【正文】 位電路，119管腳為晶振的兩個輸入端，20管腳接地，40管腳接+5V。 晶振Y1和兩個電容CC3構成自激震蕩，連接到單片機的X1和X2端，電解電容C電阻R5和按鍵S5構成復位電路，連接到單片機的復位端。當按鍵S5按下后，復位端通過R5與+5V電源接通，電容迅速放電，使RST管腳為高電平；當復位按鍵S5彈起后，+5V電源通過R6對電容C4重新充電，RST管腳出現(xiàn)復位正脈沖。方案一：采用矩陣鍵盤，由于按鍵多可實現(xiàn)電壓值的直接鍵入。方案二：采用一般的電平判鍵按鈕，實現(xiàn)方法很簡單，但一個端口最多只實現(xiàn)8個按鍵。由于本數(shù)控電源需要用的按鍵不多，要實現(xiàn)步進為1V的設計要求，只需用一個“+”和一個“”按鍵，另外再加兩個按鍵用于實現(xiàn)固定電壓輸出，按鍵時可直接輸出相應電壓。4個按鍵就可實現(xiàn)本題的設計要求，固采用方案二。該部分主要由四個鍵組成，分別實現(xiàn)的是“+”、“”、“開始”、“切換”功能，、控制AT89C51單片機，達到對數(shù)字的控制，可以通過按鍵對電壓進行調整，按照實際需要可以通過按鍵得到所需的電壓，調節(jié)范圍是0～ V。4個獨立按鍵S1~～，獨立按鍵S1為電壓調整按鈕，S2為電壓加一按鈕，S3為電壓減一按鈕，S4為D/A轉換確認鍵。S1~S3按鍵的作用是通過程序控制對輸入的電壓隨時可調。S4鍵的作用是按下啟動D/A轉化，將單片機的預設值轉化為模擬量輸出。按鍵與單片機的連接圖見圖28。圖28 鍵盤電路 此在系統(tǒng)中要顯示數(shù)值或文字，就必需有顯示器件，目前市場上顯示元器件很多,有LED數(shù)碼管、點陣顯示等。 方案一：選用數(shù)碼管顯示，用普通的數(shù)碼管顯示簡單的數(shù)字、符號、字母。 采用數(shù)碼管作為顯示器件，數(shù)碼管是一種半導體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，通過對其不同的管腳輸入相對的電流，會使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字能夠顯示時間、日期、溫度等所有可用數(shù)字表示的參數(shù)。 方案二，采用LCD液晶顯示。字符型液晶顯示模塊是專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶顯示模塊。 方案二與方案一相比，有更高的精度和顯示多數(shù)據(jù)，比較符合本設計所需要，綜上所述采用方案二。雖然LED數(shù)碼管在價格方面占有一定的優(yōu)勢，但考慮到顯示文字以及美觀自然的效果，選擇LCD1602液晶顯示器。LCD1602是工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16x02即32個字符。1602采用標準的16腳接口，其中:第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：V0為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平選數(shù)據(jù)寄存器、低電平選指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當E由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光電源正極。第16腳：背光電源負極。液晶顯示器接口信號說明如表21。表21 液晶接口說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)輸入D2端2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)輸入D3端3VL液晶顯示偏壓信號11D4數(shù)據(jù)輸入D4端4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端12D5數(shù)據(jù)輸入D5端5R/W讀/寫選擇端（H/L）13D6數(shù)據(jù)輸入D6端6E使能信號14D7數(shù)據(jù)輸入D7端7D0數(shù)據(jù)輸入D0端15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)輸入D1端16BLK背光源負極液晶LCD1602與STC單片機的連接電路圖如圖29。LC1602D的8位數(shù)據(jù)接口與單片機的P0口相連，由于STC單片機P0口沒有內接電阻，為此外接了10K上拉排阻。這是因為單片機P口的輸出電流非常微弱，不足以驅動液晶顯示數(shù)據(jù)而連接的。1602的控制端RS、R/W、E端分別與STC的PP2P22連接[9]。VCOM為液晶顯示亮度調整端，外接10K的電位器。BLA和BLA+分別為液晶背光源正極和負極，BLA接地，BLA+接+5V。液晶的顯示由單片機的程序去控制。