【正文】 （ 1） AT89C51 主要功能指標(biāo)： （ a） 與 MCS51 指令集完全兼容； （ b） 4k 字節(jié) 可重擦寫 Flash 閃速存儲器； （ c） 1000 次擦寫周期； （ d） 全靜態(tài)操作： 0Hz~24MHz； （ e） 三級加密程序存儲器； （ f） 128 8 字節(jié)內(nèi)部 RAM； （ g） 32 個可編程 I/O 口； （ h） 2 個 16 位定時 /計數(shù)器； （ i） 6 個中斷源； （ j） 可編程串行 UART 通道； （ k） 低功耗空閑和掉電模式； （ 2） AT89C51 的引腳及功能介紹： （ a） VCC：供電電 源 端 。 P0 口連接液晶顯示電路， P1 口連接獨(dú)立鍵盤電路， P2 口直接連接 DAC0832 芯片輸出電壓，最終的電壓通過帶有真差動輸入的四運(yùn)算放大器。 所以，當(dāng) MCU 輸出數(shù)據(jù)增加 1 的時候，最終輸出電壓增加 ，當(dāng)調(diào)節(jié)電壓的時候，可以以每次 的梯度增加或者降低電壓 ，并通過 LCD 電路來顯示 ，本主電路的原理是通過 MCU 控制 DAC0832 的輸出電壓大小，通過 DAC0832的轉(zhuǎn)換， 給電壓 比較 模塊 ， 真正的電壓 、 電流還是由 比較 電壓 輸出 模塊 LM324 輸出。 方案三：設(shè)計智能型穩(wěn)壓電源，以單片機(jī)為控制核心，結(jié)構(gòu)緊湊，價格低廉，性能卓越，而且由于單片機(jī)具有計算和控制能力，利用它對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行各種計算，從而可排除和減少由于干擾信號和模擬電路引起的誤差，提高穩(wěn)壓電源輸出電壓和控制電流精密度，降低了對模擬電路的要求。在前期方案設(shè)計中采用 PWM 脈寬調(diào)制。由于本人知識、實際應(yīng)用水平及工程實際水平有限，在本次畢業(yè)設(shè)計中難免產(chǎn)生一些錯誤，敬請各位老師批評指正。 第四部分主要闡述了數(shù)控直流電源的軟件系統(tǒng)的設(shè)計思路和軟件設(shè)計流程。 （ 3） 設(shè)計要求 。 （ 2） 數(shù)控直流電源功能的完備 ?？傮w說來，國內(nèi)直流穩(wěn)壓電源 制造 技術(shù)在實現(xiàn)智能化等方面相對落后，面對激烈的國際競爭，是個嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在我國，以 電子學(xué)為核心技術(shù)的電源產(chǎn)業(yè)，從二十 世紀(jì) 60 年代中期到了 90 年代以來，電源產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展時期， 電信與數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的技術(shù)更新推動電源行業(yè)向更高靈活性和智能化方向發(fā)展 。濾波器用于濾去整流輸出電壓中的 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 電源電路 小型化。在電子 系統(tǒng) 中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源來供電 ，傳統(tǒng)直流電源的 穩(wěn)壓過程是由電源變壓器、整流、濾波、穩(wěn)壓等四部分組成 ，因而 具有 功能簡單、干擾大、可靠性低、精度低且體積大、復(fù)雜度高 的缺點(diǎn) 。單片機(jī)數(shù)控電源是以單片機(jī)為 控制核心，配以相應(yīng)的外圍電路和功能軟件， 實現(xiàn)具有一定電壓調(diào)節(jié)功能的電源，該設(shè)計包含硬件部分和軟件部分，對硬件和軟件合理的調(diào)配和使用，從而實現(xiàn)數(shù)控電源的設(shè)計。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 1 頁 共 34 頁 1 緒論 在現(xiàn)在的生活中，我們常常會用到各種電源，電源技術(shù)服務(wù)于各行各業(yè)。 課題背景及意義 數(shù)控電源技術(shù)是一門實踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，服務(wù)于 諸多行業(yè) 。 現(xiàn)代 家用電器和其他電子 產(chǎn)品 中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源通常 配以 電位器和波段開關(guān)來實現(xiàn)電壓的調(diào) 節(jié)，并由電壓表指示電壓值的大小。