年德州职业技术学院毕业设计论文Word格式文档下载.docx
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图1.1.1电路连接图
1.1.2基本要求
设计一台额定输出电压为5V,额定输出电流为1A的直流稳压电源。
(1)转换开关S接1端,RL阻值固定为5Ω。
当直流输入电压在7~25V变
化时,要求输出电压为5±
0.05V,电压调整率SU≤1%。
(2)连接方式不变,RL阻值固定为5Ω。
当直流输入电压在5.5~7V变化时,
要求输出电压为5±
0.05V。
(3)连接方式不变,直流输入电压固定在7V,当直流稳压电源输出电流由
1A减小到0.01A时,要求负载调整率SL≤1%。
(4)制作一个功率测量与显示电路,实时显示稳压电源的输出功率。
1.2总体方案设计
1.2.1直流稳压电源方案设计
方案一:
利用三端稳压器78系列里的7805对电路进行稳压,最大输出电流为1.5A,
表1.2.1三端稳压器7805的参数图
由上表可知,输出电压典型值为5V,输出电压为4.75V~5.25V,不能将输出电压的误差范围控制在±
0.05V之间。
方案二:
利用串联型大电流可调集成稳压器LM338k,它的最大输出电流为5A,可调范在1.25V~25V。
LM338k的控制端ADJ与可变电阻连接,当可变电阻变化到一定的值时,LM338k会使输出电压会保持在5V左右,不再因为输入电压的改变而变化,它组成电路简单而且稳定
综上所述,选用方案二。
1.2.2漏电保护器方案设计
在干簧管上缠绕线圈与晶闸管、继电器共同来实现漏电保护。
干簧管上缠绕的线圈有不同的电流通过时,线圈会产生磁场同时使干簧管内的弹片接触其常开触点闭合,接通晶闸管,使继电器常开触点闭合,常闭触点断开。
同时断开输出电路,从而实现漏电保护功能。
但是干簧管上缠绕的线圈很难确定其产生磁场的大小。
使用ADC0809判断电路中的漏电电流,是否超过设定的漏电电流值,从而使单片机启动继电器工作,断开输出电路,实现保护电路作用。
此方案可得到确定的数值。
可对漏电电流改变。
1.2.3显示模块方案设计
使用液晶显示屏显示。
液晶显示屏(LCD)具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险,平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势可视面积大,画面效果好,分辨率高,抗干扰能力强等特点。
使用数码管显示。
数码管具有:
低能耗、低损耗、低压、寿命长、耐老化、防晒、防潮、防火、防高(低)温,对外界环境要求低,易于维护,同时其精度比较高,称量快,精确可靠,操作简单。
但是数码管在显示大量的内容及字符时就显得有点吃力,不能满足大量内容的需求。
综上所述,采用方案一。
第二章主要元器件及其资料
2.1电源电路的主要元器件资料
LM338可调三端稳压器提供5A的平均输出电流,输出电压范围为1.2V至32V连续可调
。
LM338内置过载保护电路,自动限制功耗。
此保护电路允许瞬态负载强电流通,12A以内的瞬态电流不会实施保护,以利于某些设备的顺利启动。
图2.1LM338k的外观及引脚图
2.2控制部分的芯片(AT89C52)资料
STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。
STC89C52使用经典的MCS-51内核,但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。
在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
具有以下标准功能:
8k字节Flash,512字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,内置4KBEEPROM,MAX810复位电路,3个16位定时器/计数器,4个外部中断,一个7向量4级中断结构(兼容传统51的5向量2级中断结构),全双工串行口。
另外STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。
最高运
作频率35MHz,6T/12T可选。
图2.2(a)STC89C52单片机的引脚图
图2.2(b)STC89C5单片机的实物图
2.3检测部分的芯片(ADC0809)资料
ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。
多路开关可选通8个模拟通道,允许8路模拟量分时输入,共用A/D转换器进行转换。
三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量,当OE端为高电平时,才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
ADC0809的主要参数:
(1)8路输入通道,8位A/D转换器,即分辨率为8位。
(2)具有转换起停控制端。
(3)转换时间为100μs(时钟为640kHz时),130μs(时钟为500kHz时)
(4)单个+5V电源供电
(5)模拟输入电压范围0~+5V,不需零点和满刻度校准。
(6)工作温度范围为-40~+85摄氏度
(7)低功耗,约15mW
图2.3(a)ADC0809的内部结构图
图2.3(b)ADC0809的实物图
2.3显示模块芯片资料
1602液晶也叫1602字符型液晶,它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。
