论文部分内容阅读
【摘要】51单片机为核心控制器的数控直流电源系统的软件设计，该电源具有电压可预制、可步进调整、输出电压和电流信号的显示。了解其研究意义与前景，可以激发更多的人参与到其设计当中来。
【关键词】51单片机；数控直流电源系统；研究意义；前景
一、研究意义
当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路--电源电路。大到超级计算机、小到袖珍计算器，所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作。当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。可以说电源电路是一切电子设备的基础，没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备。
电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。直流稳压电源是电子技术常用的仪器设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域，是电子实验员、电子设计人员及电路开发部门进行实验操作和 研究不可缺少的电子仪器。在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源来供电。而整个稳压过程是由电源变压器、整流、滤波、稳压等四部分组成。然而这种传统的直流稳压电源功能简单、不好控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通的直流稳压电源品种有很多，但均存在以下两个问题：输出电压是通过粗调（波段开关）及细调（电位器）来调节。这样，当输出电压需要精确输出，或需要在一个小范围内改变时，困难就较大。另外，随着使用时间的增加，波段开关及电位器难免接触不良，对输出会有影响。稳压方式均是采用串联型稳压电路，对过载进行限流或截流型保护，电路构成复杂，稳压精度也不高。在家用电器和其他各类电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中，都是有220V的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波，一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来替代，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，有缩小了其体积，使家用电器小型化。传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节，并有电压表指示电压值的大小。因此，电压的调整精度不高，读数欠直观，电位器也易磨损。而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。
随着科学技术的不断发展，特别是计算机技术的突飞猛进，现代工业应用的工控产品均需要有低纹波、整范围的高压电源，而在一些高能物理领域，更是急需电脑或单片机控制的低纹波、宽调整范围的电源。
二、目前的研究成果
从十九世纪90年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与 数据通讯设备的技术更新推动电源行业中交流/直流电源行业正面临着新的挑战，即如何在现有系统加入嵌入式电源智能系统和数字控制。随着科学技术的迅速发展，人们对物质需求也越来越高，特别是一些高新技术产品。如今随着直流电源技术的飞跃发展，整流系统有一千的分立元件和集成电路控制发展为微机控制，从而使直流电源智能化，具有遥控测、遥信、遥控的三控功能，基本实现了直流电源的无人值守。并且，当今科技快速发展过程中，模块化是直流电源的发展趋势，并联运行电源产品大容量话的一个有效手段，可以通过设计N+1冗电源系统，实现容量扩展，提高电源系统的可靠性、可用性，缩短维修、维护时间，从而使企业产生更大的效益。如：扬州鼎华公司近些年来结合美国Sorensen Amrel等公司的先进技术成功开发了单机最大功率120KW智能模块电源，可以并联32台（可扩展到64台），使最大输出功率可以达到7600KW以上。智能模块电源采用电流型控制模式，集中式散热技术，实时多任务监控，具有高效、高可靠、超低辐射，维护快捷等优点，迹象结构紧凑，防腐与散热也作了多方面的加强。它的应用将会克服大功率电源的制造、运输及维修等困难。而且和传统可控硅电源相比节电20%-30%节能优势，奠定了它将是未来大功率直流电源的首选。
三、应用展望
放眼今后，直流稳压电源今后的发展方向之一是以微处理器为核心的数控直流稳压电源，它将利用最新的计算机技术、网络技术及数字化技术，充分发挥微处理器强大的信息处理能力，使其突破传统直流稳压电源的概念，传统直流稳压电源的高稳定性输出仅是这种数控直流稳压电源其众多功能之一。它的功能包括：控制的智能化，即控制电路采用全数字化，控制手段用微处理器和单片机组成的软件控制方式，达到了较高的智能化程度，并且进一步提高了电路设备的可靠性；将随着微处理器和监控软件的引入，电源的自我监控能力普遍增强，可以实时地监控设备本身的各种运行参数和状态，预警功能和故障诊断功能，有效地实现了实验电源的无人值守；随着互联网技术应用日益普及和信息处理技术的不断发展，在管理上达到网络化，电源设备数据处理和通信能力，通过其智慧型人机界面，使网路技术人员可以随时监视电源设备运行状态，各项技术参数；具有远程开关机功能，使网络技术人员可定时开关电源。随着科学技术的发展，直流稳压电源等仪表数字化、智能化、网络化将是发展方向。高精度数控直流稳压电源的研制对准了这个发展方向，加上计算机技术的迅速发展，使之具有非常广阔的发展空间。
参考文献：
[1]郭天祥.51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009
[2]贾畅鹏.数控直流电流源的设计[J].煤矿机械，2007，3-3：21-23.
