【正文】 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)的數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源是以單片機(jī)為核心控制系統(tǒng)。硬件設(shè)計(jì)包括：譯碼顯示電路、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器電路、鍵盤(pán)電路、放大電路和保護(hù)電路等幾個(gè)方面。4）允許 CPU 中斷、允許外部中斷 0 中斷、允許外部中斷 1 中斷。第 2 章為系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)部分，這部分是對(duì)整個(gè)模塊的供電直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)的供電電源包括：+5V、+12V 、 15V。 32 系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì) 穩(wěn)壓電源的基本原理直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)是電子設(shè)備的能源電路，關(guān)系到整個(gè)電路設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和可靠性，是電路設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，本數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)中要用到的直流穩(wěn)壓電源有：+5V、+12V、177。圖 直流穩(wěn)壓電源基本組成框圖電源變壓器的作用是將電網(wǎng) 220V 的交流電壓變成整流電路所需要的電壓 。 ?（）每只二極管或橋堆所承受的最大反向電壓 1RM2?（） 4對(duì)于橋式整流電路，每只二極管的平均電流 1RD(AV)?（） RC 濾波電路中， C 的選擇應(yīng)適應(yīng)下式，即 RC 放電時(shí)間常數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足 24T（）式中，T 為輸入交流信號(hào)周期，R 為整流濾波電路的等效負(fù)載電阻。132V VGNDINOUTMC78121234 C2 + C12200uf + C447ufGND220v+12v圖 +12V 穩(wěn)壓電源電路此+12V 給基準(zhǔn)電壓源供電，它主要用在電壓放大電路和電流放大電路中作為三級(jí)管的集電極電壓，電容的作用和＋5V 電壓中電容作用相同。電容作用同上。對(duì)于電容器老練來(lái)說(shuō)，無(wú)論是那一種紋波，只要不是太大，一般對(duì)電容器老練質(zhì)量不會(huì)構(gòu)成影響。紋波的害處主要有以下幾點(diǎn)： ①容易在用設(shè)備中產(chǎn)生不期望的諧波，而諧波會(huì)產(chǎn)生較多的危害。 ⑤會(huì)帶來(lái)噪音干擾，使圖像設(shè)備、音響設(shè)備不能正常工作。④合理布線(xiàn)。圖 數(shù)控電源的硬件電路組成框圖圖 所示數(shù)控電源的輸出電壓是由鍵盤(pán)控制的。顯示電路既可用來(lái)顯示輸出的電壓，也可以來(lái)顯示鍵盤(pán)電路的調(diào)整過(guò)程。模擬信號(hào)放大電路包括電壓放大和電流放大兩個(gè)部分，前者使得輸出電壓滿(mǎn)足要求，后者降低負(fù)載變化對(duì)輸出電壓的影響。本章主要介紹什么是單片微型計(jì)算機(jī)；它與微型計(jì)算機(jī)的區(qū)別是什么；單片微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況及其特點(diǎn)和應(yīng)用。它們之間相互連結(jié)，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī) [2]。第二階段（1974～1978） ，初級(jí)單片機(jī)階段，以 INTEL 公司的MCS48 為代表。片內(nèi)ROM，RAM 容量加大，且尋址范圍可達(dá) 64K 字節(jié)，有的片內(nèi)還帶有 A/D 轉(zhuǎn)換器接口。第四階段（1983～現(xiàn)在） ，8 位單片機(jī)鞏固發(fā)展及 16 位單片機(jī)推出階段。 89C51 單片機(jī)的引腳描述及片外總線(xiàn)結(jié)構(gòu)89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱(chēng)單片機(jī)。