【正文】 合適的時候，可以使輸出電壓穩(wěn)定不變。如果能使穩(wěn)壓管的工作電流保持不變，穩(wěn)壓管兩端的電壓會更加穩(wěn)定。因為穩(wěn)壓電路的輸出電流 OI 就是調(diào)整管的集電極電流，即 OI ＝ 1cI ＝1　? 1bI ，最大只能達幾百毫安。在實際應(yīng)用中，在取樣電路中多串聯(lián)一只電位器，把它的中心抽頭接在放大管的基極上，改變電位器中心抽頭的位置，就能很方便的調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓 OU 。 以上是對直流穩(wěn)壓電源的核心技術(shù)進行的介紹。濾波方面采用簡單的π型 RC 濾波電路即可。并結(jié)合畢設(shè)內(nèi)容，說明了畢設(shè)所選用的設(shè)計電路。顯示部分是反饋給人信息的部分，通過它可以用來調(diào)整所需電壓，而且可以知道輸出的是否是自己的所需。 單片機的 可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100 次。當(dāng) P0 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。在 FLASH 編程和校驗時， P1口作為第八位地址接收 ； P2 口： P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當(dāng) P2口被寫 “1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在給出地址 “1”時 ， 它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行 讀寫時， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 P3 口也可作為AT89C51 的一些特殊功能口 ： RXD 串行輸入口 ； TXD 串行輸出口 ； INT0外部中斷 0； /INT1 外部中斷 1； T0 記時器 0 外部輸入 ； T1 記時器 1 外部輸入 ； 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 ； P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在SFR8EH 地址上置 0。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號。注意加密方式 1 時， EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET； 當(dāng) EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 第三，震蕩器特性： XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。在閑置模式下 ， CPU 停止工作。這就需要 D/A和 A/D 芯片。另一種是電流輸出形式，即輸出為電流。嚴(yán)格講精度與分辨率并不完全一致，只要位數(shù)相同，分辨率則相同，但相同位數(shù)的不同轉(zhuǎn)換器精度會有所不同。轉(zhuǎn)換器可由單電源或雙電源供電，電源電壓?。?12 伏或 15? 伏。 其引腳定義說明如下： 1 腳（ VSS）：負電源。雙極性 5～＋ 5伏輸出時， ROFS 接 REFOUT,RFB 接 VOUT。 10 腳（ DGND）：數(shù)字地。 16 腳（ WR ）： WR 信號的上升沿鎖存數(shù)據(jù)。 20 腳（ VOUT）：數(shù) /模電壓轉(zhuǎn)化輸出端。 根據(jù) A/D 轉(zhuǎn)換器的原理可將 A/D 轉(zhuǎn)換器分為兩大類。 A/D 轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)包括：轉(zhuǎn)換時間和轉(zhuǎn)換速率， A/D 完成一次轉(zhuǎn)換所需要的 時間就是轉(zhuǎn)換時間，轉(zhuǎn)換時間的倒數(shù)是轉(zhuǎn)換速率；分辨率，習(xí)慣上用輸出二進制的位數(shù)或 BCD 碼位數(shù)來表示。 在設(shè)計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、測控系統(tǒng)和智能儀器儀表時，首先碰到的就是如何選擇合適的 A/D 轉(zhuǎn)換器以滿足應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計要求的問題，下面從不同角度介紹選擇 A/D轉(zhuǎn)換器的要點。實際選取 A/D 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)應(yīng)與其他環(huán)節(jié)所能達到的精度相適應(yīng)?？偟膩碚f，積分型、電荷平衡型和跟蹤比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器 的轉(zhuǎn)換速度較慢，從幾毫秒到幾十毫秒不等，只能構(gòu)成低速 A/D 轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換時間僅為二十到一百納秒。把轉(zhuǎn)換時間減小到 10 微秒，信號頻率可提高到 100KHZ。根據(jù)分辨率、 轉(zhuǎn)換時間、信號帶寬關(guān)系式可得到如下數(shù)據(jù)作為是否要加采樣保持器的參考：如果 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間是 100 微秒、ADC 是 8 位時、沒有采樣保持器時，信號允許頻率是 ；如果 ADC 是 12 位，該頻率是 、如果轉(zhuǎn)換時間是 100 微秒， ADC 是 8 位時，該頻率是 12HZ，12 位時是 。