圖29 LCD1602與單片機連接電路圖 D/A數(shù)模轉換模塊根據(jù)平時的使用習慣和相關資料，使用的D/A轉換一般有下列兩種方案： 方案一：采用MX7541 是高速高精度 12 位數(shù)字 / 模擬轉換器芯片，功耗低，而且其線性失真可低達 % ，特別適合于精密模擬數(shù)據(jù)的獲得和控制。 方案二：采用DAC0832，DAC0832是一種常用的8位的數(shù)字/模擬轉換芯片。 本系統(tǒng)是基于單片機的數(shù)控電源的設計，而MX7541 是 12 位數(shù)字 輸入的 ，因此須用鎖存器。而此數(shù)控電源要求單步1V， 2～15 .0V只需區(qū)分14個點，DAC0832完全可以達到，故選擇常用的DAC0832。當其與單片機進行相連時，電路也簡單，只需把單片機的數(shù)據(jù)線與DAC0832的輸入端直接相連即可，程序也很簡單，只需向其送數(shù)據(jù)即可。DAC0832的管腳圖如圖210所示：圖210 DAC0832管腳圖管腳的具體名稱和用法 D0 ～ D7：數(shù)字量輸入端； ：片選信號，低電平有效； ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許信號，高電平有效； ：第1寫信號，低電平有效； ：第2寫信號，低電平有效； ：數(shù)據(jù)傳送控制信號，低電平有效； ：電流輸出端1； ：電流輸出端2； ：反饋電阻端； ：基準電壓，基電壓范圍為10V ～ +10V； GND：數(shù)字地； AGND：模擬地 ； 單片機與DAC0832的接口可按二級緩沖器方式、單緩沖器方式和直通方式聯(lián)接。如上圖4的聯(lián)接方式是直通方式聯(lián)接方式。由OUT1腳輸出的為一個模擬電流值，經過運算放大器后為一個電壓值，這電壓值輸入到后面的運算放大部分，作為后面部分的輸入。D/A轉換器（DAC）輸入的是數(shù)字量，經轉換輸出的是模擬量。DAC的技術指標很多，如：分辨率、滿刻度誤差、線性度、絕對精度、相對精度、建立時間、輸入/輸出特性等[10]。 分辨率：DAC的分辨率反映了它的輸出模擬電壓的最小變化量。其定義為輸出滿刻度電壓與 的比值，其中 n 為DAC的位數(shù)。如：8位DAC的滿刻度輸出電壓為5V，則其分辨率為 ；10位DAC的分辨率為 。可見，DAC的位數(shù)越高，分辨率越小。 建立時間：是描述DAC轉換速度快慢的參數(shù)。其定義為從輸入數(shù)字量變化到輸出達到終值誤差 LSB（最低有效位）所需的時間。高速DAC的建立時間可達1us。 接口形式：在DAC輸入/輸出特性之一。包括輸入數(shù)字量的形式，十六進制式BCD，輸入是否帶有鎖存器等。 DAC0832為8位D/A轉換器。單電源供電，范圍為+5V ～ +15V，基準電壓范圍為 。電流的建立時間為1us。CMOS工藝功耗20 mw。 輸入設有兩級緩沖鎖存器。 圖211為D/A與單片機的連接圖。圖211 DA0832與單片機的連接 控制穩(wěn)壓模塊由于DA0832芯片為電流輸出型，為了得到輸出電壓，必須經過運放轉化為電壓。設計采用運放LM324放大器放大。LM324芯片的主要特性有：可單雙電源工作，單電源工作范圍為3V~32V，雙極性電源工作范圍為16V，設計采用雙極性電源，且電源電壓為12V；每個集成LM324芯片內裝4個運放器[5]。采用反向輸入，放大和穩(wěn)壓電路。如圖212。圖212 放大電路 第一級只是轉化0832輸出的電流為電壓，沒有進行放大。LM324第一級的輸出端14經過1K的電阻接第二級放大的輸入端2(IN),也是反向輸入，兩次反向后最終輸出的電壓為正向。圖213 電流放大及穩(wěn)壓電路圖213為電流放大電路。~37V，達不到輸出為0V的設計要求，為此在第二級放大采用求和反向放大，在液晶顯示為0的情況下使其LM317調整穩(wěn)壓后的電壓達到0V。，ADJ調整端電流標準值為50uA，最大為100uA。 第3章 軟件程序設計軟件是整個控制系統(tǒng)設計的另一個重要環(huán)節(jié)，靈活性很強，可以根據(jù)系統(tǒng)的要求和功能而變化。在硬件結構一定的情況下，只要改變相應的軟件就能實現(xiàn)一些不同的功能，單片機的智能性都是由軟件實現(xiàn)。在本系統(tǒng)中，軟件結構采用模塊化設計，各功能程序分別編寫和調試。各模塊調試成功后，再將所有模塊連接起來，構成系統(tǒng)的軟件。這樣的設計有利于程序代碼的優(yōu)化，而且便于編程、調試和維護。應用系統(tǒng)中的應用軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求設計的，應可靠實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能在本系統(tǒng)中，軟件設計要求做到以下幾點[11]：(1)軟件結構清晰、簡捷、流程合理。(2)并功能程序實現(xiàn)模塊化，子程序化。這樣，既便于調試，連接，又便于移植，修改。