【正文】 附錄 A 原理圖 ............................................................................................................33 附錄 B 硬件實(shí)物 ........................................................................................................34 附錄 C 系統(tǒng)程序 ........................................................................................................35 附錄 D 英文翻譯原文 ................................................................................................56 附錄 E 英文翻譯譯文 ................................................................................................64 引 言 電源技術(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，服務(wù)于各行各業(yè)。 數(shù)控電源是從 80 年代才真正的發(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。數(shù)字化智能 電源是針對(duì)傳統(tǒng)電源的不足設(shè)計(jì)的，數(shù)字化能夠減少生產(chǎn)過(guò)程中的不確定因素和人為參與的環(huán)節(jié)數(shù)，有效地解決電源模塊中諸如可靠性、智能化和產(chǎn)品一致性等工程問(wèn)題，極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的可維護(hù)性。 理論分析 首先，在數(shù)控方面采用單片機(jī)比 CPLD 和 FPGA 等可編程邏輯器件好，因?yàn)榇颂幹皇且话阌猛镜目刂?，沒(méi)有必要選用價(jià)格昂貴的 CPLD 和 FPGA，而且他們用在此處并不合適，控制起來(lái)顯得很麻煩。其次在恒流源方面，我們方案也很好。這也就是本系統(tǒng)的恒流原理。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器還起到測(cè)量的作用，同時(shí)送顯示讓我們知道實(shí)際的電流輸出值。另一方面，單片機(jī)系統(tǒng)還兼顧對(duì)恒流源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，輸出電流經(jīng)過(guò)電 流 /電壓轉(zhuǎn)變后，通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換 (MAX1241)芯片，實(shí)時(shí)把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，再經(jīng)單片機(jī)分析處理， 通過(guò)數(shù)據(jù)形式的反饋環(huán)節(jié)，使電流更加穩(wěn)定，這樣構(gòu)成穩(wěn)定的壓控電流源?？蛇x用的有開(kāi)關(guān)電源和穩(wěn)壓電源兩種，由于開(kāi)關(guān)電源的紋波系數(shù)比較大。再通過(guò)穩(wěn)壓電路得到平直的直流電壓 U5。從而使得穩(wěn)壓快的功耗降低，發(fā)熱量減小，保證電路的長(zhǎng)時(shí)間工作。 大功率三極管 6 選用 TIP122 型號(hào)， 它是 應(yīng)用范圍 廣、 功率小 、 頻率低 的 達(dá)林頓， NPN 極性型，特征頻率 :1000（ MHz），集電極允許電流 :8（ A），集電極最大允許耗散功率 :48（ W） 。他將中央處理器 (CPU)、存儲(chǔ)器（ ROM/RAM） 、輸入輸出接口、定時(shí)器 /記數(shù)器等主要計(jì)算機(jī)部件集成在一片芯片上，因此單片機(jī)被稱(chēng)為單片機(jī)微型計(jì)算機(jī) (Single Chip Microputer).單片機(jī)配上適當(dāng)?shù)耐鈬O(shè)備和軟件，便可構(gòu)成一 個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 我們選擇的 ATMEL公司 的 AT89S52單片機(jī)，他 是 一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K ISP（在系統(tǒng)可編程 ） Flash 存儲(chǔ)器。 AT89S52 管腳如圖 7 所示： AT89S52 具有如下特點(diǎn)： ? 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) ? 32 個(gè)雙向 I/O 口 ? 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 ? 全雙工 UART 串行中斷口線(xiàn) ? 2 個(gè)外部中斷源 ? 中斷喚醒省電模式 ? 看門(mén)狗（ WDT）電路 ? 靈活的 ISP 字節(jié)和分頁(yè)編程 ? ? 時(shí)鐘頻率 033MHz ? 256 8bit 內(nèi)部 RAM ? 低功耗空閑和省電模式 ? 3 級(jí)加密位 ? 軟件設(shè)置空閑和省電功能 ? 雙數(shù)據(jù)寄存器指針 ? 8k可反復(fù)擦寫(xiě) (1000 次 )ISP Flash ROM AT89S52 主要引腳的主要功能： VCC： 接 +5V電源。當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口 輸出 緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL邏輯電平。 在 flash編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。在訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (例如 MOVX DPTR)時(shí)， P2 口送出高八位地址。 P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū) 動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。 在 flash編程和校驗(yàn)時(shí)， P3 口也接收一些控制信號(hào)。特殊寄存器AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此 功能無(wú)效。在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。否則， ALE 將被微弱拉高。 10 EA /VPP： 訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。 XTAL2： 振蕩器反相放大器的輸出端。 P2 口的 、 11 、 、 接鍵盤(pán)輸入， 、 用于鍵盤(pán)控制是能端。如前面介紹，在單片機(jī)的復(fù)位信號(hào) RST 上保持 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，單片機(jī)就會(huì)復(fù)位。圖中的晶振頻率為 ，外接晶體時(shí)，電容 C3 和 C4 通常選30pF。傳統(tǒng)的 4 4 矩陣鍵盤(pán)識(shí)別處理程序的編寫(xiě)相對(duì)煩瑣。 12 有按鍵按下時(shí)數(shù)據(jù)有效線(xiàn)變高，同時(shí)封鎖其他鍵，片內(nèi)鎖存器將保持鍵盤(pán)矩陣的 4位編 碼 ，可由微處理器讀出 。再加上 0～ 9 剛好 16 個(gè)按鍵。一般的字符型液晶只有兩行，面積較小，能顯示字符和一些很簡(jiǎn)單的圖形；而點(diǎn)陣型液晶通常面積較大，可以顯示圖形和更多的字符。 針對(duì)此設(shè)計(jì)，我們選用 16*2 模塊。在本次設(shè)計(jì)中，為了降低程序設(shè)計(jì)，我們只用 LCD 作顯示器，在此只對(duì)其寫(xiě)操作， 所以設(shè)計(jì)時(shí)直接將 R/W接地。需要的級(jí)數(shù)為： 19801 )202020( ??mA mA 因 20482198010242 1110 ???? ，由此可見(jiàn)采用 11 的轉(zhuǎn)換芯片即可滿(mǎn)足要求，但市場(chǎng)上并沒(méi)有 11 位轉(zhuǎn)換器，所以系統(tǒng)中采用 12 位高精度 A/D 轉(zhuǎn)換芯片MAX1241。它使用逐次逼近技術(shù)完成 A/D 轉(zhuǎn)換過(guò)程。 15 MAX1241 內(nèi)部結(jié)構(gòu)（如圖 14）和管腳定義（如圖 15）： 圖 14 MAX1241 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 管腳 名稱(chēng) 功能 參數(shù) 1 VDD 電源 輸 入 +~+ 2 VIN 模擬電壓輸入 0~ REFV 3 SHDN 節(jié)電方式控制端 “ 0” —— 節(jié)電方式；“ 1” —— 工作 4 REF 參考電壓輸入端 ~VDD 5 GND 電源地 6 DOUT 串行數(shù)據(jù)輸出 三態(tài) 7 CS 芯片選通 “ 0” —— 選通；“ 1” —— 禁止 8 SCLK 串行輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘輸入 頻率范圍： 0~ 圖 15 MAX1241 管腳定義 A/D 模塊電路 MAX1241 的 VDD 供電范圍為 ～ ，為減少來(lái)自電源的干擾，可在VDD引腳配置 。 MAX1241 的控制線(xiàn) SCLK、 CS 、 DOUT 可與 AT89S52 的通用 I/O 口直接相連，無(wú)需任何接口變換， 模擬電壓經(jīng)前級(jí)放大至 0～ VREF 范圍后，由 AIN 引腳輸入 。 工作過(guò)程中，將 SYNC 置為低電平時(shí)候啟動(dòng)寫(xiě)序列，在這個(gè)階段， SYNC 線(xiàn)至少要保持低電平一直到 SCLK 的第 16 個(gè)下降沿， DAC 在這第 16 個(gè)下降沿被更新，如果在這之前 SYNC 被拉為高電平，就意味著寫(xiě)序列中斷，此時(shí) 移位寄存器復(fù)位。然而從方便系統(tǒng)擴(kuò)展來(lái)和 價(jià)格來(lái)考慮，我們選用了EEPROM— 24C02，它是采用 2? C 接口的一種常用 2Kbit（ 256 8bit）的存儲(chǔ)器。 2? C 總線(xiàn)支持任何一種 IC 制造工藝，并且 PHILIPS和其他廠(chǎng)商提供了種類(lèi)非常豐富的 2? C 兼容芯片。 2? C 總線(xiàn)的數(shù)據(jù)傳送格式是在 2? C 總線(xiàn)開(kāi)始信號(hào)后，送出的第一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)是是用來(lái) 識(shí)別 從器件的地址，其中前七位為地址碼，第 8 位為方向位（ R/W)。 18 圖 18 24C02C 引腳 A0、 A1 和 A2 引腳用于多器件工作。因此， SDA 總線(xiàn)要求在該引腳與VCC 之間接入上拉電阻。如果連接到 VSS， 寫(xiě)操作使能。采用 C51 編寫(xiě)的應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)清楚、模塊化程度高、可讀 性強(qiáng)，并容易移植。在實(shí)時(shí)要求較高的場(chǎng)合，可采用 C51 匯編混合編程。在某些情況下，也可以將絕對(duì)程序轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制代碼程序 (.hex文件 )。 其中監(jiān)控程序流程圖如圖 21 所示： 圖 20 主程序流程圖 圖 21 監(jiān)控程序流程圖 中斷程序設(shè)計(jì) 21 中斷程序主要是 對(duì)不同的按鍵做出不同的處理，其中斷流程圖如圖 22 所示： 圖 22 中斷程序流程圖 其中數(shù)字程序流程圖如圖 23 所示。