【正文】 D/A 轉(zhuǎn)換芯片使用，電流最大約為 400mA；+15V 作為運放的正電源，同時也是穩(wěn)壓輸出的主電源，電流最大約為 450mA，－15V 作為運放的負(fù)電源，+12V 給基準(zhǔn)電壓源供電，該電流較小，不超過 50mA。各中斷服務(wù)程序見附錄。同時，使用單片機(jī)控制系統(tǒng)能夠節(jié)約能源、保護(hù)設(shè)備、延長設(shè)備的使用時間。Camp。近年來，數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源也隨著數(shù)字時代的步伐前進(jìn)，數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源以其數(shù)控可調(diào)、使用方便、長期投入費用低等的特點深受人們的喜愛。 設(shè)計選題背景電力電子技術(shù)包括功率半導(dǎo)體器件與 IC 技術(shù)、功率變換技術(shù)及控制技術(shù)等幾個方面，其中電力電子器件是電力電子技術(shù)的重要基礎(chǔ)。 figures show。硬件部分包括：數(shù)字顯示電路、鍵盤電路、單片機(jī)電路、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路、模擬信號放大電路以及輸出電流過流保護(hù)電路的設(shè)計。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計題目 ：數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源的設(shè)計 摘 要隨著電源技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源成為電源研究領(lǐng)域的熱門對象，其突出特點是數(shù)控特性，數(shù)控特性體現(xiàn)在以單片機(jī)為核心實現(xiàn)對電源的輸出電壓的控制。軟件部分包括：單片機(jī)的初始化以及各模塊的執(zhí)行程序。 digital Choice。現(xiàn)代電力電子技術(shù)無論對改造傳統(tǒng)工業(yè)（電力、機(jī)械、礦冶、交通、化工、輕紡等） ，還是對高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)（航天、激光、通信、機(jī)器人等）都至關(guān)重要，并已發(fā)展成為一門獨立學(xué)科領(lǐng)域，其應(yīng)用領(lǐng)域幾乎涉及到國民經(jīng)濟(jì)的各個工業(yè)部門。隨著集成芯片的不斷發(fā)展，電源的設(shè)計也變得簡單了，不用一步一步地去連接復(fù)雜的電路，各部分的電路都集成在各部分的功能模塊中，然后將其封裝起來，構(gòu)成模塊整體，這樣，電源的設(shè)計、制作以及故障維修也相對比較簡單了，當(dāng)需要用到某些功能時，只需要將那些功能模塊連接起來組成一個整體電路，再經(jīng)過調(diào)試和測試便可以達(dá)到其特定功能，如果整體電路中的某個部分出現(xiàn)了錯誤，那么可以對各模塊進(jìn)行檢查，維修起來自然比較方便。D 技術(shù)公司的 D1UW120012HC 可以 1U的外形提供高達(dá) 1200W 功率，它是該公司 1U 前端系列電源中的一員，該系列可提供高達(dá) 1600W 功率。該設(shè)計包括硬件和軟件兩個部分。 論文結(jié)構(gòu) 2論文的主要章節(jié)安排如下：第 1 章為緒論，本章從設(shè)計的選題背景出發(fā)，介紹了數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源的基本概況、發(fā)展?fàn)顩r以及研究現(xiàn)狀。直流電源電路一般由電源變壓器、整流濾波電路以及穩(wěn)壓電路所組成如圖 所示。132V VGNDINOUTMC78051234 C2 + C12200uf + C447ufGND220v+5v圖 +5V 穩(wěn)壓電源電路此＋5V 電壓用來給單片機(jī)芯片（89C51）和數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器芯片（DAC0832）提供電壓，電容 C1 和 C2 用來有效地濾除高頻交流分量，從而減小紋波。