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL 的 89C51 是一種高效微控制器，89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。GND（20 腳）接地。在此引腳與 VSS 引腳之間連接一個(gè)約 10KΩ 的下拉電阻，與 VCC 引腳之間連接一個(gè)約 10μF 的電容，可以保證可靠地復(fù)位。即使不訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ALE 端仍然以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。對(duì)于 EPROM 型的單片機(jī)（如 8751） ，在EPROM 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（ ） 。 同樣可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出）8 個(gè) LS 型的 TTL 輸入。對(duì)于 EPROM 型的單片機(jī)（如 8751） ，在 EPROM 編程期間，此引腳也用于施加 21 伏的編程電源（VPP） 。能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè) LS TTL 負(fù)載。在訪(fǎng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它可以作為擴(kuò)展電路高 8 位地址總線(xiàn)送出高 8 位地址。P3 能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) LS TTL 負(fù)載。表 P3 口的第二功能定義口線(xiàn) 引腳 第二功能 10 RXD（串行輸入口） 11 TXD（串行輸入口） 12 （外部中斷 0）INT0 13 （外部中斷 1）1 14 T0 （定時(shí)器 0 外部輸入） 15 T1 （定時(shí)器 1 外部輸入） 16 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)脈沖）WR 17 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖）D 譯碼顯示電路 輸入、輸出接口 P0～P 3 11 單片機(jī)具有 4 個(gè)分別被命名為 P0、P1 、P2 和 P3 的 8 位并行輸入/ 輸出接口，其中各口的功能在前面已經(jīng)做了相應(yīng)的介紹。 P0 口的 8 個(gè)引腳通過(guò)時(shí)分方式被用作數(shù)據(jù)總線(xiàn)和地址總線(xiàn)的低 8 位，P2 口的 8 個(gè)引腳被單獨(dú)用作地址總線(xiàn)的高 8 位。綜上所述，并行通信方式的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳送速度快，所有的數(shù)據(jù)位同時(shí)傳送，缺點(diǎn)是電路比較復(fù)雜，一個(gè)并行的數(shù)據(jù)有多少位，就需要多少條傳輸線(xiàn)。但是應(yīng)當(dāng)注意的是，如果第 2 個(gè)字節(jié)完成接受，而第一個(gè)字節(jié)仍沒(méi)有被讀取，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)將被丟失。引腳RXD 和引腳 TXD 也就是引腳 和引腳 ，這里它們被按 P3 口的第 2 功能來(lái)使用。串行數(shù)據(jù)一幀的位數(shù)為8 位，傳輸時(shí)低位在前，高位在后。2）工作方式 1串行口工作方式 1 為異步通信方式。數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈适强勺兊摹４袛?shù)據(jù)的發(fā)送通過(guò)引腳 TXD 進(jìn)行，串行數(shù)據(jù)的接收都是通過(guò)引腳 RXD進(jìn)行。在發(fā)送時(shí)，數(shù)據(jù)幀中可編程位的值取決于串行口控制寄存器(SCON)的位 TB8。串行輸入/輸出口的工作控制寄存器控制串行輸入/輸出口工作的控制寄存器有兩個(gè)：串行口控制寄存器 (SCON)和電源控制寄存器(PCON)。SM0 和 SM1：串行口工作方式控制位，工作方式的功能說(shuō)明如表 所示。 TI：發(fā)送中斷標(biāo)志位。表 電源控制寄存器(PCON) 的格式電源控制寄存器(PCON)中僅有 D7 位 SMOD，在串行輸入/輸出口中的控制中被應(yīng)用，它被用來(lái)控制串行通信的波特率。數(shù)碼管有共陰極和共陽(yáng)極兩種類(lèi)型。