单片机论文实训模板.docx
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单片机论文实训模板
宁德师范学院
电子技术设计性实训报告
实习项目：
系别：
物理与电气工程系
专业：
电气工程及其自动化
学号：
B20130522
姓名：
指导老师：
吴必瑞
日期：
2014年04月
主要内容：
以直流稳压电源部分为核心，包含漏电保护装置、AD电压检测、负载功率检测、及漏电动作电流调节。
采用ST89C51单片机、LCD1602显示测量功率。
利用场效应管K790作调整管，TL431作电压基准构成直流稳压电源。
达到在直流输入电压在5.5～25V变化，输出电压保持为5±0.05V，电压、负载调整率小于1%。
漏电保护装置利用固定电阻把电路漏电流转换成电压，利用LM358比较器与基准电压比较。
输出的高电平信号控制控制三极管的导通，继电器线圈通电，断开负载回路，在漏电保护电路功能。
负载回路的电流经过霍尔传感器转换成电压，单片机通过AD7888检测电压，在单片机内部计算出功率，通过LCD液晶显示功率。
基本要求：
设计一台额定输出电压为5V，额定输出电流为1A的直流稳压电源。
（1）转换开关S接1端，RL阻值固定为5Ω。
当直流输入电压在7~25V变
化时，要求输出电压为5±0.05V，电压调整率SU≤1%。
（2）连接方式不变，RL阻值固定为5Ω。
当直流输入电压在5.5~7V变化时，
要求输出电压为5±0.05V。
（3）连接方式不变，直流输入电压固定在7V，当直流稳压电源输出电流由
1A减小到0.01A时，要求负载调整率SL≤1%。
（4）制作一个功率测量与显示电路，实时显示稳压电源的输出功率。
目录
1任务和要求1
2总体方案设计与选择1
2.1直流稳压电源方案选择2
2.2功率测量方案选择3
2.3显示模块方案选择3
3电路总原理框图设计3
4单元电路设计4
4.1直流稳压电源电路4
4.2漏电保护控制电路5
5设计总结5
1任务和要求：
任务：
设计并制作一台线性直流稳压电源和一个漏电保护装置，电路连接如图1所示。
图中RL为负载电阻、R为漏电电流调整电阻、A为漏电流显示电流表、S为转换开关、K为漏电保护电路复位按钮。
图1电路连接图
要求：
设计一台额定输出电压为5V，额定输出电流为1A的直流稳压电源。
（1）转换开关S接1端，RL阻值固定为5Ω。
当直流输入电压在7~25V变
化时，要求输出电压为5±0.05V，电压调整率SU≤1%。
（2）连接方式不变，RL阻值固定为5Ω。
当直流输入电压在5.5~7V变化时，
要求输出电压为5±0.05V。
（3）连接方式不变，直流输入电压固定在7V，当直流稳压电源输出电流由
1A减小到0.01A时，要求负载调整率SL≤1%。
（4）制作一个功率测量与显示电路，实时显示稳压电源的输出功率。
2总体方案设计与选择
本系统主要由直流稳压电源、漏电保护装置、漏电动作电流调节、功率检测、单片机最小系统及液晶显示等模块组成。
系统总体框图如图2所示。
稳压电源模块实现输入电压在7～25V变化时，输出电压为5V；在稳压电源输出端接有漏电保护装置系统，并能通过外部调节漏电动作电流值，当达到漏电动作电流值，漏电保护装置切断电路并进行LED指示灯的提示。
霍尔传感器检测负载电流并转换成电压输出，单片机通过AD7888转换器读取输出电压，单片机计算出负载工作功率，并通过LCD1602显示。
2.1直流稳压电源方案选择
采用三极管8050和TL431作电压基准构成直流稳压电源，串联连接。
能够实现直流输入5.5～25V进行稳压到5±0.05V。
8050三极管参数:
类型:
开关型;极性:
NPN;材料:
硅;最大集存器电流（A）:
0.5A;直流电增益:
10to60;功耗:
625mW;最大集存器发射电（VCEO）:
25;频率:
150KHz。
TL431的内部含有一个2.5V的基准电压，所以当在REF端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。
如图3所示的电路，当R1和R2的阻值确定时，两者对Vo的分压引入反馈，若Vo增大，反馈量增大，TL431的分流也就增加，从而又导致Vo下降。
显见，这个深度的负反馈电路必然在VI等于基准电压处稳定，此时Vo=（1+R1/R2）Vref。