對于不同的場合，對紋波的要求各不一樣。④會干擾數(shù)字電路的邏輯關(guān)系，影響其正常工作。它包括顯示電路、鍵盤電路、單片機(jī)電路、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路、模擬信號放大電路。在數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的輸出模擬電壓不滿足輸出電壓范圍的要求，需要增加一個電壓放大器。它在一塊芯片上集成了各種功能部件：中央處理器（CPU ） 、隨機(jī)存取存儲器（RAM ） 、只讀存儲器（ ROM） 、定時器/計數(shù)器和各種輸入/輸出（I/O ）接口（如并行 I/O 口、串行 I/O 口和 A/D 轉(zhuǎn)換器）等。在這一階段的單片機(jī)普遍帶有串行口，多級中斷處理系統(tǒng)和 16 位定時器/計數(shù)器。在本次設(shè)計中我們采用了 MCS51 系列中的 89C51 來完成產(chǎn)品的 CPU 的功能。 9圖 89C51 引腳配置圖下面按其引腳功能分為四部分?jǐn)⑹鲞@ 40 條引腳的功能：1） 主電源引腳 VCC 和 GNDVCC（40 腳）接 +5V 電壓。ALE/：當(dāng)訪問外部存儲器時，ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字PROG節(jié)。但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 信號PSEN PSE將不出現(xiàn)。由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向 I/O 口。P3 口（l0 腳17 腳）：是 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，在 MCS51 中，這 8 個引腳還用于專門功能，是復(fù)用雙功能口。尋址空間的尋址范圍為 64KB，故尋址需要 16 條地址線。串行通信的接受部分具有緩沖能力，即已經(jīng)受到的第一個字節(jié)在被讀取之前就可以開始接受第二個字節(jié)。在這種方式下，串行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收都是通過引腳 RXD 進(jìn)行，引腳 TXD 用來傳送同步移位脈沖。串行數(shù)據(jù)的發(fā)送通過引腳 TXD 進(jìn)行，串行數(shù)據(jù)的接收都是通過引腳 RXD 進(jìn)行。具體工作在哪一種波特率由電源控制寄存器(PCON)SMOD 位的內(nèi)容決定，當(dāng) SMOD 位被置 1，波特率是單片機(jī)時鐘頻率的 1/32；當(dāng) SMOD 位被清 0，波特率是單片機(jī)時鐘頻率的1/64。表 串行口控制寄存器(SCON) 的格式在表 中，每一位的具體功能如下。這個寄存器的格式如表 所示。各數(shù)碼管的原理圖和電路符號圖如下圖（a） 、 （b） 、 （c ） 、 （d）所示。因為如果第一個數(shù)據(jù)還沒有被全部發(fā)送出，再向串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器(SBUF)寫入一個數(shù)據(jù)，新寫入的數(shù)據(jù)將覆蓋沒有完成發(fā)送的第一個數(shù)據(jù)的剩余內(nèi)容，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯誤。1234567abcdefg8 dp9GNDabfcgdedp1234567abcdefg8 dp9GNDabfcgdedpA1B2QA3QB4QC5QD6CLK8CLR9QE10QF11QG12QH1374LS164A1B2QA3QB4QC5QD6CLK8CLR9QE10QF11QG12QH1374LS164R1 R2form RXDform TXD圖 基于串行輸出口的 2 位數(shù)碼管顯示電路圖。同樣單片機(jī)完成信號處理后，很多情況下還需要把離散的信號轉(zhuǎn)換成為聯(lián)系的模擬信號，完成這種功能的器件稱為數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器 [8]。