【正文】 而基于單片機(jī)控制的直流穩(wěn)壓電源則能較好地解決以上傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的不足。其良好的性價比更能為人們所接受，具有一定的設(shè)計價值。 系統(tǒng)研究方向 直流穩(wěn)壓電源是電子設(shè)計中常用的設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于電子電路的各個領(lǐng)域。傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源功能簡單，難于控制，可靠性低，干擾大，精度低，體積大且復(fù)雜度高。而基于單片機(jī)控制的直流穩(wěn)壓電源則能較好地解決以上傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的不足。 。 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 第二章 設(shè)計原理 2. 1 設(shè)計原理 穩(wěn)壓電源基本原理 直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器 T、整 流、濾波和穩(wěn)壓電路四部分組成，其原理框圖如圖 所示。電網(wǎng)供給的交流電壓 u1(220V,50Hz) 經(jīng)電源變壓器降壓后，得到符合電路需要的交流電壓 u2，然后由整流電路變換成方向不變、大小隨時間變化的脈動電壓 u3，再用濾波器濾去其交流分量，就可得到比較平直的直流電壓 uI。但這樣的直流輸出電壓，還會隨交流電網(wǎng)電壓的波動或負(fù)載的變動而變化。在對直流供電要求較高的場合，還需要使用穩(wěn)壓電路，以保證輸出直流電壓更加穩(wěn)定。 圖 直流穩(wěn)壓電源框圖 穩(wěn)壓電路設(shè)計方案 方案一：采用 LM78XX 系列三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，電路如圖 圖 三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電路 方案二：采用 LM317 系列可調(diào)三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，電路如圖 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 圖 可調(diào)三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電路 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 方案三：由運(yùn)放組成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源，電路如圖 圖 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 方案一與方案二都可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電壓輸出，而且電路結(jié)構(gòu)簡單，但方案一 電壓輸出固定，方案二雖然電壓可調(diào)但很難實(shí)現(xiàn)步進(jìn)調(diào)節(jié)。方案三既可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電壓輸出，而且輸出電壓連續(xù)步進(jìn)可調(diào)，滿足設(shè)計要求。在方案三中用到了運(yùn)放、單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換 DAC0832，這些器件都需要穩(wěn)定的工作電壓，因此系統(tǒng)最終的選擇方案一與方案三相結(jié)合，采用方案一實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的工作電壓，采用方案三實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)壓電源的連續(xù)步進(jìn)可調(diào) [8]。 3. 2 系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)由各個模塊組成，由各個模塊組成的系統(tǒng)框圖如圖 所示。 圖 系統(tǒng)框圖 AT89C51 單 片 機(jī) 按鍵控制 電源電路 DAC 比較電路 取樣電路 顯示電路 調(diào)整電路 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 第三章 主要器件介紹 AT89C51 簡介 本課題設(shè)計的直流穩(wěn)壓電源的核心控制器件選用 AT89C51[1]。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效 微控制器，AT8920C51 是他的精簡版，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案， 引腳圖如圖 。 圖 AT89C51 引腳圖 AT89C51主要特性 與 MCS51 兼容 4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命： 1000寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時間： 10年 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 三級程序存儲器鎖定 128*8位內(nèi)部 RAM 32可編程 I/O線 兩個 16位定時器 /計數(shù)器 5個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時 鐘電路 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） + 5VD A C 0832V c cI L EV r e fR f bI out 1I out 2AGNDDGNDAV outD I 7 0CSX F E RW R 1W R 274L S 3738051P0 P WRA L EGDI0DI78位寄存器DAC8位D/A轉(zhuǎn)換器8位輸入寄存器......amp。amp。amp。ILECSWR1WR2XFERLE1 LE2Iout1Iout2VrefRfbAGNDDGNDVCC DAC0832工作原理 直流穩(wěn)壓電源的數(shù)模轉(zhuǎn)換采用通用芯片 DAC0832。 DAC0832 的原理框圖如圖 所示。