【正文】 改進(jìn)，Protel Dxp 具有的功能它都有。從而達(dá)到對輸出電壓的數(shù)字恒壓控制。 2 系統(tǒng)總體設(shè)計及元器件選型 系統(tǒng)工作原理 系 統(tǒng) 通過鍵盤設(shè)置步進(jìn)值，送入主控單片機 AT89S52。分別從硬件和軟件兩方面介紹了系統(tǒng)調(diào)試的步驟，并簡單對系統(tǒng)性能進(jìn)行了分析。詳細(xì)介紹了電路板的制作流程，附加 PCB 板圖。從總體上給出了該系統(tǒng)的設(shè)計原則、設(shè)計思想、總體設(shè)計方案以及該系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，然后簡單介紹了本系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境，最后西昌學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 4 給出了完成系統(tǒng)所需要的元器件并對主要元器件的功能和用法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。利用單片機程控輸出數(shù)字信號，經(jīng)過 D/A 轉(zhuǎn)換器（ DAC0832）輸出模擬量，再經(jīng)過運算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電電流的變化而輸出不同的電壓。隨著 科學(xué) 技術(shù)飛速發(fā)展 ,對電源可靠性、輸出精度和穩(wěn)定性要求越來越高 ,利用 D/ A 轉(zhuǎn)換器的高分辨率和單片機的自動檢測技術(shù)設(shè)計程控電源就顯示出其優(yōu)越性。目前產(chǎn)生西昌學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 3 直流穩(wěn)壓電源的方法大致分為兩種 :一種是模擬方法，另一種是數(shù)字方法。輸出電壓在電網(wǎng)電壓波動或負(fù)載電流變化時也會隨之有所改變。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(jìn)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)。 系統(tǒng)的一致性好，成本低，生產(chǎn)制造方便。 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。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 的數(shù)控電源，功率密度達(dá)到每立方英寸 50W 的數(shù)控電源。在以后的一段時間里，數(shù)控電源技術(shù)有了長足的發(fā)展。只有滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，才能夠進(jìn)入市場。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。 本系統(tǒng) 將單片機控制系統(tǒng)應(yīng)用于直流穩(wěn)壓電源的方法和原理 ,實現(xiàn)了穩(wěn)壓電源的數(shù)控調(diào)節(jié) ,在寬輸出電壓下實現(xiàn)了 步進(jìn)調(diào)節(jié) ,并分析了穩(wěn) 壓工作原理和電壓調(diào)節(jié)方法。軟件部分包括：主程序、運算控制程序、以及各功能實現(xiàn)模塊的程序。 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計 指導(dǎo)老師： （ 2021 級電子信息工程專業(yè)） 摘 要： 本系統(tǒng)以直流電壓源為核心， AT89S52單片機為主控制器，通過鍵盤來設(shè)置直流電源的輸出電壓，設(shè)置步進(jìn)等級可達(dá) ，輸出電壓范圍為 0— ，最大電流為 5A，并可由液晶屏顯示實際輸出電壓值。 實際測試結(jié)果表明，本系統(tǒng)實際應(yīng)用于需要高穩(wěn)定度小功率恒壓源的領(lǐng)域。該電源具有電壓調(diào)整簡便、電壓輸出穩(wěn)定、便于智能化管理等特點。隨著計算機和通訊技術(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，同時也給電源提出了更高的要求。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，滿足國際標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品才能獲得進(jìn)出的通行證。但其產(chǎn)品存在數(shù)控程度達(dá)不到要求、分辨率不高、功率密度比較低、可靠性較差的缺點。從組成上，數(shù)控電源可分成器件、主電路與控制等三部分。 