【正文】 和 。 通過“ F1”鍵實(shí)現(xiàn)電壓 /電流顯示切換，開機(jī)默認(rèn)顯示電壓，按“ F1”轉(zhuǎn)換為顯示電流，再按“ F1”轉(zhuǎn)換為顯示電壓。 4 位 LED 末位顯示單位，電流顯示“ ”，電壓顯示“ ”。 （ 3） 過流保護(hù)與報(bào)警功能。 技術(shù)指標(biāo) （ 1） 交流輸入 電壓 范圍： 220V177。10 ％ （ 2） 輸出電壓范圍： 0～ +12V （ 3） 輸出電流范圍： 0～ 1A （ 4） 輸出紋波電壓： 10mV（輸出電壓為 10V，輸出電流為 500mA 時(shí)測得） （ 5） 過流保護(hù)動(dòng)作電流： A 總體設(shè)計(jì)方案 方案論證與比較 （ 1）電壓源模塊方案 方案一：采用集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的開關(guān)恒壓源。 方案二： 安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院創(chuàng)新工作室設(shè)計(jì)報(bào)告 第 5 頁 共 22 頁 5 圖 采用集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的開關(guān)電壓源原理框圖 （ 2）控制器模塊方案 方案一：采用 FPGA作為系統(tǒng)的控制模塊。 FPGA可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯功能，規(guī)模大，穩(wěn)定性強(qiáng)，易于調(diào)試和進(jìn)行功能擴(kuò)展。 FPGA采用并行輸入輸出方式，處理速度高，適合作為大規(guī)模實(shí)時(shí)系統(tǒng)的核心。但由于 FPGA集成度高，成本偏高，且由于其引腳較多，加大了硬件設(shè)計(jì)和實(shí)物制作的難度。 方案二：采用 AT89C51作為控制模塊核心。單片機(jī)最小系統(tǒng)簡單 ，容易制作 PCB，算術(shù)功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，較好的發(fā)揮 C語言的靈活性，可用編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，同時(shí)其具有功耗低、體積小、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)。 基于以上分析，選擇方案二 ,利用 AT89C51單片機(jī)將電壓步進(jìn)值或設(shè)定值通過換算由 D/A轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)穩(wěn)壓源電路實(shí)現(xiàn)電壓輸出。輸出電壓經(jīng)處理電路作 A/D轉(zhuǎn)換反饋到單片機(jī)系統(tǒng)，通過數(shù)碼管顯示電壓或電流的值。在器件的， D/A轉(zhuǎn)換器選用 8位優(yōu)質(zhì) D/A轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832，直接輸出電壓值，A/D轉(zhuǎn)換器選用 8位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0832。 （ 3）顯示器模塊方案 方案一：使用 LED 數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管采用 BCD 編碼顯示數(shù)字，對(duì)外界環(huán)境要求低，易于維護(hù)。 方案二：使用 LCD 顯示。 LCD 具有輕薄短小，可視面積大，方便的顯示漢字?jǐn)?shù)字，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)，功耗小，且設(shè)計(jì)簡單等特點(diǎn)，但編程相對(duì)復(fù)雜。 綜上所述，選擇方案一。 （ 4）鍵盤模塊方案 方案一 ：采用獨(dú)立式按鍵電路，每個(gè)按鍵單獨(dú)占有一根 I/O 接口線 ,每個(gè) I/O 口的工作狀態(tài)互不影響，此類鍵盤采用端口直接掃描方式。 方案二 ：采用標(biāo)準(zhǔn) 4X4 鍵盤，此類鍵盤采用矩陣式行列掃描方式，優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)按鍵較多時(shí)可降低占用單片機(jī)的 I/O口數(shù)目。 題目要求電壓值步進(jìn)調(diào)整，需要的按鍵只有四個(gè)。綜合考慮兩種方案及題目要求，采用方案一。 安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院創(chuàng)新工作室設(shè)計(jì)報(bào)告 第 6 頁 共 22 頁 6 （ 5）電源模塊方案 系統(tǒng)需要多個(gè)電源，單片機(jī)、 A/D、 D/A、使用 5V 穩(wěn)壓電源，運(yùn)放需要177。 12V 穩(wěn)壓電源，同時(shí)題目要求最高輸出電流為 1A，電源需為系統(tǒng)提供足夠大的穩(wěn)定電流。 