【文章內容簡介】 ，較為穩(wěn)定的顯示，他那個是可減小工作電流。在本系統(tǒng)中，使用三位共陽數(shù)碼管作為顯示輸出電壓值，采用多路復用顯示，就是指對于每個顯示只驅動三分之一的時間。因為只要在20Hz50Hz之間循環(huán)所有顯示，由于人眼存在視覺殘留，在這樣的顯示方式下，數(shù)碼管看起來是同時點亮的。在設計D/A轉換時，主要涉及到以下幾個方面的參數(shù)，同時也是選用D/A轉換器件時必須考慮的參數(shù)。1. 分辨率。分辨率是指最小輸出電壓（對應于輸入數(shù)字量最低位增1所引起的輸出電壓增量）和最大輸出電壓（對應于輸入數(shù)字量所有有效位全為1時的輸出電壓）之比， 2. 轉換精度。如果不考慮D/A轉換的誤差，DAC轉換精度就是分辨率的大小，因此，要獲得高精度的D/A轉換結果，首先要選擇有足夠高分辨率的DAC。D/A轉換精度分為絕對和相對轉換精度，一般是用誤差大小表示。DAC的轉換誤差包括零點誤差、漂移誤差、增益誤差、噪聲和線性誤差、微分線性誤差等綜合誤差。絕對轉換精度是指滿刻度數(shù)字量輸入時，模擬量輸出接近理論值的程度。它和標準電源的精度、權電阻的精度有關。相對轉換精度指在滿刻度已經(jīng)校準的前提下，整個刻度范圍內，對應任一模擬量的輸出與它的理論值之差。它反映了DAC的線性度。通常，相對轉換精度比絕對轉換精度更有實用性。相對轉換精度一般用絕對轉換精度相對于滿量程輸出的百分數(shù)來表示，有時也用最低位（LSB）的幾分之幾表示。例如，設VFS為滿量程輸出電壓5V，n位DAC的相對轉換精度為177。%，則最大誤差為177。%VFS=177。5mV；若相對轉換精度為177。1/2LSB，LSB=1/2n，則最大相對誤差為177。1/2n+1VFS。3. 非線性誤差。D/A轉換器的非線性誤差定義為實際轉換特性曲線與理想特性曲線之間的最大偏差，并以該偏差相對于滿量程的百分數(shù)度量。轉換器電路設計一般要求非線性誤差不大于177。1/2LSB。4. 建立時間是D/A轉換速率快慢的一個重要參數(shù)。很顯然，建立時間越大，轉換速率越低。不同型號DAC的建立時間一般從幾個毫微秒到幾個微秒不等。若輸出形式是電流，DAC的建立時間是很短的；若輸出形式是電壓，DAC的建立時間主要是輸出運算放大器所需要的響應時間。本系統(tǒng)的數(shù)模轉換部分采用通用芯片DAC0832。DAC0832的原理框圖如下圖所示。DAC0832主要由8位輸入寄存器，8位DAC寄存器，8位D/A轉換器以及輸入控制電路四部分組成。8位輸入寄存器用于存放主機送來的數(shù)字量，使輸入數(shù)字量得到緩沖和鎖存；8位DAC寄存器用于存放待轉換的數(shù)字量；8位D/A轉換器輸出與數(shù)字量成正比的模擬電流；由與門、與非門組成的輸入控制電路來控制兩個寄存器的選通或鎖存狀態(tài)。 DAC0832引腳及內部電路圖DAC0832的引腳功能如下： Vcc：芯片電源電壓，+5V～+15V； Vref：參考電壓，10V～+10V ； Rfb：反饋電阻引出端, 此端可接運算放大器輸出端； AGND/DGND：模擬信號地/數(shù)字信號地； DI7~ DI0：數(shù)字量輸入信號； ILE：輸入鎖存允許信號, 高電平有效； CS：片選信號, 低電平有效； WR1：寫信號1，低電平有效； WR2：寫信號2，低電平有效； XFER：轉移控制信號，低電平有效；1 IoutIout2：電流輸出引腳。；DAC0832屬于電流輸出型，兩輸出電流之和是常數(shù)。當要與輸入數(shù)字成正比的電壓，可把此兩引腳輸出的電流信號轉換為電壓形式，這可以通過一個高輸入阻抗的線性運算放大器實現(xiàn)。運算放大器的反饋電阻可通過Rfb端引用片內固有電阻，也可外接。DAC0832邏輯輸入滿足TTL電平，可直接與TTL電路或微機電路連接。DAC0832的工作方式有三種：DAC0832進行D/A轉換，可以采用兩種方法對數(shù)據(jù)進行鎖存。第一種方法是使輸入寄存器工作在鎖存狀態(tài)，而DAC寄存器工作在直通狀態(tài)。具體地說，就是使和都為低電平，DAC寄存器的鎖存選通端得不到有效電平而直通；此外，使輸入寄存器的控制信號ILE處于高電平、處于低電平，這樣，當端來一個負脈沖時，就可以完成1次轉換。第二種方法是使輸入寄存器工作在直通狀態(tài)，而DAC寄存器工作在鎖存狀態(tài)。