蓝牙数控直流电压源

具有中文语音提示功能的蓝牙数控直流电压源的设计

随着科学技术的迅速发展，以及人对用电器低功耗、高效率的需求，直流电压源向着更高灵活性和智能化方向发展。然而目前的数控直流电压源存在着调节精度不高、不便观察输出电压值以及输出电压精度不足等问题。因此本文设计一款以STC12C5A60S2单片机为核心的数控直流电压源。该电源可实现以下功能：输出电压0～10V可调、步进0.1V、输出电流500mA、可通过蓝牙设备远程调控输出电压值、输出电压值每次改变时会有中文语音提示。

一、蓝牙数控直流电压源总体设计

本设计的设计框图如图1所示。该电压源采用12C5A60S2单片机作为控制芯片，输出8位数字量通过D/A模块转换为模拟电压值，经放大器模块放大。再经过输出驱动模块放大电流提高带负载能力后输出。输出电压值通过七段数码管进行显示。通过改变单片机的输出值即可实现输出电压可调的效果。输出的电压通过采样后，输入单片机内置的A/D模块进行采样反馈，实现闭环调整输出电压，保证输出电压的精度。本电源还加入了HC⁃05蓝牙模块，用户可通过蓝牙协议用手机端的APP调整电源的电压值或查询当前输出电压值。通过加入SYN6288语音模块，还实现了中文语音提示的功能。

二、蓝牙数控直流电压源硬件电路设计

整机电路如图2所示，下面对各个模块的电路设计进行说明。

2.1D/A模块和放大模块

D/A模块由DAC0832芯片和LM358运算放大模块构成，DAC0832芯片为8位数/模转换芯片，转换结果为差动电流输出，需要在其输出端接LM358组成外接转换电路，将电流值转换成电压，得到反向电压输出。单片机由P0口输出一个8位的数字量，输入D/A模块，DAC0832由5V电压供电，分辨率为5256≈0.02V，又因为其输出的是负电压，所以当数字量每增加1时，D/A模块的输出增加-0.02V。

放大模块由运放LM358和电阻R2，R3，R4组成一个2.5倍的反向放大器，将D/A模块的输出反向放大2.5倍。每按一次电压调整按键，数字量自增2，D/A模块输出增加-0.04V，经过反向放大2.5倍后，输出电压增加0.1V，实现了步进0.1V。又因为电压要求的输出范围为0～10V，所以数字量输入的范围为00000000～11001000，DAC0832输出的范围为0～-4V，分辨率满足要求。通过按键KEY1和KEY2改变单片机P0口的数字量输出，即可实现输出电压0~10V可调。

2.2电流放大模块

电源的设计最大输出电流为500mA，故信号从放大电路输出后，还要经过电流放大电路使电流达到设计标准。放大模块的输出值从adjv端口输入电流放大模块，从UO端口输出，得到最终的输出值。电流放大模块由运放LM358、大功率三极管2SD1677，以及电阻R5，R6，R7组成。采用大功率三极管组成射极跟随器，由15V电压供电，在电压跟随的情况下放大电流。在三极管的选用上，因UCE最大电压为15V，最大电流为500mA，最大功率为7.5W，故选用的三极管最大耗散功率PCM应大于7.5W。在考虑到散热因素及留出余量之后，本设计选用PCM值为100W的三极管2SD1677。

2.3采样模块和A/D模块

为了确保精度，需要对输出的电压值进行采样后再进行A/D转换，与单片机输出的预设值进行比较，构成一个带负反馈的闭环系统。输出的电压通过R8和R9组成分压电阻后，再通过一个LM358运放构成电压跟随器后输入A/D模块。A/D电路采用STC12C5A60S2单片机内置8位A/D模块，参考电压为5V，将转换后的数字量输入单片机与输出的预设值进行比较。

2.4蓝牙模块与语音模块

本设计采用HC⁃05蓝牙模块实现蓝牙远程调控电压功能。把蓝牙模块设定工作在9600b/s的波特率，并设定为从机工作模式，与单片机串口1相连接。用户可以通过手机等带有蓝牙功能的设备与HC-05模块相连接后，向其发送数据；HC-05模块再通过串口将数据传给单片机，改变单片机输出的数字量，从而实现蓝牙调控输出电压的值。

语音提示功能通过SYN6288语音模块来实现。SYN6288语音模块采用贴片SSOP封装，体积小巧，通过串口与上位机连接，接收由串口发送来的文本，实现文本到中文语音的转换。SYN6288内置推挽式DAC，并有喇叭接口，可以直接驱动喇叭，进行声音播报。在本设计中，SYN6288模块与单片机串口2连接。当调整输出电压时，单片机将调整后的电压值以字符串的形式通过串口传输至SYN6288模块，该模块将提示的中文语音传送至一个8Ω，0.5W的喇叭播放。

三、蓝牙数控直流电压源软件设计

本电源的软件采用C51语言编写。系统先进行初始化，然后判断蓝牙是否接收到值，如接收到，则改变outv的值后输出；若蓝牙没有接收，则判断按键是否按下，若按键按下，则改变outv的值输出。将输出值采样赋给setv，比较setv与outv值是否相等，如不相等，则调整setv的值后输出，再进行采样比较，直至setv的值等于outv。

四、蓝牙数控直流电压源系统测试

在安卓系统的MOTOX智能手机中安装SPP蓝牙串口调试APP，与电源的蓝牙模块连接后，运用SPP蓝牙串口调试APP调整输出电压的值。在0～10V中取10个值进行测量，采用数字万用表VC9860+为测量仪器，测量负载两端的电压值。

测试过程中，每当改变预置电压值时，语音模块均可正确播报改变后的电压值。测试结果表明，该电压源输出达到0～10V的输出要求，输出准确，输出响应良好，实现了蓝牙远程调控输出电压的功能。

结语

本文介绍一种基于STC12C5A60S2单片机的数控直流电压源的设计方案。该电压源采用闭环系统，输出精度高、结构紧凑，可以通过蓝牙设备远程调整输出电压的值，并有中文语音提示功能。经过测试，用此电源给负载提供电压时，输出响应良好，误差小，可应用于实验教学、科学研究、自动化测量系统等领域，具有广阔的应用前景。

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