(3)程序存儲區(qū)，數(shù)據(jù)存儲區(qū)要合理規(guī)劃，既能節(jié)約內存容量，又使操作方便。(4)運行狀態(tài)實現(xiàn)標志化管理。這個功能程序運行狀態(tài)，運行結果以及運行要求都要設置狀態(tài)標志以便查詢，程序的轉移、運行、控制都可通過狀態(tài)標志條件來控制。(5)經過調試修改后程序應進行規(guī)范化，出去修改的痕跡，以便于交流和借鑒，也為以后的軟件模塊化、標準化打下基礎。(6)實現(xiàn)全面軟件抗干擾設計。軟件抗干擾是單片機應用系統(tǒng)提高可靠性的有利措施。 程序設計流程圖如圖31所示。 程序開始以后，首先液晶初始化，顯示液晶初試的預設電壓值。然后進行按鍵檢測，如果沒有按鍵按下，顯示液晶當前的初試電壓；如果有按鍵按下，進入電壓檢測中斷程序，確認當前液晶的調整值。接著檢測D/A是否啟動，啟動以后進行數(shù)模轉換，將轉換后的模擬量送給系統(tǒng)最終輸出端。程 序 初 始 化鍵 盤 掃 描顯 示 程序開始檢測 按鍵NYD/A 轉 換延時程序結束電壓 檢測中 斷YN圖31 程序設計流程圖雖然把按鍵子程序直接放在了主程序中，但是作為控制模塊，按鍵程序仍然是比較重要的模塊。按鍵設置過程中，流程如下圖32所示：圖32 按鍵設置流程圖 DA轉換流程圖D/A轉換設置過程中，程序寫入D/A中，D/A轉換對數(shù)據(jù)進行轉換，其流程圖見圖33。圖33 D/A轉換流程圖 顯示模塊流程圖液晶顯示設計過程中，對液晶進行初始化清0等操作，其流程圖見圖34。圖34 液晶顯示流程圖第4章 系統(tǒng)軟硬件調試 硬件調試硬件調試主要是針對電源模塊、溫濕度信號采集處理模塊和單片機控制顯示部分的調試。主要分為兩部分：上電前的調試和上電調試。 上電前的調試 在上電前，必須確保電路中不存在短路或斷路情況，這一工作是整個調試的第一步，也是非常重要的一個步驟。因為本設計用到電源，應該確保電源連接正確。在這部分調試中主要使用的工具是萬用表，用來檢測電路中是否存在斷路或者短路情況等[12]。 通過萬用表的檢測，沒有發(fā)現(xiàn)短路或斷路的地方，且電源電路連接正確，則電路基本正常，可以進行下一步的調試。 上電調試 在確保硬件電路正常，無異常情況下方可上電調試，上電調試的目的是檢測電路是否接錯，同時還要檢測原理是否正確。（1）電源模塊的調試電源模塊先不連接主電路，接上220V電源后用萬用表檢測輸出電壓，測得177。5V電壓正確時才能接入主電路供電。（2）單片機顯示及按鍵電路的調試編寫一個直接顯示的簡單程序，用按鍵控制顯示值，若顯示正常且按鍵也有效，則說明電路正確[13]。 軟件調試 仿真軟件的介紹 Proteus軟件是來自英國Labcenter electronics公司的EDA工具軟件。Proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它EDA工具一樣的原理布圖、PCB自動或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的電路仿真是互動的，針對微處理器的應用，還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，并實現(xiàn)軟件源碼級的實時調試，如有顯示及輸出，還能看到運行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等，您不需要別的，Proteus為您建立了完備的電子設計開發(fā)環(huán)境！尤其重要的是Proteus Lite可以完全免費，也可以花微不足道的費用注冊達到更好的效果；功能最強的Proteus專業(yè)版也非常便宜，人人用得起，對高校還有更多優(yōu)惠。 Proteus組合了高級原理布圖、混合模式SPICE仿真,PCB設計以及自動布線來實現(xiàn)一個完整的電子設計系統(tǒng)。此系統(tǒng)受益于15年來的持續(xù)開發(fā),被《電子世界》在其對PCB設計系統(tǒng)的比較文章中評為最好產品—“The Route to PCB CAD”。Proteus 產品系列也包含了革命性的VSM技術,用戶可以對基于微控制器的設計連同所有的周圍電子器件一起仿真。用戶甚至可以實時采用諸如LED/LCD、鍵盤、RS232終端等動態(tài)外設模型來對設計進行交互仿真[15]。 其功能模塊：—個易用而又功能強大的ISIS原理布圖工具；PROSPICE混合模型SPICE仿真； ARES PCB設計。PROSPICE 仿真器的一個擴展PROTEUS VSM:便于包括所有相關的器件的基于微處理器設計的協(xié)同仿真。此外，還可以結合微控制器軟件使用動態(tài)的鍵盤，開關，按鈕，LED甚至LCD顯示CPU模型.，如PIC,AVR,HC11以及8051；：LED和LCD顯示,RS232終端,通用鍵盤；；包括寄存器和存儲器,斷點和單步模式； CSPY 和Keil uVision2等開發(fā)工具的源層調試；[13]。 軟件仿真在對硬件調試后再對軟件進行調試，因為先對硬件檢查沒有問題的的情況下在對軟件進行調試。