基于C51的高精度线性电源及监控系统设计

《基于C51的高精度线性电源及监控系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于C51的高精度线性电源及监控系统设计（26页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、基于C51的高精度线性电源及监控系统设计目录摘 要3ABSTRACT4第一章 引言51.1 课题研究意义51.2 课题来源6第二章 高精度线性电源的简介82.1 工作原理82.2主要特点82.3工作精度82.4应用场合8第三章 电源总体设计9系统硬件设计结构框图9第四章 系统总体设计10第五章 系统电路硬件设计115.1 单片机及显示模块配置115.2 15V和+5V直流电源设计125.3单片机供电及基准参考电源设计14第六章 系统程序设计17d100ms();186.3性能测试19第七章 软件系统设计19第八章 系统调试208.1电源系统调试步骤208.2测试出现的问题及解决措施22结论22

2、参考文献：2325摘 要对于先进的实验设备和测控系统，需要高精度的线性电源输出。因此，以单片机为核心，以可调的三端电压调节器作为电压调节器。对电源电路的结构设计进行了优化，提高了元器件的性能。建立了一套多路输出、高精度线性电源及监测系统.通过空载到全负荷试验，电源稳定性很好，两种电源的输出均能满足测控系统的功率要求。为了满足航空控制模块包括摆动台、1200 HZ双相陀螺仪驱动电源、1.5KVA400HZ中频功率箱等测控系统的要求，需要高精度、高电流输出的线性电源。同时，1200 HZ和400 hz中频交流电源的输出波形不应改变，因此有必要设计一种高精度的多路输出直流电源。电源系统优化了内部结构

3、设计。增加反馈等环节，建立几条线路，并具有较高精度的直流电源，电源双输出电压15V，单输出5V，负载电流在0-1.5A变化的过程中。输出电压仍能保证高精度输出。利用先进的元器件和电路结构的不同设计，建立了一种高精度、大输出的航空电源，以满足航空测控设备的需要。同时采用单片机和图形显示模块对电源输出进行实时监控。通过实际测试和对24位高精度台式万用表的调整，测试和显示结果如下：负载变化率0.1%，双电源输出电压对称性0。1%，远远超过预期的设计精度。该电源已安装在航空测控箱中，并已投入使用。经过初步试运行，供电效果良好。关键词：线性电源 高精度 测控系统ABSTRACTFor advanced

4、experimental equipment and measurement and control system, high-precision linear power output is required. Therefore, the single-chip microcomputer as the core, the adjustable three-terminal voltage regulator as the voltage regulator. The structure design of the power supply circuit is optimized, an

5、d the performance of the components is improved. A set of multi-output, high-precision linear power supply and monitoring system is established. Through no-load to full load test, the power supply stability is very good, the output of both kinds of power supply can meet the power requirement of the

6、measurement and control system. In order to meet the requirements of aeronautical control module including swing table, 1200 HZ dual-phase gyroscope driving power supply, 1.5KVA400HZ intermediate frequency power box and other measurement and control systems, the linear power supply with high precisi

7、on and high current output is needed. At the same time, the output waveform of 1200 HZ and 400 hz intermediate frequency AC power supply should not be changed, so it is necessary to design a high precision multi-output DC power supply. The power supply system optimizes the internal structure design.

8、 Add feedback, establish several lines, and have high precision DC power supply, power supply dual output voltage 15V, single output 5V, load current in the process of 0-1.5A change. The output voltage can still guarantee high precision output. Based on the design of advanced components and circuit

9、structures, a high precision and large output aeronautical power supply is established to meet the needs of aeronautical measurement and control equipment. At the same time, single chip microcomputer and graphic display module are used to monitor the power output in real time. Through practical test

10、 and adjustment of 24-bit high-precision table-top multimeter, the test and display results are as follows: load change rate 0.1%, symmetry of output voltage of dual power supply 0.1%, which far exceeds the expected design precision. The power supply has been installed in the aeronautical survey and

