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数控直流电压源(设计报告)

1 系统设计

1.1 总体设计方案

1.2.1 设计分析

从题目来看,要求设计并制作一个数控直流电压源。输入交流200~240V,50Hz,输出电压范围:0.01V~+11.99V;可设置并显示输出电压给定值。

1.2.2 设计思路

题目要求设计一个数控直流电压源,在设计时采用ATmega16单片机作为控制核心,通过运算放大器LF356放大单片机输入的PWM信号电压,然后利用三极管TIP122和TIP127互补对管推挽放大信号电流,利用运算放大器负反馈调节电压增益,通过AD采样与单片机组成闭环控制系统,从而实现对输出电压的有效控制。控制部分由键盘输入需要的电压设定值,按下确认按键后,通过闭环控制将预置值与AD采样的值相比较,寻找与预置的电压相匹配的值,最后在LCD12864液晶上显示。

1.2.3 方案论证

(1) 控制系统的方案论证与选择

基于系统闭环控制的调节精度可控,且稳定性较高,设计时对输出电压的实时采样,通过单片机对系统进行闭环控制,利用相对误差来调节PWM的占空比,使采样的输出电压接近于输入需要的电压设定值。设计的总体方框图如图1.2.2所示。该方案采用资源丰富的主流AVR单片机ATmega16,此单片机带有8通道单端或差分输入的10位AD转换器,简化了外围电路的设计,节约了资源,该单片机运行速度快,性价比高,能够很好的满足设计的各项要求。另外,为了保障系统的稳定性, 本数控恒压源系统电路中还加入了过流保护电路,实时保障系统的安全性能。

数控直流电压源(设计报告)

图1.2.1 数控恒压源的原理方框图

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