（a）共陰數(shù)碼管原理圖 （b）共陽(yáng)數(shù)碼管原理圖0 0 0 同步移位寄存器方式 0 1 1 8 位異步通信方式,波特率可變1 0 2 9 位異步通信方式,波特率為 focs/32 或 focs/641 1 3 9 位異步通信方式,波特率可變數(shù)據(jù)位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0PCON SMOD — — — GF1 GF0 PD IDL復(fù)位值 0 X X X 0 0 0 0 141234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpabfcgdeVCC1234567abcdefg8dpdp9（c ）共陰數(shù)碼管電路符號(hào)圖 （d）共陽(yáng)數(shù)碼管電路符號(hào)圖圖 數(shù)碼管的原理圖和電路符號(hào)圖 基于串行輸入/輸出口的數(shù)碼管電路如前所述，89C51 芯片提供的并行輸入/輸出口是有限的，因此必須想辦法進(jìn)行擴(kuò)展。引腳 RXD 輸出數(shù)據(jù)，引腳 TXD 輸出同步移位時(shí)鐘。引腳 RXD 的輸出數(shù)據(jù)不能直接送入數(shù)碼管，這是因?yàn)榇袛?shù)據(jù)通過(guò)一條線(xiàn)輸出，而數(shù)碼管的工作則同時(shí)需要 8 個(gè)輸入信號(hào)。從單片機(jī) TXD 引腳來(lái)的同步移位信號(hào)同時(shí)加到兩個(gè) 74LS164 的引腳 CLK，從單片機(jī)RXD 引腳來(lái)的串行數(shù)據(jù)信號(hào)加到第 1 個(gè) 74LS164 的串行數(shù)據(jù)輸入口，從第一個(gè)74LS164 的引腳 Q7 移出的串行數(shù)據(jù)再加到第 2 個(gè) 74LS164 的串行數(shù)據(jù)輸入口。 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路 DAC0832 數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器有并行輸入模式和串行輸入模式，前者如 DAC0832，后者如DAC7611。在模擬電路中，信號(hào)的特 16征為幅度連續(xù)和時(shí)間連續(xù)，如話(huà)筒輸出的語(yǔ)音信號(hào)或者溫度傳感器輸出的反映溫度變化的信號(hào)。本節(jié)以 DAC0832 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器為例介紹數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用。（2） ：片選信號(hào)（輸入） ，低電平有效。1 WR1（5） ：第 2 寫(xiě)信號(hào)（輸入） ，低電平有效。 （8）Iout2：電流輸出 2。運(yùn)算放大器的接法如圖 所示。當(dāng)系統(tǒng)中只需要一路數(shù)字/ 模擬轉(zhuǎn)換，或者雖然需要多路數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換，但是多路數(shù)字/ 模擬轉(zhuǎn)換之間不需要同步輸出時(shí)，采用單緩沖方式可以簡(jiǎn)化電路連接和程序編寫(xiě)。運(yùn)算放大器的輸出在送往負(fù)載的同時(shí)也送到 DAC0832 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的引腳 Rfb 用作反饋信號(hào)。首先當(dāng)單片機(jī)給出 DAC0832 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的地址信號(hào)，即單片機(jī)引腳 輸出低電平信號(hào)，則數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的引腳 和 的電平將滿(mǎn)足要求。最后單片機(jī)給出的寫(xiě)控制信號(hào) 的上跳邊沿同時(shí)完成輸入鎖存器和 DAC 寄存器輸出的鎖存來(lái)完成數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換。表 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器在單極性輸出時(shí)的輸入 /輸出關(guān)系 數(shù) 字 量 模擬量1 1 1 1 1 1 1 1 177。VREF(127/256)… …0 0 0 0 0 0 0 0 177。 鍵盤(pán)電路 中斷系統(tǒng)介紹MCS51 系統(tǒng)單片機(jī)屬于程序控制式計(jì)算機(jī)。在這個(gè)緊急事件被處理后，單片機(jī)應(yīng)該回到剛才暫停的地方，繼續(xù)進(jìn)行設(shè)定事件的處理 [10]。