【正文】 P NO P 07R710 0 0R81RLV C L+ 12 12DACADCC 28C 30+C 2710u+C 2910u1234D2B R I D G E 1ACACV i n1V ou t3GND2U9 78 1 2V i n1V ou t3GND2U8 79 1 2+C 1347 0 u+C 1447 0 u+C 1710 0 u+C 1810 0 uC 15 3uC 16 3uC 19104C 20104+ 12 12 圖 4 177。 電源設(shè)計(jì) 因 此該電源按常規(guī)設(shè)計(jì)，即用降壓變壓器把 220V市電變成較低的交流電，再通過整流橋?qū)⒔涣髯優(yōu)橹绷鳎⑸想娙轂V波再接入 78X 和 79X 系列穩(wěn)壓塊穩(wěn)壓，從而得到 5V，177。因此采用常用的穩(wěn)壓電源來作為整個(gè)系統(tǒng)的電源。 此外，系統(tǒng)還增加了存儲(chǔ)設(shè)備，能夠保存掉電前的數(shù)據(jù)，使系統(tǒng) 更加方便使用。 3 系統(tǒng)介紹 本系統(tǒng)以 AT89S52 單片機(jī)為主控制器，通過鍵盤來設(shè)置直流電源的輸出電流，設(shè)置步進(jìn)等級可達(dá) 1mA，并可由液 晶模塊顯示實(shí)際輸出電流值和電流設(shè)定值。由于器件受溫度的影響以及局部非線性的存 在，這樣的恒流源不能做到真正的恒流，因此，當(dāng)外界條件發(fā)生變化時(shí)，我們要及時(shí)給予補(bǔ)償，只有這樣才能做到真正的恒流。從理論上看，運(yùn)放是接成比較器的，作為模擬反饋的，這樣在只要運(yùn)放的輸入不變，那么三極管的 beV 是不變的，根據(jù)三極管的共射極輸入特性可知， beV 不變時(shí) ， eI 和 cI 也保持不變，而且 bc II ?? ，be II )1( ??? 。而單片機(jī)則不 同，他有著非常成熟的技術(shù)，這方面的參考文獻(xiàn)也很多，而且他從來就是用于控制方面的，在這方面有著天生的優(yōu)勢。 從上世紀(jì)九十年代末起，隨著對系統(tǒng)更高效率和更低功耗的需求，電信與數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的技術(shù)更新推動(dòng)電源行業(yè)中直流 /直流電源轉(zhuǎn)換器向更高靈活性和智能化方向發(fā)展。單片機(jī)技術(shù)及電壓轉(zhuǎn)換模塊的出現(xiàn)為精確數(shù)控電源的發(fā)展提供了有利的條件。這些理論為其后來的發(fā)展提供了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。當(dāng)今電源技術(shù)融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等諸多學(xué)科領(lǐng)域。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請他人代寫 2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部 分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明 確的說明并表示了謝意。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 IV 摘 要 本系統(tǒng)由單片機(jī)程控設(shè)定數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過 D/A 轉(zhuǎn)換器 AD5320 輸出模擬量，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電壓的變化而輸出不 同的電流。隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的現(xiàn)代信息技術(shù)革命，給電力電子技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展前景，同時(shí)也給電源提出了更高的要求。在以后的 一段時(shí)間里，數(shù)控電源技術(shù)有了長足的發(fā)展。新的變換技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，各種類型專用集成電路、數(shù)字信號(hào)處理器件的研制應(yīng)用，到 90 年代，己出現(xiàn)了數(shù)控精度達(dá)到 電源，功率密度達(dá)到每立方英寸 50W的數(shù)控電源。整流系統(tǒng)由以前的分立元件和集成電路控制發(fā)展為微機(jī)控制 , 從而使直流電源智能化 。還有他價(jià)格也不貴，僅幾元人民幣。當(dāng) ? 比較大時(shí) ec II ? 。