就是使和為低電平，ILE為高電平，這樣，輸入寄存器的鎖存選通信號處于無效狀態(tài)而直通；當和端輸入1個負脈沖時，使得DAC寄存器工作在鎖存狀態(tài)，提供鎖存數(shù)據(jù)進行轉換。根據(jù)上述對DAC0832的輸入寄存器和DAC寄存器不同的控制方法，DAC0832有以下三種工作方式。直通方式：直通方式是資料不經(jīng)兩級鎖存器鎖存，即，，均接地，ILE接高電平。此方式適用于連續(xù)反饋控制線路，不過在使用時，必須通過另加I/O接口與CPU連接，以匹配CPU與D/A轉換。 單緩沖方式：單緩沖方式是控制輸入寄存器和DAC寄存器同時接收資料，或者只用輸入寄存器而把DAC寄存器接成直通方式。此方式適用于只有一路模擬量輸出或幾路模擬量異步輸出的情形。雙緩沖方式：雙緩沖方式是先使輸入寄存器接收資料，再控制輸入寄存器的輸出將資料送到DAC寄存器，即分兩次所存輸入資料。此方式適用于多個D/A轉換同步輸出的情節(jié)。在此設計中，考慮到所需轉換的數(shù)據(jù)量不大，DAC0832采用直通方式的硬件接法。第三章 數(shù)字式穩(wěn)壓電源硬件電路設計本系統(tǒng)的硬件電路設計主要是圍著AT89C52單片機作為整機的控制部分用PROTEUS設計軟件進行設計仿真的，本系統(tǒng)將穩(wěn)壓電源分為數(shù)字部分和模擬部分，其中數(shù)字部分包括單片機以及控制、顯示、轉換等外圍電路，模擬部分包括為數(shù)字部分提供工作電壓的電源部分和模擬電壓輸出部分。穩(wěn)壓電源數(shù)字部分電路主要包括AT89C52單片機、LED數(shù)碼顯示、DAC0832數(shù)模轉換電路、鍵盤接口電路、復位電路、晶振電路等。單片機部分接口電路如下圖所示： 單片機主體接口部分電路為了避免畫出的原理圖繁雜，畫圖時統(tǒng)一使用網(wǎng)絡標號，如圖中所示：單片機的P0口即LEDA至LEDP作為LED數(shù)碼管的顯示輸出端口，接數(shù)碼管的八個段選端口，由于單片機的P0口內部沒有上拉電阻，所以使用時需要在外部為其加上上拉電阻。單片機的P3口接44矩陣鍵盤，用來對輸出電壓進行控制；單片機的P1口與DAC0832的八位數(shù)碼輸入端連接，用來輸出數(shù)字量信號，XATL1和XATL2接晶振部分電路；RST位復位電路接口。在本系統(tǒng)中使用4。每個按鍵的名稱圖中也已經(jīng)標明，在程序中對鍵盤進行掃描后會取出一個數(shù)值，根據(jù)取出的數(shù)值就可以判斷被按下的是哪一個按鍵，然后跳入相應的鍵盤服務程序，每個按鍵的編碼值在軟件部分設計中會做詳細介紹，這里近做硬件部分說明。 44矩陣鍵盤硬件圖本系統(tǒng)中數(shù)碼顯示部分采用三位共陽極八段數(shù)碼管，5210PNP三極管作為驅動。三個數(shù)碼管的段選端即數(shù)據(jù)輸入端口公用單片機的P0口，采用動態(tài)顯示，每次只顯示一個數(shù)碼管，具體過程為：先將十位數(shù)送到第一個數(shù)碼管顯示，延時一段時間后，將個位數(shù)送到第二個數(shù)碼管顯示，延時一段時間后，將十分位數(shù)送到第三個數(shù)碼管顯示，延時一段時間后重復執(zhí)行此過程，只要設置好延時的時間，在一定范圍內人眼是分辨不出三位數(shù)碼管是循環(huán)顯示的，人眼看到的效果是三個數(shù)碼管同時顯示，這樣就達到了動態(tài)顯示的效果。這樣做既可以節(jié)省單片機的I/O口，又可以節(jié)省掉靜態(tài)顯示時所用到得鎖存器，使電路看起來更加簡潔。 數(shù)碼顯示部分電路 DAC0832數(shù)模轉換部分電路設計本系統(tǒng)中利用通用型數(shù)模轉換芯片DAC0832將鍵盤輸入經(jīng)單片機處理的數(shù)字量轉換成模擬量電流，以實現(xiàn)數(shù)控功能。DAC0832是一種電流型芯片，前面已經(jīng)介紹過它的工作原理，在本數(shù)字式可調穩(wěn)壓電源的設計中，由于所處理的數(shù)字量較少，所以采用它的直通工作方式，即CS、WRIOUTAGND、WRXFER接地；ILE、VREF接＋5V電源，它的數(shù)據(jù)輸入口D0－，從IOUT1引腳輸出模擬量（電流）接同相比例放大電路。 DAC0832直通工作方式連接圖 DAC0832有8個輸入端（其中每個輸入端是8位二進制數(shù)中的一位），輸出為256個電壓之一，即輸出電壓不是整個電壓范圍內的任意值，而只能是256個可能值。