蓝牙数控直流电压源创新实训系统的制作方法

本实用新型属于电子类专业教学设备领域，尤其涉及一种蓝牙数控直流电压源创新实训系统。

背景技术：

电源的设计是电子类专业的一个重点学习的基础课程模块。随着当今电子科技的飞速发展，稳压电源的应用也越来越广泛，电源质量的优劣可以直接影响电气设备与控制系统的工作性能。传统教学设备的稳压电源存在着输出稳定性低、精度不高以及高损耗，体积庞大不便远距离搬运等缺陷。这类教学设备通常只能存放在空间比较宽敞的实验室中，不利于学生个人动手实践操作。随着“互联网+”时代的到来及新教学方法的采用，传统的教学设备已不能满足创新实践教学的要求。

设计一套涵盖学科技术的实践教学设备对学生创新实践能力的培养非常重要，而目前市面上该类教学设备极少。基本电信号是现代电子技术的基础，对基本电信号的提取、调制和利用是当今医学领域研究的热点。因此，设计一套以微处理器输出的基本电信号为教学对象的实验设备可将当前的新技术引入到实践教学中，满足当前创新实践教学的需求。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种体积小巧、携带方便、使用灵活、稳定准确的蓝牙数控直流电压源创新实训系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

蓝牙数控直流电压源创新实训系统，主要包括系统电源模块以及与之相连的微处理器模块、DA转换模块、电压放大模块、电流放大模块、反馈模块、无线蓝牙通信模块和语音模块；微处理器模块与DA转换模块、无线蓝牙通信模块、语音模块相连，DA转换模块、电压放大模块、电流放大模块、反馈模块、微处理器模块依次相连。

微处理器模块包括单片机最小系统电路，主要由MCU芯片组成，MCU芯片分别与晶振电路、按键电路、LED显示电路相连。

DA转换模块主要由数模转换电路和电流转换电压电路组成。

电压放大模块包括由运算放大器组成的电压放大电路。

电压放大电路是由运算放大器LM358和三个精密可调电阻组成的反向比例放大电路，三个精密可调电阻分别是电阻R3阻值10K欧，R2阻值25K欧，R4阻值7.14K欧。

电流放大模块包括电压跟随电路和电流放大电路。

反馈模块包括电压采样电路。

针对目前电源电路创新实践教学设备存在的问题，发明人设计并制作了一种蓝牙数控直流电压源创新实训系统，主要包括系统电源模块以及与之相连的微处理器模块、DA转换模块、电压放大模块、电流放大模块、反馈模块、无线蓝牙通信模块和语音模块；微处理器模块与DA转换模块、无线蓝牙通信模块、语音模块相连，DA转换模块、电压放大模块、电流放大模块、反馈模块、微处理器模块依次相连。该系统体积较小、整机携带方便，外部外壳采用一体机结构，内部采用模块化设计，各模块之间可自由拆装，有助于学生对系统的理解，也有利于模块升级更新及成果反复利用；同时，该系统以单片机基本输出电信号作为教学内容，结合蓝牙传输控制物联网新技术，有利于学生创新实践能力的提高和成果产出，适用于高校电子类实验教学、科学实验、创新实训等场合使用。

附图说明

图1是本实用新型蓝牙数控直流电压源创新实训系统的结构示意图。

图2是本实用新型蓝牙数控直流电压源创新实训系统中电压放大模块的电路结构图。

图3是本实用新型蓝牙数控直流电压源创新实训系统中电流放大模块的电路结构图。

图4是本实用新型蓝牙数控直流电压源创新实训系统中反馈模块的电路结构图。

图中：1微处理器模块，2DA转换模块，3电压放大模块，4电流放大模块，5无线蓝牙通信模块，6反馈模块，7系统电源模块，8语音模块。

具体实施方式

基本结构

如图1所示，本实用新型的蓝牙数控直流电压源创新实训系统，主要包括系统电源模块以及与之相连的微处理器模块、DA转换模块、电压放大模块、电流放大模块、反馈模块、无线蓝牙通信模块和语音模块；微处理器模块与DA转换模块、无线蓝牙通信模块、语音模块相连，DA转换模块、电压放大模块、电流放大模块、反馈模块、微处理器模块依次相连。各模块均印在独立的PCB板上，各PCB板与机箱采样免工具螺丝固定，可实现免工具拆装。