它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成,每个点阵字符位都可以显示一个字符,每位之间有一个点距的间隔,每行之间也有间隔,起到了字符间距和行间距的作用,正因为如此所以它不能很好地显示图形。
1602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行,每行16个字符液晶模块。
1602引脚资料:
第1脚:
VSS为电源地
第2脚:
VCC接5V电源正极
第3脚:
V0为液晶显示器对比度调整端,接正电源时对比度最弱,接地电源时对比度最高(对比度过高时会产生“鬼影”,使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度)。
第4脚:
RS为寄存器选择,高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
第5脚:
RW为读写信号线,高电平
(1)时进行读操作,低电平(0)时进行写操作。
第6脚:
E(或EN)端为使能(enable)端,高电平
(1)时读取信息,负跳变时执行指令。
第7~14脚:
D0~D7为8位双向数据端。
第15~16脚:
空脚或背灯电源。
15脚背光正极,16脚背光负极。
1602的主要参数:
3.3V或5V工作电压,对比度可调
内含复位电路
提供各种控制命令,如:
清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能
有80字节显示数据存储器DDRAM
内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM
8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM
图2.3(a)lcd1602液晶引脚图
图2.3(b)LCD1602实体图
2.4漏电关断模块(继电器)资料
继电器(英文名称:
relay)是一种电控制器件,是当输入量(激励量)的变化达到规定要求时,在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。
它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)之间的互动关系。
通常应用于自动化的控制电路中,它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。
故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
继电器是具有隔离功能的自动开关元件,广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中,是最重要的控制元件之一。
继电器一般都有能反映一定输入变量(如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等)的感应机构(输入部分);
有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构(输出部分);
在继电器的输入部分和输出部分之间,还有对输入量进行耦合隔离。
图2.4(b)继电器模块的实物图
第三章理论分析与计算
3.1稳压电源分析计算
LM338是串联型大电流可调集成稳压器,最大输出为5A,可调范围在1.25~25V。
而使直流稳压电源输入为5.5V~25V,因此选用此芯片实现稳压5V。
图3.15V稳压电路
(1)当转换开关S接1端,RL阻值固定为5Ω。
当直流输入电压在7~25V变化时,要求输出电压为5±
式中Uo1是直流输入电压为7V时的输出电压,Uo2是直流输入电压为25V时的源出电压。
所以:
U02-U01≦0.01U01,
U02≦1.01U01
(2)当连接方式不变,直流输入电压固定在7V,当直流稳压电源输出电流由1A减小到0.01A时,要求负载调整率SL≤1%。
式中Uo1是负载电阻为500Ω时的输出电压,Uo2是负载电阻为5Ω时的直流稳压电源输出电压。
U02-U01≦0.05U01,
U02≦1.05U01
3.2显示模块分析
电路中的漏电电流经过ADC0809检测,判断电路中的电流是否达到电路设计的漏电电流,ADC0809检测后将检测信号传送给AT89C52单片机,使其控制保护电路,同时将电路中每段时间的电压和电流显示出来,是人们通过LCD1602液晶观察清楚,随时随地的了解电路中的电压。
3.3漏电检测分析计算
使用ADC0809检测并判断线圈中导线电流的变化,是否达到30mA,当电流达到30mA时,ADC0809将信号传至单片机使单片机工作,由单片机产生脉冲信号输出,通过继电器模块的线圈的断开来控制继电器的通与断,在使后面负载电路与电源电路断开;
当电流小于30mA时,单片机与ADC0809正常工作,继电器模块吸合,始终保持电路接通。
3.4关断保护分析计算
本直流稳压电源及漏电保护器是利用ADC0809检测电路中漏电电流,判断其是否达到直流稳压电源及漏电保护器设定的漏电电流值。
如果达到设定的漏电电流,ADC0809将信号输入单片机AT89C52,输出信号,,使漏电关断部分动作,继电器吸合,继电器常闭触点断开,输出电路收到保护,图为3.4关断保护电路
图3.4关断保护电路
第四章硬件电路设计
4.1电路图设计
图4.1直流稳压电源及漏电保护部分电路图
4.2工作流程图
图4.2直流稳压电源及漏电保护器工作流程图
第五章利用软件检测应用
利用3keil软件编写程序产生hex文件,再通4过STC_ISP软件把编写好的程序下载到所用的STC89C51/STC89C52单片机中,对所写程序进行检测。