WR上述兩個信號控制輸入寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式；當(dāng) ILE=1 和=0 時，為輸入寄存器直通方式；當(dāng) ILE=1 和 =1 時，為輸入寄存器鎖存方式。0832 是電流輸出，為了取得電壓輸出，需在電壓輸出端接運算放大器，Rfb 即為運算放大器的反饋電阻端。 18圖 DAC 0832 單緩沖方式接口電路原理圖由于 DAC0832 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器是電流輸出型，即它的輸出電流與輸入數(shù)字信號成正比，圖 中運算放大器用來把電流輸出信號轉(zhuǎn)換成電壓輸出信號。在這種情況下，輸入鎖存器和 DAC 寄存器的輸出都隨著輸入的狀態(tài)變化。VREF(128/256)0 1 1 1 1 1 1 1 177。當(dāng)單片機(jī)正在程序控制器的控制下處理設(shè)定的事件，如果外界發(fā)生了緊急事件的處理請求，這時單片機(jī)需要暫時停止正在處理的設(shè)定事件，轉(zhuǎn)去處理這個突發(fā)的緊急事件。TF1：定時 /計數(shù)器 1 溢出標(biāo)志位。IT1：外部中斷 1 觸發(fā)方式選擇位。因為每個機(jī)器周期僅對引腳采樣一次，所以外部中斷信號的高電平和低電平時間必須保持 1 個機(jī)器周期以上才能保證 CPU 檢測到中斷信號從高到低的跳變。在串行口允許接收（REN=1）的情況下，當(dāng)串行口工作在方式 0 時，每接收到第9 位數(shù)據(jù)該位置 1。ES：串行口中斷允許控制位。EX0：外部中斷 0 中斷允許控制位。當(dāng) PX1=1 時，外部中斷 1 中斷定義為高優(yōu)先級中斷；當(dāng) PX1=0 時，外部中斷 1 中斷定義為低優(yōu)先級中斷。表 優(yōu)先順序所中斷信號 優(yōu)先順序 外部中斷 0 定時/計數(shù)器 0 溢出中斷 外部中斷 1 定時/計數(shù)器 1 溢出中斷 串行口中斷 最高 ↓最低 89C51 單片機(jī)的 CPU 在每個機(jī)器周期對每一個中斷信號的中斷請求標(biāo)志位進(jìn)行采樣。 每種中斷信號的中斷服務(wù)程序的入口地址表 所示。像數(shù)碼管一樣，鍵盤也是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個關(guān)鍵部件 [11]。抖動的持續(xù)時間值是很重要的，可以利用硬件方法和軟件編程的方法去除開關(guān)抖動影響。獨立式鍵盤的工作方式又可分為中斷方式和查詢方式，綜合考慮，在本設(shè)計中，使用 4 個按鍵開關(guān)的中斷方式的獨立式鍵盤比較合適 [13]。去國這時外部中斷 0 的中斷被允許，則 CPU 將響應(yīng)中斷。確定有按鍵被按下，利用程序可以判斷哪一個引腳的輸入為低電平，從而確定哪一個被按下。 25KEY3KEY2KEY1KEY0R1 R2 R3 R412AG3A1B2C4D5Y6AVCCGND+5INTA0U?COMPONENT_1圖 中斷方式的獨立式鍵盤電路在圖 所示的電路中，4 個按鍵開關(guān)分別與單片機(jī)的輸入/輸出引腳 ～相連接，每個按鍵開關(guān)通過一個限流電阻與+5V 電源相連接。利用軟件編程的方法來消除抖動影響由引入一段延時來實現(xiàn)，當(dāng)?shù)谝淮螜z測到按鍵呈現(xiàn)低電平時，執(zhí)行一段延時大于 10ms 的延時子程序，然后再次確認(rèn)按鍵是否呈現(xiàn)低電平。這兩種狀態(tài)反映在電壓上就是按鍵開關(guān)呈現(xiàn)出高電平和低電平。通常在中斷服務(wù)程序的入口地址處放置一條轉(zhuǎn)移指令，如 AJMP，執(zhí)行該指令跳轉(zhuǎn)到實際的中斷服務(wù)程序。阻止單片機(jī)響應(yīng)中斷的條件如下：① CPU 正在處理同一優(yōu)先級或者更高級優(yōu)先級的中斷。當(dāng) PT0=1 時，定時/ 計數(shù)器 0 溢出中斷定義為高優(yōu)先級中斷；當(dāng) PT0=0 時，定時/計數(shù)器 0 溢出中斷定義為低優(yōu)先級中斷。4） 中斷優(yōu)先級寄存器（IP）這個特殊功能寄存器在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器中的字節(jié)為 B8H，它既可以進(jìn)行字節(jié)尋址，也可以進(jìn)行位尋址。