模块功能

系统电源模块其他各模块提供电源。

微处理器模块包括单片机最小系统电路，主要由MCU芯片(增强型的51核心单片机STC12C5A60S2型号)组成，MCU芯片分别与晶振电路、按键电路、LED显示电路相连。微处理器模块通过按键电路控制单片机输出数字信号，微处理器模块与DA转换模块相连接将输出的数字信号传输给DA转换模块。按键电路直接与MCU相连，通过按下按键，可实现输出电压的增减，步进0.1V。微处理器模块产生的数字量输入DA转换模块、DA转换模块将信号转成模拟量后输出给电压放大模块，电压放大模块将电压放大后输出给电流流放大模块实现电流放大得到最终输出电压。电流放放大模块的输出与反馈模块输入端，反馈模块的输出端与微处理器的输入端相连，将采样到的电压值又送至微处理器。

DA转换模块主要由数模转换电路和电流转换电压电路组成。数模转换电路包括DAC0832芯片，DAC0832为8位数模转换芯片，可将从微处理器模块的数字信号转换为模拟电流信号；电流转换电压电路包括LM358运算放大芯片，模拟电流信号通过LM358集成运放转换为电压信号。

电压放大模块包括由运算放大器组成的电压放大电路，如图2所示，具体由运算放大器LM358和三个精密可调电阻组成的反向比例放大电路，电阻R3阻值为10K欧，R2阻值为25K欧，R4阻值为7.14K欧，运放LM358采用正负15V双电源供电。该放大电路可将输入信号放大负2.5倍。DA转换模块与电压放大模块相连接，将DA转换模块输出电压放大负2.5倍。

电流放大模块包括电压跟随电路和电流放大电路。如图3所示，采用大功率三级管 2SD1677、集成运放LM358、精密可调电阻组构成；集成运放LM358采用正负15V双电源供电，接成电压跟随器，确保输入电压等于输出电压；三级管2SD1677采用共集接法，在电压跟随的情况下放大输出电流，将最大输出电流放大至500mA，提高电源带负载能力。电阻R12的阻值为8000欧，R13的阻值为386欧，R14的阻值为534欧。

反馈模块包括电压采样电路，如图4所示，采用两个精密可调电阻组成分压电路，再用集成运放LM358搭建一个电压跟随器，实现电压采样的功能。反馈模块与微处理器模块相连接，微处理器模块通过单片机自身带的AD模块(采样位数为8位)，可将反馈模块采样回来的电压进行转换为数字信号后进行比较和处理，再调整输入到的DA转换模块的数字信号，同时在LED显示电路显示调整后数字信号的值。

无线蓝牙通信模块采用2.0标准的HC-05模蓝牙串口模块，该模块工作在9600波特率，并且模块兼容5V或3.3V的单片机系统，蓝牙设备发送的数据通过串口送入微处理器模块。其它蓝牙设备可通过蓝牙通信模块向微处理器模块发送数据，从而调整输出电压的值。

语音模块采用SYN6288语音模块，当前电压的数值由单片机通过串口传输给SYN6288，再由其驱动喇叭播放中文语音提示。当调整输出电压时，语音模块会用中文语音提示调整后电压的数值。

工作过程

通过蓝牙或按键改变单片机输出的数字信号，数字信号接入DA转换模块将数字信号转化为模拟信号(电压值)，将其接入电压放大模块放大2.5倍，将放大的电压通接入电流放大模块使其电压值不变而电流放大接到输出端通过在输出端接两个电阻分压后接到反馈模块接通到微处理器模块通过单片机上自带的AD采样电路将模拟信号(反馈输出的电压值)转换为数字信号送入单片机中进行比较，将输出的电压值与设定值相比较，如出现误差则进行调整，构成闭环回路，提高输出电压的精度，并将调整后的电压值在LED显示电路上实时显示。

应用该系统可以通过手机与电路无线蓝牙通信模块链接，通过蓝牙APP控制电路可在一定距离内操控输出电压，输出电压范围0—10V，调节精度为0.1v，最大电流为500mA。语音模块在每次调整电压时都会有语音提示。