【正文】 電路聯(lián)系起來，這不論是對我 們以后的就業(yè)還是學(xué)習(xí)，都會起到很大的促進(jìn)和幫助。當(dāng)上電時，電源會輸出設(shè)置的 ， 若在此時 按下 KEY2鍵，電壓加 ，按 KEY3鍵電壓減 ，然后 通過一個三位一體的 LED顯示器輸出 的電壓值 。同時，主程序調(diào)用顯示子程序，將電壓值顯示在 LED顯示屏上。通過運(yùn)放 UA741 將 DA 的輸出電流轉(zhuǎn)化為電壓，再通過運(yùn)放 UA741 將電壓反相并放大。 圖 鍵掃子程序流程圖 21 結(jié) 論 本文完成了一個數(shù)控直流電壓源的設(shè)計(jì)。 圖 顯示子程序流程圖 N 20 開 始 有鍵閉合 調(diào)顯示子程序延時去抖 有鍵閉合 鍵釋放否 保存鍵值 結(jié) 束 調(diào)顯示子程序 N Y N Y N Y 鍵掃子程序流程圖 鍵掃子程序負(fù)責(zé)掃描 P1 口，屏蔽掉高四位數(shù)據(jù)后， 得到 P1 口的處理函數(shù)，即 P1 口低四位的反碼。 先將顯示電壓的整數(shù)位，小數(shù)點(diǎn)后第一位，小數(shù)點(diǎn)后第二位分別表示出來。若 KEY2鍵按下，令 P0口的數(shù)據(jù)減 3，令輸出電壓減小 ，然后再次調(diào)用顯示子函數(shù)，顯示減小后的電壓值 。所以，軟件程序負(fù)責(zé)循環(huán)檢測是否有按鍵信號，如果 KEY2按下，則輸出電壓增加 ；如果 KEY3按下，則輸出電壓減小 ；如果 KEY1 按下，則單片機(jī)復(fù)位，返回初始狀態(tài)，單片機(jī)輸出再次變?yōu)?00H，輸出電壓再次變?yōu)?。 16 圖 電源電路工作原理圖 17 第四 章 數(shù)控直流電壓源軟件系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)原理 本軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是對直流電壓源步進(jìn)電壓的控制和顯示。本系統(tǒng)采用自制電源供電， 在此特設(shè)計(jì)了一個 輸出 為 正負(fù) 15 伏的電源。在多位 LED顯示時，為了簡化電路、降低成本，將所有位的段選碼并聯(lián)在一起，由一個 8位 輸入輸出口 控制，而共陰極點(diǎn)或共陽極點(diǎn)分別由相應(yīng)的口線控制 [3]。 靜態(tài)顯示： 所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一字符時，相應(yīng)段的發(fā)光 二極管 恒定地導(dǎo)通或截止，并且顯示器的各位可同時顯示。 LED 顯示器由七個發(fā)光二極管組成，本設(shè)計(jì)采用共陰級接法。使用時公共陰極接地，這樣 若二極管的陽極端輸入高電平，則該 發(fā)光 二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，若陽極端 輸入低電平 ， 則 該發(fā)光二極管 不點(diǎn)亮。 共陽極接法 ： 把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極。本設(shè)計(jì)所用到的 LED顯示器由七個發(fā)光二極管組成，因此也稱之為七段 LED顯示器。當(dāng)有鍵按下時，單片機(jī)的相應(yīng)口線通過按鍵與地相連的電路被接通，單片機(jī)接口被拉成低電平，此時其它口線的電平狀態(tài)不變。 (2)矩陣式鍵盤：行列式鍵盤采用行列電路結(jié)構(gòu)，當(dāng) 按鍵較多時所占用的口線相對較少，鍵盤規(guī)模越大，其優(yōu)點(diǎn)越明顯。 非編碼式鍵盤接照與主機(jī)連接方式的不同，可分獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。 柔性按鍵：外形及面板布局等可按整機(jī)要求設(shè)計(jì)，在價格、壽命、防潮、防銹等方面顯示出較強(qiáng)的優(yōu)越性。硬件是指鍵盤的結(jié)構(gòu)及其主機(jī)的連接方式；軟件是指對鍵盤操作的識別與分析，即鍵盤管理程序。 單片機(jī)復(fù)位期間不產(chǎn)生 ALE 和 PSEN 信號，即ALE=1和 PSEN =1。按 鍵復(fù)位即是 ，若要復(fù)位 時 ，只要按圖 中的 KEY1鍵，電源 VCC經(jīng)電阻 R R41分壓，在 RESET端產(chǎn)生一個復(fù)位高電平。 本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時鐘電路來確保整個電路的協(xié)調(diào)工作。電容器 C1和 C2的 主要功能是協(xié)調(diào)振蕩器頻率及幫助振蕩器起振 ， 其 電容值 一般 在 20pF－ 60pF，典型值為 30pF。 51單片機(jī)芯片內(nèi)部就有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳 XTAL1，其輸出端為引腳 XTAL2。 電壓調(diào)整電路的工作電路圖如圖 。 