11、 control box and has been put into use. After preliminary trial operation, the power supply effect is good.Keywords:linear power supply high-accuracy TT&C system 第一章 引言对于一些先进的电子设备来说，需要高精度、稳定的线性直流电源，因此需要开发高精度的线性稳压电源。高精度直流稳压电源有多种电路形式，如串联型、开关型、集成电路、直流稳压电源等。在先进的电子设备中，直流稳压电源的故障率最高，但在直流稳压电源中，整流滤波电路获得的直流电源

12、电压往往不稳定。当电网电压波动或负载电流变化时，输出电压也会发生变化。电子设备供电电压的不稳定会引起许多问题。为了满足各种电子电路的要求，设计了一种高质量的直流稳压电源。因此，对直流稳压电源的研究具有十分重要的意义。目前，产生高精度直流线性稳压电源的方法有两种：一种是模拟法，另一种是数字法。前者的电路由模拟电路控制，后者由数字电路自动控制。直流稳压电源正朝着数字化方向发展。因此，有必要对数控恒压电源进行研究。随着科学技术的飞速发展，对电源的可靠性、输出精度和稳定性提出了越来越高的要求。利用D/A转换器的高分辨率和单片机的自动检测技术，越来越有利于程控电源的设计。可编程电源不仅可以方便地输入和选

13、择预置电压值，而且具有较高的精度和稳定性，可以任意设定输出电压或电流。所有功能都是通过单片机控制的面板上的键盘来实现的。为电路实验带来了极大的方便，提高了工作效率。1.1 课题研究意义随着电子技术的发展，特别是数字技术的发展，直流电源变得越来越重要，越来越接近我们的现实生活。直流稳压电源已成为人们日常生活中不可缺少的必需品，它不需要空间大、体积小、安全性高，已广泛应用于各种电子设备中，给人们的生活带来极大的方便。因此，它得到了广泛的应用。它在工业电器和家用电器的自动控制中有着广泛的应用。由于电路在人们日常生活中的广泛应用，它具有很强的重用功能，可以使人们在不知道的情况下感到方便。1.2 课题来

14、源本论文的课题“多通道高精度高稳定性线性电源的研究与设计”，是来源于之前参加的一个项目的一部分。采用本课题研制的控制舱综合测试系统，对装配后的战术型控制舱和自动驾驶仪的综合性能参数进行了测试，并进行了环境应力筛选试验。同时，可用于交收检测和常规试验。整个系统是基于工控机的自动测控系统。主要包括：高低温摆动台运动控制系统、主控制箱、直流电源箱、1200 HZ双相陀螺仪驱动电源。1.5KVA400HZ中频电源箱和其他子项目，如下图所示航空飞行器测试控制舱测控系统组成为了满足1200 HZ双相陀螺驱动、1.5KVA400HZ中频功率箱等高精度大电流输出线性电源系统的要求，同时满足控制舱、摆台和1.5

15、KVA400HZ两相陀螺仪的要求，为了获得1200 HZ和400 hz中频交流电源在大电流输出下的标准正弦波，设计了一种高精度多输出直流电源。通过优化电路结构，设计了电源系统。增加反馈等环节，建立多通道高精度直流输出，电源双路输出电压15v，为测控系统中的集成运算放大器和功率放大器提供电源，单输出5V满足单片机和系统数据采集的需要。当两种电源的负载电流在01.5A和01A变化时，两种电源的输出电压仍能保证高精度输出。通过采用高质量的元器件和独特的电路结构设计，建立了一种高精度、高稳定性、宽范围的航空测控设备输出电源，能够满足航空测控设备的要求。同时(C8051F020单片机12864ZB图形显

16、示模块)实时监控电源输出。第二章 高精度线性电源的简介2.1 工作原理线性电源的电压反馈电路处于线性(放大)状态。开关电源是指用于在饱和切断区域工作的调压管。也就是说，开关的状态。线性电源通常对输出电压进行采样，然后将基准电压发送到比较电压放大器中。电压放大器的输出作为电压调节器的输入，控制稳压器的结电压，使其结电压随输入的变化而变化。开关电源通过改变开关的开关时间来改变输出电压，即改变占空比2.2高精度线性电源的构成许多电子产品，如电视机、电脑、音响设备等，都需要直流电源，电子仪器也需要直流电源，实验室也需要独立的直流电源。为了提高电子设备的精度和稳定性，需要在直流电源中加入直流电源，故称之

