【正文】 ieve a wide outp ut volta ge o f the 0. 1 V step regulatio n, and a nal yzes the w orking principle and the volta ge re gulator adjustme nt me thod . T he pow er supply has a simple voltage regula tor, voltage o utp ut s tability, ease o f i ntellige nt ma na ge me nt features. T he single chip digital co ntrol technol o gy, a nic inte gratio n into the DC pow er suppl y design, design a nd prod uce a digital DC pow er suppiy. T hedi gital pow er supply re gulatio n, the o utp ut o f hi gh precision, a nd both short circui t and over curre nt protec tion a nd alar m func tions, especially for hi gher accuracy require me nts for various occasions. DC pow er suppl y using microco ntroller to co ntrol and i mprove the pow er perfor ma nce, co nve nie nce, flexibility a nd low er cost, w hile the co ntrol sys te m softw are can be further improved to e xte nd its func ti o nality, b ut does not req uire additional hardw are overhead, w hich improve the pow er performance and low cost. Keywords: powe r supply。該電源具有電壓調(diào)整簡(jiǎn)便 、電壓輸出穩(wěn)定、便于智能化管理等特點(diǎn)。 15 1602 液晶顯示模塊 8 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 5 單片嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域 4 單片嵌入式系統(tǒng) 3 什么是嵌入式系統(tǒng) 作者簽名： 簽字日期： 年 月 日 版權(quán)使用授權(quán)說明 本論文作者完全了解中國科學(xué)院過程工程研究所有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)中國科學(xué)院過程工程研究所可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編， 以供查閱和借閱。 6 三、單 片機(jī)的基本結(jié) 構(gòu) ..................................... .7 單片機(jī)的基本組成結(jié)構(gòu) 9 輸入 /輸出（ I/O）端口 11 四、系 統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .......................................... 11 電路原理 16 五 、中 斷系統(tǒng) .............................................. 17 ATmega16 的中斷源控制 20 中斷響應(yīng)的過程 19 中斷返回的過程 20 中斷現(xiàn)場(chǎng)的保護(hù) 20 基于單片機(jī)的數(shù)控直流電源的設(shè)計(jì) III 結(jié)語 ...................................................... 21 參考文 獻(xiàn) .................................................. 22 致謝 ...................................................... 22 基于單片機(jī)的數(shù)控直流電源的設(shè)計(jì) IV 摘要 隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，直流電源應(yīng)用非常廣泛，其好壞直接影響著電氣設(shè)備或控制系統(tǒng)的工作性能。將單片機(jī)數(shù)字控制技術(shù)，有機(jī)地融入直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)并制作出一款數(shù)字化直流穩(wěn)壓電源。 SCM。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。數(shù)據(jù)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。