如圖 ， 因?yàn)檩敵鲭妷?Vout=Vref*(1+R12/R13)+Iadj*R2,設(shè)節(jié)點(diǎn) A的電壓為 Ux,運(yùn)放 UA741的輸出電壓 為 U，則有 VoutUx=Vref, 又有 Ux=[(VoutU)/(R12+R13)]*R12+U,由此可見 ,Vout 與 U 之間存在線性關(guān)系， Vout隨著 U的變化而變化，改變電位 器 R6的阻值即可改變 U 的值，進(jìn)而改變整個電路的輸出 Vout。如此一來，我們只要改變單片機(jī) P0口的數(shù)據(jù)輸出便可改變 DAC0832的輸出電壓，設(shè)當(dāng) P0口得輸出數(shù)據(jù)為 00H時， DAC0832的輸出電壓就為 0V。這六個部分分別是： D/A 轉(zhuǎn)換電路，電壓 調(diào)整（ 反相放大及穩(wěn)壓 輸出 ） 電路，時鐘振蕩電路，電壓預(yù)置復(fù)位電路，鍵盤電路，顯示電路。 LM350還 能提供極良好的負(fù)載調(diào)整率，但為實(shí)現(xiàn)最優(yōu)性能需要注意幾點(diǎn)。為達(dá)到這一點(diǎn)，所有靜態(tài)工作電流都返回到輸出端。它的主要特點(diǎn)有 [6]， ① 輸出電流超過 3安 ② 輸出電壓在 33伏之間可調(diào)節(jié) ③ 內(nèi)部熱過載保護(hù) ④ 不隨溫度變化的內(nèi)部短路電流限制 ⑤ 輸出晶體管安全工作區(qū)補(bǔ)償 ⑥ 對高壓應(yīng)用孚空工作 ⑦ 標(biāo)準(zhǔn) 3引腳晶體管封裝 ⑧ 避免置備多種電壓 圖 LM350 基本工作原理電路圖 9 LM350 是三端浮動穩(wěn)壓器 ， 其基本電路工作原理如圖 所示。此穩(wěn)壓器非常易于使用，只需要兩個外部電阻來設(shè)置輸出電壓。 （ 4）偏置電路 為各級提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。 （ 2）中間放大級 由多級直接耦合放大器組成，以獲得足夠高的電壓增益。該電路采用 直通方式 ， DA的 CS 、 XFER 、 2WR 和 1WR 接地 ，讓 DA工作在 直通狀態(tài) 下 [1]。 DAC0832有兩個接地端，一般情況下，這兩個地端均并聯(lián)接地。 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC0832 DAC0832 是 8 分辨率的 D/A 轉(zhuǎn)換集成芯片。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。 PSEN：外部程序存儲器的選通信號。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。在 FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 P3口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能， P3口還接收一些用于 Flash 閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。對端口 P2 寫“ 1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時 可作輸入口，作輸入口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 (IIL)。 P1口： P1 是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流） 6 4 個 TTL 邏輯門電路。 P0口： P0 口是一組 8 位漏極開路型雙向 I/O 口， 也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 它的特點(diǎn)是，擁有 8K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲器 ， 256*8 位內(nèi)部 RAM，三 個 16 位定時器 /計(jì)數(shù)器， 8 個中斷源，擁有低功耗的閑置和掉電模式，以及片內(nèi)震蕩器和時鐘電路。 方案中使用運(yùn)算放大器放大電壓，由于運(yùn)算放大器具有很大的電源電壓抑制化，可以大大減少輸出端的紋波電壓，避免了線性調(diào)壓電源整流濾波后的紋波對輸出的影響。通過運(yùn)放 UA741將 DA的輸出電流轉(zhuǎn)化為電壓，再通過運(yùn)放 UA741將電壓反相并放大。 該電路 具有 設(shè)計(jì)簡單 ， 應(yīng)用廣泛，精度較高等特點(diǎn) 。 本 數(shù)控 直流 電 壓 源，可以達(dá)到每步 電壓調(diào)整 ，輸出 電壓范圍 ，電流可以達(dá)到 3A。 3 本課題研究內(nèi)容 及方法 隨著時代的發(fā)展，數(shù)字電子 技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研等各個領(lǐng)域，本文將設(shè)計(jì) 一種數(shù)控直流電源，本電源由電源電路、顯示電路、控制電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路 ， 電壓調(diào)整 電路五 部分組成，含有 單片機(jī)系統(tǒng)、鍵盤、數(shù)碼管顯示器、 D/A 轉(zhuǎn)換電路、 電壓反相放大電路 ， 穩(wěn)壓電路等幾部分 。