17、为直流稳压电源。典型的直流电源由电力变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成。将50 Hz的交流电网电压转换为电力变压器所需的交流电压，利用整流电路将交流电流转化为单向脉动直流电流。滤波电路用于滤除整流单向脉动电流中的交流分量(即纹波电压)，即平滑直流电流。电压稳定电路的作用是在输入交流网络的电压波动、负载和温度变化时，保持输出直流电压的稳定。2.2主要特点开关电源的主要特性比线性电源技术更成熟，制造成本更低。可以实现很高的稳定性，较小的纹波，其自身的干扰和噪声相对较小，但由于在工频(50 Hz)下工作，变压器体积相对较大，效率较低(满载工作效率仅为80%左右)，整体体积较大，显得更加繁琐。输

18、入电压范围大；开关电源是工作高频状态，变压器体积相对较小，相对较轻，但输出纹波比线性电源大，但由于其结构简单、成本低，高效率(市面上开关电源的效率也可达到90%以上)已多次取代线性电源。这是未来供电发展的趋势。2.3工作精度线性电源的精度比开关电源或晶闸管电源精度高3个数量级。适用于多种场合。2.4作用和用途局部电源以其高精度和优越的性能而被广泛应用。开关电源由于节省了大量的工频变压器，不同程度地减小了电源的体积和重量，在输出电压和输出电流稳定的情况下得到了广泛的应用。开关电源广泛应用于输出电压和电流稳定的许多领域。第三章 电源总体设计2.1 电源设计指标15V可调直流电源的设计参数为：输出精

19、度优于0.15V，在不同负载(输出电流为0/1.5A)下，电压稳定度为1%，输出电压为0/1.5A时，绝对偏差小于0.15V。即对称偏差1%。5V电源的设计参数为：输出精度优于0.05V，在不同负载(输出电流为0/1A)下电压稳定度小于1%。5V、15V电源的最大输出电流可达1.5A和1.0A/通道，各电源的纹波分量不得大于5mV。输出0A负载电流作为电路的标准调整电流值。2.2 直流电源硬件整体框架设计该系统由整流、滤波、反馈绑定和功率驱动、电压稳定、模拟采集和显示模块组成。系统输出电压为15V(15V)和5V(3个通道)。系统总体设计的结构框图如下图所示系统硬件设计结构框图整流器电路采用2

20、W10整流桥。为了保证滤波效果和大电流过流的需要，滤波电路采用滤波方式，除4700F的大电容外，使滤波后的电压信号平滑，并利用电感元件可以改变电流变化的基本原理，滤波电路采用滤波方式使滤波电压信号平滑。它还保护后续电压调节器和其他元件和电路不受过电流的影响，并造成过电流和过电压保护。电压调节部分采用可调三端电压调节器LM338P和大电流运算放大器OPA 551进行反馈绑定，采用精密电位器调节双电源的输出电压值和对称性。负极电源还选择功率晶体管TIP 42以向负载提供大电流输出。为了实现数据采集电路输出和检测电压电流信号的超高精度，需要在电路各部分采用AD 629、AD 8510等高性能集成电路

21、和高精度军用级离散器件。为了保证测量精度，显示模块选用8位单片机C8051F020与8位AD转换器混合信号SoC，采用外部高精度参考电源模块AD 780提供2.5V外部参考电压。液晶显示模块选用具有汉字库的12864ZB图形显示模块，可显示汉字、英文和数字四行字符，保证了三路电压和三路电流的实时显示要求。同时，为保证测量和显示冗余，单片机监控电路测试和面板显示范围分别为0-6V和(-18-18)V，电流为0-1.5 A，以保证显示模块的精度。该系统在硬件和软件调试中需要高精度的台式万用表进行校准和同步测试，因此选用了Agilent 34401A型台式万用表，可提供6-1/2的数字分辨率，每秒1