在要求高精度時，基準(zhǔn)電壓要單獨用高精度穩(wěn)壓電源供給。 MAX197 特性： 12 位分辨率， 1/2LSB 線性度；單 5 伏供電；軟件可編程選擇輸入量程： 10? 伏， 5? 伏， 0～＋ 5 伏， 0～＋ 10 伏；輸入多路選擇器保護： ? 伏； 8 路 模擬輸入通道； 6 微秒轉(zhuǎn)換時間， 100K SPS 采樣速率；內(nèi) /外部采集控制；內(nèi)部 伏或外部參考電壓；兩種掉電模式；內(nèi)部或外部時鐘。 控制字中的 D D6 位控制芯片的的時鐘模式，一旦選定了芯片的時鐘模式，再進入待機或掉電模式時，時鐘模式不會改變。 D3 和 D4 用來選擇芯片的模擬輸入電壓范圍和極性，見下表 34。 最簡單的是上電復(fù)位點路，本次用的就是 上電自動復(fù)位 。 除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。因此，時鐘頻率直接。其中電平復(fù)位是通過 RST端經(jīng)電阻與電源 Vcc 接通而實現(xiàn)的 。只要 Vcc 的上升時間不超過 1ms,，就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。 控制字的低三位用于選通模擬輸入通道：三位數(shù)值與被選通模擬輸入通道之間的關(guān)系見下頁表 35 所示： 本次設(shè)計所使用的 MAX197 為 DIP28 引腳的封裝形式，其引腳包括數(shù)據(jù)輸出線，片選控制線，電源以及地端，還有 8 個模擬輸入通道，具體引腳見附錄中的總體電路D7(MSB) D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 PD1 PD0 ACQMOD RNG BIP A2 A1 A0 位 名稱 說明 6 PD PD0 這兩位用來選擇時鐘和掉電模式 5 ACQMOD 0 時內(nèi)部控制采集（ 6 個時鐘周期）， 1 時外部控制采集 4 RNG 用來選擇滿量程時輸入模擬電壓幅度 3 BIP 用來選擇雙極性或單極性轉(zhuǎn)換模式 0 A A A0 這三位用來確定被選通的模擬輸入通道 圖。 D D7 也決定了芯片的低功耗模式。它為微處理器提供了非常簡單的接口，轉(zhuǎn)換從寫入控制字開始，轉(zhuǎn)換完由INT 給出標(biāo)準(zhǔn)的中斷信號。硬件的 SHDN腳和兩個軟件可編程位（ STBYPD、 FULLPD）用來提供轉(zhuǎn)換過程中的低電流關(guān)斷模式。如果選擇使用單一＋ 5 伏電源，與單片機系統(tǒng)可共 用一個電源就比較方便。 3 是否要加采樣保持器 原則上直流和變化非常緩慢的信號可不用采樣保持器。 如用轉(zhuǎn)換時間為 100 微秒的集成 A/D 轉(zhuǎn)換器， 其轉(zhuǎn)換速率為 10 千次 /秒。逐次比較型 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間可從幾微秒到一百微秒左右，屬于中速轉(zhuǎn)換器，常用于工業(yè)多通道單片機控制系統(tǒng)和聲頻數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。 2 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速率的確定 A/D 轉(zhuǎn)換器從啟動轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換結(jié)束，輸出穩(wěn)定的數(shù)字量，需要一定的時間，這就是 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間；其倒數(shù)就是每秒鐘能完成的次數(shù)，稱為轉(zhuǎn)換速率。因為系統(tǒng)精度環(huán)節(jié)較多，包括傳感器變換精度、信號預(yù)處理電路進度和 A/D 轉(zhuǎn)換器及輸出電路、控制機構(gòu)精度，甚至還包括軟件控制算法。量化過程產(chǎn)生的誤差稱為量化誤差，是由于有限位數(shù)字量對模擬量進行量化而引起的誤差；轉(zhuǎn)化精度， A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度定義為一個實際 A/D 轉(zhuǎn)換器與一個理想的 A/D 轉(zhuǎn)換器在量化值上的差值。在直接型 A/D 轉(zhuǎn)換器中，輸入的模擬電壓被直接轉(zhuǎn)換CSLSB CSMSB WR LDAC 功能 0 1 0 1 低 8 位送入鎖存器 0 1 1 1 將低 8 位所存到輸入鎖存器 1 1 0 1 將低 8 位鎖存到輸入鎖存器 1 0 0 1 高 8 位送入鎖存器 1 0 1 1 將高 4 位鎖存到輸入鎖存器 1 1 0 1 將高 4 位鎖存到輸入鎖存器 1 1 1 0 輸入數(shù)字量送 DAC 鎖存器 1 1 1 1 將數(shù)字量鎖存到 DAC 鎖存器 1 0 0 0 送入高 4 位并將輸入數(shù)字送入DAC 鎖存器 1 1 1 1 無數(shù)據(jù)和傳送 成數(shù)字代碼，不經(jīng)任何中間變量；在間接型轉(zhuǎn)換器中，首先把輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成某種中間變量（時間、頻率、脈沖寬度等等），然后在把這個中間變量變換為數(shù)字代碼輸出。 隨著大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展， A/D 轉(zhuǎn)換器的新設(shè)計思想＆制造技術(shù)層出不窮。 18 腳（ VDD）：正電源輸入端，接＋ 12 伏或＋ 15 伏。 14 腳（ CSMSB ）：在其有效時，裝載數(shù)據(jù)高 4 位。 4 腳（ ACND）：模擬地。 2 腳（ ROFS）：滿量程輸出設(shè)置。