选择不同的R1和R2的值可以得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出，特别地，当R1=R2时，Vo=5V。
需要注意的是，在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于1mA。
图3TL431的功能理解图
2.2功率测量方案选择
霍尔效应法。
本方法采用霍尔元件感受负载电流的磁场，将电流的变化转换为电压的变化，通过霍尔转换公式算出负载回路电流和负载的功率。
利用霍尔传感器可将电流转化成较大的电压信号，测量更精确。
2.3显示模块方案选择
采用LCD1602液晶显示。
LCD1602体积小、功耗小，市场价格便宜，能够显示两行英文或数据。
3电路总原理框图设计
本系统完整原理图如图4电路总原理图所示。
利用各个模块电路的结合，整个系统能够实现电源电压输出稳压、漏电保护，功率测试及显示等功能。
图4电路总原理图
4单元电路设计
4.1直流稳压电源电路
利用TL431作电压基准和驱动，外加8050三极管构成直流稳压电源。
TL431、R20组成取样放大电路。
稳压过程是：
当输出电压降低时，TL431输出端IN电位降低，经T1431内部放大使TL431输出端OUT电压增高，经调整后，C21端电源输出端点电压升高；反之，当输出电压增高时，TL431输入端IN电压升高，TL431输出端OUT电压降低，经调整后，C21端电源输出端电压降低。
从而使输出电压稳定。
4.2漏电保护控制电路
当发生漏电情况下，检测电路的电流变大，通过100欧姆电阻转化成电压信号，电压送给LM比较器的正向输入端。
当大于设置的参考电压时，LM358输出一个高电平，使相连的三极管TIP42导通，继电器的的线圈得电，LED指示灯点亮，与RL负载串联的常闭触头断开，切断负载回路达到保护的作用，当电路恢复正常时，按下常闭开关K，开关断开，继电器线圈失电，常闭触头闭合，负载电路接通，LED指示灯熄灭。
当电路没有恢复正常时，按下开关无K效，电路继续漏电保护电路。
4.3功率检测显示电路
单片机控制电路如图3.4所示。
将负载RL的电流送到霍尔传感器的外部绕线线圈上，通过负载的电流经霍尔传感器生产电压，经单片机检测电压，由霍尔定理U=KIB（K是霍尔元件的灵敏度，B是霍尔片的宽度）。
测得的电压值和电流值成线性比例，测得霍尔输出电压及测得负载电流，在通过单片机内部进行运算P=UI，计算出功率，将功率送到LCD1602进行显示。
其流程框图如下。
5设计总结
通过为期一周的课程设计，我深刻体会到了自己知识的匮乏。
我深深的感觉到自己知识的不足，自己原来所学的东西只是一个表面性的，理论性的，而且是理想化的。
根本不知道在现实中还存在有很多问题。
真正的能将自己的所学知识转化为实际所用才是最大的收获，也就是说真正的能够做到学为所用才是更主要的。
设计一个很简单的电路，所要考虑的问题，要比考试的时候考虑的多的多。
本次课程设计所设计的直流稳压电源基本符合设计要求，能实现任务的基本要求，设计电路时，要考虑到它的前因后果，用什么样的电路实现什么什么样的功能。
另外，还要考虑到电路的可行性，实用性等。
本次课程设计要求多学科知识综合应用，锻炼了设计者的动手能力，加深了对各个学科的理解和掌握，
总之，通过这次课程设计，不仅使我对所学过的知识有了一个新的认识。
而且提高了我考虑问题，分析问题的全面性以及动手操作能力。
使我的综合能力有了一个很大的提高。
在此还要感谢同学及老师的悉心指导，让我在仓促中完成了此实验报告。
电子技术设计性实训成绩评价表
课程名称
电子技术设计性实训
题目名称
学生姓名
学号
B20130522
指导教
师姓名
吴必瑞
职称
序号
评价项目
指标
满分
评分
1
工作量、工作态度和出勤率
按期圆满的完成了规定的任务，难易程度和工作量符合教学要求，工作努力，遵守纪律，出勤率高，工作作风严谨，善于与他人合作。
20
2
课程设计质量
课程设计选题合理，计算过程简练准确，分析问题思路清晰，结构严谨，文理通顺，撰写规范，图表完备正确。
45
3
创新
工作中有创新意识，对前人工作有一些改进或有一定应用价值。
5
4
答辩
能正确回答指导教师所提出的问题。
30
总分
评语：
指导教师：
年月日
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