一方面， 電源產(chǎn)業(yè)規(guī)模的發(fā)展在加快；另一方面，在國家資助和創(chuàng)新意識帶領(lǐng) 下，我國電力電子技術(shù)的研究從吸收消化和一般跟蹤發(fā)展到前沿跟蹤和基礎(chǔ)創(chuàng)新，電源產(chǎn)業(yè)界涌現(xiàn)了一些技術(shù)難度較大，具有國際先進(jìn)水平的 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 2 頁 共 34 頁 產(chǎn)品，而且還產(chǎn)生了一大批具有代表性的研究成果和產(chǎn)品；目前國內(nèi)還開展了跟蹤國際多方面前沿性課題的研究或基礎(chǔ)創(chuàng)新研究。 課題的主要內(nèi)容 （ 1） 如何實現(xiàn)對電源的輸出控制 。 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源要實現(xiàn)電壓的鍵盤化輸出控制，同時要具備輸出、 電壓比較 及數(shù)組存貯與預(yù)置等功能。 輸出電壓 范圍： ~10V， 電壓步進(jìn) ： ； 輸入電壓由液晶顯示； 自制鍵盤，可以通過鍵盤輸入電壓值； 輸出電壓值可在輸出端用萬用表測得； 論文的總體結(jié)構(gòu) 第一部分簡要介紹課題的背景、意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，介紹本文的主要研究內(nèi)容 , 包括實現(xiàn)的目標(biāo)、功能的完備和性能指標(biāo)。 第五部分對數(shù)控直流電源的性能參數(shù)進(jìn)行測量與評估，以及對誤差進(jìn)行分析。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 4 頁 共 34 頁 2 總體方案論證 本章從系統(tǒng)方案 與設(shè)計等一些方面來進(jìn)行論證。它的功耗小，效率高，穩(wěn)壓范圍寬，電路形式靈活多樣，功耗小，效率高。 與方案一、二相比，方案三中提及的智能穩(wěn)壓電源具有小型化、高效率、低成本、高可靠性、低干擾、模塊化和智能化等優(yōu)點(diǎn) 。方案原理圖如圖 所示 。這種設(shè)計總體上能充分利用單片機(jī)各個接口而不必添加額外芯片，大大減少成本和電路板面積。 （ b） GND：接地 端 。在 運(yùn)用 Flash 編程時， P0 口 作為接受指令字節(jié)；在程序校檢時，輸出指令字節(jié)，此時要求外接上拉電阻。 （ e） P2 口 ： P2 口 是 一個 自帶 內(nèi)部上 拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口 的輸出 緩沖器可 驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯 門電 路 。 P2 口在Flash 編程和校驗時 ，同樣也 接收高位地址 信號 和 其它 控制信號 。 （ g） RST：復(fù)位輸入 信號 。 工作 時， ALE端以振蕩器頻率 1/6 的 頻率周期輸出 固定的 正脈沖信號 。 （ i） /PSEN：程序儲存允許輸出是對外部程序存儲器的讀選通信號 ，當(dāng)單片機(jī)由于外部程序存儲器取指令時，每個機(jī)器周期兩次均有效，即輸出兩個脈沖。在 Flash 編程 時 ，該 腳也用于 +12V 的 編程電源 。這個 D/A 轉(zhuǎn)換芯片具有 價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換 容易 控制等優(yōu)點(diǎn)，在單 片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得以 廣泛的應(yīng)用。與單電源應(yīng)用場合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它具 有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。 在 兩個信號輸入端中， Vi（ ）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的 相 位相反； Vi（ +）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同。 可以應(yīng)用在計算器 、 頻率計 、 信號發(fā)生器 、 時鐘等產(chǎn)品 顯示 上。 （ e） 5 腳： R/W 為讀寫信號端 ，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。 鍵盤電路 目前鍵盤電路常用的 主要 有兩種，一種是獨(dú)立式鍵盤電路，另一種是矩陣式鍵盤電路。