【正文】 ter circuit posed of six parts. This system is based on the principle of singlechip microputer to control the unit AT89C51 to DAC0832 digitaltoanalog converter chip reference voltage to control the output voltage, while the analogtodigital converter ADC0832 chip convert the sampling of voltage to digital signals. Analog power supply to provide the various chips, digital amplifier control and the required operating voltage, display circuit for displaying the size of power supply output voltage, output voltage value may be stepping through the control button (177。這將會給各個領(lǐng)域中的實驗研究帶來不同程 度的便捷與高效。普通直流穩(wěn)壓電源品種很多 , 但均存在以下二個問題 : 1) 輸出電壓是通過粗調(diào) (波段開關(guān) ) 及細(xì)調(diào) (電位器 )來調(diào)節(jié)。 在家用電器和其他各類電子設(shè)備中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。 隨著數(shù)控電源在電子裝置中的普遍使用，普通電源在工作時產(chǎn)生的誤差，會影響整個系統(tǒng)的精確度。數(shù)控電源是從80 年代才真正的發(fā)展起來的，期間系統(tǒng)的電力電子理論開始建立。 這些理論為其后來的發(fā)展提供了一個良好的基礎(chǔ)。單片機 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。 數(shù)字化智能電源模塊是針對傳統(tǒng)智能電源模塊的不足提出的，數(shù)字化能夠減少生產(chǎn)過程中的不確定因素和人為參與的環(huán)節(jié)數(shù)，有效地解決電源模塊中諸如可靠性、智能化和產(chǎn)品一致性等工程問題，極大地提高 了 生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的可 維護性?；鶞?zhǔn)電壓由電壓輸出型 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出，故基準(zhǔn)電壓可以隨時改變。 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 1 直流穩(wěn)壓電源 穩(wěn)壓電源的分類方法繁多，按輸出電源的類型分有直流穩(wěn)壓電源和交流穩(wěn)壓電源；按穩(wěn)壓電路與負(fù)載的連接方式分有串聯(lián)穩(wěn)壓電源和并聯(lián)穩(wěn)壓電源；按調(diào)整管的工作狀態(tài)分有線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源；按電路類型分有簡單穩(wěn)壓電源和反饋型穩(wěn)壓電源等等。穩(wěn)壓器的參數(shù)有電壓穩(wěn)定度、紋波系數(shù)和響應(yīng)速度等。前者由變壓器把單相或三相交流電壓變到適當(dāng)值，然后經(jīng)整流、濾波，獲得不穩(wěn)定的直流電源，再經(jīng)穩(wěn)壓電路得到穩(wěn)定電壓 (或電流 )。所以， 80 年代以來發(fā)展迅速。輸入是不穩(wěn)定的直流電壓，以改變開關(guān)電路的通斷比得到單向脈動直流，再經(jīng)濾波后得到穩(wěn)定直流電壓。另一類是穩(wěn)壓電源，它是把交流電網(wǎng) 220V 的電壓降為所需要的數(shù)值，然后通過整流、濾波和穩(wěn)壓電路，得到穩(wěn)定的直流電壓，這是現(xiàn)實生活中應(yīng)用比較廣泛的一類。因此，常常需要將電網(wǎng)電壓先經(jīng)過電源變壓器，然后將變換以后的副邊電壓再去整流、濾波和穩(wěn)壓，最后得到所需要的直流電壓幅值。它的作用是盡可能地將單向脈動電壓中的脈動成分濾掉，使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓。這些理論為其后來的發(fā)展提供了一個良好的基礎(chǔ)。單片機技術(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. 控制靈活，系統(tǒng)升級方便，甚至可以在線修改控制算法，而不必改動硬件線路。 5. 系統(tǒng)的一致性好，成本低，生產(chǎn)制造方便。為了得到高性能的并聯(lián)運行逆變電源系統(tǒng)，每個并聯(lián)運行的逆變電源單元模塊都采用全數(shù)字化控制，易于在模塊之間更 好地進行均流控制和通訊或者在模塊中實現(xiàn)復(fù)雜的均流控制算法 (不需要通訊 )，從而實現(xiàn)高可靠性、高冗余度的逆變電源并聯(lián)運行系統(tǒng)。 但是由于方案中有輔助電源部分，輔助電源主要就是給系統(tǒng)中的芯片提供工作 電源，所以，方案一中的各部分電路在本設(shè)計中以設(shè)計輔助電源的形式出現(xiàn)。輸出最大電流： 500mA。 (4)通過鍵盤來設(shè)置直流電源的輸出電壓，設(shè)置步進等級可達 ，并可由數(shù)碼管顯示實際輸出電壓值和電壓設(shè)定值。其輸出端電壓作為比較放大器的基準(zhǔn)電壓。 數(shù)控直流穩(wěn)壓源總體結(jié)構(gòu) 一般的，一個數(shù)控直流穩(wěn)壓源從邏輯上主要分為電源模塊、顯示模塊﹑硬件控制模塊和數(shù)據(jù)處理四個部分。 本系統(tǒng)是基于 51 單片機的數(shù)控電源的設(shè)計， 8位的單片機，而 MX7541 是 12 位數(shù)字 輸入的 ， 因此須用鎖存器。 DAC0832 內(nèi)部結(jié)構(gòu)資料 :芯片內(nèi)有兩級輸入寄存器，使 DAC0832 具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要 (如要求多路 D/A異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等 )。 該片邏輯輸入滿足 TTL 電壓電平范圍，可直接與 TTL電路或微機電路相接， 其結(jié)構(gòu)如圖 31。穩(wěn)壓輸出電路的輸出與參考電壓成比例。 每路電壓輸出值的計算： REF 為參考電壓， data 為輸入 8位的比特數(shù)據(jù)；我們這里用的 REF=5v； DAC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計與實現(xiàn) 因為 DAC0832 輸出為模擬電流，所以在輸出后要接入運算放大器 LM324，使輸出長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 轉(zhuǎn)換為電壓為 LM358 提供基準(zhǔn)電壓。 它具有 有三 個輸入端和一個 3態(tài)輸出端片選 CS、輸入 /輸出時鐘（ I/O CLOCK）、地址輸入（ ADDRESS）和數(shù)據(jù)輸出 DATA OUT，這樣就和主處理器的串行口有一個直接的 4 線接口。在轉(zhuǎn)換結(jié)束時， “ 轉(zhuǎn)換結(jié)束 ” （ EOC ）輸出端變高以指示轉(zhuǎn)換的完成。 TLC1543 的特點 1. 10 位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換器 2. 11 個模擬輸入通道 3. 3 路內(nèi)置自測試方式 4. 固有的采樣與保持 5. 總的不可調(diào)整誤差177。 圖 43 TLC1543 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的應(yīng)用 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 5 輔助電源、升壓﹑串聯(lián)線性穩(wěn)壓模塊的設(shè)計與實 現(xiàn) 輔助電源模塊 由于本系統(tǒng)的芯片電源電壓都是由 +5V 的電源供電，所以這要制作系統(tǒng)所需的驅(qū)動電源，涉及到的各類芯片有 780 7812。 Ui的電壓 /時間曲線如所示，當(dāng) Ui為正時，二極管 D D3導(dǎo)通， D D4截止，電流從 a 流向 b， U1輸出正電壓，經(jīng)過外電路后，又從 d流向 c，形成電流回路。 輸入的 U1U2，電容 C放電， 放ct 放t 時，放電未完又再次充電，輸入的 U1U2，電容 C就開始 充電， 充ct 充t 時，充電未完又再次放電，由此類推，不斷放電充電，濾波后的電壓為 U2 在 2tV 到 3tV 的正電壓之間波動變化，且波動幅度變緩，使用大電容值的電容濾波此幅度波動更平緩，且多次濾波使直流的紋波更小。它能使用最少的外接元件構(gòu)成開關(guān)式升壓變換器﹑降壓式變換器和電源反向器。充電和放電電流都是恒定的，振蕩頻率僅取決于外接定時電容的容量。當(dāng)檢測到電阻上的電壓降接近超過 300 mV 時，電流限制電路開始工作，這時通過 CT 管腳 (3 腳 ) 對定時電容進行快速充電以減少充電時間和輸出開關(guān)管的導(dǎo)通時間，結(jié)果是使得輸出開關(guān)管的關(guān)閉時間延長 [6]。 圖 53 MC34063 升壓電路模塊 串聯(lián)線性穩(wěn)壓模塊 串聯(lián)線性穩(wěn)壓電路原理框圖如圖 54所示，它由四部分組成：調(diào)整電路、比較放大電路、基準(zhǔn)電壓和取樣電路。本設(shè)計所用的是由運放組成比較放大器的穩(wěn)壓電路 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 圖 54 串聯(lián)線形穩(wěn)壓電路原理框圖 集成運放作比較電路 該集成運放穩(wěn)壓電路由四部分組成：調(diào)整管﹑比較放大﹑取樣和基準(zhǔn)電壓。 基準(zhǔn)電壓：基準(zhǔn)電壓由穩(wěn)壓管 Dz 提供 ，接到放大電路的同相輸入端。如果放大電路的放大倍數(shù)比較大，則只要輸出電壓產(chǎn)生一點微小的變化，即能引起調(diào)整管的基極電壓發(fā)生較大的變化，提高了穩(wěn)壓效果。圖中 R4 和R5 為精密電阻，它們的比值對采樣和輸出電壓的比有聯(lián)系。 這里我們介紹下 它 的一些資料以及簡單電路應(yīng)用 [19]。 (約 100dB)。15V) 。 ，等于電源電壓范圍 。而現(xiàn)在最強大的單片機系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上 [11]。 INTEL 的 Z80 是最早按照這種思想設(shè)計出的處理器，從此以后，單片機和專用處理器的發(fā)展便分道揚鑣?