控制系統(tǒng)的可靠性提高，易于標(biāo)準(zhǔn)化，可以針對不同的系統(tǒng) (或不同型號的產(chǎn)品 )，采用統(tǒng)一的控制板，而只是對控制軟件做一些調(diào)整即可。由于控制軟件不像模擬器件那樣存在差異，所以，其一致性很好。 本課題設(shè)計意義及內(nèi)容 設(shè)計意義 幾乎所有的 電子 設(shè)備都需要穩(wěn)定的直流電源，因此直流穩(wěn)壓電源的應(yīng)用非常的廣泛。電子設(shè)備電源 電壓的不穩(wěn)定 ,將會引起很多問題。前者的電路均采用模擬電路控制，而后者則是通過數(shù)字電路進(jìn)行自動控制。程控電源既能方便輸入和選擇預(yù)設(shè)電壓值又具有較高精度和穩(wěn)定性，而且可以任意設(shè)定輸出電壓或電流，所有功能由面板上的鍵盤控制單片機實現(xiàn)，給電路實驗帶來極大的方便 ,提高了工作效率。 本直流穩(wěn)壓電源控制系統(tǒng)具體控制參數(shù)如下： 工作電壓： 26V(典型 5V) 工作電流： (5V 時 ) (3V 時 ) 穩(wěn)壓輸出值： 0~ 步進(jìn)電壓值： 輸出紋波電壓：≤ 10mV 輸出電流： 5A 針對基于 51單片機的電源控制系統(tǒng)，本論文共分為七章： 第一章，緒論。 第三章，電源 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計。 第五章，系統(tǒng)程序的設(shè)計。 第七章，總結(jié)與展望。單片機分析處理后程控輸出數(shù)字信號，信號送入 D/A 轉(zhuǎn)換器（ DAC0832），轉(zhuǎn)化為模擬信號輸出。 系統(tǒng)方案設(shè)計 為了使系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、性價比高的特點，本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，共分為六個模塊：單片機控制模塊、 D/A 轉(zhuǎn)換模塊、鍵盤控制模塊、顯示模塊、放大模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊，其系統(tǒng)設(shè)計方案框圖如圖 1所示。 Aitium Designer 是目前國內(nèi)最流行的通用 EDA 軟件，它將電路原理圖設(shè) PCB板圖設(shè)計、電路仿真和 PLD設(shè)計等多個實用工具組合起來構(gòu)成 EDA工作平臺，是 1個將 EDA 軟件設(shè)計基于 WINDOWS 的普及型產(chǎn)品。 SP200S 編程器 SP200S 編程器是偉納電子繼廣受歡迎的 SP180S 編程器基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計的一款編程器，直接使用 USB接口通訊和供電，體積小巧，軟件和硬件設(shè)計成熟，功能完善，是目前唯一一款擁有專業(yè)編程控制軟件的免費編程器。 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) D/A 轉(zhuǎn)換器原理 以四位轉(zhuǎn)換器為例，圖 2為四位 D/A轉(zhuǎn)換原理圖。主要性能指標(biāo)有： ? 分辨率 分辨率 是指 D/A 轉(zhuǎn)換器能分辨的最小輸出模擬增量，即當(dāng)輸入數(shù)字發(fā)生單位數(shù)碼變化時所對應(yīng)輸出模擬量的變化量，它取決于能轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制位數(shù)，數(shù)字量位數(shù)越多，分辨率也就越高 。 10mV。 ? 穩(wěn)定時間 穩(wěn)定時間 是描述 D/A轉(zhuǎn)換速度快慢的一個參數(shù)，指從輸入數(shù)字量變化到輸出模擬量達(dá)到終值誤差 1/2LSB 時所需的時間。 圖 3 DAC0832 工作原理圖 放大器工作參數(shù) 放大器由同相比例運算電路組成。即 說明集成運放有共模輸入電壓。 表 1 元件清單 名稱 型號 數(shù)量 名稱 型號 數(shù)量 單片機 AT89S52 1 片 九針排阻 1個 D/A 轉(zhuǎn)換器 DAC0832 1 片 電阻 若干 數(shù)據(jù)存儲器 AT24C02 1 個 發(fā)光二極管 2個 液晶顯示 LCDSMC1602A 1 個 按鍵 4個 放大器 LM324 1 個 電容 若干 三極管 PNP 1 個 導(dǎo)線 若干 主要芯片介紹 單片微型計算機 AT89S52 本系統(tǒng)的上、下位機均采用單片微型計算機 （ Single Chip Microputer） AT89S52單片機。其引腳圖如圖 4所示。 ● 電源控制模式 —— 時鐘可停止和恢復(fù)； —— 空閑模式； —— 掉電模式。 ● 三個 16 位定時器 /計數(shù)器 。 ● 雙數(shù)據(jù)指針。