當(dāng)行線通過上拉電阻接 +5V 時，被鉗位在高電平狀態(tài)。在本課題中由于鍵盤數(shù)目較少，經(jīng)過所查閱的參考資料經(jīng)綜合考慮最終決定采用獨(dú)立式鍵盤，這樣可以充分利用 I/O 口，簡化軟件編程，并且節(jié)省電路板面積。系統(tǒng)框圖如圖 所示 。 晶振電路 復(fù)位電路 鍵盤電路 51 單片機(jī) LCD 顯示電路 DA 轉(zhuǎn)化電路 電壓比較電路 電壓輸出 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 13 頁 共 34 頁 圖 單片機(jī)控制電路 單片機(jī)時鐘電路的設(shè)計 MCS51 單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時鐘信號為基準(zhǔn)，在時鐘電路工作下，系統(tǒng)才能有條不紊的工作，因此時鐘頻率直接影響著單片機(jī)的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響著單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在此兩引腳跨接石英晶體和微調(diào)電容器，即可構(gòu)成一個穩(wěn)定的振蕩器。 晶振的頻率范圍一般為 ~12MHz,晶振的頻率越高，系統(tǒng)的時鐘頻率越高，單片機(jī)的運(yùn)行速 度就越快。一般對石英晶體，可取 典型值 30pF左右 ， 本次畢業(yè)設(shè)計 C C2 均選取了 33pF 的電容器。復(fù)位電路 方式 有上電自動復(fù)位 方式和手動復(fù)位 方式，本 設(shè)計中系統(tǒng) 采用手動復(fù)位 方式 。 鍵盤 按照結(jié)構(gòu)原理可分為兩類，一類是觸點(diǎn)式開關(guān) 鍵盤 ，如機(jī)械式開關(guān)、導(dǎo)電橡膠式開關(guān)等；另一類是無觸點(diǎn)開關(guān) 鍵盤 ，如電氣式 鍵盤 ，磁感應(yīng) 鍵盤 等。編碼鍵盤主要是用硬件來實現(xiàn)對鍵 盤 的識別，非編碼鍵盤主要是由軟件 設(shè)置 來實現(xiàn)鍵盤的定義與識別。 獨(dú)立式按鍵是直接用I/O口線構(gòu)成的單個按鍵電路，其特點(diǎn)是每個按鍵單獨(dú)占用一根 I/O口線 。 顯示模塊的設(shè)計 用于單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計 顯示的方式主要分為兩類： LED 顯示 和 LCD 顯示。 通過單片機(jī)編程控制第 4 腳 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端，第 5 腳 R/W 讀 /寫選擇端，第 6 腳使能信號，從而實現(xiàn)顯示效果。 電壓比較輸出模塊的設(shè)計 本設(shè)計中真正的電壓輸出是通過四運(yùn)算放大器 LM324 的末端輸出的，具體的設(shè)計如圖 所示， DAC0832 的 11 腳接 LM324 的 6 腳， LM324 的 5 腳接地， 4 腳和 11腳分別連接 +12V 和 12V， DAC 的 9 腳接 1K 的電阻與運(yùn)放的 7 腳相連，構(gòu)成比較回路。以下就這兩種開發(fā)語言的特點(diǎn)分別作簡介 并根據(jù)實際開發(fā)情況，選擇適合的開發(fā)語言。 目前，在單片機(jī)的開發(fā)中， C 語言得到越來越多的應(yīng)用，而匯編語言也在很多環(huán)境下具有優(yōu)勢。之后在判斷是否有鍵按下，當(dāng)有按鍵 按下時，接受來自鍵盤的電壓輸入值，并通過 D/A 把輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)化成模擬電壓量，控制輸出電壓大小。它不單具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能訪問單片機(jī)及其外圍設(shè)備。單片機(jī)開發(fā)中除了必不可少的硬件電路設(shè)計外，同樣離不開軟件，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到使用現(xiàn)在的高級語言，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷的發(fā)展， Keil 軟件是目前最流行的開發(fā) MCS51 系列單片機(jī)的軟件， Keil 提供了包括C 語言編輯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器在內(nèi)的開發(fā)方案。 本科畢