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±20V可调稳压电源（带电压同步显示），附代码

zhuwei0710
高工
2013-10-15 10:21:50     打赏


水平有限，画电压表电路图有压力，有机会尽量补上
发出来给新手看一下，写了一下制作过程中遇到的一些问题，有些错误的地方请大家提出来


电源参数：
可调电压范围±0.02V～±20V
纹波<1mV
0-7V输出1A电流
7-12V输出0.5A电流
（变压器功率20W）



电压表参数：
测量范围0～±20V
正电压误差<0.1V
负电压误差<0.08V   （我比较懒，这个误差还可以调下程序缩小的，但是第一个小电压表把我折腾的够呛的，所以电路焊好之后，程序大致上那样就没管它了）



 （因没有电子负载，用5V直流电机和12V直流电机作负载测试最大电流，7V时最大输出1A电流，12V时最大输出0.5A电流，电流超过此标准输出电压mv级减小。分析原因：变压器功率不足，散热片散热能力不够。）



  电路图采用的是LM317和LM337基本应用电路，稍微作了一些修改。由于LM317的基准电压是1.25V，输出电压下限为1.25V，所以需要在它的输出接地端需要外加一个-1.25V的电压来抵消它的基准电压，从而实现输出0V起调；LM337同理，在电位器和地之间接一个1.25V的电压来抵消-1.25V，这里使用了2个1.235V的电压基准，就是图中的LM385-1.2，与之串联的电阻和LED分别用来限流和做指示灯。关于电容的选择，104用来减少高频干扰，焊接电路时离稳压片输入端越近越好；4.7uf的小电容用来稳定稳压片的工作；2200uf大电容，用来滤低频波，使输出电压平滑稳定，如果需要输出大电流需要加大电容容量，并加大功率三极管扩大输出电流。


     关于数码管电压实时显示,使用的是STC15F204EA单片机（单片机自带8通道10位AD转换功能），电压表供电由该电源提供，使用LM7815和LM7815稳压给运放供电，使用LM7805稳压给单片机供电；考虑到成本，使用单片机自带AD功能。关于单片机外围电路，因为此单片机只能采样不超过他的工作电压的电压，单片机正电压采样电路用电阻分压来扩大它的测量范围，为了提高精度，当采样电压小于4.1V时自动切换AD通道由单片机直接采样；负电压的采样，用的是反相比例运算电路，放大倍数为0.209倍，所测电压经反相运算放大后再送到单片机I/O口。电压基准使用的是TL431，电压为2.5V。数码管显示部分，带有小数点自动切换功能，数码管位选由单片机控制138译码器实现，段选直接由单片机I/O口控制。


实际制作这个电压表的时候，开始是先做了一个简易的只能测量正电压的电压表，熟悉了AD转换之后，又开始做双显示正负电压的电压表，制作过程中，遇到很多问题，也学到了很多。数码管显示暗淡，需要外加驱动电路，后来在芯片手册里看到STC15F204EA带有强推挽输出，所以就在程序里设置了I/O推挽的输出，免去了数码管驱动电路；然后就是数码管消隐，刚开始做的时候显示的数字很不清晰，然后在网上看了一些关于数码管消隐的例程，知道了消隐的原理之后，修改程序把显示部分做好了；还有就是运放的使用，刚开始做的时候，使用的是一般的音频运放，运放工作很不稳定，无法稳定输出，在论坛问了一些网友，按他们推荐的去买了个仪表用运放，然后把电路板上的运放电路那块拆了，重新焊上新运放，焊好之后，用电压表测量，0输入的时候饱和输出，就是一直输出最大电压VCC，不知道什么原因，又去网上看一些运放电路的知识，偶然看到了运放供电需要加去耦电容，然后尝试着在供电两端各加了一个10uf电容，再测输出，为零点几毫伏了，然后调节调0电阻，使输出为0，给运放加上输入信号，慢慢调节输入电压，和运算电路输出电压比较，放大倍数一直是0.209很稳定，运放工作正常。


下面是制作过程中的拍的几张图片


电源



第一次做的电压表。。。。




两个数码管洞洞板不好焊，只能这样先处理数码管






万用表只有一个。。。所以那个小电压表也上场了





[font='宋体']











