控制技术课程设计说明书-电压可调输出电源控制系统设计.doc

目录
一、设计题目………………………………………2
二、具体要求………………………………………2
三、总体方案制定…………………………………2
四、控制系统原理分析……………………………3
五、相关器件的选择原则…………………………14
六、程序流程………………………………………15
七、程序……………………………………………18
八、参考书目………………………………………26
九、心得体会………………………………………26
控制技术课程设计说明书
一、设计题目
电压可调输出电源控制系统设计
二、具体要求
输出电压0-20V连续可调,,。了解电源可调控制系统的特点、组成和接口电路;掌握微机或单片机等与D/A芯片、RS232串口的接口电路;掌握C语言设计控制程序的方法;应用各种控制算法,实现电压的稳态输出。设计内容包括:控制方案选择及比较;控制原理图;系统组成;硬件选择及设计(包括微机、电路、各元器件等);软件选择及设计(支持平台,开发工具);控制程序设计;与控制系统相关的必要的机械图;其他。
三、总体方案制定
基于单片机的直流数控电压源设计方案。该方案采用单片机控制,计算机上位机与单片机通过RS232串口总线连接实现通讯,单片机的端口与DA转换芯片DAC0832芯片连接,DAC0832输出的电压经过电压放大、电流放大然后输出。这样通过给上位机软件发送数据,单片机就可以接收到数据,单片机内部的程序将数据采集、分析、判断、处理之后,就可以将结果给寄存器,从而相应的端口就有对应的数据(具体显示为00000000到11111111这256种组合),而端口与DAC0832连接,从而数据传输给DAC0832,从而DAC0832输出相应的电压。此电压经过LM358电压放大、三极管电流放大最后可作为输出电压输出。
计算机
单片机
DAC
0832
放大电路
输
出
四、控制系统原理分析
(一)、算机与单片机串口通讯电路

图2、C机与单片机通讯电路图
单片机实现与PC机之间的通讯时,必须使用电平转换接口芯片,因为单片机输出的是TTL电平,必须经过转换才能与PC机一致。本方案采用的是RS-232协议,所以单片机需要采用RS-232接口。MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5V单电源供电。
1、RS-232协议
目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯。收、发端的数据信号是相对于信号地,如从DTE设备发出的数据在使用DB25连接器时是2脚相对7脚(信号地)的电平。典型的RS-232信号在正负电平之间摆动,在发送数据时,发送端驱动器输出正电平在+5~+15V,负电平在-5~-15V电平。当无数据传输时,线上为TTL,从开始传送数据到结束,线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。接收器典型的工作电平在+3~+12V与-3~-12V。由于发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右,所以其共模抑制能力差,再加上双绞线上的分布电容,其传送距离最大为约15米,最高速率为20kb/s。RS-232是为点对点(即只用一对收、发设备)通讯而设计的,其驱动器负载为
3~7kΩ。
2、MAX232:
MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电。
引脚介绍:
第一部分是电荷泵电路。由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v和-12v两个电源,提供给RS-232串口电平的需要。
第二部分是数据转换通道。由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。
其中13脚(R1IN)、12脚(R1OUT)、11脚(T1IN)、14脚(T1OUT)为第一数据通道。
8脚(R2IN)、9脚(R2OUT)、10脚(T2IN)、7脚(T2OUT)为第二数据通道。
TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头;DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。
第三部分是供电。15脚GND、(+5v)。
特点:
(1)符合所有的RS-232C技术标准(2)只需要单一+5V电源供电
(3)片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力,能够产生+10V和-10V电压V+、
V- (4)功耗低,典型供电电流5mA (5)内部集成2个RS-232C驱动器(6)内部集