穩壓電源通常分為線性穩壓電源和開關穩壓電源。線性穩壓電源是比較早使用的一類直流穩壓電源。線性穩壓直流電源的特點是：輸出電壓比輸入電壓低；反應速度快，輸出紋波較小；工作產生的噪聲低：效率較低，產生的熱量大。本文將對現有線性穩壓電路設計方法進行總體的綜述，具體的跟隨小編一起來了解一下。

　　一、系統設計方案

　　采用51系列單片機作為整機的控制單元，通過改變輸入數字量來改變輸出電壓值，從而使輸出功率管的基極電壓發生變化，間接地改變輸出電壓的大小。采用軟件方法來解決數據的預置以及電流的控制，使系統硬件更加簡潔，各類功能易于實現本系統以直流電源為核心，利用51系列單片機為主控制器，通過鍵盤來設置直流電源的輸出電流，并可由數碼管顯示實際輸出電壓值和電壓設定值。

　　利用單片機程控輸出數字信號，經過D/A轉換器（DA0832）輸出模擬量，再經過運算放大器放大，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電電流的變化而輸出不同的電壓。單片機系統還兼顧對恒壓源進行實時監控，輸出電壓經過電流/電壓轉變后，通過A/D轉換芯片，實時把模擬量轉化為數據量，經單片機分析處理， 通過數據形式的反饋環節，使電壓更加穩定，構成穩定的壓控電壓源。

　　1、 數字控制部分

　　正負可調雙路直流穩壓電源的數控部分采用51單片機為主控制器，通過鍵盤來設置直流電源的輸出電壓值，并由數碼管進行顯示實際輸出的電壓值和電壓設定值。

　　2、 顯示及輸出部分

　　該數控電壓源的顯示部分采用六位數碼管顯示。通過鍵盤電路給定所要輸出的電壓值，在使用鍵盤完成輸出電壓調整后，輸出電壓對應的數據被送入單片機，電壓值被經過處理后送入數碼管顯示。該顯示電路既可以用來顯示所要輸出的電壓值，也可以用來顯示鍵盤電路的調整過程，使輸出的電壓值可以被直觀的觀察到。該雙路直流穩壓電源的輸出部分由數字/模擬轉換電路，放大電路，穩壓電路組成。由單片機控制輸入電源信號的產生，然后將輸出的數字電壓信號經數字/模擬轉換器產生相應的模擬電壓信號，再經放大電路及相應的穩壓調整電路，最后輸出所需電壓值。

　　3、系統框圖

　　該穩壓電源的整體系統電路由鍵盤電路，單片機電路，顯示電路，信號處理電路組成。其中信號處理電路包括數字/模擬轉換電路，模擬信號放大電路，輸出信號調整電路，最后經過穩壓的電壓值經負載輸出。系統框圖如下：

　　二、統硬件電路設計

　　1、主控制部分

　　1） AT89S52簡述

　　AT89S52是一種帶8K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。具有8K字節可編程閃爍存儲器，可擦除的的只讀存儲器（PEROM）， ATMEL的AT89S52是一種高效微控制器。 AT89S52單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案三級程序存儲器鎖定、32可編程I/O線、兩個16位定時器/計數器、5個中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和掉電模式、片內振蕩器和時鐘電路。AT89S51引腳圖如圖下圖所示：

　　電源引腳：電源引腳接入單片機的工作電源。 VCC（40腳）：接+5V電源； VSS（20腳）：接地。

　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。

　　ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于 鎖存地址的地位字節。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態ALE禁止，置位無效。

　　時鐘引腳：兩個時鐘引腳XTAL1和XTAL2外接晶體與片內的反相放大器構成了一個振蕩器，它為單片機提供了時鐘控制信號。

　　XTAL1（19腳）：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸 XTAL2（18腳）：來自反向振蕩器的輸出。

　　P0，P1，P2口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8個LS型TTL負載。當I/O口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4個LS型TTL負載。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL負載，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。

　　P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL負載。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口。P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時器0外部輸入）.5 T1（記時器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數據存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數據存儲器讀選通）P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 2.2 信號控制部分