DAC0832 主要由 8 位輸入寄存器、 8 位 DAC 寄存器、 8位 D/A 轉(zhuǎn)換器以及輸入控制電路四部分組成。 8 位輸入寄存器用于存放主機(jī)送來的數(shù)字量，使輸入數(shù)字量得到緩沖和鎖存，由加以控制； 8 位 DAC 寄存器用于存放待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，由加以控制； 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出與數(shù)字量成正比的模擬電流；由與門、非與門組成的輸入控制電路來控制 2個寄存器的選通或鎖存狀態(tài)。 圖 DAC0832 原理框圖 當(dāng) WR2和 XFER 同時有效時， 8位 DAC 寄存器端為高電平“ 1”，此時 DAC 寄存器的輸出端 Q 跟隨輸入端 D 也就是輸入寄存器 Q 端的電平變化；反之，當(dāng)端為低電平“ 0”時，第一級 8位輸入寄存器 Q端的狀態(tài)則鎖存到第二級 8 位 DAC 寄存器中，以便第三級 8 位 DAC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行 D/A轉(zhuǎn)換。 一般情況下為了簡化接口電路，使第二級 8 位 DAC 寄存器的輸入端到輸出端直通，只有第一級 8 位輸入寄存器置成可選通、可鎖存的單緩沖輸入方式。 特殊情況下可采用雙緩沖輸入方式，即把兩個寄存器都分別接成受控方式。 DAC 單極性輸出方 式如圖 所示。 圖 DAC 單極性輸出電路 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 1 0 9 8 7 6g f G N D a b1 2 3 4 5dp.e d G N D c d pabcdefgD D+ 5V 數(shù)碼管顯示原理 數(shù)碼管結(jié)構(gòu) 輸出電壓采用 7段數(shù)碼管進(jìn)行顯示。數(shù)碼管由 8個發(fā)光二極管（以下簡稱字段）構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示數(shù)字 0 ?字符 A ? F、 H、 L、 P、 R、 U、 Y、符號“ ?”及小數(shù)點(diǎn)“ ?”。數(shù)碼管的外型結(jié)構(gòu)如圖 （ a）所示。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)，分別如圖 （ b）和圖 （ c）所示。 （ a） 外型結(jié)構(gòu) （ b） 共陰極 （ c）共陽極 圖 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 數(shù)碼管工作原理 共陽極數(shù)碼管的 8 個發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起，通常，公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。 共陰極數(shù)碼管的 8個發(fā)光二極管的陰極（二極 管負(fù)端）連接在一起，通常，公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端，當(dāng)某段驅(qū)動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻 數(shù)碼管字形編碼 要使數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的數(shù)字或字符必須使段數(shù)據(jù)口輸出相應(yīng)的字形編碼。對照圖（ a），字型碼各位定義如下： 數(shù)據(jù)線 D0與 a字段對應(yīng)， D1字段與 b字段對應(yīng)??，依此類推。如使用共陽極 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 數(shù)碼管， 數(shù)據(jù)為 0 表示對應(yīng)字段亮，數(shù)據(jù)為 1 表示對應(yīng)字段暗；如使用共陰極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為 0表示對應(yīng)字段暗，數(shù)據(jù)為 1 表示對應(yīng)字段亮。如要顯示“ 0”，共陽極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為： 11000000B（即 C0H）；共陰極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為： 00111111B（即 3FH）。依此類推可求得數(shù)碼管字形編碼如表 所示。 表 數(shù)碼管字型編碼表 顯示字符 字形 共 陽 極 共 陰 極 dp g f e d c b a 字型碼 dp g f e d c b a 字形碼 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 C0H 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 F9H 0 0 0 0 0 1 1 0 06H 2 2 1 0 1 0 0 1 0 0 A4H 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 3 3 1 0 1 1 0 0 0 0 B0H 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 4 4 1 0 0 1 1 0 0 1 99H 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 5 5 1 0 0 1 0 0 1 0 92H 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 6 6 1 0 0 0 0 0 1 0 82H 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 7 7 1 1 1 1 1 0 0 0 F8H 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 8 8 1 0 0 0 0 0 0 0 80H 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 9 9 1 0 0 1 0 0 0 0 90H 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH A A 1 0 0 0 1 0 0 0 88H 0 1 1 1 0 1 1 1 77H B B 1 0 0 0 0 0 1 1 83H 0