22、000读数，基本直流精度为15 ppm，基本直流电压的测量精度可达0.0015%，保证了测试精度的要求。在电路板的设计过程中，大电流部分与小电流部分严格分离，在安装过程中，部分大电流线路也采用铜线法，以保证电路电压损耗的降低。第四章 系统总体设计该系统由整流、滤波、反馈绑定、电压稳定、模拟采集和显示模块组成。系统输出电压分别为15V和5V。系统总体设计的框图如下图所示。15V可调直流电源的设计参数为：输出精度优于0.15V，在不同负载下电压稳定性小于1%。当输出电压为0到1.5A时，绝对值偏差小于0.15V，即对称偏差1%。5V电源的设计参数为：输出精度优于0.05V，输出精度优于0.05V。

23、在不同负载(输出电流为0/1.5A)下，电压稳定性为1%。5V、15V电源的最大输出电流为1.5A/通道，各电源的纹波分量不应大于5mV。输出0A负载电流作为电路的电流调节标准。同时，为了实现电路电压的超高精度，对电路核心元件的各个部分都需要高性能集成电路和高精度军用级离散元件。为了保证测量和显示的冗余性，单片机监控电路的测试范围和显示范围分别为06V和(-1818)V，电流为01.5A。第五章 系统电路硬件设计系统硬件电路由15V、5V电源、单片机参考电源、电压电流采集电路、单片机和显示模块组成。为了实现输出电压的高精度、高稳定性和高对称性，供电系统的滤波稳压电路是系统电路的重要组成部分。5

24、.1 单片机及显示模块配置根据系统设计的要求，为了满足系统6路数据采集、液晶显示和控制的要求，选用了8路12位AD转换器的C8051F020单片机。C8051F020是美国Cygnal公司推出的一种混合信号SoC 8位单片机。100引脚TQFP-100封装是一种高度集成的混合信号系统级芯片，与标准的8051结构相比，性能有了很大的提高，运算速度也更快。AD转换率可达100 KS/S。C8051F020具有8位I/O端口，具有丰富的片上资源，能够满足系统测试的精度和速度要求。在本设计中，AIN0.0AIN0.5作为6路电压、电流信号的信号采集终端。C8051F020具有8位I/O端口，芯片资源丰

25、富.电源监控系统采用P3端口作为显示模块的数据接口，P0.4P0.6作为显示模块的使能器和读写控制终端，减少了外部线路连接等设备的扩展，电源监控系统配备了P3端口作为显示模块的数据接口。下图显示了C8051F020端口配置和外围电路设计。单片机C8051F020端口配置和外围电路设计该显示模块采用128*64点阵图形液晶显示模块12864ZB，可以显示数字、字母、汉字和图形，其中内置8192个汉字，128个字符，显示模块可以显示数字、字母、汉字和图形，它内置8192个汉字、128个字符，可以显示数字、字母、汉字和图形。64256点阵RAM显示具有光标显示、屏幕移位和休眠模式等功能，可实现4行1

26、6字汉字显示，完全满足三通道电压和三通道电流显示的要求。液晶显示模块的工作电压为4.5-5.5VDD和3.3VD，电源接地电压为0V，工作温度为室温，系统电源为5V，AMS1117-3.3V可满足供电要求。在该系统中，由于并联模式，12864ZB的15引脚(PSB)固定在较高的电平上。MCU和12864ZB液晶模块和端口配置，如下图所示。 液晶显示模块12864ZB及端口配置5.2 15V和+5V直流电源设计为了满足高电流电源(1.5A)和冗余的要求，所选三端稳压器为LM338P，可提供5A的平均输出电流，输出电压范围为1.2V至32V，持续可调，输出电压范围为1.2V至32V，输出电压范围为

27、1.2V至32V。线路调整率可达0.005%，负载调整率最高可达0.1%，LM338内置过载保护电路，能自动限制功耗，完全满足系统输出的需要。5V电源如下图所示，由电压转换器、整流器、滤波器、15V调节器电路和-15V反馈绑定电路组成。由于输出电流大，在桥式整流器后，滤波器前级采用了滤波模式，C13和C18选择4700UF/50V大电容，保证了滤波，保证了滤波的良好效果。15V直流供电模块二极管D1在上述图形中可以夹紧LM338P，用精密平方电位器P1调节输出电压，并将15V调整到0到18V之间的任意值，R4和R7都是精密电阻。采用精密电位器RV 1和高压大电流运算放大器OPA 551构成反馈

