【正文】 定性和精度也受到影響。： 流 電 源 基 本 組 成 框 圖以一穩(wěn)壓電源為基礎(chǔ)，以高性能單片機(jī)系統(tǒng)為控制核心，以穩(wěn)壓驅(qū)動放大電路、過流檢測電路為外圍的硬件系統(tǒng)，在檢測與控制軟件的支持下實現(xiàn)對電壓輸出的數(shù)字控制，通過對穩(wěn)壓電源輸出的電流、電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣與給定數(shù)據(jù)比較，從而調(diào)整和控制穩(wěn)壓電源的工作狀態(tài)及監(jiān)測開關(guān)電路的。采用單片機(jī)作為控制器的簡易數(shù)控直流電源設(shè)計方案，本方案由運放組成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。既可實現(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。設(shè)計原理，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。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。設(shè)計方案采用單片機(jī)作為控制器完成數(shù)控部分、鍵盤、顯示器接口控制。輸出部分采用D/A0832與運算放大器UA714以及A/DTLC1543，實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)壓電源的連續(xù)步進(jìn)可調(diào)。輸出電壓波形由單片機(jī)的輸出數(shù)據(jù)控制，不僅可以輸出直流電平，而且只要預(yù)先生成波形的量化數(shù)據(jù)，就可以產(chǎn)生多種波形輸出。利用軟件和硬件結(jié)合的方法來設(shè)計穩(wěn)壓電源，其精度和穩(wěn)定性都有所提高。其結(jié)構(gòu)框圖如下所示： 可調(diào)電源結(jié)構(gòu)框圖 方案選擇以上兩種方案均可以達(dá)到輸出穩(wěn)壓電源的要求。方案一是利用純硬件來實現(xiàn)其功能的，穩(wěn)定度高、輸出電壓連續(xù)可調(diào)、輸出紋波??；但是功耗大、效率低，為了解決散熱問題須加散熱片，增加了電源體積和重量。另外抗干擾能力較差。其原因是調(diào)整管工作在線性放大區(qū)，管子集電極電流和管壓降都很大，耗散功率=很大。方案二是以單片機(jī)核心控制器件，采用軟硬件結(jié)合來實現(xiàn)的。而方案二基于單片機(jī)控制的直流穩(wěn)壓電源能較好地解決以上傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的不足。本電源采用全集成電路設(shè)計制成，具有短路過載自動保護(hù)功能。精度高，連續(xù)可調(diào)，利用晶體管工作在飽和導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)時，管耗很小。開關(guān)電源指調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)。因此開關(guān)電源效率高，小型化等優(yōu)優(yōu)點?？捎糜诙嗦穼嶒炗秒姟Ｒ虼?，我們采取方案二，通過單片機(jī)來控制直流穩(wěn)壓電源的輸出。第3章 電源系統(tǒng)硬件介紹本系統(tǒng)由電源模塊、調(diào)壓模塊、D／A轉(zhuǎn)換模塊、顯示與鍵盤模塊組成，下面將介紹電源系統(tǒng)的主要相關(guān)硬件，其中主要有單片機(jī)AT89s5數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、數(shù)碼管顯示器件等。 AT89S52單片機(jī)的介紹AT89S52單片機(jī)為ATMEL所生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flsah存儲器，使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。R8 位微控制器8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程。如下圖所示： 單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖：4KB：128B：可擴(kuò)展到64KB：32跟（4個端口，每個端口8跟）：2個16位可編程的定時計數(shù)器。：全雙工，2跟：在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的128B中劃出一部分作為寄存器區(qū)，分為四個區(qū)，每個區(qū)8個通用寄存器。：5個中斷源，2個優(yōu)先級別：最深128B：即位處理器，對某些單元的某位做單獨處理。（系統(tǒng)時鐘為12MHz時）：大部分指令執(zhí)行時間為1us；少部分執(zhí)行指令時間為2us；只有乘、除指令的執(zhí)行時間為4us。引腳結(jié)構(gòu)有雙列只差封裝（DIP）方式和方形封裝方式。下面分別敘述這些引腳的功能。 VCC：電源端 GND：接地端 XTAL1：晶體振蕩器接入的一個引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接地。 XTAL2：晶體振蕩接入的另一個引腳。采用外部振蕩器時，此引腳作為外部振蕩信號的輸入端。 控制或與其他電源復(fù)用引腳RST，ALE,VPPRST：撫慰輸H入端。當(dāng)振蕩器運行時，在該引腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE：當(dāng)訪問外部存儲器時，ALE（地址鎖存允許）的輸出用于鎖存的地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍以不變的頻率（此頻率為振蕩器頻率的1/6）周期性地出現(xiàn)正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。在對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖。如果需要的話，通過對專用寄存器(SFR)區(qū)中的8EH單元的DO位置數(shù)，可禁止ALE操作。該位置數(shù)后，只有在執(zhí)行一條MOVX或MOVC指令期間，ALE才會被激活。另外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，該設(shè)定禁止ALE位無效。程序儲存允許：程序儲存允許輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。當(dāng)80C51由外部程序存儲器取指令（或常數(shù)）時，每個機(jī)器周期兩次PSEN有效（即輸出2個脈沖).但在此期間內(nèi)，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的信號將不出現(xiàn)。CPP：外部訪問允許端。要是CPU只訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH），則VPP端必須保持低電平（接地）。然而要注意的是，如果保密位LB1被編程，復(fù)位時在內(nèi)部會鎖存VPP端的狀態(tài)。當(dāng)VPP端保持高電平（接Vcc端）時，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的程序。在FLASH存儲器編程期間，該引腳也用于施加12V的編程允許電源Vpp。 