【文章內容簡介】 RL*C≥（ 3～ 5） *(T/2) 其中 RL 為負載， C 為濾波電容， T 為電網交流電周期 本設計采用的是功率為 12W，雙 15V 變壓器，所以 RL=U/I=U*U/W≈ （ U=*15V）。 C=[(3～ 5)/100/]F≈ 800～ 1333uf 電容耐壓值為： **15≈ 選取濾波電容選取濾波電容 C=1000uF/35V +5V 電源只要供單片機部分， LCD 液晶顯示部分，參考電壓部分使用， 該電路電子科技大學成都學院本科畢業(yè)設計論文 14 部分采用在 LM7815 穩(wěn)壓輸出的基礎上再通過 LM7805 進行穩(wěn)壓輸出。前端濾波電容選取的濾波電容 C=25Uf/25V，之后接 104 瓷片電容。 TLC5615 電路 TLC5615 的在電 路中發(fā)揮重要作用，它將單片機輸出的數字量進行數模轉換，然后在將轉換后的模擬量以電壓的形式輸送到下一級電路作為差分電路反向輸入端信號。我們這里選用 TLC5615,該器件是由 TEXAS 儀器公司新推出的串行 10 位數 / 模轉換器， 一種 10 位分辨率、單道 D/A 轉換芯片。由于它體積小，兼容性，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經有很高的普及率。D/A 轉換器的位數決定了電源系統(tǒng)控制電壓輸出的范圍和精度，同時電源系統(tǒng)輸出電壓步進精度涉及的環(huán)節(jié)很多。 TLC5615 的特點 TLC5615 是一個串行 10 位 DAC 芯片 , 性能比早期電流型輸出的 DAC要好。只需要通過 3 根串行總線就可以完成 10 位數據的串行輸入，易于和工業(yè)標準的微處理器或微控制器單片機接口相連 ,適用于電池供電的測試儀表、移動電話，也適于數字失調與增益調整以及工業(yè)控制場合。其主要特點如下 : 單 5V 電源工作 3 線串行接口（ SPI） 高阻抗基準輸入端 DAC 輸出的最大電壓為 2 倍基準輸入電壓 上電時內部自動復位 微功耗 ,最大功耗為 輸出 轉換速率快，更新率為 小型 (D)封裝 TLC5615CD 和塑料 DIP(P)封裝 TLC5615CP 的工作溫度范圍均0℃～ 70℃，而小型（ D）封裝 TLC5615ID 和塑料 DIP（ P）封裝 TLC5615IP 的工作溫度在 40 ℃～ 85 ℃的范圍內。 LC5615 芯片接口說明（圖 35） AGND 模擬地 第 3 章 系統(tǒng)硬件設計 15 REFIN 基準電壓輸入端 OUT DAC 模擬電壓輸出 VDD 正電源電壓端 DIN 串行二進制數輸入端 SCLK 串行時鐘輸入端 CS 芯片選擇，低有效 DOUT 用于級聯的串行數據輸出 圖 35 TLC5615引腳圖 本設計電路中的 TLC5615 在本設計中，片選信號端 CS，時鐘信號端 SCLK，數據信號端 DIN 分別與單片的 I/O 連接，單片機通過 I/O 模式 SPI 通信控制 TLC5615 模擬量輸出?；鶞孰妷狠斎攵?REFIN 接到由電阻分壓電路部分，其輸入的基準電壓由 R16 進行調節(jié)。 DAC 模擬電壓輸出端 OUT 接到差分電路的方向輸入端 Vi1，如圖 36 所示。 圖 36 TLC5615工作電路 TLC5615輸出電壓計算公式： Vout=Vref * N /1024 公式（ 31） 電子科技大學成都學院本科畢業(yè)設計論文 16 其中 Vref為參考電壓， N為輸入的二進制數。 差動放大電路 在前面的方案二中已對差動電路電壓輸出做了相關說明這里將不再重復，本節(jié)將詳細介紹運算放大器的相關參數，本設計中選用的是雙運算放大器LM358,LM358 內部包括有兩個獨立的、高增益、內部頻率補償的雙運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工 作條件下，電源電流與電源電壓無關。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增 益模塊和其他所有可用單 電源供電的使用運算放大器的場合。 LM358的封裝形式有塑封 8引線雙列直插式和貼片式。 