28、环(OPA 551具有摆动速率和宽带宽度的特点，端电压范围为4V30V，具有热关闭电路的保护作用)。这样，负压和正电压的绝对值就可以同步限制，利用RV 1可以调节双电源输出的对称性，以保证联合调制时正负电压的绝对差很小。测量结果表明，当精密电阻R5值减小，电位器P1值增加到3K左右时，电源输出值可在12V18V之间，也可转换为电压可调输出。为了匹配LM338P的平均输出电流5A，选用匹配功率晶体管TIP 42提供6A输出负载电流。在测试过程中，用电位器RV1调节双电源的输出对称性，并通过了高精度万用表的同步测试。输出电压值由电位器RV3校准。旁路电容器C1、C2、C12和C13用于滤波旁通高频

29、干扰信号.通过测量输出电阻CuR 15和CuR 15的电压，AD 629可以测量电流输出电流。5V电源电流检测原理相同。5V直流供电模块设计5V电源的整流、滤波和稳压电路采用与15V电源相同的电路结构，如上图所示，它仅用作单片机的电源和测控系统的数据采集。根据测控箱工程的总体要求和冗余余量，所需电流仅为1A，因此三端稳压器选用LM 317，具有调压范围宽、稳压性能好、噪音低、负荷调节率小(可达0.1%)的优点。典型的线性调整率为0.01%，波纹抑制率等。LM 317输出电压范围为1.2V37V，可提供大于1.5A的电流，并可使用精密电位器RV2调节输出电压。为了防止内部熔断器发火，还增加了安全

30、工作区补偿和热停机。5.3单片机供电及基准参考电源设计为了满足单片机、超高精度参考电压源和显示模块的需要，设计高精度电源，提供2.5V和3.3V的电压电平。为保证C51单片机3.3VD和3.3VA的供电要求，供电单元采用高精度正向低压降稳压器AMS1117-3.3V，具有内集成过热保护和限流电路保护功能。保证了芯片和电源的稳定性和可靠性。最大输出电流为1A，输出电压精度为0.02%，完全满足单片机和数据采集电路对电源、电流和精度的要求。3.3 V电源电路如图3.5所示。在下图所示所示的电路中，该电源可以输出3.3VD的数字电源电压值，以满足单片机的数字处理需要，而输出端配置有电感L3和滤波电容

31、C25，输出模拟信号处理直流电源电压3.3VA，以满足模拟数据采集单片机的需要.单片机及显示模块供电电压设计为了满足单片机数据采集的精度要求，并将外部参考电压2.5V配置到单片机的Vref端口，选择了一种具有较低初始误差的高精度带隙基准电压源AD 780。温度漂移低，输出噪声低，精度可达1mV，完全满足系统精度要求。在下图的配置中，2.5V的标准参考电压可以在输入5V的前提下输出。 单片机基准电源设计5.4 多路电压采集处理电路设计电压采集处理电路电压采集和处理电路采集15V和5V电压信号，如上图所示。为了满足单片机处理的需要，在将C8051F020程序放大倍数设置为1的前提下，将上述电压线性

32、转换为小于2.5V。为了满足单片机输入电压的需要，分压器的电阻为0.02%的精密电阻。上图中+15V电源利用EE1、EE2组成分压电路，假设输入电压约为+15V，则信号转换值2.5V，同理利用EE3、EE4组成-15V电压信号分压电路，AD8510通道组成反相比例运算电路，并选用高性能运放AD8510 ( AD8510是一款单路的放大器件，具有低失调电压、低输入偏置电流、电压电流噪声低输入的优点，适合放大一些高阻抗的传感器以及分流式的一些精密仪器的测量)与R_VS3、R_VS4组成反向比例运算电路，其放大倍数为=，使得信号转换值=，可将-15V转换为+2.5V以下的可被单片机处理的正电压。同理

