【正文】 制領(lǐng)域的電壓源的要求。經(jīng)過(guò)測(cè)試 , 該數(shù)控穩(wěn)壓 電源的實(shí)際輸出與顯示值之間的誤差小于 1%, 達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本設(shè)計(jì)給出了一種輸出電流范圍在 200mA～ 2020mA 之間 , 且輸出與給定值偏差不大于給定的 1%的直流穩(wěn)壓、直流穩(wěn)流電源。目前在電力電子器件方面， 幾乎都為旋紐開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)電壓，調(diào)節(jié)精度不高，而且經(jīng)常跳變，使用麻煩 。因此數(shù)控電源主要的發(fā)展方向 ，是針對(duì)上述缺點(diǎn)不斷加以改善。數(shù)控電源是從 80年代才真正的發(fā)展起來(lái)的，期間系統(tǒng)的電力電子理論開(kāi)始建立。隨著數(shù)控電源在電子裝置中的普遍使用，普 通電源在工作時(shí)產(chǎn)生的誤差，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的精確度。 電源技術(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，服務(wù)于各行各業(yè)。在一些工業(yè)場(chǎng)合（例如，在設(shè)備儀表檢測(cè)中）需要提供 電壓源和電流源，而且要求調(diào)節(jié)范圍廣，紋波低。顯示電路用于顯示電源輸出電壓的大小。與傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源相比具有操作 方便，電源穩(wěn)定性高以及其輸出電壓大小采用數(shù)碼顯示的特點(diǎn) 。如果采用多臺(tái)功能單一電源設(shè)備，體積和重量都會(huì)增加很多，不經(jīng)濟(jì)，也 不能滿足工作的要求。電力電子技術(shù)是電能的最佳應(yīng)用技術(shù)之一。電源在使用時(shí)會(huì)造成很多不良后果，世界各國(guó)紛紛對(duì)電源產(chǎn)品提出了不同要求并制定了一系列的產(chǎn)品精度標(biāo)準(zhǔn)。這些理論為其后來(lái)的發(fā)展提供了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。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。 2 研究?jī)?nèi)容 直流穩(wěn)流電源在工程技術(shù)和測(cè)量領(lǐng)域 , 有重要的實(shí)際運(yùn)用。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是 以單片機(jī) AT89C51為核心 , 結(jié)合 DAC0832芯片的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的數(shù)字控制。 數(shù)字電壓源要求實(shí)現(xiàn)以下功能： (1)用數(shù)碼管直接顯示讀數(shù)、顯示清晰直觀?？紤]到一般情況下用到的電壓都在 2V以上，所以本次設(shè)計(jì)的數(shù)控穩(wěn)壓源的電壓輸出范圍值就設(shè)定在 2～ 20V。采用軟件方法來(lái)解決數(shù)據(jù)的預(yù)置以及電流的步進(jìn)控制，從而使得系統(tǒng)的硬件更加的簡(jiǎn)潔。 原理電路示意圖如下圖 21 所示： 4 圖 21 原理電路示意圖 單片機(jī) AT89C51 按鍵電路 數(shù)碼管顯示 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC0832 741 運(yùn)算放大器 實(shí)現(xiàn)電流轉(zhuǎn)換電壓 741 運(yùn)算放大器 實(shí)現(xiàn)放大功能 5 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思路 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)思想是力求結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、適應(yīng)教學(xué)要求、性能價(jià)格比高。 本次設(shè)計(jì)采用單片機(jī) AT89C51 作為整機(jī)的控制單元，通過(guò)改變輸入數(shù)字量來(lái)改變輸出電壓值，從而使輸出功率管的基極電壓發(fā)生變化，間接地改變輸出電壓的大小。 AT89C51 模塊電路 由于在 FLASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FLASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0輸出 原碼，此時(shí) P0 外部電壓必須被拉高。 AT89C51 的 口與數(shù)碼管a端 相連， 與 b 端 相連， 與 c 端 相連， 與 d 端 相連， 與 e端相連， 與 f 端 相連， 與 g 端 相連，以上的連接實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的數(shù) 行條的 顯示。 7 741 運(yùn)算放大器外圍電路： 本次設(shè)計(jì)用到兩個(gè) 741 運(yùn)算放大器，分別用來(lái)電流轉(zhuǎn)換電壓和電壓放大功能。 