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作者：百色学院 何祖乾 王晓琼 蒙绍敏
指导教师：宁建光 吴再群

　　作品简介

　　作品全景图　　

 　　开发背景：
　　在各种低功耗的芯片以及用电器的大量使用下，使用如78XX系列稳压芯片只能输出固定的一种电压，灵活性差，而且无法满足任意电压的需要。难道每使用一个新的用电器就做一个新的电源?这样很是麻烦，而且还不能清晰的看到电流的变化，在这样的背景下，我们制作了一个数控直流稳压电源。
　　结构说明：
        我们的数控直流稳压电源大致结构为：按键输入->pwm输出->滤波放大->提供基准电压->扩流输出->AD采集电流电压->过流保护?->液晶显示。
　　功能：
        我们的数控电源不仅可以拥有步进1V、0.1V，而且还有常用电压切换输出，过流保护，过流声光报警，还可以自由选择电压输出，过流保护电流。
　　使用说明：
　　进入开机界面，按下“选择模式”按钮，选择“预设电压”或者“报警电流”设置模式，并在相应的选项后面出现“-”的标志。然后选择“+-1.0V/A”或者“+-0.1V/A”,设定相应的数值，按“确定”键输出。也可以直接按“常用电压”设置按钮，分别对应是3.3V、5.0V、9V、12V、15V、18V，这里是直接按下就输出了，然后当我们想重新输入的时候，可以直接按“软件清0”的按键清零，就不用去按复位键了。当出现过流保护的时候，其他的按键都不起作用，必须排除故障之后方可使用，排除故障后3秒便可自动恢复原来设定的电压。

　　平台选型说明

　　单片机开发板(以STC15F2K61S2芯片为控制核心)为平台

　　设计说明

　　设计原理：　　

 　　利用stc15F2K61S2芯片为控制核心,先检测按键的输入，再利用PCA定时器输出相应的pwm，然后经过两阶的RC滤波得到一个平缓的电压，相当于一个DA输出，再经过运放OP07，放大3倍得到-1.25V—18.75V接到LM317的调整端，因为OP07的反相端接的是0.42V的电压，所以当PWM输出为0的时候，运放输出是-1.25V，刚好可以使得LM317达到0V输出，因为LM317的电流比较小，所以我们使用了一个大功率三极管2N3055扩流输出，输出的电压经过(3.9k+5.1k)与1k电阻分压，衰减10倍，然后把电压采集回来，电流的采集则是利用一个大功率的0.1欧姆电阻与负载串联分压，再差分放大10倍后经AD采集回来，在液晶上显示，然后检测是否过流，如果过流则绿灯灭，红灯亮，蜂鸣器报警，电压输出0，保护电路，3秒之后继续检测是否还过流，过流则继续保护，一直到故障排除为止。如果没有过流，则红灯灭，绿灯亮，然后返回按键检测。我们为了提高电压的输出，当检测到按键的输入超过15V时，我们使继电器切换到另外一路，另外一路的起始电压是15V，也就是说PWM=0V输出时，通过电阻分压LM317是输出15V的。所以我们的输出电压可以达到0—28V。如果输入的电压足够高的话，可达30V。我们这里是利用一个24V的交流电整流输入。

　　设计方案：
　　主控：因为本次比赛已经确定主控就是stc15F2K61S2芯片，所以其他的就不考虑了。
　　稳压主回路：1、可以利用LM338稳压芯片，优点电流够大，可以省去扩流的部分，但是难找，价格稍贵。2、利用LM317稳压芯片，优点就是价格便宜，容易找到，和LM338特性一样，缺点是电流稍微小了一些，可以扩流。综上我们选择LM317.
　　电压采集：利用(3.9K+5.1K)和1K电阻分压，衰减10倍，使电压在0—5V内。
　　电压采集：利用一个0.1欧姆的水泥电阻串联负载分压，再经过差分放大10倍，使电压在0—5V内。
　　电压切换：当输入的电压超过15V的时候，继电器切换到另一通道，另一通道经过电阻分压，起始电压是15V。所以电压就叠加到了0—28V。
　　显示：1、LCD1602优点就是便宜，可以显示两行，缺点是不能显示中文。2、lcd12864稍微贵了一点，但是可以显示中文，可以显示四行。
　　3、TFT彩屏，优点显示多，可以显示彩色，缺点程序量大，价格贵。
　　综上：我们采用lcd12864。
　　基准电压：1、DAC芯片，输出比较稳定，价格高，增加了外围电路。
　　2、因为主控自带有PWM输出，可以当DA来使用，减少外接电路，简化电路设计。故选择PWM模拟DA。
　　最终方案：最后,我们使用PCA定时器输出PWM经过滤波放大，提供到LM317的调整端,经过AD采集把采集到的数据显示在LCD12864上面。当输入电压超过15V时，使用继电器切换。

　　作品特色

　　数控电源的使用，就不再局限于单一电压，对于平时的调试使用显得更加方便，不仅降低了耗材，而且使用的范围比较广泛。在使用不同电压的场合就可以随意调整，不用重新再做一个稳压电源。最主要的是价格低廉。而且我们的数控电源操作简单，易于使用。
　　先进性：STC15F2K61S2集成了AD采集，PWM模拟DA输出，达到智能控制的效果。
　　实用性：能输出0—28V的电压。简化电路。操作灵活。步进可以达到+-1.0V，+-0.1V。常用的电压直接切换。
　　创新性：价格低廉，而市场上数控电源比较少，且比较贵。

系统演示视频：