【正文】 .. 4 數(shù)控直流電壓源所用元器件 ................................... 5 單片機(jī) AT89C52 芯片 .................................... 5 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC0832 .................................... 6 集成運(yùn)放 UA741 ........................................ 7 電壓穩(wěn)壓器 LM350 ...................................... 8 第三章 數(shù)控直流電壓源硬件電路的設(shè)計(jì) .............................. 10 D/A 轉(zhuǎn)換電路的工作原理 .................................... 10 電壓調(diào)整電路的工作原理 .................................... 11 時(shí)鐘振蕩電路的工作原理 .................................... 12 電壓預(yù)置復(fù)位電路的工作原理 ................................ 12 鍵盤電路的工作原理 ....................................... 13 鍵盤電路的分類 ...................................... 13 鍵盤電路的工作原理 ................................... 14 顯示電路的工作原理 ....................................... 14 LED 顯示 器連接方法 ................................... 14 LED 顯示方式 ......................................... 15 電源電路工作原理 ......................................... 15 第四章 數(shù)控直流電壓源軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .............................. 17 軟件設(shè)計(jì)原理 ............................................. 17 顯示子程序流程圖 ......................................... 19 鍵掃子程序流程圖 ......................................... 20 結(jié) 論 .......................................................... 21 參考文獻(xiàn) ........................................................ 22 致謝 ............................................................ 22 ABSTRACT ........................................................ 23 附錄 ............................................................ 24 附錄 1 設(shè)計(jì)硬件電路圖 ......................................... 24 附錄 2 軟件部分源程序 ......................................... 25 主程序源程序清單 ...................................... 25 顯示子程序的源程序清單 ................................. 26 鍵掃子程序源程序清單 ................................... 28 延時(shí)及啟動(dòng) 0832 子程序的源程序清單 ...................... 29 附錄 3 數(shù)控直流電壓源設(shè)計(jì)實(shí)物圖 ............................... 30 1 數(shù)控直流電壓源 設(shè)計(jì) 摘要： 本設(shè)計(jì)是 以 AT89C52 單片機(jī)為核心控制芯片，實(shí)現(xiàn)數(shù)控直流電源功能的方案。該 電路的原理是通過(guò) MCU 控制 DA的輸出電壓大小，通過(guò)放大器放大，放大后的電壓作為 LM350 的參考電壓，真正的電壓還是由電壓模塊 LM350 輸出。 關(guān)鍵詞 ： 數(shù)控；步進(jìn)；動(dòng)態(tài)顯示；三端可調(diào)穩(wěn)壓器 第一章 序言 研究目的及研究意義 穩(wěn)壓電源按輸出電壓的類型分為直流穩(wěn)壓電源和交流穩(wěn)壓電源。 總體來(lái)說(shuō)， 傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源實(shí)現(xiàn)方式 亟待改進(jìn)。濾波器用于濾除整流輸出電壓中的紋波，一般傳統(tǒng)電路由濾波扼流圈和電容器組成，若由晶體管濾波器來(lái)替代，則可縮小直流電源的體積，減輕其重量，且晶體管濾波直流電源不需直流穩(wěn)壓器就能用作家用電器的電源，這既降低了家用電器的成本，又縮小了其體積，使家用電器 2 小型化。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 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)。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)生誤差，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的精確度。數(shù)控電源是從 80 年代才真正發(fā)展起來(lái)的，期間系統(tǒng)的電力電子理論開(kāi)始建立。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。在八十年代的第一代分布式供電系統(tǒng)開(kāi)始轉(zhuǎn)向到二十世紀(jì)末更為先進(jìn)的第四代分布式供電結(jié)構(gòu)以及中間母線結(jié)構(gòu)，直流電源行業(yè)正面臨著新的挑戰(zhàn)，即如何在現(xiàn)有系統(tǒng)加入嵌入式電源智能系統(tǒng)和數(shù)字控制。 隨著人們生活水平的不斷提高，數(shù)字化控制無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來(lái)的方便也是不可否定的，其中數(shù)控制直流穩(wěn)壓電源就是一個(gè)很好的典型例子。 