3 端口與上圖那個(gè) 6 端口相連，我們就把它 的電壓值定 為 V3， 2 端口接 10K 的電阻后再接地，我們把它的電壓定 為 V2， 輸出端 6 端口的電壓我們將它定為 V6 ， 從電路圖上看，該運(yùn)算放大器引入了 40K 的負(fù)反饋電阻，同樣根據(jù)虛斷虛短的原理 ，我們可知： V3=V2，由于 2 端口接地，根據(jù)虛斷原理則我們可以得出： (V30)/10K=(V60)/(40K+10k) 經(jīng)化解，可得出 V6=5*V3 這也就實(shí)現(xiàn)了電壓的放大功能。 一個(gè) 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器有 8 個(gè)輸入端（其中 每個(gè)輸入端是 8位二進(jìn)制的一位），有一個(gè)模擬輸出端。 REF 端口與 741 運(yùn)算放大器的輸出口 6端口相連，用來(lái)提供負(fù)反饋電阻，從而使得實(shí)現(xiàn)電流轉(zhuǎn)換電壓 。 DAC0832 有兩種工作方式：?jiǎn)尉彌_工作方式和雙緩沖工作方式。 AT89C51 主要功能特性有： 4K 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)內(nèi)部 RAM,32個(gè) I/O 口線 ，兩個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振 蕩器及時(shí)鐘電路。 P0 口為一個(gè) 8位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。另外，該引腳被略微拉高。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 發(fā)光二極管 (LED)由特殊的半導(dǎo)體材料砷化鎵、 磷砷化鎵等制成，可以單獨(dú)使用，也可以組裝成分段式或點(diǎn)陣式 13 LED 顯示器件 (半導(dǎo)體顯示器 )。 如下圖 37所示： 圖 37 LED 數(shù)碼管 共陰和共陽(yáng)結(jié)構(gòu)的 LED 顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的。 由于它具有顯示清 晰、亮度高、使用電壓低、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，因此使用非常廣泛 。 DAC0832 介紹及應(yīng)用 引腳與邏輯結(jié)構(gòu) ： DAC0832 芯片有 20個(gè)引腳的雙列直插式的芯片如下圖 38 所示 ： 14 圖 38 DAC0832 邏輯結(jié)構(gòu)圖 DI7~ DI0: 數(shù)字量輸入信號(hào) ； 其中 : DI0為最低位， DI7為 最高位 ILE 輸入鎖存允許信號(hào) , 高電平有效 CS 片選信號(hào) , 低電平有效 WR1 寫信號(hào) 1，低電平有效 當(dāng) ILE、 CS、 WR1同時(shí)有效時(shí) , LE=1， LE1 輸入寄存器的輸出隨輸入而變化 WR1 , LE=0， 將輸入數(shù)據(jù)鎖存到輸入寄存器 XFER 轉(zhuǎn)移控制信號(hào)，低電平有效 WR2 寫信號(hào) 2，低電平有效 當(dāng) XFER、 WR2同時(shí)有效時(shí) , LE2=1 DAC寄存器輸出隨輸入而變化； 當(dāng) WR1 , LE=0， 將輸入數(shù)據(jù)鎖存到 DAC 寄存器，數(shù)據(jù)進(jìn)入 D/A 轉(zhuǎn)換器，開(kāi)始 D/A 轉(zhuǎn)換 . IOUT1 模擬電流輸出端 1； 當(dāng)輸入數(shù)字為全 ”1” 時(shí) , 輸出電流最大，約為：255VREF/256RFB 全 ”0” 時(shí) , 輸出電流為 0 15 IOUT2 模擬電流輸出端 2 IOUT1 + I OUT2 = 常數(shù) DAC0832 是一種常用的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，它有兩種連接模式，一種是電壓輸出模式，另一種是電流輸出模式。由于 /WR2=/XFER=0,DAC寄存處與直通狀態(tài)。 本電路設(shè)計(jì)兩個(gè)按鍵，分別用來(lái)增大電壓和減少電壓，幅度 。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用單片機(jī)應(yīng)用軟件。 利用單片機(jī)靈活的編程設(shè)計(jì)和豐富的 I/O端口，及其控制的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制電壓的功能。按鍵輸入及數(shù)模轉(zhuǎn)換都將激發(fā)中斷。其框圖如圖 41 所示 ： 19 N Y Y N 圖 41 主控 程序框圖 部分相關(guān)程序如下： void main(void) { unsigned char i。 掃描數(shù)碼管 掃描按鍵 電壓增加 電壓減少 是否 KEY 是否 KEY 系統(tǒng)初始化 數(shù)模轉(zhuǎn)換 20 TR0=1。 decv=0。 dispbuf[1]=intv%10。i0。 } else { decv=decv+1。i0。 21 } else { decv=decv1。 } else { P0=P01。 dispbuf[2]=decv。 //置“位 ” 選 P1=dispcode[dispbuf[dispcount]]。 } } dispcount++。 ，檢查所有元器件是否有插錯(cuò)或損壞現(xiàn)象。如果插上某個(gè)芯片后對(duì)電源系統(tǒng)有影響，則應(yīng)進(jìn)一步檢查與該芯片有關(guān)的電路或更換該芯片再試。根據(jù)每個(gè)模塊的輸入和所要求的輸出，來(lái)直接測(cè)試小模塊。 系統(tǒng)調(diào)試 由于在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用模塊設(shè)計(jì)法，所以