【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 DB7——DB0為顯示數(shù)據(jù)RS=“L”,表示DB7——DB0為顯示指令數(shù)據(jù)5R/W(SID)H/LR/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到DB7——DB0R/W=“L”,E=“H→L”, DB7——DB0的數(shù)據(jù)被寫(xiě)到IR或DR6E(SCLK)H/L使能信號(hào)7DB0H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線8DB1H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線9DB2H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線10DB3H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線11DB4H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線12DB5H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線13DB6H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線14DB7H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線15PSBH/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式16NC空腳17/RESETH/L復(fù)位端，低電平有效18VOUTLCD驅(qū)動(dòng)電壓輸出端19AVDD背光源正端（+5V）20KVSS背光源負(fù)端 TLV5638的簡(jiǎn)介本次設(shè)計(jì)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片采用TLV5638，TLV5638是TI公司的12位D/A轉(zhuǎn)換器，具有兩個(gè)輸出通道，數(shù)據(jù)傳輸接口為3線的串行接口，該接口能夠與常用的微控制器或者微處理器直接相連。每次傳輸數(shù)據(jù)由16位的數(shù)據(jù)組成一幀，其中4位控制命令字，12位輸出數(shù)據(jù)。TLV5638輸出經(jīng)過(guò)兩個(gè)緩沖器，DAC的可編程建立時(shí)間使得設(shè)計(jì)人員能夠優(yōu)化速度與功耗分配的關(guān)系。同時(shí)內(nèi)置片上電壓參考源，該參考源最大能達(dá)到1mA的電流，因此也可以將其作為整個(gè)系統(tǒng)的參考源，減少了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。TLV5638的基本特性參數(shù)如下：● 12位分辨率；● 雙輸出通道；● 可編程內(nèi)部參考源；● 可變成速度（建立時(shí)間）：快速模式1μs；；● 兼容SPI串行接口；● 差分非線性度；● 供電電源：～ DC。TLV5638的引腳配置如圖35所示。圖35 TLV5638的引腳配置TLV5638的引腳功能說(shuō)明：● DIN：串行數(shù)據(jù)輸入● SCLK：串行接口時(shí)鐘輸入● /CS：片選信號(hào)輸入，低電平有效● OUTA：A通道模擬電壓輸出● AGND：模擬地● REF：模擬電壓參考輸入/輸出● OUTB：B通道模擬電壓輸出● VDD：供電電源（～）第四章 硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)電路由STC89C52為核心，STC89C52擁有豐富的IO口和片上資源，是目前比較流行的單片機(jī)，該部分電路如圖41所示，主要有時(shí)鐘電路，復(fù)位電路構(gòu)成。圖41 信號(hào)產(chǎn)生與控制電路P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫(xiě)“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。P1口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。此外，（）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（），在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。P2 口：P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器。能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P2 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR）時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。時(shí)鐘電路：STC89C52的XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時(shí)鐘頻率就為6MHz。晶振的頻率可以在1MHz24MHz內(nèi)選擇。電容取30PF左右。STC89C52中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或者陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。片外石英晶體或者陶瓷諧振器及電容CC8接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對(duì)外接電容CC8雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，這里采用電容30pF。復(fù)位電路：STC89C52的外部復(fù)位電路有上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)按鍵復(fù)位。上電復(fù)位電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)。手動(dòng)按鍵復(fù)位又分為按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位。