片外有兩根串行口接收輸入線 RXD和串行口發(fā)送輸出線 TXD用來完成全雙工異步串行通信的功能。 串行口對外也有兩條獨立的收、發(fā)信號線 RXD（ ）和 TXD（ ），可以同時發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，實現(xiàn)串行異步全 雙工傳送。由此可見，在整個串行收、發(fā)過程中，占用CPU工作的時間很少，大大提高了 CPU 的使用效率。 串行端口控制寄存器 (serial port control register，簡稱 SCON)是一個 8 為、可尋址的寄存器，如表 2所示其功能是設(shè)定與控制串行端口。方式 0 主要用來擴展輸入、輸出口。 ● RI 本位為接收中斷標(biāo)志位，當(dāng)中斷結(jié)束時，本位并不會恢復(fù)為 0，必須由軟件清除。 DAC0832 是一個 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器。 DAC0832 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 7所示。 D/A轉(zhuǎn)換電路是一個 R2R T 型電阻網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn) 8位數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。 IOUT2 模擬電流輸出端 2 IOUT1 + I OUT2 = 常數(shù) ? DAC0832與微機系統(tǒng)的連接 單緩沖工作方式： 所謂單緩沖方式就是 使 0832的兩個輸入寄存器中有一個處于直通方式，而另一個處于受控的鎖存方式，或者說兩個輸入寄存器同時受控的方式。 圖 9 DAC0832雙緩沖工作方式 由于兩個鎖存器分別 占據(jù)兩個地址，因此在程序中需要使用兩條傳送指令，才能完成一個數(shù)字量的模擬轉(zhuǎn)換。 AT24C02有一個 16字節(jié)頁寫緩沖器。任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器。 SDA 串行數(shù)據(jù) /地址 AT24C02 雙向串行數(shù)據(jù) /地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收， SDA 是一個開漏輸出管腳，可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進(jìn)行線或（ wireOR）。 WP 寫保護(hù) 如果 WP管腳連接到 Vcc，所有的內(nèi)容都被寫保護(hù)只能讀。如圖 11。如圖 15。電路如圖 17所示。 PCB 板通過 “引腳封裝”和實際銅箔導(dǎo)線來實現(xiàn)原理圖的具體功能，重西昌學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 23 點在于元件的安裝、焊接、調(diào)試等，所以在由原理圖繪制逐步轉(zhuǎn)入 PCB 板設(shè)計時，必須以原理圖為依據(jù)，接合原理圖綜合考慮 PCB 元件的布局和布線 。 在確定電路板的尺寸大小后，就可新建 PCB 文件，并規(guī)劃電路板了，規(guī)劃電路板有二種方法：一種方法采用 PCB 板向?qū)б?guī)劃，此方法快捷，易于操作，是一種較為常用的方法。 元件布局 元件布局有二種方法，一種為自動布局，該方法利用 PCB 編輯器的自動布局功能，按照一定的規(guī)則自動將元件分布于電路板框內(nèi)，該方法簡單方便，但由于其智能化程度不高，不可能考慮到具體電路在電氣特性方面的不同要求，所以很難滿足實際要求；另一種為手工布局，設(shè)計者根據(jù)自身經(jīng)驗、具體設(shè)計要求對 PCB 元件 進(jìn)行布局，該方法取決于設(shè)計者的經(jīng)驗和豐富的電子技術(shù)知識，可以充分考慮電氣特性方面的要求，但需花西昌學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 24 費較多的時間。所以本系統(tǒng)采用二者結(jié)合的方法，先進(jìn)行自動布線，然后手工修改不合理的導(dǎo)線，甚至可以采用先 預(yù)布一定導(dǎo)線鎖定后，再采取自動布線與手工調(diào)整相結(jié)合的方法。將存儲器重的數(shù)據(jù)讀出顯示，并送入 D/A轉(zhuǎn)換器中。 主程序 主程序主要是對存儲器數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和掃描鍵盤。當(dāng)按鍵子程序開始運行時，就要給出一個判斷信號，判斷是否有按鍵按下，如果有就延時然后再進(jìn)行檢測，如果還是檢測到有按鍵按下再延時后就可以進(jìn)行按鍵分析了，這樣做的主要目的是為了防按鍵抖動。調(diào)試的過程主要分以下幾個部分： 將數(shù)字萬用表調(diào)到二極管檔