33、5V电源利用EE5、EE6组成分压电路，5V信号值为2V，上述电压值通过高精度台式万用表和程序参数调整至15V和+5V输出。5.5 多路电流采集电路设计该系统需要实时监测三路输出电流值，需要高精度差分放大器来实现电流信号到电压信号的转换电路，因此电流采集电路选择了AD 629作为电流采集的转换装置，其特点是：输入共模范围大，即使在高共模电压高达270 V的情况下，也可以取代隔离放大器，并为输入端提供共模或差动模式的暂态保护。AD 629还具有低偏置、低增益误差漂移等特点，在工业温度为零下4085时仍能保证AD 629的性能，同时电源电压范围宽，设计采用现成的BVS(即15V)电源。AD629将

34、0.1的测试康铜丝电阻cur_+15（+VS)、cur_-15(-VS)、cur_+5(5V)上的电流信号转换为3路电压信号（AIN0_C、AIN1_C、AIN2_C）输出，其中-15V端所采集信号为保证正电压输出，故差分电压信号IN1_C-和-VS调换输入AD629，经转换后的3路电压信号供给单片机（AIN0.3AIN0.5）采集使用，构成3路电流采集电路。3路电流采集电路如下图所示。(a)+15V电流采集 (b)-15V电流采集 (c)5V电流采集电流采集电路设计最小和最大容许输入共模电压由下列公式确定：VCOM_MAX=20(+VS-1.2)-19VREF=20(+15-1.2)-190

35、=276VVCOM_MAX=20(-VS+1.2)-19VREF=20(-15+1.2)-190=276V当VREF=0V，VS=15V和VVS=15V时，AD 629共模输入范围约为276 V276 V，足以覆盖图3.3和图3.4中电流为0-1.5A和0-1A的康铜线的转换功率范围。差分放大器AD 629检测由流过并联电阻的电流产生的差分电压is-RS。AD 629具有固定增益1，输出电压等于UAIN0_C=IS-RS Vref=1.50.1=0.15 V，并通过编程转换为LCD的实际电流显示值。5.6 上位机数据采集系统硬件配置采用PCI-6208 6216数据采集卡采集5V、15V的实时

36、电压和电流参数。所选数据采集卡的主要特点是：16位采样精度、0.038mV的最小采样精度、250 kHz的采样率、64路单端或32位差分输入、2路DA输出、A、D、A的FIFO高速缓存位、4个内部时钟等。能完全满足数据采集的要求，包括直流电源。5.7 线性电源变压器配置变压器抽头配置为了确保系统具有足够的电流和功率输出，系统的定制变压器是多抽头结构。选择8VAC和图3.9中的双18VAC的交流输出，输出电流为2A。为了满足测量和控制系统的功率升级的需要，输出电流是2a，并且输出电流是2a。为确保原有电路的结构相同，还可将其调整为其他抽头输出，如+5V、9V、12V、18V、24V、30V等第六

37、章 系统程序设计系统按模块化方式编程，其主要程序块包括初始化、AD转换、ADC校准、12864ZB显示等程序块，流程图如图6所示。由于C8051F020内含12位AD转换器，故测量时理论电压和显示分辨率可达140951000.024， 故完 全 可 满 足电源板与显示模块进行标准调校的精度要求。6.1主程序main()uint i; Init_Device(void); /调用单片机初始化子程序LCD_initial();/调用液晶显示模块初始化子程序while(1);voltage1_scan_disp();/ A 相电压检测并显示voltage2_scan_disp(); / B 相电压检

38、测并显示voltage3_scan_disp();/ C 相电压检测并显示current1_scan_disp(); / A 相电流检测并显示current2_scan_disp(); / B 相电流检测并显示current3_scan_disp(); /C 相电流检测并显示 6.2初始化子程序和 12864 初始化程序包括单片机初始化子程序 Init_Device(void)和显示模块初始化子程序 LCD_initial()。void Init_Device(void) SPI_Init();ADC_Init();Voltage_Reference_Init();Oscillator_Ini