圖 37為 LM358的引腳排列圖： 圖 37 LM358引腳圖 其特性參數如下： 內部頻率補償 直流電壓增益高 (約 100dB) 單位增益頻帶寬 (約 1MHz) 電源電壓范圍寬：單電源 (3— 30V)； 雙電源 (177。 一177。 15V) 低功耗電流，適合于電池供電 低輸入偏流 低輸入失調電壓和失調電流 共模輸入電壓范圍寬，包括接地 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 輸出電壓擺幅大 (0 至 ) 第 3 章 系統(tǒng)硬件設計 17 LM317 穩(wěn)壓輸出 LM317 是美國國家半導體公司的三端可調正穩(wěn)壓器集成電路。我國和世界各大集成電路生產商均有同類產品可供選用，是使用極為廣泛的一類串連集成穩(wěn)壓器。 LM317 的輸出電壓范圍是 至 37V，負載電流最大為 。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設置輸出電壓。此外它的線性調整率和負 載調整率也比標準的固定穩(wěn)壓器好。 LM317 內置有過載保護、安全區(qū)保護等多種保護電路。通常 LM317 不需要外接電容，除非輸入濾波電容到 LM317 輸入端的連線超過 6 英寸（約 15 厘米）。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應。調整端使用濾波電容能得到比標準三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。 LM317 能夠有許多特殊的用法。比如把調整端懸浮到一個較高的電壓上，可以用來調節(jié)高達數百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過 LM317 的極限就行。當然還要避免輸出端短路。還可以把調整端接到一個可編程電壓上，實現可編 程的電源輸出。 LM317 特性簡介 可調整輸出電壓低到 。 保證 輸出電流。 典型線性調整率 %。 典型負載調整率 %。 80dB 紋波抑制比。 輸出短路保護。 過流、過熱保護。 調整管安全工作區(qū)保護。 標準三端晶體管封裝。 電壓范圍 LM317 至 37V 連續(xù)可調 引腳圖如圖 38 所示： 圖 38 LM317 引腳圖 其中： 1 為調節(jié)端； 2 為電壓輸出端； 3 為電壓輸入端。 電子科技大學成都學院本科畢業(yè)設計論文 18 按鍵控制部分 KEY1 鍵 作為預設電壓確定鍵，當 LCD 顯示 為“預設電壓輸出：”字樣時，按下 KEY1 鍵一下，可對預設電壓進行確認，以及跳出預設電壓模式，此時預設電壓將實時的反應在電壓輸出端，而 LCD 則顯示“當前電壓輸出：”字樣以及輸出電壓值。 KEY2 鍵 作為預設電壓模式鍵，當按下一次 KEY1 鍵，外部中斷 0 產生中斷，程序進入中斷服務程序即預設電壓模式。此時 LCD 上顯示“預設電壓輸出：”字樣，按下 KEY3 鍵一次，電壓步減 ；按下 KEY4 鍵一次，電壓步增 。按下 KEY5 鍵一次，電壓步減 ；按下 KEY6 鍵一次，電壓步增 。預設電壓完成后按下 KEY1 確定鍵，跳出外部中斷 0 服務程序，預設模式跳轉到實時電壓輸出模式，屏幕上顯示“當前電壓輸出：”字樣。 KEY3 鍵 作為 電壓步減鍵，當按下一次 KEY3 鍵，電壓步減 ，步減范圍為 ~ 之間步減。當 LCD 上顯示“當前電壓輸出：”字樣時，此時按下按鍵進行步減操作，其值將實時的反應在電壓輸出端；而當 LCD 上顯示“預設電壓輸出：”字樣時，此時按下按鍵進行步減操作，其值將不會實時的反應在電壓輸出端，只有當按下 KEY1 鍵確定鍵，預設電壓才會實時的反應到電壓輸出端。 KEY4 鍵 作為 電壓步增鍵，當按下一次 KEY4 鍵，電壓步增 ，步增范圍為 ~ 之間步減。當 LCD 上顯示“當前電壓輸出：”字樣時，此時按下按鍵進行步增操作，其值將實時的反應在電壓輸出端；而當 LCD 上顯示“預設電壓輸出：”字樣時，此時按下按鍵進行步減操作，其值將不會實時的反應在電壓輸出端，只有當按下 KEY1 鍵確定鍵，預設電壓才會實時的反應到電壓輸出端。 