；谶@一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。而傳統(tǒng)的 8 位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起 80 年代提高了數(shù)百倍。 單片機比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。而個人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機在工作。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。 它是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用 PC）的主要區(qū)別。一個可視化高級語言編寫的小程序里面即使只有一個按鈕，也會達到幾十 K 的尺寸！對于家用 PC的硬盤來講沒什么，可是對于單片機來講是不能接受的。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱 PC 機。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞 —— “智能型”，如智能型洗衣機等。 ATMEL的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版本。 外部程序存儲器（ ROM） 64K 字節(jié)。同時， AT89C51 可降至 0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可 選的節(jié)電工作模式。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8 個 TTL 邏輯門電路，對端口寫 “1”可作為高阻抗輸入端用。對端口寫 “1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口。對端口寫 “1” ， 通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可作輸入口，作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（ IIL）。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I／ O口。 P3 口除了作為一般的 I／ O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表 61所示 。 EA/VPP：外部訪問允許。對外接電容 C C2 雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用 30pF177。采用外部時鐘的電路如圖 62左圖所示。有一些初學(xué)的朋友認(rèn)為波特率是指每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，如標(biāo)準(zhǔn) 9600 會被誤認(rèn)為每秒種可以傳送 9600 個字節(jié)，而實際上它是指每秒可以傳送 9600 個二進位，而一個字節(jié)要 8 個二進位，如用串口模式 1 來 傳輸那么加上起始位和停止位，每個數(shù)據(jù)字節(jié)就要占用 10 個二進位， 9600 波特率用模式 1 傳輸時，每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)是 9600247。 模式 1和模式 3的波特率是可變的，取決于定時器 1 或 2（ 52 芯片）的溢出速率。通常會使用定時器 1 工作在定時器工作模式 2 下，這時定時值中的 TL1 做為計數(shù)， TH1 做為自動重裝值 ，這個定時模式下，定時器溢出后， TH1 的值會自動裝載到 TL1，再次開始計數(shù)，這樣可以不用軟件去干預(yù)，使得定時更準(zhǔn)確。 波特率＝（ 2SMOD247。 51 芯片的串口工作模式 0的波特率是固定的，為 fosc/12，以一個 12M 的晶振來計算，那么它的波特率可以達到 1M。 端口引腳 第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INTO（外部中斷 0） INT1（外部中斷 1） T0（定時 /計數(shù)器 0） T1（定時 /計數(shù)器 1） WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 26 圖 62 單片機時鐘電路 圖 63單片機內(nèi)部震蕩電路 波特率在使用串口做通訊時，一個很重要的參數(shù)就是波特率，只有上下位機的波特率一樣時才可以進行正常通訊。 10F。這個放大器與作為反饋元件的片外 石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路參見圖 63。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。對 P3 口寫入 “1” 時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVXRI 指令）時， P2 口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中 R2 寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不改變。 FIash 編程和程序