秀秀我的书桌，工具不多，暂时够用了~~








[电压表程序，自己胡乱写的，哪位高手能帮忙改一下，提高一下效率


  1. #include<stc15f204ea.h>
  2. #include<intrins.h>
  3. #define    ADC_POWER       0x80                  //ADC 电源控制位
  4. #define    ADC_FLAG        0x10                  //ADC 完成标志
  5. #define    ADC_START       0x08                  //ADC 启动控制位
  6. #define    ADC_speed_LL    0x00                  //540 时钟
  7. #define    ADC_speed_L     0x20                  //360 时钟
  8. #define    ADC_speed_H     0x40                  //180 时钟
  9. #define    ADC_speed_HH    0x60                  // 90 时钟
  10. typedef unsigned long  ul;
  12. void delay(unsigned int x);  //函数声明
  14. void LCD_one(ul LedNumVal);  //函数声明
  16. void LCD_two(ul LedNumVal);  //函数声明
  18. void Delay1ms();             //函数声明
  20. void Delay150us();           //函数声明
  22. void AD_Init();             //函数声明
  24. ul ADC(unsigned char m);     //函数声明
  26. void Delay200us();         //函数声明
  28. unsigned char code   Disp_Tab[] = {0xd7,0x11,0xcd,0x5d,0x1b,0x5e,0xde,0x15,0xdf,0x5f};  //  数组   0-9
  30. unsigned char code   dispbit[8]={0x00,0x80,0x40,0xc0,0x20,0xa0,0x60,0xe0};              //  位选控制 8位
  31.                                                                                         
  32. /************主函数**********************/
  33. void main()
  34. {
  36. ul V1,V2,Int_V1,Int_V2,Int_V1S,Int_V2S,Vcc, Vcc_S;
  37. unsigned char m,M;
  40. P3M1=0x00;
  41. P3M0=0xff;                  //设置P3口强推挽输出
  42. AD_Init();                 //AD初始化
  43. M=1;
  44.               
  45. while(1)
  46. {
  47.     Int_V1S=0;    
  48.     Int_V2S=0;
  49.     Vcc_S=0;
  50.     m=0;
  51.     
  52.     
  53.        if(M==0)                      
  54.     {
  55.         for(m;m<10;m++)
  56.     {
  57.     
  58.     
  59.         Delay200us();            //采样电压等待时间
  60.     
  62.         Int_V1S += ADC(6);
  63.         Delay200us();
  64.         Int_V2S += ADC(3);
  65.         Delay200us();
  66.         Vcc_S += ADC(7);    
  67.         Int_V1 = Int_V1S/10;
  68.         Int_V2 = Int_V2S/10;
  69.         Vcc = Vcc_S/10;        //采样10次电压求平均值
  70.         
  71.     }
  74.     V1=2500*Int_V1/Vcc;
  75.         V2=25*488*Int_V2/Vcc;
  76.     LCD_one(V1);                   //电压显示
  77.     LCD_two(V2);
  78.     if(2500*Int_V1/Vcc>4000)M=1;
  79.     
  81.      }    
  82.      if(M==1)                     //这里的if语句实现量程转换 M==0时ADC通道6-P1.6直接采样电压
  83.     {                             //                         M==1时ADC通道4-P1.4采样电阻分压后的电压
  84.         for(m;m<10;m++)
  85.     {
  86.     
  87.     
  88.         Delay200us();          //采样电压等待时间
  89.         Int_V1S += ADC(4);
  90.         Delay200us();
  91.         Int_V2S += ADC(3);
  92.         Delay200us();
  93.         Vcc_S += ADC(7);    
  94.         Int_V1 = Int_V1S/10;
  95.         Int_V2 = Int_V2S/10;
  96.         Vcc = Vcc_S/10;         //采样10次电压求平均值
  97.         
  98.     }
  101.     V1=2500*5*Int_V1/Vcc;
  102.         V2=25*488*Int_V2/Vcc;
  103.     LCD_one(V1);                //电压显示
  104.     LCD_two(V2);
  105.     if(25*496*Int_V1/Vcc<4000) M=0;
  106.     
  108.      }                
  109.      }    
  110.      }                          
  111.     
  112.         
  115. /*******数码管显示函数*************/
  116. void LCD_one(ul LedNumVal)
  117. {  
  118.    unsigned int LedOut[4];                                //变量定义
  120.     
  121.         if(LedNumVal>9999)
  122.     {
  123.      LedOut[0]=Disp_Tab[LedNumVal%100000/10000];            // 千位          
  124.      LedOut[1]=Disp_Tab[LedNumVal%10000/1000]|0x20;         // 百位    
  125.          LedOut[2]=Disp_Tab[LedNumVal%1000/100];        // 十位
  126.          LedOut[3]=Disp_Tab[LedNumVal%100/10];            // 个位
  127.     }
  128.      if(LedNumVal<10000)    
  129.     {        
  130.      LedOut[0]=Disp_Tab[LedNumVal%10000/1000]|0x20;            // 千位          
  131.      LedOut[1]=Disp_Tab[LedNumVal%1000/100];          // 百位    
  132.          LedOut[2]=Disp_Tab[LedNumVal%100/10];            // 十位
  133.          LedOut[3]=Disp_Tab[LedNumVal%10];            // 个位                  
  134.     }                                //  if语句 实现 小数点自动切换
  135.                 
  136.                 
  137.     P3=LedOut[3];
