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科技:AT89C51多路数控箱式变压器系统的功能、特点及硬件电路分析
日期:2019-03-21  人气:137
科技:AT89C51多路数控黔东南箱式变压器系统的功能、特点及硬件电路分析

  当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利,但是任何电子设备都有一个共同的电路--黔东南箱式变压器电路,黔东南箱式变压器趋向多功能和数字化方向。黔东南箱式变压器的供电黔东南箱式变压器大都是交流黔东南箱式变压器,当交流供电黔东南箱式变压器的电压或负载电阻变化时,器的输出电压都会保持稳定。黔东南箱式变压器随着电子设备向高精度、高稳定性和高可靠性的方向发展,对电子设备的供电黔东南箱式变压器提出了高的要求。本文以单片机为核心,构成可同时控制6路正负输出,具有定点显示和巡回显示等功能的数控黔东南箱式变压器。

  1系统的功能和特点

  系统有6路电压输出,其中3路为正,3路为负。电压调节范围为0~35V,******输出电流(A)分别为5,2和1,具有过流保护功能。数字显示有5位,其中1位显示路号,1位显示电压极性,另3位显示输出电压。键盘设有16个键,数字键0~9及小数点键用于设定电压输出路号及幅值;“↑”键为逐步增加输出电压或路号;“↓”键为逐步减少输出电压或路号;“CLR”键用于清除错误输入,恢复原先状态;“#”键用于启动电压设定状态和确认新设定;“@”键为巡回显示和定点显示切换键。

  本系统设有巡回显示、定点显示和电压设定3种工作状态。当接通黔东南箱式变压器时,自动设置为巡回显示状态,它将每隔4s在显示器上巡回显示不同路号和相应电压。若再按“#”,则电压显示值出现闪烁现象,表示进入电压设定状态。如果依次按下“2”,“6”,“·”,“3”,再按“#”键确认,新的电压26.3V为实际输出,设定完毕。也可以在电压设定状态下,用“↑”键和“↓”键以0.1V的增量设定电压。系统设有自动识别功能,将不接受超出使用范围的电压设定值。在未按“#”键之前,对误输入的电压可以用“CLR”键清除后重新设定。在定点显示态,可用数字键、“↑”或“↓”键选择监视的电压路号。同样地,系统将不接受超出实际范围的路号设定值。输出电压的正负值由系统自动给出,无需用户输入。巡回显示和定点显示的切换按“@”键即可。

  2硬件电路分析

  系统选用AT89C51单片机为控制核心,完全兼容了8031单片机的指令和功能。同时,它还增加了内置4KB闪速存储器,具有128B内部RAM,3个I/O口,功耗低,体积小巧,不需扩展存储器就能满足系统要求。图1为系统硬件原理图。

  2.1电压输出回路

  电压输出回路原理,如图2所示。其调整管采用共射极连接方式,与常见的共集极连接方式相比,功耗和纹波系数大为降低。增并调整管,适当增加BG2的容量即可扩展功率输出容量。由于电压反馈调节采用了比例积分调节器,输出电压在正常的工作区能完全地跟踪控制电压Uin.经过推导,可得稳态的输出电压值Uo=WinRw/Rr.Rb及BG3等构成过流保护电路。理论可以证明,该回路近似为一阶控制系统,具有绝对的稳定性。因此,它十分适合于系统的设计要求,详细的分析说明可参见文献〔2〕。

  2.2控制电压给定回路

  控制电压给定回路由单片机、D/A转换器和采样保持器等组成。控制电压由D/A提供,系统采用了开环控制方式。一般说来,开环控制的抗干扰能力和精度差〔3〕。但由于本电压输出电路采用了特有的结构,能实现无静差调节。这样,可以省去类似文献〔2〕电路中的A/D采样和比较电路,既降低了成本,又简化了结构。其控制算法简单,可靠性显着增强。D/A输出一般很稳定,但分辨率有限。按本系统的设计要求,输出电压的分辨率必须大于0.1V.已知输出量程为0~35V,若D/A的量程和参考电压以5V计,则D/A的分辨率B应满足2B>35/0.1,B>8.4.故可采用10或12位的D/A转换器。为保证一定裕量,系统采用DAC1210.本系统具有多路正负输出,考虑到高位D/A转换器价格较高。采样-保持电路由数据锁存器74LS273,以及6块采样-http://lishui.sgg567.com/保持器LF398组成。当DAC1210输出第N路(1≤N≤6)控制电压时,通过74LS273的第N位输出状态的改变,使相应路的采样/保持器LF398由保持状态变为采样状态。然后,再恢复成保持状态,从而实现对控制电压的采样和保持。

  2.3显示和键盘接口电路

  考虑到本系统监控软件的负担较重,显示采用了静态显示模式〔5〕。不难发现,黔东南箱式变压器输出的极性决定于输出电压回路的电路结构,与路号有一一对应的关系。因而,可由软件自动设置。故两块数码管完全可以共享一组8位显示数据。这样5位LED只需设4个锁存器(74LS273)。键盘电路设置于P1口,为典型的4×4中断扫描键盘。

  

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