（陇东学院电气工程学院）
摘要：在直流电源设计的过程中，运用单片机数控技术，可以设计出直流稳压电源。且电源精度高，并具有及时报警装置，操作简单，成本投入低。本文主要对单片机系统硬件的设计，系统软件设计两方面进行了阐述。
关键词：单片机；数控直流；稳压电源
前言
当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，我们应该清楚的知道，不管是什么类型的电子设备都具备一个共同的电路，即电源电路，而这些电源电路的样式种类多，其中直流稳压电源就是其中的一种，且被广泛的运用于各个领域。由于传统的直流稳压电源极易受到外界干扰，很难控制，在实际运用的过程中会出现很多的问题。因此，下面将单片机作为基础的直流电源的设计，是传统直流电压设计上的一大更新，应用价值非常高。
一、系统硬件的设计
单片机由ATF89S52，作为一种新型的技术，具备一定的集成电路技术，是集多种功能为一体的小型计算机系统。单片机设计结构相对比较简单，便于运用。单片机被称为微型计算机，具有很大的数据处理功能，不受环境的影响，处理速度快，效率高[1]。另外，单片机还有高性能的特点。正因为单片机集多种优点于一体，被广泛运用于各类领域，成为推动各领域发展的核心力量。
（一）系统总体结构
单片系统其电压一般控制在0-12V以内，其中可以输出的最大电流值为2A，且具有保护电路的作用。另外，单片系统还能进行自动识别，一旦识别出超过一定范围的预设值，就会立即发出警报。单片机的主要控制设备是AT89S51，同时单片机具有很多功能，可以同时显现出预制以及输出电压，并且输出电压可以根据实际情况来进行调节[2]。
（二）数控部分设计
在单片机数控部分设计的时候，需要完成的任务较多，不但需要完成对主电源的设计工作，还需要合理设计系统键盘，以及针对电路设计过程中易出现的短路情况进行合理控制，同时还需要对预置电压合理控制。
1.电源设计
电源设计部分包括主电源设计和稳压输出电源设计。主电源主要输入的交流电为220V、50Hz ，能够根据全机需要电压的情况来自动进行调节，便于数控和转化芯片时候运用。其中，+15V不仅正电源，而且是主电源。其具体的电源结构图如图1所示。另外，稳电压输出部分是把电压转化成稳定的电压来输出。
2.键盘接口电路
根据系统要求，需要用按键来完成定时时间输入、定时工作启动等。按键的状态通过与其相连的I/O口送到单片机中，根据所按的键去执行相应的程序。常用的按键电路有矩阵式键盘和独立式按键两种。矩阵式键盘由若干行和若干列组成，按键跨接在行和列之间，而行、列分别接至单片机的I/O口。单片机则通过先将某行置为特定状态，再读取列来获知是否有键按下，逐行设置状态，再读取列，便可知道所按的键的行列位置。独立式按键每个按键直接接到单片机的一个I/O口，单片机读取该口可获知按键的状态。键盘的设计主要是通过开关和增减键来调整，为了减少在实际运行过程中键盘的颤动，同时在在外部区域设计了几个上拉电阻[3]。
3.预置电压显示电路
根据系统要求，需要用数码管来将预置实践以及剩余的实践显示出来。对时间的时、分、秒同时显示总共需要6位数码管，即定时的路数显示需要1位数码管，则单片机在工作的时候，能够运用一只双色发光二极管来做相应的指示任务。LED数码管带小数点的LED数码管主要是由8段发光二极管组成的，其分别用a、b、c、d、e、f、g和dp表示,同时，这8段发光二极管同时连接在同名字的端口上，即公共端。另外，依据各个同名端接口自身特点，可以将LED数码管分成共阴与共阳两种，其中单片机和LED数码管的接口可以分成静态以及动态显示两种情况。当处于静态显示时，数码管的段信号以及位信号一直处于同一个状态，不发生任何变化，而处于多位显示时状态时，每一位数码管的段信号都要运用锁存器将其锁存[4]。
预置电压显示电路如图1所示。本设计主要选用译码驱动器74F244，用来驱动LED 数码管显示预置电压，分别通过单片机P2.0-P2.7 接口控制。LED 共阴极控制端由P1.4-P1.6 接口来控制，同时运用三极管8050 来控制LED 的显示。
图2 预置电压显示电路
二、系统软件设计
（一）主程序
在完成了上述系统硬件的设计工作滞后，对软件编写的主体放在了对单片机主程序的编写上。单片机在主程序设计的时候，需要启动初始化工作，包括定时器初始化、网卡芯片初始化、UIP 协议初始化、用户应用程序初始化等等。当初始化启动完成以后，主程序将会不间断的进行相应的查询工作。由于UIP 协议运用C语言来编写，因此为了便于单片机主程序和UIP协议之间能够交互，在单片机程序编写时，同样运用C语言来进行程序的编写工作。需要注意的是，当初始工作完成以后，预置电压会在数码管上显现出来。一旦出现短路问题，就需要立刻停止，或者启动相应的保护设备，若没发生短路现象，就能够进行稳电压输出[5]。
（二）过流保护程序
在电源软件设计中，过流保护其有着非常重要的作用，通过系统的数字模拟在电路转换之后就能够获得相应的信号，在经过电路检验以后，就能够将获得的信号传输到单片机系统中，进行一系列的数据处理工作。一旦超出了设定的电流值，系统就会立刻出现警报。单片机软件中设定好过流门限数值之后，软件通过A/D实时采集电流检测电路输出的电压信号，并解算得到对应的电流值，与过流保护门限值进行比较。如果实时电流值大于过流门限值，则执行相应的电机保护动作；如果实时电流值小于过流门限值，则继续采集电流值进行比较，以此循环。
三、结语
总而言之，在直流电压设计的过程中，运用单片机的数控技术是电源电路设计上的一大更新，大大提高了电源性能，同时减少了支出成本，运用起来更加方面快捷。所以，在未来的社会的发展过程中，需要根据时代发展的实际需求，在满足电源设计要求的基础上，进行不断地升级调整，提高系统性能，发挥其经济和社会效益，为推动社会建设的不断发展做出贡献。
参考文献：
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[3]江贤志,刘华章,张教育,饶伎云,孙磊.基于 C8051F020单片机的RS485串行 通信设计[J].电子测量技术,2014(3):121-124.
[4]王立忠,王薏林,贺五洋,彭路,刘微,许德成.基于单片机的出租车计价器检定装置的设计[J].吉林大学学报(信息科学版),2016(6):624-631.
[5]李洋,张松,彭美然,杨益民,杨琳,王杨柳,邵晶,陈国柱,基于C8051F020 单片机的脉搏波信号发生器的设计[J].中国医学装备,2011(15):221-225.
论文作者:姜子豪,张可儿
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/7
标签：单片机论文; 电压论文; 电源论文; 电路论文; 系统论文; 数码管论文; 按键论文; 《电力设备》2017年第22期论文;