電源電路 負(fù)責(zé) 提供各個(gè)芯片電源、數(shù)碼管、放大器所需電壓 ； 顯示電路用于顯示電源輸出電壓的大小，并直觀的顯示按鍵電路 對(duì)電壓的調(diào)整；控制電路在本設(shè)計(jì)中居于中心大腦地位，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理與傳送，將數(shù)字信號(hào)傳遞給數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，將鍵盤電路的調(diào)整輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和顯示電 路；數(shù)模轉(zhuǎn)換電路負(fù)責(zé)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M電壓信號(hào)并輸出給電壓調(diào)整 電路；電壓調(diào)整 電路負(fù)責(zé)將數(shù)模轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓信號(hào)倒相放大傳送給穩(wěn)壓電路；整個(gè)系統(tǒng)的最后一步 —— 穩(wěn)壓電路，負(fù)責(zé)把最后形成的直流電壓信號(hào)輸出。其設(shè)計(jì)方法是由單片機(jī)通過(guò) D/A，控制驅(qū)動(dòng)模塊輸出一個(gè)穩(wěn)定電壓，同時(shí)穩(wěn)壓方法采用三端可調(diào)穩(wěn)壓管進(jìn)行調(diào)整，輸出電壓通過(guò)電阻反饋給運(yùn)放，與設(shè)定值進(jìn)行比較，若有偏差則調(diào)整輸出。 本設(shè)計(jì)采用 AT89C52 芯片作為單片機(jī)的控制單元，以 常用的 DAC0832 作為 D/A轉(zhuǎn)換單元， AT89C52 芯片的 P0 口和 DAC0832 的數(shù)據(jù)口直接相連， DA 的 CS， XFER ， 2WR ， 1WR 接 地 ，讓 DA 工作在 直通 方式下。其具體硬件框圖如圖 所示： 圖 數(shù)控直流電壓源硬件框圖 設(shè)計(jì) 方案優(yōu)勢(shì) 89C52單片 機(jī)作為一個(gè)整體 ，完成整個(gè)數(shù)控部分的功能。 根據(jù)上述數(shù)控直流電壓源硬件框圖 ，我們選用以下芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)該數(shù)控直流電壓源的硬件電路接線：AT89C52單片機(jī)， DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器，集成運(yùn)放 UA741， 電壓穩(wěn)壓器 LM350等。 AT89C52 的引腳功能如下 [1]： VCC：供電電壓。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVX RI 指令）時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 對(duì) P3 口寫入“ 1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。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)。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 它的特點(diǎn)有，分辨率 為 8 位，電流穩(wěn)定時(shí)間 1us,可單緩沖、 雙緩沖或直接數(shù)字輸入，需要 +5V~+15V 的電源供電。 本設(shè)計(jì)采用電流輸出模式，再使輸出電流 通過(guò)一個(gè)高輸入阻抗的線性運(yùn)算放大器 實(shí)現(xiàn) 相應(yīng)的模擬信號(hào)電壓輸出。 圖 DAC0832 結(jié)構(gòu)圖 集成運(yùn)放 UA741 UA741 是 一款集成運(yùn)算放大器。在輸出過(guò)載時(shí)有自動(dòng)保護(hù)作用以免損壞集成塊。 在本設(shè)計(jì)中用到的 UA741共有兩個(gè)基本作用：放大電壓和反相作用。 LM350 服務(wù)于多種應(yīng)用場(chǎng)合，包括局部穩(wěn)壓、卡上穩(wěn)壓。其穩(wěn)壓輸出電壓由式： 2 1 2* (1 / )ou t R E F ad jV V R R I R? ? ? () 其中 Vref 為 R1 兩端電壓。如果負(fù)載電流小于最小值，輸出電壓會(huì)上升。 R2接地端可以回到靠近負(fù)載接地端處，以提供遠(yuǎn)程接地取樣并改進(jìn)提高負(fù)載調(diào)整率。 DA的 8腳接參考電壓， 為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，在本次設(shè)計(jì)中采用 5V的參考電壓 ， DAC的 8腳輸出電壓的分辨率為 5V/256=? ， 也就是說(shuō) DA輸入數(shù)據(jù)端每增加 1，就意味著電壓輸出增加 。 圖 D/A 轉(zhuǎn)換電路工作原理圖 11 電壓調(diào)整電路的工作原理 本設(shè)計(jì)這一部分的工作 原理為： 將前一步電路 輸出的反相電壓再接上一個(gè) UA741進(jìn)行放大，此 UA741采用反相接法 ，由于 前一個(gè) UA741中輸出的電壓是負(fù)電壓，所以該部分接上的 UA741作為負(fù)反饋放大電路對(duì)輸出電壓進(jìn)行反相放大，再通過(guò)一個(gè)可調(diào)的滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)該運(yùn)算放大器的電壓放大倍數(shù)。所以在編程時(shí)，按一下步進(jìn)按鍵， P0口的數(shù)據(jù)便要變化 3。 圖 電壓調(diào)整電路的工作原理圖 12 時(shí)鐘振蕩 電路的工作原理 單片機(jī)控制中心的各項(xiàng)工作都是在時(shí)鐘信號(hào)的控制下協(xié)調(diào)工作的，單片機(jī)的時(shí)鐘電路可為單片機(jī)提供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。 單片機(jī)時(shí)鐘電路可分為內(nèi)部時(shí)鐘電路和外部時(shí)鐘電路。此方式常用于多片單片機(jī)同時(shí)工作，以便于各單片機(jī)的同步。在單片機(jī)工作時(shí)，上電時(shí)首先要復(fù)位，發(fā)生故障后也要復(fù)位。上電瞬間 RESET引腳獲得高電平，隨著電容的充電， RERST 引腳的高電平將逐漸 下降。復(fù)位后： PC值為 0000H，表明復(fù)位后程序從 0000H 開(kāi)始執(zhí)行； SP 值為 07H 值，表明堆棧底部在 07H，需重新設(shè)置 SP值；單片機(jī)在復(fù)位后，已使P0～ P3口每一端線為“ 1” ，為這些端線用作輸入口做好了準(zhǔn)備 【 1】 。常用的按鍵有三種： 機(jī)械觸點(diǎn)式：利用金屬的彈性使按鍵復(fù)位。 這兩類鍵盤的主要區(qū)別是識(shí)別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。 I/O口通過(guò)按鍵與地相連， I/O 口有上拉電阻，無(wú)鍵按下時(shí)，引腳端為高電平，有鍵按下時(shí)，引腳電平被拉低。 本設(shè)計(jì)采用機(jī)械觸電試鍵盤按非編碼方式工作。 鍵盤電路的工作 原理圖如圖 。通過(guò)七段發(fā)光二極管的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母或者其他符號(hào)。這樣若陰極端輸入低電平，則該發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，若陰極端輸入高電平， 則不點(diǎn)亮。七段發(fā)光二極管，再加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，共計(jì) 8 段。原因在于：靜態(tài)顯示方式要求口線多，占