隨著時間的推移，由于板載電源管理的更廣泛應(yīng)用和行業(yè)能源節(jié)約和運(yùn)行最優(yōu)化的關(guān)注，電源行業(yè)和半導(dǎo)體生產(chǎn)商們便開始共同開發(fā)這種名為 “數(shù)控電源”的新產(chǎn)品。新的變換技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，各種類型專用的集成電路、數(shù)字信號處理器件的研制應(yīng)用，到 90年代，已經(jīng)出現(xiàn)了數(shù)控精度達(dá)到 的數(shù)控電源，功率密度達(dá)到每立方英寸 50W的數(shù)控電源。在以后的一段 時間里，數(shù)控電源技術(shù)有了長足的發(fā)展。只有滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，才能夠進(jìn)入市場。當(dāng)今電源技術(shù)融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等諸多學(xué)科領(lǐng)域。 而且成本小，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，便于在大規(guī)模的社會生產(chǎn)中采用。 眾多家用電器以及各類電子電氣設(shè)備 均需要直流穩(wěn)壓電源對其進(jìn)行供電。而普通的直流穩(wěn)壓電源或多或少存在這樣或那樣的問題，它們的電 壓輸出是通過波段開關(guān)和電位器來控制的，當(dāng)輸出電壓需要精確輸出，或者 在一個小范圍內(nèi)微調(diào)時，困難相對來說就很大；而且，隨著使用時間的增加，模擬電路元器件在使用過程中難免發(fā)生磨損，波段開關(guān)與電位器均會或多或少產(chǎn)生接觸不良現(xiàn)象，這會造成電壓輸 出的誤差。 設(shè)計(jì)使用 3 三位一體數(shù)碼管，可以顯示三位數(shù)，一個小數(shù)位，比如可以顯示 ，采用動態(tài)掃描驅(qū)動方式。另外該方案采用了兩個按鍵實(shí)現(xiàn)輸出電壓的方便設(shè)定， 具有微調(diào)整功能， 顯示部分我們采用了 LED 數(shù)碼管來動態(tài)顯示輸出電壓值。 設(shè)計(jì)采用 8 位精度的 DA 轉(zhuǎn)換器 DAC083三端可調(diào)穩(wěn)壓器 LM350 和 UA741 運(yùn)算放大器構(gòu)成穩(wěn)壓源，實(shí)現(xiàn)了輸出電壓范圍為＋ ～ +，電壓步進(jìn) 的數(shù)控穩(wěn)壓電源，具有較高的精度與穩(wěn)定性。 利 用 兩個按鈕調(diào)整電壓、并且通過共陰極三位一體 LED 顯示輸出的電壓值。其中直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一，直流穩(wěn)壓電源有許多基本功能和要求， 例如輸出電壓值能夠在額定輸出電壓值以下 任意設(shè)定和正常工作；對輸出的電壓值要求精確的顯示和識別。 現(xiàn)當(dāng)代社會是信息技術(shù)不斷發(fā)展的社會，模擬技術(shù)逐漸被更為優(yōu)越 方便的數(shù)字技術(shù)取代，大規(guī)模的社會化生產(chǎn)也要求更高的技術(shù)和效率。 基于單片機(jī)控制的數(shù)控直流電 壓源可以克服模擬穩(wěn)壓電源構(gòu)成復(fù)雜，元器件磨損嚴(yán)重，穩(wěn)壓精度不高，讀數(shù)不方便等缺點(diǎn)，更穩(wěn)定更直觀的完成模擬穩(wěn)壓電源的任務(wù)。電力電子技術(shù)是電能的最佳應(yīng)用技術(shù)之一。電源在使用時會造成很多不良后果，世界各國紛紛對電源產(chǎn)品提出了不同要求并制定了一系列的產(chǎn)品精度標(biāo)準(zhǔn)。這些理論為其后來的發(fā)展提供了一個良好的基礎(chǔ)。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。 早在九十年代，半導(dǎo)體生產(chǎn)商們就開發(fā)出了數(shù)控電源管理技術(shù)，而在當(dāng)時，這種方案的性價比與當(dāng)時廣泛使用的模擬控制方案相比處于劣勢，因而無法被廣泛采用。但人們對它的要求也越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活提供更好更方便的設(shè)施，就需要從數(shù)字電子技術(shù)入手，一切向數(shù)字化和智能化方向發(fā)展。 該數(shù)控直流穩(wěn)壓電源 與傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源相比具有 直觀，操作方便，電源穩(wěn)定性高以及 輸出電壓大小 可精細(xì)調(diào)節(jié)等 特點(diǎn)。工作過程中，單片機(jī)輸出驅(qū)動 LED顯示，通過鍵盤可設(shè)置和調(diào)整電壓值。 DA 的 8腳接參考電壓， DA 的 參考 電壓接 5V電源 ，所以在 DAC的 8 腳輸出電壓的分辨率為 5V/256 約等于 ，也就是說 DA輸入數(shù)據(jù)端每增加 1，電壓增加 。 89C52作為一個智能化的可編程器件，便于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展。 89C51單 片