ET1：定時/計數(shù)器 1 溢出中斷允許控制位。與串行口發(fā)送中斷一樣，CPU 響應(yīng)中斷時，該位不清 0，它需要在中斷服務(wù)程序中用軟件的方式清 0。功能與 IE1 相同。當(dāng) IT1=0，外部中斷 1 被設(shè)置為電平觸發(fā)。CPU 響應(yīng)中斷時， TF1 清 0，TF1 也可以由軟件進(jìn)行查詢和清 0。上述工作過程稱為中斷處理過程，實現(xiàn)這個過程的單片機(jī)內(nèi)部電路稱為中斷系統(tǒng)，請求單片機(jī)執(zhí)行中斷處理過程的信號稱為中斷信號源。VREF(1/256) 190 0 0 0 0 0 0 0 177。只要單片機(jī)的地址輸出線 引腳輸出低電平即可滿足 DAC0832 數(shù)字/ 模擬轉(zhuǎn)換器所需要的地址要求。引腳 Vref 的基準(zhǔn)電源由 DAC0832 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的供電電源提供，這樣就簡化了電路結(jié)構(gòu)。 （10）Vref：基準(zhǔn)電壓，其電壓可正可負(fù)，范圍10V～+10V。R（6） ：數(shù)據(jù)傳送控制信號（輸入） ，低電平有效。 DAC0832 數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換器的介紹DAC0832 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器是一種接口與 MCS51 系列單片機(jī)完全兼容，具有 8 位分辨率的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器芯片?？紤]到器件的購買方便和價格，這里采用 DAC0832。使用 8 位移位寄存器 74LS164 可以把串行信號轉(zhuǎn)換成數(shù)碼管所需要的并行信號以滿足數(shù)碼管的需要 [5]。應(yīng)用串行工作方式 0 的同步移位寄存器方式是擴(kuò)展輸入/輸出能力的一種方法。SMOD 為 1 時的波特率是它為 0 時的 2 倍。表 串行口的工作方式數(shù)據(jù)位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0SCON SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RISM0 SM1 工作方式 功能說明 13 REN：串行接收使能控制位。例如把程序狀態(tài)字(PSW)的位 P 的值送入 TB8 可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠媾夹ｒ灐?）工作方式 2串行口工作方式 2 為異步通信方式。數(shù)據(jù)傳送的波特率是固定的，為單片機(jī)時鐘頻率的 121/12。串行輸入/輸出具有獨立的發(fā)送和接受緩沖寄存器，它們共同被稱為串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器（SBUF ） ，并占用特殊功能寄存器的同一地址（99H ） 。由于一個實際的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)不可避免地需要擴(kuò)展一些外圍器件，這些外圍器件的地址都占用外圍外部數(shù)據(jù)存儲空間的地址資源，因此 P0 口可 P2 口通常不被通用并行輸入/ 輸出接口。作為第一功能使用時，就作為普通 I/O 口用；功能和操作方法與 P1 口相同。對8058032， 引腳的第二功能為 T2 定時/計數(shù)器的外部輸入， 引腳的第二功能為 T2EX 捕捉、重裝觸發(fā)，即 T2 的外部控制端。 /VPP：當(dāng)A 10端保持高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，但在 PC（程序計數(shù)器）值超過EA0FFFH（對 8051/8751/80C51）或 1FFFH（對 3052）時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。2） 外接晶體引腳 XTAL1 和 XTAL2XTAL1 和 XTAL2 外