查看作品的实际动作。
第六章测试方案与测试结果
6.1调试方案与仪器
向串联型稳压电源输入5.5~25V之间的电压,利用电压表检测输出的电压,是否达到预定的要求5V,如果未达到,可利用螺丝刀对R1的阻值进行调整,直到使输出达到5V。
调节仪器
螺丝刀(用于调节可变电阻的阻值)
表6.1调试仪器
仪器名称
型号
技术指标
用途
数字万用表
MY63
2KHz±
2.0%,20KHz±
1.5%
检测稳压电路的输出电压和漏电电流
示波器
JC1022T
25Hz500M/s
用于检查电路中电流的输出波形
6.2测试数据
表6.2直流稳压电源的输出数据
输入电压(V)
7.00
10.00
13.00
16.00
19.00
22.00
输出电压(V)
4.99
5.00
5.01
5.03
6.3测试结果分析
当直流稳压电源输入在5.5~25V之间变化时,直流稳压电源输出保持在5±
0.05V,同时当电路中的电流≧30mA时,由ADC0809检测,传输单片机控制继电器动作,断开输出电路,保护电路。
总结
通过本次直流型稳压电源及漏电保护的制作,学会了使用单片机和ADC0809的运用,了解了电路的构成,以及各器件的作用和在电路中的运用。
特别了解到了串联型大电流可调集成稳压器LM338k芯片的使用方法,了解了LM338k在电路中如何运用。
同时了解了漏电保护器内部构造,知道它是如何实现漏电保护的,漏电保护原理。
通过本次的学习,了解了很多的东西,对以后,不管是电子电路还是程序设计,都有重要的帮助。
致谢
大学的学习生活即将结束。
在此,我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学,他们在我成长过程中给予了我很大的帮助。
本文能够顺利完成,感谢各位老师的关心和帮助。
最后向所有关心和帮助过我的人表示真心的感谢。
参考文献
[1]王静霞,杨宏丽.单片机应用技术(C语言版).北京:
电子工业出版社,2009.
[2]郭天祥.单片机C语言教程.北京:
[3]尹常永.电子技术.北京:
高等教育出版社,2008.
[4]韩广兴.电子实用电路识图学用速训.电子工业出版社,2011.
[5]姚丙申.数字电子技术与实训.济南:
山东科学技术出版社,2010.
[6]王松武.常用电路模块分析与指导.北京:
清华大学出版社,2007.
附件1
图附15V稳压电源的实物图
图附2单片机最小系统实物图
图附件3总体实物图
附件2
#include<
reg52.h>
intrins.h>
//调用_nop_();
延时函数用
#define
uchar
unsigned
char
uint
int
code
table[]="
0123456789"
//定义显示的数组
table1[]="
WWW.TXMCU.COM"
sbit
lcden=P1^0。
//定义管脚
lcdrs=P1^7。
lcdrw=P1^6。
a=P1^3。
b=P1^4。
c=P1^5。
st=P3^3。
eoc=P1^1。
oe=P1^2。
CLOCK=P3^4。
num,flag。
void
delay(uint
z)//延时函数
{
x,y。
for(x=z。
x>
0。
x--)
for(y=110。
y>
y--)。
}
write_com(uchar
com)//1602读指令
lcdrw=0。
lcdrs=0。
P0=com。
delay(5)。
lcden=1。
lcden=0。
write_data(uchar
date)//1602读数据
lcdrs=1。
P0=date。
lcd_init()//1602初始化函数
write_com(0x38)。
write_com(0x0c)。
write_com(0x06)。
write_com(0x01)。
main()//主函数
date=0。
float
temp=0.0。
q,b,s,g。
i。
a=1。
//选着ADC0809的第7通道
b=1。
c=1。
TMOD=0x12。
//选择定时器工作方式2
TH0=254。
TL0=254。
//定时2us,为ADC0809提供500Khz的工作频率
TR0=1。
ET0=1。
EA=1。
lcd_init()。
oe=0。
while
(1)
{
st=0。
//ADC0809初始化
st=1。
_nop_()。
//延时1us
for(i=0。
i<
20。
i++)。
while(eoc==0)。
//等待转换完成
{
oe=1。
date=P2。
//P2选择为ADC的数据口
temp=
(float)
date*5.0/256。
//数据处理
temp=temp/100.0。
temp=temp*100000.0。
q=(int)temp/1000。
b=(int)temp%1000/100。
s=(int)temp%1000%100/10。
g=(int)temp%10。
write_com(0x80)。
//1602显示处理好的数据
write_data(table[q])。
delay(20)。
write_data(table1[3])。
write_data(table[b])。
write_data(table[s])。
write_data(table[g])。
write_com(0x80+0x40)。
for(num=0。
num<
13。
num++)
write_data(table1[num])。
}
- 配套讲稿:
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