綜上所述，采用三端穩(wěn)壓集成 780 781 7912 分別得到 +5V 和177。 12V的穩(wěn)定電壓，利用該方法實(shí)現(xiàn)的電源電路簡單，工作穩(wěn)定可靠。 1． 2． 2 系統(tǒng)組成 經(jīng)過方案比較與論證，最終確定系統(tǒng)的組成框圖如圖所示。 圖 數(shù)控 步進(jìn)直流穩(wěn)壓電 源 系統(tǒng)組成框圖 2. 單元電路設(shè)計(jì) 恒定電壓源電路設(shè)計(jì) 輸出 輸出調(diào)整單元 整流濾波 交流輸入 芯片供電部分 D/A 轉(zhuǎn)換器 A/D 轉(zhuǎn)換器 AT89C51 數(shù)碼管顯示 按鍵 安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院創(chuàng)新工作室設(shè)計(jì)報(bào)告 第 7 頁 共 22 頁 7 控制器電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 通過鍵盤模塊輸入給定的電流值或是步進(jìn)調(diào)整信號(hào)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)在接受到信號(hào)后進(jìn)行處理運(yùn)算，并顯示其給定的電流值，然后經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換以輸出電壓，驅(qū)動(dòng)恒流源電路實(shí)現(xiàn)電流輸出，并將采樣電阻上的 電壓經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)換輸入單片機(jī)系統(tǒng)，通過補(bǔ)償算法進(jìn)行數(shù)值補(bǔ)償處理，調(diào)整電流輸出，并驅(qū)動(dòng)顯示器顯示當(dāng)前的電流值。 最小系統(tǒng)的核心為 AT89S52，為了方便單片機(jī)引腳的使用 ,我們將單片機(jī)的引腳用接口引出 ,電路如圖 所示 .P0口和 ～ 是數(shù)碼管接口； P3 口作為 D/A 轉(zhuǎn)換接口 ,～ 也是D/A 轉(zhuǎn)換器的接口； ～ 是 A/D 轉(zhuǎn)換器的接口 ?！? 口為鍵盤接口。 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 0 / T1P 1 1 / T2P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U18 9 S 5 2D B 0D B 1D B 2D B 3D B 4D B 5D B 6D B 7C13 0 pC23 0 pR21KR11 2 M+ C31 0 u F / 1 6 VV C CT X DR X DRDWRT0T1I N T 0I N T 1P S E NA L EP 1 5P 1 6P 1 712345678R5C O N 8S 1 7S W P BR S T12345678U8C O N 812345678U9C O N 8E1E2R / WRSP 2 6P 2 7 圖 由 AT89C51為核心的單片機(jī)最小系統(tǒng) A/D、 D/A 電路設(shè)計(jì) （ 1） D/A 轉(zhuǎn) 換器 根據(jù)設(shè)計(jì)基本要求， DA 轉(zhuǎn)換輸出 范圍 為 5V～ 0V，要滿足步進(jìn)為 的要求，我們選用 8 位的 D/A 轉(zhuǎn)換器， DAC0832 是 較好的選擇， DAC0832 各引腳的功能如下： DI0~7：數(shù)據(jù)輸入線； ILE：數(shù)據(jù)鎖存信號(hào)，高電平有效 CS：輸入寄存器選擇信號(hào)，低電平有效， WR：輸入寄存器的寫選通信號(hào)，輸入鎖存器的鎖存信號(hào) LE1由 ILE|、 CS、 WR1 的邏輯組合產(chǎn)生。當(dāng) ILE 為高電平、 CS為低電平、 WR1 為輸入負(fù)脈沖時(shí)，在 LE1 產(chǎn)生正脈沖； LE1為高電平時(shí)，輸入鎖存器的狀態(tài)隨數(shù)據(jù)輸入線的狀態(tài)變化， 安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院創(chuàng)新工作室設(shè)計(jì)報(bào)告 第 8 頁 共 22 頁 8 LE1 的 負(fù)跳變將數(shù)據(jù)線上的信息鎖入輸入寄存器。 XFER：數(shù)據(jù)傳送信號(hào)，低電平有效。 WR2 為 DAC 寄存器的寫選通信號(hào)。 DAC 寄存器鎖存信號(hào) LE2，由 XFER、 WR2 的邏輯組合產(chǎn)生。當(dāng) XFER 為低電平， WR2 輸入負(fù)脈沖，則在 LE2產(chǎn)生正脈沖； LE2 為高電平時(shí)， DAC 寄存器的輸出和輸入寄存器的狀態(tài)一致， LE2 負(fù)跳變，輸入寄存器的內(nèi)容打入 DAC 寄存器。 VREF：基準(zhǔn)電源輸入引腳。 Rf0： 反饋信號(hào)輸入引腳，反饋電阻在芯片內(nèi)部。 Iout Iout2：電流輸出引腳。電流 IOu T1 與 IOuT2 的和為常數(shù)， IOuT IOuT1 隨 DAC 寄存器的內(nèi)容線性變化。