KEY5 鍵 作為 電壓步減鍵，當按下一次 KEY5 鍵，電壓步減 ，步減范圍為 ~ 之間步減。當 LCD 上顯示“當前電壓輸出：”字樣時，此 時按下按鍵進行步減操作，其值將實時的反應在電壓輸出端；而當 LCD 上顯示“預設電壓輸出：”字樣時，此時按下按鍵進行步減操作，其值將不會實時的反應在電壓輸出端，只有當按下 KEY1 鍵確定鍵，預設電壓才會實時的反應到電壓輸出端。 KEY6 鍵 作為 電壓步增鍵，當按下一次 KEY6 鍵，電壓步增 ，步增范圍為 ~ 之間步減。當 LCD 上顯示“當前電壓輸出：”字樣時，此時按下按鍵進行步增操作，其值將實時的反應在電壓輸出端；而當 LCD 上顯示“預設電壓輸出：”字樣時，此時按下按鍵進行步增操作，其值將不會 實時的反應在第 3 章 系統(tǒng)硬件設計 19 電壓輸出端，只有當按下 KEY1 鍵確定鍵，預設電壓才會實時的反應到電壓輸出端。 如圖 39為按鍵部分原理圖： 圖 39 按鍵輸入電路 LCD 顯示部分 顯示部分，選用的是飛利浦公司生產的 48X84 點矩陣 LCD 屏，該液晶屏應用廣泛，性價比相比 12864 液晶屏高出很多，該屏早期應用是作為手機顯示屏使用。 以下是參數與引腳說明： ● 基本參數 液晶行點陣數量 48 液晶列點陣數量 84 串行通信最高速率 使用溫度范圍 25℃ 至 70℃ ● 引腳說明 VCC 模塊電源 GND 模塊電源地，背光地 SCE 芯片使能 RST 外部復位輸入端 D/C 數據 /命令 DIN 串行數據輸入端 電子科技大學成都學院本科畢業(yè)設計論文 20 SCLK 串行時鐘輸入端 LED 背光電源 其工作電路如圖 310 所示： 圖 310 LC5110接口電路 SPI 接口 SPI 總線介紹 由于本設計中 TLC5615 數模轉換器和 LCD5110 液晶屏均使用了 SPI 接口與單片機進行通信，所以這里有必要對 SPI 接口以及其通信協議進行一下簡略的介紹。 SPI：高速同步串行口。是一種標準的四線同步雙向串行總線，英語縮寫為Serial Peripheral interface。該接口是 Motorola 首先在其 MC68HCXX 系列處理器上定義的。 SPI 接口主要應用在 EEPROM， FLASH，實時時鐘， AD 轉換器，還有數字信號處理器和數字信號解碼器之間。 SPI，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約了芯片的管腳，同時為PCB 的布局上節(jié)省空間，提供方便，正是出于這種簡單易用 的特性，現在越來越多的芯片集成了這種通信協議。 SPI 總線系統(tǒng)是一種同步串行外設接口，它可以使 MCU 與各種外圍設備以串行方式進行通信以交換信息。外圍設置 FLASHRAM、網絡控制器、 LCD 顯示驅動器、 A/D 轉換器和 MCU 等。 SPI 總線系統(tǒng)可直接與各個廠家生產的多種標準外圍器件直接接口，該接口一般使用 4 條線：串行時鐘線（ SCK）、主機輸入 /從機輸出數據線 MISO、主機輸出 /從機輸入數據線 MOSI 和低電平有效的從機選第 3 章 系統(tǒng)硬件設計 21 擇線 SS(有的 SPI 接口芯片帶有中斷信號線 INT、有的 SPI 接口芯片沒有主機輸出 /從機輸 入數據線 MOSI)。 SPI 的通信原理很簡單，它以主從方式工作，這種模式通常有一個主設備和一個或多個從設備，需要至少 4 根線，事實上 3 根也可以（用于單向傳輸時，也就是半雙工方式）。也是所有基于 SPI 的設備共有的，它們是 SDI（數據輸入），SDO（數據輸出）， SCK（時鐘）， CS（片選）。 （ 1） SDO – 主設備數據輸出，從設備數據輸入 （ 2） SDI – 主設備數據輸入，從設備數據輸出 （ 3） SCLK – 時鐘信號，由主設備產生 （ 4） CS – 從設備使能信號，由主設備控制 其中 CS 是控制芯片是否被選中的，也就是說只有片選信號為預先規(guī)定的使能信號時（高電位或低電位），對此芯片的操作才有效。這就允許在同一總線上連接多個 SPI 設備成為可能。接下來就負責通訊的 3 根線了。通訊是通過數據交換完成的，這里先要知道 SPI 是串行通訊協議，也就