當(dāng)今社會人們極大的享受著電子設(shè)備帶來的便利，但是任何電子設(shè)備都有一個共同的電路--電源電路，直流電源趨向多功能和數(shù)字化方向。直流穩(wěn)壓電源的供電電源大都是交流電源，當(dāng)交流供電電源的電壓或負(fù)載電阻變化時，穩(wěn)壓器的直流輸出電壓都會保持穩(wěn)定。 直流穩(wěn)壓電源隨著電子設(shè)備向高精度、高穩(wěn)定性和高可靠性的方向發(fā)展，對電子設(shè)備的供電電源提出了高的要求。本文以單片機(jī)為核心，構(gòu)成可同時控制6路正負(fù)輸出，具有定點顯示和巡回顯示等功能的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源。

　　1 系統(tǒng)的功能和特點

　　系統(tǒng)有6路電壓輸出，其中3路為正，3路為負(fù)。電壓調(diào)節(jié)范圍為0～35 V ,最大輸出電流（A ）分別為5,2和1,具有過流保護(hù)功能。數(shù)字顯示有5位，其中1位顯示路號，1位顯示電壓極性，另3位顯示輸出電壓。鍵盤設(shè)有16個鍵，數(shù)字鍵0～ 9及小數(shù)點鍵用于設(shè)定電壓輸出路號及幅值；“↑”鍵為逐步增加輸出電壓或路號；“↓”鍵為逐步減少輸出電壓或路號；“C L R ”鍵用于清除錯誤輸入，恢復(fù)原先狀態(tài)；“# ”鍵用于啟動電壓設(shè)定狀態(tài)和確認(rèn)新設(shè)定；“@ ”鍵為巡回顯示和定點顯示切換鍵。

　　本系統(tǒng)設(shè)有巡回顯示、定點顯示和電壓設(shè)定3種工作狀態(tài)。當(dāng)接通電源時，自動設(shè)置為巡回顯示狀態(tài)，它將每隔4 s 在顯示器上巡回顯示不同路號和相應(yīng)電壓。若再按“# ”，則電壓顯示值出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，表示進(jìn)入電壓設(shè)定狀態(tài)。如果依次按下“2”，“6”，“·”，“3”，再按“# ”鍵確認(rèn)，新的電壓26.3 V 為實際輸出，設(shè)定完畢。也可以在電壓設(shè)定狀態(tài)下， 用“↑”鍵和“↓”鍵以0. 1 V 的增量設(shè)定電壓。系統(tǒng)設(shè)有自動識別功能，將不接受超出使用范圍的電壓設(shè)定值。在未按“# ”鍵之前，對誤輸入的電壓可以用“C L R ”鍵清除后重新設(shè)定。在定點顯示態(tài)，可用數(shù)字鍵、“↑”或“↓”鍵選擇監(jiān)視的電壓路號。同樣地，系統(tǒng)將不接受超出實際范圍的路號設(shè)定值。輸出電壓的正負(fù)值由系統(tǒng)自動給出，無需用戶輸入。巡回顯示和定點顯示的切換按“@”鍵即可。

　　2 硬件電路分析

　　系統(tǒng)選用A T 89C 51單片機(jī)為控制核心，完全兼容了8031單片機(jī)的指令和功能。同時，它還增加了內(nèi)置4 K B 閃速存儲器，具有128 B 內(nèi)部R A M ,3個I/O 口，功耗低，體積小巧，不需擴(kuò)展存儲器就能滿足系統(tǒng)要求。圖1為系統(tǒng)硬件原理圖。

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　　2.1 電壓輸出回路

　　電壓輸出回路原理，如圖2所示。其調(diào)整管采用共射極連接方式，與常見的共集極連接方式相比，功耗和紋波系數(shù)大為降低。增并調(diào)整管，適當(dāng)增加B G 2 的容量即可擴(kuò)展功率輸出容量。由于電壓反饋調(diào)節(jié)采用了比例積分調(diào)節(jié)器，輸出電壓在正常的工作區(qū)能完全地跟蹤控制電壓Uin .經(jīng)過推導(dǎo)，可得穩(wěn)態(tài)的輸出電壓值Uo = WinRw /Rr .Rb 及B G 3 等構(gòu)成過流保護(hù)電路。理論可以證明，該回路近似為一階控制系統(tǒng)，具有絕對的穩(wěn)定性。因此，它十分適合于系統(tǒng)的設(shè)計要求，詳細(xì)的分析說明可參見文獻(xiàn)〔2〕。

　　2.2 控制電壓給定回路

　　控制電壓給定回路由單片機(jī)、D /A 轉(zhuǎn)換器和采樣保持器等組成。控制電壓由D /A 提供，

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　　系統(tǒng)采用了開環(huán)控制方式。一般說來，開環(huán)控制的抗干擾能力和精度差〔3 〕。但由于本電壓輸出電路采用了特有的結(jié)構(gòu)，能實現(xiàn)無靜差調(diào)節(jié)。這樣，可以省去類似文獻(xiàn)〔2〕電路中的A /D 采樣和比較電路，既降低了成本，又簡化了結(jié)構(gòu)。其控制算法簡單，可靠性顯著增強(qiáng)。D /A 輸出一般很穩(wěn)定，但分辨率有限。按本系統(tǒng)的設(shè)計要求，輸出電壓的分辨率必須大于0.1 V .已知穩(wěn)壓輸出量程為0～3 5V , 若D /A 的量程和參考電壓以5V 計，則D / A 的分辨率B應(yīng)滿足2B> 35/0.1,B> 8.4.故可采用10或12位的D /A 轉(zhuǎn)換器。為保證一定裕量，系統(tǒng)采用D A C 1210.本系統(tǒng)具有多路正負(fù)輸出，考慮到高位D /A 轉(zhuǎn)換器價格較高。采樣-保持電路由數(shù)據(jù)鎖存器74L S 273,以及6塊采樣-保持器L F 398組成。當(dāng)D A C 1210輸出第N 路（1≤N≤6）控制電壓時，通過74L S 273的第N 位輸出狀態(tài)的改變，使相應(yīng)路的采樣/保持器L F 398由保持狀態(tài)變?yōu)椴蓸訝顟B(tài)。然后，再恢復(fù)成保持狀態(tài)，從而實現(xiàn)對控制電壓的采樣和保持。

　　2.3 顯示和鍵盤接口電路

　　考慮到本系統(tǒng)監(jiān)控軟件的負(fù)擔(dān)較重，顯示采用了靜態(tài)顯示模式〔5 〕。不難發(fā)現(xiàn)，電源輸出的極性決定于輸出電壓回路的電路結(jié)構(gòu)，與路號有一一對應(yīng)的關(guān)系。因而，可由軟件自動設(shè)置。故兩塊數(shù)碼管完全可以共享一組8位顯示數(shù)據(jù)。這樣5位L E D 只需設(shè)4個鎖存器（74L S273）。鍵盤電路設(shè)置于P 1 口，為典型的4×4中斷掃描鍵盤。