  138.     P2=dispbit[0];
  139.     P10=1;
  140.     delay(500);
  141.     P10=0;
  142.     
  143.     
  144.     
  145.     P3=LedOut[2];
  146.     P2=dispbit[1];
  147.     P10=1;
  148.     delay(500);
  149.     P10=0;
  152.     
  153.     P3=LedOut[1];
  154.     P2=dispbit[2];
  155.     P10=1;
  156.     delay(500);
  157.     P10=0;
  158.     
  159.     
  160.     P3=LedOut[0];
  161.     P2=dispbit[3];
  162.     P10=1;
  163.     delay(500);
  164.     P10=0;
  165.     
  167.                         
  168.     
  169.   }  
  170.   void LCD_two(ul LedNumVal)
  171. {  
  172.    unsigned int LedOut[4];                            //变量定义
  173.     
  174.         if(LedNumVal>9999)
  175.     {
  176.      LedOut[0]=0x08;                                   //显示负号
  177.      LedOut[1]=Disp_Tab[LedNumVal%100000/10000];                      
  178.      LedOut[2]=Disp_Tab[LedNumVal%10000/1000]|0x20;                    
  179.          LedOut[3]=Disp_Tab[LedNumVal%1000/100];                
  180.                         
  181.     }
  182.      if(LedNumVal<10000)    
  183.     {        
  184.      LedOut[0]=0x08;
  185.      LedOut[1]=Disp_Tab[LedNumVal%10000/1000]|0x20;                  
  186.      LedOut[2]=Disp_Tab[LedNumVal%1000/100];                      
  187.          LedOut[3]=Disp_Tab[LedNumVal%100/10];                    
  188.                                               
  189.     }                             //  if语句 实现 小数点自动切换
  190.                 
  191.                 
  192.     P3=LedOut[3];
  193.     P2=dispbit[4];
  194.     P10=1;
  195.     delay(500);
  196.     P10=0;
  197.     
  198.     
  199.     
  200.     P3=LedOut[2];
  201.     P2=dispbit[5];
  202.     P10=1;
  203.     delay(500);
  204.     P10=0;
  207.     
  208.     P3=LedOut[1];
  209.     P2=dispbit[6];
  210.     P10=1;
  211.     delay(500);
  212.     P10=0;
  213.     
  214.     
  215.     P3=LedOut[0];
  216.     P2=dispbit[7];
  217.     P10=1;
  218.     delay(500);
  219.     P10=0;
  220.     
  221.                         
  222.     
  223.   }  
  224. /***********AD初始化***************/
  225. void AD_Init()
  226. {
  227. P1M1=0xfe;
  228. P1M0=0x08;    //设置高阻和开漏，ADC采样运放输出端电压时需要断开相应I/O口内部上拉，即开漏输入
  229. ADC_RES=0x00;
  230. ADC_RESL=0x00;
  231. P1ASF=0xfe;
  232. ADC_CONTR=ADC_POWER|ADC_speed_LL;
  233. Delay1ms();    
  234. }
  236. /*********电压采样*********/
  238. ul ADC(unsigned char m)
  239. {
  240.     if(m==3)
  241.     {
  242.         ADC_CONTR &=0xf8;        //清空通道
  243.         ADC_CONTR |=0x03;     //更换通道
  244.         Delay150us();         //更换通道延时
  245.     }    
  246.     if(m==4)
  247.     {
  248.         ADC_CONTR &=0xf8;
  249.         ADC_CONTR |=0x04;
  250.         Delay150us();
  251.     }    
  252.     if(m==6)
  253.     {
  254.         ADC_CONTR &=0xf8;
  255.         ADC_CONTR |=0x06;
  256.         Delay150us();
  257.     }
  258.     if(m==7)
  259.     {
  260.         ADC_CONTR &=0xf8;
  261.         ADC_CONTR |=0x07;
  262.         Delay150us();
  263.     }    
  264.     ADC_CONTR |=ADC_START;           //开启AD转换
  265.     _nop_();
  266.     _nop_();
  267.     _nop_();
  268.     _nop_();
  269.     while(!(ADC_CONTR & 0x10));  
  270.     ADC_CONTR &= ~ADC_FLAG;
  271.     ADC_RES = (ADC_RES<<2)|ADC_RESL;   //高八位按位左移2位与低两位结果按位或运算得到10位转换结果
  272.     return ADC_RES;               //返回10位AD转换结果
  273. }
  274. /*******************延时函数**********/
  275. void delay(unsigned int x)
  276. {
  277.         char j;
  278.         for(x; x> 0; x--)
  279.         for(j = 400; j > 0; j--);
  280. }
  281. void Delay1ms()        //@12.000MHz
  282. {
  283.     unsigned char i, j;
  284.     i = 2;
  285.     j = 239;
  286.     do
  287.     {
  288.         while (--j);
  289.     } while (--i);
  290. }
  292. void Delay150us()        //@12.000MHz
  293. {
  294.     unsigned char i, j;
  296.     i = 2;
  297.     j = 189;
  298.     do
  299.     {
  300.         while (--j);
  301.     } while (--i);
  302. }
  304. void Delay200us()        //@12.000MHz
  305. {
  306.     unsigned char i;
  308.     _nop_();
  309.     i = 97;
  310.     while (--i);
  311. }
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