39、t(); /*/void LCDinitial()char data0,data1;int rd_lcd1,wr_lcd1,rs_lcd1;Rst_lcd0; /LCD 复位d100ms();Clr_lcd(); /清除屏幕Clr_ram(); /清除寄存3.3A 相（15V）电压检测程序以 A 相电压为例：voltage1_scan_disp()/A 相电压检测并显示AMX0SL0x00; /选择 AIN0.0void ADC0_ISR(); /启动 AD 转换data00x60; /设定光标列地址Add_to_lcd();data10x78;/数据显示从中间开始Data_to_lcd();

40、data0 0x70;/设定光标行地址Add_to_lcd();data10x00; /显示在第一行Data_to_lcd();data1voltage;送显示数Data_to_lcd();6.3性能测试在测试该产品时，首先测量空载的标准值，即用24位高精度标准万用表测试三个通道的互压值，然后使用图2中的电位器RV 1校准对称度。然后将RV3调到输出电压显示值与实际测试值一致，完成调整过程。在连接功率电阻器后，用采样点电压测量从0.5A、1A、1.5A到给定负载的负载电流，如表1所示，每个测试点的误差小于1%。此外，15V双电源输出对称度也远小于1%。测试结果表明，该电路的转换精度、电压稳定性

41、等参数满足设计要求，证明了所设计电路在数字管位置选择中的正确性、合理性和实用性，并将74HC573锁存器用于数字管段的选择。在本设计中，单片机P1端口低三位控制数码管位置选择，P0端口控制数字管段选择。3.5系统外部电源电路可供下位机独立工作。其中，U1元件是变压器，由于体积大，模块独立使用方便，因此电源电路部分是独立的。P1为交流输入，P2为5V直流输出。该电路是典型的桥式整流电路。第七章 软件系统设计单片机编程是本文的核心，也是实现温度控制的关键。本文采用模块化编程方法，程序整体结构清晰、可移植，通过合理使用定时器和中断来降低程序的阻塞问题，提高了程序的可靠性。单片机程序的总体设计流程图如

42、下：首先，启动串行端口，计时器。在串行端口开始时，计时器1以两个模式运行，其结果是波特率产生器。计时器主要由计时器0启动，作为PWWM，另一个是系统时间的基础，从而中断了数字三维布管的动态显示。默认情况下，系统将温度值设置为“温度”，然后启动“水温控制”，“数字管”将显示相应的水温值，然后在设置该值后保留小数点。如果您需要在控制过程中重新调整温度设置的值，则必须关闭水的温度控制并切换到“水温设置”模式。数字管道显示温度值和设置为整数。计划流程在主特征循环中运行，在其中添加一个键按钮以启动控制方案：停止分析过程，减少程序不必要的扫描时间。第八章 系统调试对于航空摆动台，1200 HZ双相陀螺仪驱

43、动器要求具有高精度、高稳定性和高电流输出的线性电源，以及1.5KVA400HZ和1200 HZ中频电源箱的标准正弦波输出。为了获得最佳的性能，设计的电源需要在不同的负载下进行进一步的调整和测试。8.1电源系统调试步骤8.1.1. 空载调校系统测试时，首先测量和校准空载标准值，即用高精度标准万用表同步测量三路电压的实际值，然后用图3.3中的电位器RV 1校准对称，通过调节P1和RV 2，将输出电压调到15V和5V。通过调节P1和RV2，将输出电压调到15V和5V。完成调整过程，如图6.1所示，在空载下实际输出值为15V，5V。8.1.2.负载调校电源电阻与15V双电源电路的给定负载连接。采样点电

44、压和纹波电压分别为0.489A、0.732A和1.424A，如图表所示。每个测试点的相对误差小于1%，?V电源的输出对称性远小于1%。最大纹波电压为1.115mV，小于目标值5mV，完全符合设计要求。在?15V的电压和电流的一组测量中，参见下面两图表。将电源电阻与15V双电源电路的给定负载连接起来，采用采样点电压和纹波电压，负荷估计电流分别为0.489A、0.732A、1.424A左右变化，如下图表所表示。各测试点的相对误差小于1%，15V电源的输出对称性也远小于1%。最大纹波电压为1.115 mV，小于5mV的目标值，完全满足设计要求。关于电压和电流在15v的一组测量数据，见下图两个图表。