1） 定時(shí)/計(jì)數(shù)控制寄存器（TCON）定時(shí)/計(jì)數(shù)控制寄存器（TCON）在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的字節(jié)為 88H，它既可以進(jìn)行字節(jié)尋址，也可以進(jìn)行位尋址。當(dāng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器 1 的計(jì)數(shù)寄存器最高位產(chǎn)生進(jìn)位時(shí)，TF1 置 1，同時(shí)申請(qǐng)中斷。IE1：外部中斷 1 請(qǐng)求標(biāo)志位。該位由軟件進(jìn)行設(shè)置。另外，在該中斷被處理完之前，外部中斷信號(hào)還必須清 0，即轉(zhuǎn)換成高電平，否則將產(chǎn)生另一次中斷。IE0：外部中斷 0 請(qǐng)求標(biāo)志位。2） 串行口控制寄存器(SCON)串行口控制寄存器(SCON)。當(dāng)串行口工作在方式 方式 2 或者方式 3 時(shí)，如果 SM2=0，則接收到停止位時(shí)該位置 1；如果 SM2=1，則接收到停止位，還必須滿(mǎn)足第 9 位數(shù)據(jù)（RB8）為 1 該位才置 1。這個(gè)寄存器的格式如下表 所示。當(dāng) ES=1 時(shí)，允許串行口中斷；當(dāng) ES=0 時(shí)，禁止串行口中斷。當(dāng) EX1=1 時(shí)，允許外部中斷 1 中斷；當(dāng)EX1=0 時(shí)，禁止外部中斷 1 中斷。當(dāng) EX0=1 時(shí)，允許外部中斷 0 中斷；當(dāng)EX0=0 時(shí)，禁止外部中斷 0 中斷。當(dāng) PS=1 時(shí)，串行口中斷定義為高優(yōu)先級(jí)中斷；當(dāng)PS=0 時(shí)，串行口中斷定義為低優(yōu)先級(jí)中斷。PT0：定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 溢出中斷優(yōu)先級(jí)控制位。利用中斷允許寄存器（IE）可以允許單片機(jī)處理全部或者中斷申請(qǐng)；利用中斷優(yōu)先級(jí)寄存器（IP）可以使得一些中斷申請(qǐng)比另一些中斷申請(qǐng)獲得優(yōu)先處理，從而滿(mǎn)足一些具有更緊急處理事件的處理要求。如果不存在下面的阻止條件，單片機(jī)將在下一個(gè)周期響應(yīng)被激活的中斷請(qǐng)求。當(dāng)單片機(jī)響應(yīng)被激活的中斷請(qǐng)求，它將執(zhí)行下列操作：① 硬件清除相應(yīng)的中斷請(qǐng)求標(biāo)志，注意，對(duì)于串行口中斷必須使用軟件的方法清除相應(yīng)的中斷請(qǐng)求標(biāo)志。表 中斷服務(wù)程序的入口地址 中斷信號(hào) 入口地址 外部中斷 0 0003H 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 溢出中斷 000BH 外部中斷 1 0013H 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 1 溢出中斷 001BH 串行口中斷 0023H由表 可以看出，各中斷服務(wù)程序的入口地址僅間隔 8 個(gè)字節(jié)，這一點(diǎn)令程序存儲(chǔ)空間不足以放置中斷服務(wù)程序。子程序返回指令(RET)雖然也能把堆棧中保存的主程序斷點(diǎn)地址送入程序指針(PC )，返回主程序，但是不能清除響應(yīng)中斷對(duì)硬件電路所進(jìn)行的設(shè)置。按鍵開(kāi)關(guān)具有兩種狀態(tài)：閉合或者斷開(kāi)。直流電壓通過(guò)機(jī)械觸電的閉合、斷開(kāi)過(guò)程所產(chǎn)生的信號(hào)波形如圖 所示。由于采用軟件編程的方法可以降低硬件開(kāi)銷(xiāo)，因此我們一般用軟件編程的方法去除開(kāi)關(guān)抖動(dòng)。前者電路結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，但是每一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)需要占用一個(gè)單片機(jī)的輸入/輸出引腳。其中中斷方式的獨(dú)立式鍵盤(pán)電路如圖 所示。合理選擇限流電阻的阻值，推薦值為 10K，在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)是，單片機(jī)的輸入 /輸出引腳和 4 輸入與門(mén)輸入引腳都變?yōu)榈碗娖健Ｔ谥袛喾?wù)程序中，首先讀入引腳 ～ 的狀態(tài)；接著執(zhí)行一段 10ms 的延時(shí)程序；再次讀入引腳～ 的狀態(tài)；通過(guò)比較兩次讀入的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)軟件去抖