輸入/輸出引腳P0端口：P0是一個8位漏極開路型雙向I/O接口，作為輸出口用時，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL輸入，在對端口寫1時，又可作高阻抗輸入端用。在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，它是分時多路轉(zhuǎn)換的地址（低8位）/數(shù)據(jù)總線，在訪問期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。在FLASH編程時，P0端口接收指令字節(jié)；而在校驗程序時，則輸出指令字節(jié)。驗證時，要求外接上拉電阻。 P1端口：P1是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個輸入口使用時，因為有內(nèi)部上拉電阻，哪些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。在對FLASH編程和程序校驗時，P1接收低8位地址。 P2端口：P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P2作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，哪些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。在訪問外部程序存儲器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時，P2送出高8位地址。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX@RI指令）時，P2口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中P2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不會改變。在對FLASH編程和程序檢驗期間，P2也接受高位地址和一些控制信號。P3端口：P3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P3作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。在89C51中，P3端口還用于一些復(fù)位功能。 AT89S52內(nèi)部電路框圖 AT89s52內(nèi)部電路框圖 數(shù)碼管顯示單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用的顯示器主要有發(fā)光二極管顯示器，簡稱LED；液晶顯示器，簡稱LCD。前者價廉，配置靈活，與單片機(jī)接口方便；后者可進(jìn)行圖形顯示，但接口復(fù)雜，成本較高。結(jié)合本設(shè)計的特點，本次設(shè)計顯示設(shè)備采用四位數(shù)碼管來顯示輸出電壓。 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及原理單片機(jī)中使用7段LED構(gòu)成字形“8”，另外，還與一個小數(shù)點發(fā)光二極管用以顯示數(shù)字、符號及小數(shù)點。這種顯示器有共陰極和共陽極兩種。發(fā)光二極管的陽極連在一起稱為共陽極顯示器，陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。一位顯示器由八個發(fā)光二極管組成，其中，7個發(fā)光二極管構(gòu)成字形“8”的各個筆劃（段）ag,另一個小數(shù)點為dp發(fā)光二極管。當(dāng)在某段發(fā)光二極管施加一定的正向電壓是，該段筆劃即點亮；不加電壓則該段二極管不亮。為了保護(hù)各段LED不被損壞，需要外加限流電阻. 數(shù)碼管如果要顯示某個字形，則應(yīng)使此字形的相應(yīng)段點亮，也即送一個不同的電平組合代表的數(shù)據(jù)來控制LED的顯示字形，此數(shù)據(jù)稱為字符的段碼。數(shù)據(jù)字位數(shù)與LED段碼的關(guān)系如表所示。表31 數(shù)碼管各段與輸出口各位的對應(yīng)關(guān)系輸出口各位D7D6D5D4D3D2D1D0數(shù)碼管各段dpgfedcba如使用共陽極數(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（3FH）。依次類推，可求得數(shù)碼管字型編碼如表24所示。表32字型共陽極共陰極dpgfedcba字型碼dpgfedcba字型碼011000000C0H001111113FH111111001F9H0000011006H210100100A4H010110115BH310110000B0H010011114FH41001100199H0110011066H51001001092H011011016DH61000001082H011111017DH711111000F8H0000011107H81000000080H011111117FH91001000090H011011116FHA1000100088H0111011177HB1000001183H011111007CHC11000110C6H0011100139HD10100001A1H010111105EHE1000011086H0111100179HF100011108EH0111000171H滅11111111FFH0000000000H共陰和共陽結(jié)構(gòu)的LED顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的。當(dāng)二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃段組合而顯示的各種字符。8個筆劃段hgfedcba對應(yīng)于一個字節(jié)（8位）的D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,于是用8位二進(jìn)制碼就可以表示欲顯示字符的字形代碼。例如，對于共陰LED顯示器，當(dāng)公共陰極接地（為零電平），而陽極hgfedcba各段為0111011時，顯示器顯示P字符，即對于共陰極LED顯示器，“P”字符的字形碼是73H。 數(shù)碼管顯示方式點亮LED顯示器有兩種方式：一是靜態(tài)顯示；二是動態(tài)顯示。在本次設(shè)計中，采用的是靜態(tài)顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的I/O接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中CPU的開銷小。這種電路的優(yōu)點在于：在同一時間可以顯示不同的字符；但缺點就是占用端口資源較多。從下圖可以看出，每位LED顯示器需要單獨占用8根端口線，因此，在數(shù)據(jù)較多的時候，往往不采用這種設(shè)計，而是采用動態(tài)顯示方式。 動態(tài)顯示圖所謂動態(tài)顯示，就是將要顯示的多位LED顯示器采用一個8位的段選端口，然后采用動態(tài)掃描一位一位地輪流點亮各位顯示器。下圖為4位LED顯示器動態(tài)顯示電路。在此電路中，單片機(jī)的P0口用于控制4位LED的段選碼：~~。由于所有的段選碼連在一起，所以同一瞬間只能顯示同一種字符。但如果要顯示不同字符，則要借助位選碼來控制。（~~，~~。）例如，現(xiàn)在要顯示5678四個數(shù)字，則首先應(yīng)該將“5”的顯示代碼（共陰LED顯示器的顯示代碼為6DH，共陽LED顯示器的顯示代碼為92H），~~（~~，） ~~）時，則可以