45、15V的电压和电流的实测数据15V电压电流测试参数表实测电流（A)00.4880.7331.414实测电压（+15V）15.001+14.995+14.986+14.969偏差0.00%-0.033%-0.093%-0.207%实测电压（-15V）-15.001-14.994-14.983-14.965偏差0.00%-0.04%0.113%-0.233%对称度0.00%0.006%0.02%0.02%纹波电压0.008mV0.012mV0.623mV1.115mV15V电源伏安特性如图所示。15V电源伏安特性同样地，通过连接电源电阻，通过给5V电源电路一个0.24A、0.47A、0.889A的

46、负载，这些负载是从负荷预测电流从0.24A、0.47A、0.889A到使用采样点电压和纹波电压的变化过程中的变化而产生的，如表1所示，左、右分别为0.24A、0.47A、0.889A。各测试点的相对误差小于1%，最大纹波电压为0.052 mV，小于5mV的目标值，完全满足设计要求。由于两种测试仪器精度较高，与15V电压输出相比，相对测量精度可达0.0015%，而C8051F020的AD转换精度仅为12位，相对转换精度仅为14095，即0.024%。因此，LCD显示值与仪器测量值之间存在23mV的实际误差，即显示值可以上下浮动波特率值的一半，即显示值可以上下浮动。为了进一步提高转换和显示精度，可

47、以在AD转换程序设计中采用过采样方式，使单片机的转换精度从12位提高到14位或16位，与高精度测量仪器的使用相匹配。测试结果表明，该电路的转换精度、电压稳定性等参数满足设计要求，验证了设计电路的正确性、合理性和实用性。 8.2测试出现的问题及解决措施8.2.1. 在实际测试过程中也存在一些问题，如原来选用LM 317的15路电源前级滤波电路，但实测结果表明，理论满载输出电流只有1.5A，散热器散热面积小，所以在加载大电流时，测量结果表明，15电源的输出电流仅为1.5A。当LM 317被热保护关闭时，输出小于10V，误差较大。更换LM338P和大型散热器后，这种现象就消失了。8.2.2.在显示程

48、序测试中，液晶显示器上有一个大的数据跳变。后测表明，5V和3.3V参考电源的纹波电压幅值变化很大。AD 780的输出参考电压值由原来的2.499V降至2.493 V，使显示值在原校准程序的标准值下出现偏差。原因是C4、C21、C35电容过小，更换1000 uF电容后问题得到解决。结论本毕业设计采用C8051F020单片机和高性能信号处理电路，建立了高精度多通道数据采集模块。通过对电路硬件结构的优化设计，选择了高质量的核心器件，设计了5V输出模块。对15V航空测控用多路高精度直流电源进行了测试和应用，结果表明，所设计的监控电源具有较高的精度和可靠性，满足了精密测控电源的要求。高精度直流电源已在航

49、空测控箱中正式投入使用。经过一段时间的试运行，电源运行稳定，供电质量高。通过了803验收试验，达到了预期的设计目标。同时，结合可调三端电压调节器LM 338，还可以通过定制多抽头交流电压和不同等级的多路变压器的交流电压来实现高精度可调直流电源的输出。输出电压等级分别为5V、9V、12V、18V、24V，输出电压水平分别为5V、9V、12V、18V、24V30V等。毕业设计是航空飞机测控模块测控系统的电源设计单位。这个系统有三个其他的设计部分，远远超出了我想象的是一个更高的职业大学生的技术和困难。作为一个参与此类创新项目培训的实习生，我在所有方面都非常重要。在实际工作中，我们可以结合产品设计的要求，不断探索电子和单片机系统的硬件和软件的设计方法和技巧。能够培养出解决问题的能力，解决问题，为今后的毕业生就业奠定坚实的基础。参考文献：1.谭浩强.C 语言程序设计( 第三版)清华大学出版社,2005. 2.谭博学 苗汇静成电路原理及应用北京电子工业出版社,2008.