1 數(shù)控電源總體設(shè)計(jì)

　　1.1總體原理方案設(shè)計(jì)。數(shù)控電源由130伏電源模塊供電，并由單片機(jī)、D/A變換器、線性電源等部件組成。數(shù)控電壓由工控機(jī)控制輸出，通過串口輸出控制指令到單片機(jī)，單片機(jī)接受控制信號(hào)后，輸出數(shù)字信號(hào)發(fā)送至D/A轉(zhuǎn)換器模塊。D/A轉(zhuǎn)換器輸出差動(dòng)電流，經(jīng)過電流電壓轉(zhuǎn)換電路，并放大后，得到最終設(shè)計(jì)的電壓。本文設(shè)計(jì)為八位精度電源，擬采用單片機(jī)的PO口進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的輸出控制。如果在以后過程中需要更高精度的電源模塊，可以通過控制單片機(jī)更多vo口輸出數(shù)字信號(hào)，同時(shí)選擇更高精度的D/A轉(zhuǎn)換模塊來實(shí)現(xiàn)。

　　1.2 電源精度設(shè)計(jì)。實(shí)際電壓值，需要經(jīng)過數(shù)值轉(zhuǎn)換，得到串口調(diào)試程序中的輸入電壓值。(所進(jìn)行設(shè)計(jì)的數(shù)控電源當(dāng)單片機(jī)輸出為00000000時(shí)，數(shù)控電源的輸出電壓是-12V；當(dāng)單片機(jī)輸出為11111111時(shí)，數(shù)控電源的輸出電壓是+12V。2 硬件電路設(shè)計(jì)

　　根據(jù)上一節(jié)所述，整個(gè)電路設(shè)計(jì)部分，主要包括數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，電流電壓轉(zhuǎn)換電路、電壓放大電路和電源模塊幾個(gè)部分。

　　2.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。數(shù)模轉(zhuǎn)換電路主要包括單片機(jī)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器兩個(gè)器件和其對(duì)應(yīng)的附屬結(jié)構(gòu)，主要是由單片機(jī)P0口發(fā)出數(shù)字信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器接受信號(hào)以后，經(jīng)過轉(zhuǎn)換，從11和12口以差動(dòng)電流的方式輸出信號(hào)。單片機(jī)選擇市場(chǎng)上最常見的80C51單片機(jī)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器選擇DAC0832 8位雙緩沖器D／A轉(zhuǎn)換器。

　　2.2 電流電壓轉(zhuǎn)換電路。

　　兩端接電流環(huán)兩端，阻值用500Ω，可由兩只1kn電阻并聯(lián)實(shí)現(xiàn)。這樣輸入電流4mA對(duì)應(yīng)電壓2V，輸入電流20mA對(duì)應(yīng)電壓10V。A1設(shè)計(jì)增益為l，對(duì)應(yīng)輸出電壓為-2~10V。故要求電阻R3，R4，R5和R6+R7阻值相等。這里選R3=R4=R5=10kΩ；選R6=9.1kΩ，R7=2kΩ。R7是用于調(diào)整由于電阻元件不對(duì)稱造成的誤差， 使輸出電壓對(duì)應(yīng)在-2~10V。變化范圍為-2-(-10)=8V，而最終輸出應(yīng)為-10～+10V，變化范圍10V-(-10V)=20V，故A2級(jí)增益為20W8V=2.5倍，又輸入電流為12mA時(shí)，Al輸出電壓為-12mAx0.5mA=-6V。此時(shí)要求A2輸出為0V。故在A2反相輸入端加入一個(gè)+6V的直流電壓，使A2輸出為0。A2運(yùn)放采用反相加法器，增益為2.5倍。取R10=R14=10kΩ，R12=22kΩ。R13=5kΩ，R9=R10//R12//R13=4kl-I，取標(biāo)稱值R9=3.9kQ。

　　反相加法器引入電壓為6V，通過穩(wěn)壓管經(jīng)電阻分壓取得，穩(wěn)壓管可選穩(wěn)定電壓介于6～8V間的系列。這里取穩(wěn)定電壓為6．2V，工作電流定在5mA左右，電位器電流控制在1～2mA左右。這里IRl3=6.2V／2K=3.1mA。

　　則有：

　　取標(biāo)稱值R8=750Ω。式中12V為電路工作電壓。Rll用于設(shè)置改變?cè)鲆婊蜃儞Q的斜率(4mA為-10V，20mA為+10)，通過調(diào)整R11使變換電路輸出滿足設(shè)計(jì)要求。

　　總結(jié)：以上利用80C51作為主控芯片，控制數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊DAC0832的輸出電流大小，通過電流一電壓轉(zhuǎn)換電路、集成運(yùn)算放大器放大后輸出最終的參考電壓，可以實(shí)現(xiàn)0.1V的步進(jìn)。利用單片機(jī)對(duì)直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行控制，改善了電源的性能，使用方便靈活，且成本較低。