因此，电源的输出电压值的大小也是很有讲究的。除此以外，很多高校实验室的实验设备，尤其是精密仪器对电源的稳定性，体积，外观等方面要求也逐渐提高。由此可见，一个能够稳定输出不同电压，尺寸相当，美观且制造成本低的电源越来越受商家的青睐。在此背景下，本文设计了一款符合上述条件的数控电源，以满足不同的需求。

1.2 稳压电源的发展与分类

电源是一种将其他形式的能转换成电能的供电装置。电源从产生到现在已有100多年的历史。真空管时代，大部分由真空管组成的电子线路还不需要提供稳压电源^[1]。电源电路非常简单，只需要将市电降压，然后经过整流滤波，就可以为其供电。到了20世纪40年代，晶体管问世。由于晶体管损耗低、体积小、价格相对较低以及连接灵活等特点，晶体管电子线路得到广泛的应用。随着晶体管运用的领域越来越多，晶体管对电源的稳定性要求也逐渐提高。由此，稳压电源横空出世。

稳压电源可以根据不同的要求分成很多类。例如，按照输出的电压可分为直流稳压电源和交流稳压电源。最常见的分类是根据稳压电源调整管的状态分类，可分为线性电源和开关电源。下面我将详细介绍线性电源和开关电源的基本组成部分、区别、优缺点及各自的适用场景。