　　信號處理部分是該系統電路的重要組成部分，其主要作用是處理由單片機送來的數字信號，將其以模擬穩壓的形式輸出。電路的組成主要包括D/A轉換電路，放大電路。

　　2）A/D轉換電路

　　DAC0832芯片介紹，DAC0832引腳圖如圖3-2所示：DAC0832是一種典型的8位轉換器，它能直接與MCS-51單片機相連接，其主要特性如下：

　　（1）電流輸出，穩定時間為1us；

　　（2）可雙緩沖輸入，單緩沖輸入或直接數字輸入；

　　（3）單一電源供電（+5-+15V）；

　　DAC0832的各引腳及功能如下：

　　DI0-DI7：8位數字信號輸入端，與單片機的數據總線相連，用于接受單片機送來的待轉換的數字量，DI7為最高位。

　　Iout1:D/A轉換器電流輸出1端，輸入數字量全“1”時，Iout最大，輸入數字量全“0”時，Iout最小。

　　Iout2：D/A轉換器電流輸出2端，Iout1+Iout2=常數。 VCC： 電源輸入端，可在+5V-+15V范圍內。 DGND：數字信號地。

　　AGND：模擬信號地，最好與基準電壓共地。一般情況下，這兩個地端均并聯接地。

　　2）信號放大電路

　　該電壓放大電路主要由放大器構成，由電路圖可知運算放大器的反饋來自數控電源的輸出端，下面是有關運算放大器LM393的介紹：

　　1、單電源供電在0—30V；

　　2、雙電源供電；+15V—-15V。

　　3、所有運算放大器都沒有“地”引腳，所有正負電源對運放來說都是相對于腳VCC的單電源供電。

　　3） LED數碼管顯示電路

　　本雙路直流穩壓電源的數據顯示采用數碼管電路來實現。單片機應用系統中常使用LED作為顯示器，在需多位LED顯示時，為了簡化電路，降低成本，常將所有門的選線并聯在一起，由一個8位I/O口控制，而共陽I/O線受控制，實現各部分時選通。如圖3-3所示為6位LED動態顯示接口電路。顯示部分電路圖如下圖所示：

　　由鍵盤電路將所要輸出電壓的數值送給單片機，經單片機處理后將該數值一方面送給信號處理電路，同時該數據被送給顯示電路去顯示。該顯示電路由數碼管和鎖存器組成。

　　數碼管的外型結構如圖3-4a）所示。數碼管又分為共陰極和共陽極兩種類型，其結構分別如圖3-4 b）和圖3-4 c）所示。

　　本系統電路采用動態顯示，其亮度不如靜態顯示方式，而且在顯示位數較多時，CPU要依次掃描，占用CPU較多時間，但采用動態顯示方式比較節省I/O口，而且硬件電路也較靜態顯示簡單。

　　4）顯示驅動電路

　　MCS—51單片機受引腳數的控制，P0口兼用數據線和低8位地址線，為了將它們分離出來，需要在單片機外部增加顯示驅動電路。本設計選用驅動芯片74HC573。

　　74HC573是一種帶有三態門的8D鎖 存器，其引腳圖如圖3-5所示。 對其引腳說明如下：

　　D7—D0：8位數據輸入線。 Q0—Q7：8位數據輸出線。

　　G：數據輸入鎖存選通信號，高電平有效。當該信號為高電平時外部數據選通到內部鎖存器，跳變時，數據鎖存到鎖存器中。

　　OE：數據輸出允許信號，低電平有效。當該信號為低電平時，三態門打開，鎖

　　存器中數據輸出到數據輸出線。74HC573功能表如表3-6所示：

　　5）按鍵部分

　　按鍵接口具有的功能：

　　1、鍵掃描功能，即檢測是否有鍵按下；

　　2、鍵識別功能，確定被按下的鍵所在的行列的位置； 3.產生相應的鍵的代碼；

　　按鍵采用中斷方式與單片機相連，其中行和列占用了51單片機的P1口，四列除了分別使用5.1K的電阻上拉至VCC外，還和74HC573的輸入相連接，與門對應輸出接單片機的外部中斷輸入引腳，用于在有鍵按下時申請中斷。

　　6）輸出部分

　　輸出電路主要由三端穩壓器7815和7915構成。這里介紹用一塊7815和一塊7915三端穩壓器對稱連接，即可獲得一組正負對稱的穩壓電源，經過穩壓處理的電壓值最后經負載輸出