這樣做大大減小了編程難度！ 系統(tǒng)的完整程序見(jiàn)附錄 B。它是目前最好的仿 真單片機(jī)及外圍器件的工具。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多種 編譯器 。連續(xù)單擊幾次加鍵，再單擊“減”鍵，也達(dá)到我們想要的結(jié)果。 單片機(jī)最小系統(tǒng)調(diào)試 先查看電源，然后利用示波器測(cè)單片機(jī) ALE 引腳，以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，即為正常工作。 數(shù)模轉(zhuǎn)換與功放電路調(diào)試 我們直接編寫(xiě)程序，并給定某個(gè)確定的數(shù)值，看轉(zhuǎn)換結(jié)果是否正確。 由于時(shí)間和硬件的原因，這部分只是我們?cè)谲浖{(diào)試上的方法，在實(shí)際中沒(méi)有進(jìn)行調(diào)試。 第五章 設(shè)計(jì)總結(jié) 經(jīng)過(guò) 兩 個(gè)多月的努力 ， 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了 ,但是現(xiàn)在 回想起來(lái)做畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程，頗有心得，其中有苦也有甜，艱辛 的 同時(shí)又充滿(mǎn)樂(lè)趣！通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，沒(méi)有接受任務(wù)以前覺(jué)得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。查資料是做畢業(yè)設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作， 我們 到圖書(shū)館 去借了相關(guān)方面的書(shū)籍 ， 同時(shí) 也 在網(wǎng) 上大量搜索相關(guān)內(nèi)容 。這一步是關(guān)鍵，因?yàn)橐院蟮墓ぷ鞫际窃诖嘶A(chǔ)上做的！ 第四，有了研究方向，就要?jiǎng)邮謱?shí)現(xiàn)。 第五 , 軟件仿真成功以后，我們才開(kāi)始寫(xiě)論文和實(shí)物電路的焊接， Word 雖然是人人都知道的文字編輯軟件，但真要用它來(lái)寫(xiě)論文，才發(fā)現(xiàn)自己懂得的一點(diǎn)點(diǎn)Word 知識(shí)不夠用，還好有網(wǎng)絡(luò)，能夠在線(xiàn)學(xué)習(xí) Word 的使用技巧，以完成論文的編輯和排版。畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)作的過(guò)程并不輕松：各種壓力的時(shí)時(shí)襲擾，知識(shí)積累的尚欠火候，致使我一 次次埋頭于圖書(shū)館中，一次次在深夜奮力敲打鍵盤(pán)。他對(duì)我的設(shè)計(jì)從確定題目、修改直到完成，給予了我許多的指點(diǎn)和幫助。 感謝我的父母， 是他們無(wú)微不至的關(guān)懷、一貫的體諒與支持，使我能在工作和學(xué)習(xí)上不斷前進(jìn)，他們是我努力工作和積極生活的精神支柱。 參考文獻(xiàn) 孫涵芳 徐愛(ài)卿 .MCS— 51 系列單片機(jī)原理 .北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 閻石 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版 周雪 . 模擬電子技術(shù) [M]. 西安 : 西安電子科技大學(xué)出版社 ,2020. 梅笙 ,李瑋 . 基于 AT89C52 控制的數(shù)控直流電流源的設(shè)計(jì) [J ] . 電子測(cè)試 ,2020 (2) :19223. 張毅剛 .新編 MCS51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì) [M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)的 出版社，2020 全國(guó)人學(xué)牛電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì) .全國(guó)人學(xué)牛電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編( 2020 ) [ M ].北京 :北京理工學(xué)出版社， 2020. 黃智偉 .全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽訓(xùn)練教程 [M].北京 :電子上業(yè)出版社，2020. 全國(guó)人學(xué)牛電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì) .全國(guó)人學(xué)牛電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編(第一屆一第五屆 )[M ].北京 :北京理 }_人學(xué)出版社， 2020. 趙東波，郭榮幸，趙雨斌 .基于單片機(jī)的數(shù)控直流電流源設(shè)計(jì)與買(mǎi)現(xiàn) [J].儀表技術(shù) .2020 鐘乃元，高飛 .量技術(shù) .2020, 30 (9)大電流高精度恒流源 176一 178. 1顧三春 仝迪 .電子技術(shù)實(shí)驗(yàn) .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 .2020 1全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽硬件電路設(shè)計(jì) .陳永真，韓梅，陳之勃 .電子工業(yè)出版社 . 1感悟設(shè)計(jì) .王偉 編 .北京航空航天大學(xué)出版社 . 1單片機(jī)原理課程設(shè)計(jì) 張一斌，余建坤， 2020 33 附錄 A 原理圖 P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67