這也就是為什么要加入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的真正原因，他能實(shí)時(shí)測量電流的變化并按照一定的算法及時(shí)給予補(bǔ)償， 采用數(shù)字 補(bǔ)償逐次逼近的 方式作為反饋調(diào)整環(huán)節(jié)，由程序控制調(diào)節(jié)功率管的輸出。 首先，采用單片穩(wěn)壓芯片實(shí)現(xiàn)直流穩(wěn)壓，然后采用了分立元器件 實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流。 系統(tǒng)原理框圖如下圖 1： 負(fù)載負(fù)載電源交流輸入整流模塊運(yùn)放 + 大功率管輸出調(diào)整模塊顯示鍵盤單片機(jī)AT 8 9 S 5 2芯片供電模塊D / A 轉(zhuǎn)換模塊A / D 轉(zhuǎn)換模塊恒流輸出負(fù)反饋調(diào)整環(huán)節(jié)取樣電路存儲(chǔ)負(fù)載負(fù)載電源負(fù)載負(fù)載電源交流輸入整流模塊運(yùn)放 大功率管輸出調(diào)整模塊顯示鍵盤單片機(jī)芯片供電模塊轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換模塊恒流輸出負(fù)反饋調(diào)整環(huán)節(jié)取樣電路存儲(chǔ) 圖 1 系統(tǒng)原理框圖 4 第二章 硬件設(shè)計(jì) 電源模塊 本設(shè)計(jì)共用到電源有 四 種：即177。穩(wěn)壓電源由電源 變 壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成，如圖 2 所示： 圖 2 電源方框及波形圖 整流和濾波電路：整流作用是將交流電壓 U2 變換成脈動(dòng)電壓 U3。 12V的電壓源。 12V電源 負(fù)載電源 輸出電壓 為 ～ 37V可調(diào)，穩(wěn)壓電源 由電源變壓器、整流電路、濾波電路、保護(hù)電路和穩(wěn)壓電路組成。采用常用的大功率電阻作為采樣電阻，輸出電流波動(dòng)比較大， 而康 錳 銅絲是一種溫度特性佳的阻性 元件， 選其作為取樣電阻， 其兩端電壓正比于流過的電流，因此該電壓的反饋就是負(fù)載電流的反饋。故選擇常見的美國 Inter 公司生產(chǎn)的MCS51 系列單片機(jī)，它具有可高性高、功能強(qiáng)、體積小、價(jià) 格低、和抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科研及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域。片上 Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏極開路雙向 I/O 口， 作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè)TTL 邏輯電平。在 flash編程時(shí)， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。對 P2 口寫“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在使用 8 位地址（如 MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， 8 P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。晶振工作時(shí)， RST 腳持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。 ALE/ PROG ： 地址鎖存控制信號(hào)（ ALE）是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。如果需要，通過將地址為 8EH 的 SFR 的第 0 位置 “ 1”， ALE 操作將無效。 PSEM ： 外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。 為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該 接 VCC。主要包括 AT89S52單片機(jī) 、振蕩電路、復(fù)位電路等。 10 (2) 復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)初始化操作。 (3) 振蕩電路 該電路是由內(nèi)部反相放大器通過引腳 XTAL1 和引腳 XTAL2與外接的晶體以及電容 C3 和 C4 構(gòu)成，產(chǎn)生出晶體振蕩信。振蕩器的這些特性對彈片機(jī)的應(yīng)用影響很大，因此在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，應(yīng)使晶體和電容盡可能與單片機(jī)靠近，以保證穩(wěn)定可靠。 MM74C922 MM74C922是一款集成了鍵盤防抖動(dòng)技術(shù)和按鍵 檢測功能的 16位按鍵的譯碼芯片。