　　7） 三端穩壓芯片7815概述

　　如圖3-7所示，引腳號標注方法是按照引腳電位從高到底的順序標注的。引腳①為最高電位，③腳為最低電位，②腳居中。從圖中可以看出，不論正壓還是負壓，②腳均為輸出端。對于7815正壓系列，輸入是最高電位，自然是①腳，地端為最低電位，即③腳。在7815系列中，散熱片和地相連接。

　　8）三端穩壓芯片7915概述

　　對于7915負壓系列，輸入為最低電位，自然是③腳，而地端為最高電位，即①腳，如圖3-8所示。

　　此外，還應注意，散熱片總是和最低電位的第③腳相連。在7915系列中，散熱片和輸入端相連接。

　　9）整機原理圖

　　三、系統軟件設計

　　1、軟件程序框圖

　　正負可調雙路直流穩壓電源的軟件程序框圖如圖4-1所示：

　　數碼管顯示電路設計

　　該數控電壓源的數據顯示采用數碼管來實現。在該部分電路設計中，單片機與顯示電路之間的數據傳輸采用串行通信方式，單片機工作在串行口工作方式0，即同步移位寄存器方式。相關的顯示子程序如下：

　　四、系統安裝及指標測試

　　系統指標測試

　　在設計完成以后，要對單元電路進行聯合測試，檢驗他們是否達到設計要求。檢查的項目包括輸出電壓范圍，在整個輸出電壓范圍內的步進調整值，輸出的最大電流和電路的工作情況。數控電源系統的供電由直流穩壓電源提供，需要提供3種電壓的電源：+5V，+12V電源和-12V電。輸出電壓范圍和步進調整值由三用表測量。

　　當數控電源的輸出端連接在不同負載電阻時，由于輸出電流不同，輸出電壓也不同。這里分別列出當負載電阻RL為10 K?，500?和100?時數控電源的要求輸出電壓值。實測電壓值，絕對誤差和相對誤差。

　　當負載電阻RL為10 K?時，：要求輸出電壓1.0v時，絕對誤差為0.02，相對誤差為2.1實測輸出電壓為0.98v。

　　當負載電阻RL為500?時， 要求輸出電壓1.0v時，絕對誤差為-0.02，相對誤差為2.1，實測輸出電壓為0.99v。

　　當負載電阻RL為100?時， 要求輸出電壓1.0v時，絕對誤差為-0.02，相對誤差為1.0，實測輸出電壓為1.01v。 4.2 系統調試誤差分析

　　1、電路調試過程中錯誤分析

　　電路線路比較多，容易出現短路現象，數碼顯示由于短路出現顯示不正常顯示，整理線路后能夠正常顯示。制作和測試-12V電源時，由于沒有認真參考整流管的接法和7915的芯片資料，出現兩次電容爆裂。

　　數碼管顯示出現問題，檢查電路發現有一位數碼管是共陰極，不符合電路要求，換為共陽極數碼管后問題得到解決。穩壓管7815的輸出端輸出電壓，檢查電路，發現輸出端需要增加一個電容，增加后問題得到解決。綜合分析可以知道在測試電路的過程中可能帶來的誤差因素有：

　　1）測得輸出電流時接觸點之間的微小電阻造成的誤差;

　　2）電流表內阻串入回路造成的誤差;

　　3）測得紋波電壓時示波器造成的誤差;

　　4）示波器， 萬用表本身的準確度而造成的系統誤差;

　　2、可以通過以下的方法去改進此電路：

　　1）減小接觸點的微小電阻;

　　2）根據電流表的內阻對測量結果可以進行修正; 3. 測得紋波時示波器采用手動同步;

　　4）采用更高精確度的儀器去檢測;

　　這次設計的這個直流穩壓電源電路;采用了電壓調整管DAC0832來實現電壓的調整部分;還通過單片機（AT89C52）來實現電路的控制，也實現了擴充多功能;通過LM7815和LM7915來實現了電路中的穩流部分，至于電路的最后一部分（DC-DC變換部分）我們是采用兩片升壓開關調節器（MAX770）來實現了電路中的DC-DC變換部分。本次設計在電壓調整器的電路中，采用了適當的聯接方法，可以實現電壓”零”伏起調;測試方法與過程也比較充分，同時也實現了電壓的可調.