輸出放大器當(dāng)輸出＋ 10 伏時可驅(qū)動 2kΩ的負載。轉(zhuǎn)換電壓具有相同參考極性，允許但電源工作，內(nèi)部包含一個 BURIED—ZENER 參考電源，積分轉(zhuǎn)換器（ DAC），電壓輸出放大器。 D/A 轉(zhuǎn)換器的指標(biāo)很多，我們最關(guān)心的是 ：分辨率，指輸入單位數(shù)字量變化引起的模擬量輸出的變化，是對輸入量變化敏感程度的描述；建立時間，是描述轉(zhuǎn)換速度快慢的一個參數(shù)，用于表明轉(zhuǎn)換速度；轉(zhuǎn)換精度，理想情況下，精度與分辨率基本一致，位數(shù)越多精度越高。轉(zhuǎn) 換過程是 先將各位數(shù)碼按權(quán)值大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬分量，然后在以疊加的方法把各模擬分量相加，其和就是 D/A 轉(zhuǎn)換的結(jié)果。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止 [9]。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫 “1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行 。石 英 振蕩和陶瓷振蕩均可采用。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入 。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn) 。另外，該引腳被略微拉高。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。當(dāng) P3口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進行校驗時，P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高 ； P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的AT89C51 是一種高效微控制器 ， 為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案 。通過控 制 D/A 轉(zhuǎn)換來輸出基準(zhǔn)電壓，通過控制 A/D 轉(zhuǎn)換來讀取反饋電壓，并自動調(diào)整 D/A 的輸出來使輸出電壓穩(wěn)定，達到程控穩(wěn)壓的目的。其中，程控， D/A 和 A/D 是系統(tǒng)的調(diào)整核心部分，基準(zhǔn)電壓的輸出和反饋電壓的接受與調(diào)整都是靠它們來完成。穩(wěn)壓方面選用串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路，在比較放大方面選用集成運方代替晶體管，使得電路更加方便，簡單，而且穩(wěn)定可靠。首先，利用變壓器進行市電到所需電壓的轉(zhuǎn)變，在設(shè)計中采用 220V～ 24V 的變壓器，將市電電壓降低， 之后采用橋式整流電路，對電壓進行整流。利用輔助電源做差分放大管的供電電源，可以使調(diào)節(jié)電壓范圍變得很寬。 8 擴大串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電源輸出電壓調(diào)節(jié)范圍 為了擴大穩(wěn)壓電源的使用范圍，常常要求穩(wěn)壓電源能夠在很寬的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，有的甚至要求從零伏起調(diào)。 7 串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電流輸出電流擴大方法 在帶有放大器的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路中，調(diào)整管 1VT 與放大管 2VT 電流分配情況是：放大管 2VT 一般在小電流狀態(tài)下工作，具體點說， 2cI ＝ 1mA 量級，這樣 2VT 的集電極電阻 R4 才可以取較大的數(shù)值，以提高放大倍數(shù)。 5 采用差動放大器比較放大減小穩(wěn)壓電源的溫度漂移 前面介紹的穩(wěn)壓電路，電路簡單，但溫度穩(wěn)定性差，利用差動放大器作比較放大級，可以克服這個缺點。在實際電路中，多用兩級放大，總放大倍數(shù)可達幾百倍。在圖 中，為了提高放大器的增益， R4 的值盡可能選大些，但又不能選的太大，故可采用恒流源代替電阻R4。 當(dāng)輸入電壓 iU 下降或負載增大時，輸出電壓 OU 減小，取樣電壓 2RU 相應(yīng)的減小，2VT 管基極電位也隨之減小，因為硅穩(wěn)壓管兩端的電壓基準(zhǔn)不變所以 2VT 管的基 — 射極之間的電壓 2beU ＝（ 2RU WU ）減小，于是 2VT 管的集電極電流 2cI 減小， R4 兩端的壓降 4RU 變小，迫使調(diào)整管 1VT 的基 — 射極間的電壓 1beU ＝（ iU 4RU OU ）增大， 1bI 增大， 1VT 管的壓降 1ceU 下降，結(jié)果使得輸出電壓 OU ＝（ iU 1ceU ）上升，從而使輸出電壓基本恢復(fù)到原來的數(shù)值。 VD 是硅穩(wěn)壓二極管，它與限流電阻 R3 一起組成基準(zhǔn)電壓源。 2 帶有放大器的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路 簡單的反饋型晶體管穩(wěn)壓電路，是直接利用輸出電壓的變化量來控制調(diào)整管的電壓 ceU 變化的所以其靈敏度和電壓穩(wěn)定性都不夠理想。當(dāng)負載變小或輸入電壓 iU 變大，使得負載兩端的輸出電壓 OU 增大時，由于基準(zhǔn)電壓 bE 不變，所以晶體管的基極電位 b