【关键词】51单片机；数控直流电源系统；研究意义；前景
一、研究意义
当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路--电源电路。大到超级计算机、小到袖珍计算器，所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作。当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。可以说电源电路是一切电子设备的基础，没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备。
电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。直流稳压电源是电子技术常用的仪器设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域，是电子实验员、电子设计人员及电路开发部门进行实验操作和 研究不可缺少的电子仪器。在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源来供电。而整个稳压过程是由电源变压器、整流、滤波、稳压等四部分组成。然而这种传统的直流稳压电源功能简单、不好控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通的直流稳压电源品种有很多，但均存在以下两个问题：输出电压是通过粗调（波段开关）及细调（电位器）来调节。这样，当输出电压需要精确输出，或需要在一个小范围内改变时，困难就较大。另外，随着使用时间的增加，波段开关及电位器难免接触不良，对输出会有影响。稳压方式均是采用串联型稳压电路，对过载进行限流或截流型保护，电路构成复杂，稳压精度也不高。在家用电器和其他各类电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中，都是有220V的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波，一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来替代，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，有缩小了其体积，使家用电器小型化。传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节，并有电压表指示电压值的大小。因此，电压的调整精度不高，读数欠直观，电位器也易磨损。而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。
随着科学技术的不断发展，特别是计算机技术的突飞猛进，现代工业应用的工控产品均需要有低纹波、整范围的高压电源，而在一些高能物理领域，更是急需电脑或单片机控制的低纹波、宽调整范围的电源。
二、目前的研究成果
从十九世纪90年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与 数据通讯设备的技术更新推动电源行业中交流/直流电源行业正面临着新的挑战，即如何在现有系统加入嵌入式电源智能系统和数字控制。随着科学技术的迅速发展，人们对物质需求也越来越高，特别是一些高新技术产品。如今随着直流电源技术的飞跃发展，整流系统有一千的分立元件和集成电路控制发展为微机控制，从而使直流电源智能化，具有遥控测、遥信、遥控的三控功能，基本实现了直流电源的无人值守。并且，当今科技快速发展过程中，模块化是直流电源的发展趋势，并联运行电源产品大容量话的一个有效手段，可以通过设计N+1冗电源系统，实现容量扩展，提高电源系统的可靠性、可用性，缩短维修、维护时间，从而使企业产生更大的效益。如：扬州鼎华公司近些年来结合美国Sorensen Amrel等公司的先进技术成功开发了单机最大功率120KW智能模块电源，可以并联32台（可扩展到64台），使最大输出功率可以达到7600KW以上。智能模块电源采用电流型控制模式，集中式散热技术，实时多任务监控，具有高效、高可靠、超低辐射，维护快捷等优点，迹象结构紧凑，防腐与散热也作了多方面的加强。它的应用将会克服大功率电源的制造、运输及维修等困难。而且和传统可控硅电源相比节电20%-30%节能优势，奠定了它将是未来大功率直流电源的首选。
三、应用展望
放眼今后，直流稳压电源今后的发展方向之一是以微处理器为核心的数控直流稳压电源，它将利用最新的计算机技术、网络技术及数字化技术，充分发挥微处理器强大的信息处理能力，使其突破传统直流稳压电源的概念，传统直流稳压电源的高稳定性输出仅是这种数控直流稳压电源其众多功能之一。它的功能包括：控制的智能化，即控制电路采用全数字化，控制手段用微处理器和单片机组成的软件控制方式，达到了较高的智能化程度，并且进一步提高了电路设备的可靠性；将随着微处理器和监控软件的引入，电源的自我监控能力普遍增强，可以实时地监控设备本身的各种运行参数和状态，预警功能和故障诊断功能，有效地实现了实验电源的无人值守；随着互联网技术应用日益普及和信息处理技术的不断发展，在管理上达到网络化，电源设备数据处理和通信能力，通过其智慧型人机界面，使网路技术人员可以随时监视电源设备运行状态，各项技术参数；具有远程开关机功能，使网络技术人员可定时开关电源。随着科学技术的发展，直流稳压电源等仪表数字化、智能化、网络化将是发展方向。高精度数控直流稳压电源的研制对准了这个发展方向，加上计算机技术的迅速发展，使之具有非常广阔的发展空间。
参考文献：
[1]郭天祥.51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009
[2]贾畅鹏.数控直流电流源的设计[J].煤矿机械，2007，3-3：21-23.