如圖 10所 11 示，從鍵盤的左下角開始，依次編碼為 0、 2?? E、 F。 O U T 117O U T 216O U T 315O U T 414OE13DA12O S C5M A S K6GND9V C C18X111X210X38X47Y11Y22Y33Y44U2M M 7 4C 9223S W P B7S W P B恢復(fù)S W P B取消S W P B2S W P B1S W P B0S W P B6S W P B5S W P B4S W P B設(shè)置S W P B9S W P B8S W P B加S W P B減S W P B確認(rèn)S W P BU1NOTV C CC11uC210uke ydake yDke yCke yBke yA 圖 10 鍵盤電路 顯示模塊 1602LCD 顯示 液晶顯示器由于體積小、 質(zhì)量輕、功耗低等特點(diǎn)，已成為各種便攜式電子信息產(chǎn)品的理想顯示器。因此，我們選擇 1602LCD 液晶顯示器。要顯 示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖 12 是 1602 的內(nèi)部顯示地址。因此設(shè)定步進(jìn)為 1mA才有所意義。 芯片 MAX1241 MAX1241 是 MAXIM 公司推出的一種串行 A/D 轉(zhuǎn)換器，具有低功耗、高精度、高速度、體積小、接口簡單等優(yōu)點(diǎn) 。s。 MAX1241 的三根數(shù)據(jù)線，時(shí)鐘輸入端、片選控制端和數(shù)據(jù)輸出端分別由 AT89S52 的 、 和 控制。 其外圍電路如圖 16 所示： VDD1A IN2S H D N3R E F4GND5DOUT6CS7S C L K8U6M A X 1 24 1V C CC60 .1 uC74 .7 uADCC84 .7 uV re fa ds c l ka dc sa do u t 圖 16 MAX1241 外圍電路 D/A 模塊 有前面的計(jì)算知，模擬量輸出通道我們選用了 AD 公司的單通道 12 位電壓輸出 D/A 轉(zhuǎn)換器，單電源工作，電壓范圍為 ～ ，時(shí)鐘頻率最高可達(dá) 30MHz。在第 16 個(gè)時(shí)鐘下降沿，最后一位數(shù)據(jù)隨時(shí)鐘輸入并按照給定內(nèi)容執(zhí)行已編制好的功能。 2? C 總線 在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，有為數(shù)眾多的 IC 需要進(jìn)行相互之間以及與外界的通信。 2? C 總線是一種用于 IC 器件之間的二線制總線。 芯片 24C02C 24C02C 是一種 串行存儲(chǔ)器 ，其容量 2Kbit。 16 圖 18 24C02C 引腳 SDA 串行數(shù)據(jù)引腳 為雙向引腳，用于把地址和數(shù)據(jù)輸入 / 輸出器件。 而 SDA 電平在 SCL 高電平期間若發(fā)生變化，表明起始和停止條件產(chǎn)生。 VCC 電源輸入引腳 ， 標(biāo)稱條件下在 VCC 低于 時(shí)，則 VCC 閾值檢測電路會(huì)禁止內(nèi)部的擦寫邏輯。 C51 開發(fā)環(huán)境一般都提供了數(shù)學(xué)計(jì) 算等子程序，為程序開發(fā)帶來方便。 Keil C51 軟件提供了豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具。 主程序 設(shè)計(jì) 主程序主要完成的是一些初始化的設(shè)置 （ 比如液晶顯示和鍵盤 ） ， 和監(jiān)控程序 。 加法程序流程圖如圖 26 所示 ： 圖 25 恢復(fù)程序流程圖 圖 26 加法程序流程圖 20 減法程序流程圖如圖 27 所示。 Proteus Proteus 軟件 是英 國 Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件 。Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。因此我們在初始化是就默認(rèn)初始 22 值為 20mA。由于我們選取的取樣電阻值為 1 歐，因此，我們檢測的電壓值理論上就是輸出電流值。 鍵盤及液晶顯示調(diào)試 為了直觀的測試鍵盤，我們先調(diào)試了液晶顯示模塊，在液顯調(diào)通后，然后用鍵盤輸入進(jìn)行調(diào)試，看鍵值是否正確。 由于時(shí)間和硬件的原因，這部分只是我們在軟件調(diào)試上的方法，在實(shí)際中沒有進(jìn)行調(diào)試。我們使用的是 2? C總線的串行存儲(chǔ)器 24C02C，我們只對硬件電路做了檢查。 第一， 在選擇畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題時(shí)，我就選擇自己比較感興趣的數(shù)字控制方面的，這樣做起來動(dòng)力很大。 第三，綜合已有的資料來更透徹的分析 本次設(shè)計(jì) 題目。 編寫源代碼的時(shí)候是編寫一個(gè)小模塊就進(jìn)行調(diào)試，