利用芯片內部的振蕩器，然后再XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體振蕩器（簡稱晶振），就構成了穩(wěn)定的自激振蕩器，發(fā)出的脈沖直接送入內部時鐘電路。外界晶振時，C1和C2的值選為20pF。為了減小寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可靠地工作，振蕩器和電容應盡可能安裝得與單片機引腳XATL1與XATL2靠近。 單片機晶振電路單片機的外部復位電路上有上電自動復位和按鍵手動復位兩種，本系統(tǒng)采用上電加按鍵手動復位方式，當復位按鍵按下后，復位端通過小電阻與+5V電源接通，電容迅速放電，使RST引腳為高電平；當復位按鍵彈起后，+5V電源通過大電阻對電容重新充電，RST引腳端出現(xiàn)復位正脈沖，其持續(xù)時間取決于RC電路的時間常數(shù)。 單片機復位電路數(shù)字式可調穩(wěn)壓電源模擬部分主要包括為各器件提供工作電壓的電源部分和電壓輸出控制單元電路。220V交流電穩(wěn)壓濾波整流變壓在本系統(tǒng)中考慮到單片機及其他器件的工作供電問題，采用一個10:1變壓器將220V交流電降壓再經(jīng)過整流橋，獲得22V左右的直流電，然后經(jīng)過一大一小兩個電容的濾波得到比較平穩(wěn)的電壓。然后使用7805和7815得到+5V、+15V和15V的電壓，其中+5V是單片機的工作電壓，+15V和15V是運算放大器的工作電壓。 電源部分電壓轉換流程圖中變壓部分采用的是10:1TRAN2P3S型變壓器，變壓器二次側線圈中間引出一條輸出線，這樣經(jīng)過整流就可以得到一正一負兩種直流電。 變壓器示意圖整流模塊可以用兩種方法實現(xiàn)，包括半波整流和橋式整流，整流橋就是將橋式整流的四個二極管封裝在一起，只引出四個引腳。應用到整流橋的二極管，應考慮它的最大工作電流和最大反向電壓。，其中上下兩個端口為交流電輸入口，左右兩個為直流電輸出口。 整流橋示意圖經(jīng)過整流橋以后的是脈動直流，波動范圍很大，通常需要加上濾波電路。濾波部分需采用一大一小兩只電容，這里大電容選用3300uF，小電容選用10pF，大電容用來穩(wěn)定輸出，眾所周知，電容兩端的電壓不能突變，因此可以使輸出平滑，小電容是用來濾除高頻干擾的，使輸出電壓純凈。電容越小，諧振頻率越高，可濾除的干擾頻率越高。穩(wěn)壓部分采用集成穩(wěn)壓器進行穩(wěn)壓，常用的集成穩(wěn)壓器有多段可調式集成穩(wěn)壓器、三端固定式集成穩(wěn)壓器、三端可調式集成穩(wěn)壓器和跟蹤集成穩(wěn)壓器集中。在本設計中只需要為各個期間提供工作電壓即可，所以采用三端集成固定式穩(wěn)壓器。三端固定式集成穩(wěn)壓器由啟動電路，基準電壓電路，取樣比較放大電路，調整電路和保護電路等幾部分組成。三端固定式集成穩(wěn)壓器是一種串聯(lián)調整式穩(wěn)壓器，內部設有過熱、過流和過壓保護電路，它只有三個外引出端（輸入端、輸出端、公共地端）。其中VI為輸入端，VO為輸出端，GND為公共地端。三端固定式穩(wěn)壓器具有固定的輸出電壓，它們型號的后兩位數(shù)字即表示輸出電壓，這類產品具有使用方便、性能穩(wěn)定、價格低廉等優(yōu)點，因此得到了廣泛的使用。本設計中使用其78系列的7805和7809兩種芯片。 集成三端穩(wěn)壓器示意圖。 電源部分總電路圖 電壓輸出單元電路 在本系統(tǒng)中，矩陣鍵盤輸入數(shù)字信號經(jīng)AT89C52處理后輸出給DAC0832，數(shù)字信號經(jīng)過數(shù)模轉換后輸出的是電流量因此必須將電流量接電阻后接反饋放大電路以實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出。本設計的模擬部分利用了OPAMP作為放大器采用二級放大電路，第一級為同相比例放大電路，第二級為閉環(huán)反饋放大電路。下面就將二級放大電路做詳細介紹。，根據(jù)運放的虛短和虛段兩個重要概念可得式（）、（），又由式（）、（）、（）可推出式（），式（）即為同相比例放大器增益的計算公式?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　? 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