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。智能化和產(chǎn)品一致性等工程問題，極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的可維護(hù)性。 4） 系統(tǒng)維護(hù)方便，一旦出現(xiàn)故 障，可以很方便 地通過 RS232 接口或 RS485 接口或 USB 接口進(jìn)行 調(diào)試，故障查詢，歷史記錄 查基于單片機(jī)的數(shù)控直流電源的設(shè)計(jì) 2 詢，故障診斷，軟件修復(fù)，甚至控 制參數(shù)在線修改、調(diào)試；也可以通過 MODEM 遠(yuǎn)程操作。 6） 易組成高可靠性的多模塊逆變電源并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)。其中單片微 控制器是構(gòu)成單片嵌入式系 統(tǒng)的核心。 由于單片機(jī)芯片的微小體 積，極低的成本和面向控制的設(shè)計(jì)，使的它作為智能控制的核 心器件被廣泛地應(yīng)用于嵌入到工業(yè)控制、智能儀器儀表、家用電器、電子通信產(chǎn)品等各個(gè)領(lǐng) 域 中的電子設(shè)備和電子產(chǎn)品中 。近 20 年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)技 術(shù)和產(chǎn)品對(duì)其它行業(yè)的廣泛 滲透，使得以 應(yīng)用為中心的分類方法變得更為切合實(shí)際。 而嵌入式計(jì)算機(jī)則是以嵌入式系統(tǒng)的形式隱藏在各種裝置、產(chǎn)品和系統(tǒng)中的。 (2) 嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)。對(duì)外部的各種模擬和數(shù)字信號(hào)能及時(shí)地捕捉，對(duì)多種不同的控制 對(duì)象能靈活地進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。而將面對(duì)工控領(lǐng)域?qū)ο?，嵌入到各種控制應(yīng)用系統(tǒng)、各類電子系統(tǒng)和電子產(chǎn)品中，實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱之為嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱嵌入式系統(tǒng) (Embedded System)。它由包括微處理器、 微控制器、定時(shí)器、傳 感器等一系列微電子芯片與 器件，以 及嵌入 在存儲(chǔ) 器中 的微型 操作系 統(tǒng)或 控制系 統(tǒng)軟 件組成 ，完成 諸如實(shí)時(shí)控制、監(jiān)測(cè)管理、移動(dòng)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理等各種自動(dòng)化處理任務(wù) [6]。 嵌入式 計(jì)算機(jī) 系統(tǒng) 在應(yīng)用 數(shù)量 上遠(yuǎn)遠(yuǎn) 超 過 了各種 通用 計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)，一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，如 PC 機(jī)的 外部設(shè)備中就包含了 510 個(gè)嵌入式 系統(tǒng)：鍵盤、鼠標(biāo)、軟驅(qū)、硬盤、顯示卡、顯示器、 Mode m、網(wǎng)卡、聲卡、打印機(jī)、掃描儀、數(shù)字相機(jī)、 USB 集線器等 均是由嵌入式處理器控制的 。 工控領(lǐng) 域的 測(cè)量對(duì) 象都是 一些 物理量 ，如 壓力、 溫度、 速度、位 移等； 控制對(duì) 象則 包括馬 達(dá)、電 磁開 關(guān)等。 單片嵌入式系統(tǒng) 嵌入式 計(jì)算機(jī) 系統(tǒng) 的構(gòu)成 ，根 據(jù)其核 心控 制部分 的不 同可分 為幾種不同的類型 [5]： a. 各種類型 的工控機(jī) b. 可編程邏輯控制器 PLC c. 以通用微處理器或數(shù)字信號(hào)處理器構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng) d. 單片嵌入式系統(tǒng) 采用上 述不同 類型 的核心 控制 部件所 構(gòu)成 的系統(tǒng) 都實(shí) 現(xiàn)了嵌 入式系統(tǒng)的應(yīng) 用，成 為嵌入 式系 統(tǒng)應(yīng)用 的龐大 家族 。作為 單片嵌 入基于單片機(jī)的數(shù)控直流電源的設(shè)計(jì) 6 式系統(tǒng) 的核心 控制部 件單 片機(jī) ， 它從體 系結(jié) 構(gòu)到指 令系 統(tǒng)都是 按照嵌 入式系統(tǒng) 的應(yīng)用 特點(diǎn)專 門設(shè) 計(jì)的， 它能最 好地 滿足面 對(duì)控 制對(duì)象 、應(yīng)用 系統(tǒng)的嵌 入、現(xiàn) 場(chǎng)的可 靠運(yùn) 行和優(yōu) 良的控 制功 能要求 。 作為一 個(gè)典型 的嵌 入式 系統(tǒng) ―― 單片 嵌入 式系統(tǒng) ，在 我國大 規(guī)模應(yīng)用已有 幾十年 的歷史 。 