数字单脉冲电源系统设计

姜炎武

摘要：在科技发展迅速的今天，电子技术的进步给与电力和网络学习相关的电子设备技术企业发展带来了广泛的发展经济前景，相应地也对于与电力和网络环境相关配套设施设备和电源的应用提出了新的要求此系统设计以AT89C51单片机作为系统的设计核心，用A/D转换电路把220v流的交流电电源转换成为直流稳压电源的新型数控驱动电源。

关键词：AT89C51单片机;单脉冲电源

1.引言

计算机和通讯技发展带来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控脉冲电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度，电源在使用时会造成很多不良后果。为此，本论文设计了一种电压幅度、频率和占空比均可以调节的脉冲电源，借以顺应市场需求。

2.研究背景及其意义

2.1  背景

21世纪，随着我国电子信息科学技术的飞速发展，数字脉冲源将取代模拟脉冲源。随着中国现代企业计算机信息技术的发展，脉冲电源的实际教学应用将会更加精确和智能化。在目前条件下，小电流、低功耗、高稳定性脉冲电源的生产技术已经成熟并得到广泛应用。然而，高电流、高功率、高稳定性和多级可调脉冲电源的研究开发仍处于探索阶段，需要进一步研究。

2.2  研究意义

数字单脉冲电源与一般的数控机床电源相比，它有其独特的性能优势，例如在正常工作过程中误差较小，精度较高。普通电源质量误差大，不仅可能直接影响整个系统的质量和精度，而且在实际使用中也会给我们造成许多不良后果因此企业为了可以大大减少测量误差、提高测量的精准度，所以就设计了一系列电源器件的精度指南。特别是在信息科学和工业等领域，应用信息科学和工程技术推动产品小型化、便携化。此外数字脉冲电源的研究企业发展和应用技术对于节约能源，节省人力资源和保护生态环境等各个管理方面也都十分有着重大的价值。

3.设计方案

3.1  数字单脉冲电源原理

数字交流单脉冲加速电源的主要工作原理数字脉冲加速电源的主要工作原理是它首先是缓慢加速的储能，这样一次脉冲电源必须能够有足够的充电容量;然后到中间存储电能和高压脉冲加速形成充电系统之间的加速充电，经过存储、压缩、形成储能脉冲或加速转换，能量迅速释放，达到电源相应的两个负荷，向负载加电一段时间再断电一定时间，形成放电循环。

3.2  数字单脉冲电源特点

1.单脉冲信号作为最基本的脉冲形式，在波形控制等方便更易于获得和实现;

2.微控制器本身丰富的外围设备简化了用户的操作，便于观察和修改结果。

3.采用数字显示，键盘修改参数，操作简单直接。

4.电压范围、脉冲频率和脉冲占空比均可调整，以满足不同的要求。

3.3  设计要求

上电后数码管显示电压、频率，时间，通过键盘按键可以修改参数，输出波形为矩形波，并且矩形波的电压和频率能与数码管显示的的电压和频率相对应。

3.4  总体设计方案

从技术、经济两方面着手，考虑到系统显示及按键处理的因素以及软件编程的难度，同时考虑到芯片的廉价性和PCB板大小两方面要求，确定了系统设计的总体方案。本次设计决定采用双CPU系统设计架构，设计方案图图如图1所示。

4.数字单脉冲电源构成

4.1  数字单脉冲硬件构成

本次设计使用双CPU设计方案，主、从CPU均使用AT89C51单片机，主CPU管理按键电路与数码管显示电路并向从CPU发送参数;从CPU负责驱动电路和斩波电路。

按键电路：进行参数修改确定以及运行，可以使用暂停键停止系统运行。

显示电路：由LED数码管组成，能清晰的显示可以修改的参数，可以使使用者更加清晰的观察参数。

驱动电路：将控制电路输出的PWM脉冲放大到足以驱动功率晶体管—开关功率放大作用。驱动电路的作用：将控制电路输出的PWM脉冲放大到足以驱动功率晶体管—开关功率放大作用。

斩波电路：将原来一条直线的电源，被线路"斩"成了一块一块的脉冲。将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。

4.2  数字单脉冲软件构成

在此次设计过程中，原计划使用汇编语言完成系统软件设计后，经过研究之后，决定使用C语言进行程序的编写，使用KEIL软件进行编写，整个数字单脉冲电源，包括按键电路数字显示电路等。在系统软件组成当中，主CPU所需要完成的功能是针对数据进行处理分析以及传递和显示，等等。输出波形交由从CPU完成。

5.系统工作流程

系统上电之后，用户可以通过键盘修改初始值，得到满足要求的系统输出电压和频率。控制电路通过单片机定时器产生控制脉冲通过开关电路控制系统输出脉冲电压。通过输出信号采样及检测电路，系统输出的脉冲电压和频率都会显示到数码管上。系统运行过程中，可按下修改键，进入修改页面进行输出参数的重新设定。系统还设有记忆功能，当系统断电后，在上电会保留上次断电时的参数。

6.总结

本文设计主要问题研究了数字单脉冲电源。此设计指出了数字单脉冲电源在电镀企业工业这方面的优点，以及软硬件的实现方法。最开始我们以数字单脉冲电源信号为切入点进行研究。在对数字单脉冲的研究基础上，我们明确并设计了本次数字单脉冲电源的主要方案——双CPU的设计方案，来得到发展可以直接用于斩波的信号。本系统还有显示系统和按键控制系统，丰富和改进了电路，使其可以在实际中应用。最后我们可以通过分析软件进行设计，使整个系统得以最终的实现功能。

参考文献

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