單片嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域 以單片 機(jī)為核 心構(gòu) 成的單 片嵌 入式系 統(tǒng)已 成為現(xiàn) 代電 子系統(tǒng) 中最重要的組 成部分 。 （ 1） 智能 家用電 器。 單片 機(jī)嵌入 式系 統(tǒng)與傳 統(tǒng)的 機(jī)械產(chǎn)品相結(jié)合 ，使傳 統(tǒng)的機(jī) 械產(chǎn) 品結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)化， 控制 智能化 ，構(gòu) 成新一 代的機(jī) 電一體化 產(chǎn)品。 由單片 機(jī)系 統(tǒng)構(gòu)成 的智能 儀器 儀表可 以集 測(cè)量、 處理、 控制功能與一體，賦予傳統(tǒng)的儀器儀表以嶄新的面貌。 三 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 單片機(jī)的基本組成結(jié)構(gòu) 單片機(jī) 嵌入式 系統(tǒng) 的核心 部件 是單片 機(jī)， 其結(jié)構(gòu) 特征 是將組 成計(jì)算機(jī)的基 本部件 集成在 一塊 晶體芯 片上， 構(gòu)成 一片具 有特 定功能 的單芯 片計(jì)算機(jī) — 單片 機(jī)。一般 講， 低檔單 片機(jī) 的內(nèi)部 數(shù)據(jù)總 線寬度為 4 位（ 4 位機(jī)），普通和中檔單片機(jī)的內(nèi)部 數(shù)據(jù)總線寬度一般為 8位（ 8 位機(jī)），高檔單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線寬度為 16 或 32 位。時(shí)鐘 和復(fù)位 電路實(shí) 現(xiàn)上 電復(fù)位 、信號(hào) 控制復(fù)位 ，產(chǎn)生 片內(nèi)各 種時(shí) 鐘及功 耗管理 等。 在這 一點(diǎn)上 ，與通 用計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 的 結(jié) 構(gòu) 是 不 同 的 。早期的單片機(jī) ，如 典型 的 8031單片 機(jī)， 在片 內(nèi)只 集成少 量的 數(shù)據(jù) 存儲(chǔ) 器 RA M（ 128/256字節(jié)） ，沒有 程序存 儲(chǔ)器 。如 A VR系列的 AT me ga16在 片 內(nèi) 就 集 成 了 16K 字節(jié)的 Flas h 程 序 存 儲(chǔ)器， 1K 字 節(jié)的 RA M 數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器， 以及 512字 節(jié)的 E EPR O M 數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器，這就大大方便了應(yīng)用。該種形 式的單片機(jī)片內(nèi)沒有集成程 序存儲(chǔ)器，使用時(shí)必須在單片機(jī)外部擴(kuò)展一定容量的 EPR O M 器件。這 類單片 機(jī)芯片 的上 部開有 透明 窗口， 可通過 約15分鐘 的紫外 線照射 來擦 除存儲(chǔ) 器中的 程序 ，再使 用專 用的寫 入裝置 寫入程序代碼和數(shù)據(jù)，寫入次數(shù)一般為幾十次。 ④ OTPR O M 型。 ⑤ FlashR OM 型 。由于 FlashRO M 可多次 擦除（電擦除）和寫入的特性 ，加上新型的單 片機(jī)又采 用了在線 下載 ISP 技 術(shù)（ In S ys te mPro gra m既無需將 芯片從 系統(tǒng)板 上取 下，直 接在線 將新 的程序 代碼 寫入單 片機(jī)的 程序存儲(chǔ) 器中。在單片機(jī)中，隨機(jī)存 儲(chǔ)器 RA M 是用來存 儲(chǔ)系統(tǒng) 程序在運(yùn) 行期間的 工作變 量和臨時(shí) 數(shù)據(jù)的。 對(duì)一些需 要使用大 容量數(shù) 據(jù)存儲(chǔ) 器的 系統(tǒng)， 就需要 在外 部擴(kuò)展 數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器 。片內(nèi) 集成的 R A M 容量增加 ，不僅減少了在 片外擴(kuò)展 R A M 的必 要性， 提高了系 統(tǒng)的可靠 性，而 且更重要 的是，使 得單片嵌 入式系 統(tǒng)的軟 件設(shè) 計(jì)思想 和方法 有了 許多的 改變 和發(fā)展 ，給編 寫系統(tǒng)程序帶來很大的方便，更加有利于結(jié)構(gòu)化、模塊化的程序設(shè)計(jì)。EEPR OM 的壽命大于 10萬次，具有掉電 后不丟失數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，并且通 過系統(tǒng)程 序可以 隨時(shí)修 改， 這些特 性都給 用戶 設(shè)計(jì)開 發(fā)產(chǎn) 品帶來 極大的 方便和想象空間。 ② 通用數(shù)字 I/O 端口。 ④ 串行 I/O 通信口 。一些新型的單片機(jī)還在 片內(nèi)集成了某些專用功能的模擬或數(shù)字的 I/O端口