按鍵電平復(fù)位電路是在普通RC復(fù)位電路的基礎(chǔ)上接一個(gè)有下拉電阻10K、上拉電容10μf接VCC,電源由開(kāi)關(guān)接至復(fù)位腳（和上拉電容并聯(lián)），上拉電容支路負(fù)責(zé)在“上電”瞬間實(shí)施復(fù)位；開(kāi)關(guān)通過(guò)10K下拉電阻分壓器，保證對(duì)單片機(jī)實(shí)施按鍵電平復(fù)位。 主控電路設(shè)計(jì)主控電路我們以STC89C5A/D0832和TLV5638為核心，首先由以A/D0832和TLV5638為主的電路對(duì)DCDC部分的輸出電壓進(jìn)行采樣實(shí)時(shí)送到單片機(jī)進(jìn)行處理，然后再傳到LCD12864顯示數(shù)據(jù)，同時(shí)檢測(cè)外部按鍵的數(shù)據(jù)輸入來(lái)改變輸出電壓，當(dāng)檢測(cè)到負(fù)載過(guò)流信號(hào)的時(shí)候，單片機(jī)就會(huì)給LM2576部分電路的五腳輸出一個(gè)高電平信號(hào)使降壓部分輸出電壓為零從而是電路得以保護(hù)。連接方法如下圖42所示：圖42 主控電路設(shè)計(jì)圖 升壓電路設(shè)計(jì)升壓電路芯片采用的是LM2587，其連接方法如圖43所示：圖43 升壓電路設(shè)計(jì)圖 降壓電路設(shè)計(jì)采用LM2576構(gòu)成的降壓電路如圖2所示，輸出電壓經(jīng)R1和R2分壓取樣后送到減法器的正輸入端，負(fù)端接VSET。VSET信號(hào)是單片機(jī)給出的電壓信號(hào)，輸出的取樣電壓減去D/A轉(zhuǎn)換電壓后得到誤差信號(hào)。再將誤差信號(hào)加上參考電壓（VREF）, 將此結(jié)果送到LM2576的反饋端。如圖44所示。圖44 降壓電路設(shè)計(jì)圖相比于傳統(tǒng)的直接反饋，本設(shè)計(jì)中的反饋回路復(fù)雜度較高，這種設(shè)計(jì)主要是出于以下考慮：首先是便于單片機(jī)控制，只要改變D/A轉(zhuǎn)換輸出電壓，則反饋回路起作用，自動(dòng)將輸出取樣電壓向D/A轉(zhuǎn)換電壓靠近，完成電壓調(diào)整過(guò)程；其次，可以滿足零伏輸出。若單純用LM2576的反饋引腳，,因此需要將反饋電壓“平移”一個(gè)VREF參考電壓的電平。反饋電阻分壓得到的電壓還同時(shí)送到單片機(jī)的DAC,通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換和尺度換算，得到輸出電壓值，作為數(shù)字量顯示輸出到液晶顯示器上。 過(guò)流保護(hù)電路設(shè)計(jì)根據(jù)題目要求，電路需具有過(guò)流保護(hù)功能，動(dòng)作電流IO（th）=177。，當(dāng)排除過(guò)流故障后，電源能自動(dòng)恢復(fù)為正常狀態(tài)。該電路部分對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣，并實(shí)時(shí)送到單片機(jī)進(jìn)行處理，然后再傳到LCD12864顯示數(shù)據(jù)。過(guò)流保護(hù)電路是由減法器和比較器構(gòu)成。電流流過(guò)1歐姆的電阻會(huì)產(chǎn)生壓降利用減法器把其壓降減出來(lái)，根據(jù)歐姆定律得到電流與減出來(lái)的電壓是1:1的關(guān)系，減出來(lái)的電壓送到比較器，如果有過(guò)流比較器動(dòng)作會(huì)產(chǎn)生一個(gè)下降沿的脈沖，單片機(jī)在下降沿的到來(lái)時(shí)進(jìn)入中斷，并給LM2576部分電路的五腳輸出一個(gè)高電平信號(hào)使降壓部分輸出電壓為零，當(dāng)過(guò)流解除時(shí)恢復(fù)電壓輸出，從而使電路得以保護(hù)。電路設(shè)計(jì)如圖45所示：圖45 過(guò)流保護(hù)電路設(shè)計(jì)圖 按鍵電路顯示電路這部分電路相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，它主要是通過(guò)鍵盤(pán)對(duì)單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)從而改變輸出電壓，可以步進(jìn)加/減，復(fù)位。同時(shí)在LCD12864液晶顯示屏上顯示出來(lái)。第五章 軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的軟件設(shè)件主要包括了LCD12864液晶顯示、D/A、A/D模塊、STC89C52模塊、按鍵模塊和主函數(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，其次顯示LCD，并使系統(tǒng)運(yùn)作起來(lái)，由STC89C52控制LM2576輸出電壓，最后，我們可以通過(guò)按鍵模塊對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的輸出電壓進(jìn)行變化。D/A、A/D模塊和STC89C52模塊是本次軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。 主程序流程圖主程序主要是在不斷地做循環(huán)的程序，經(jīng)過(guò)不斷循環(huán)可以將變化的信息顯示出來(lái)并執(zhí)行相應(yīng)的任務(wù)。本程序在主循環(huán)做兩個(gè)循環(huán)，第一個(gè)循環(huán)是對(duì)液晶顯示器與按鍵的循環(huán)，通過(guò)對(duì)兩者進(jìn)行循環(huán)可以實(shí)現(xiàn)用按鍵對(duì)輸出電壓的預(yù)設(shè)定和一些顯示基本的信息顯示功能；當(dāng)“確認(rèn)”按鍵按下后程序執(zhí)行另外一個(gè)循環(huán)程序，主要實(shí)現(xiàn)輸出電壓、預(yù)設(shè)電壓、電流、是否存在過(guò)流的顯示，還有就是對(duì)DA、AD的控制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換功能。主程序流程框圖如下圖51所示。圖51 主程序流程圖 過(guò)流保護(hù)程序流程圖過(guò)流保護(hù)是利用了單片機(jī)的外部中斷P3^2接口。用外部中斷下降沿觸發(fā)方式做過(guò)流保護(hù)具有響應(yīng)速度快、準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)，極為有效地保護(hù)了我們電源的本身以及負(fù)載。當(dāng)過(guò)流現(xiàn)象消失時(shí)恢復(fù)正常，再次等待中斷觸發(fā)信號(hào)，程序流程圖如下圖52所示。圖52 過(guò)流保護(hù)流程圖 AD0832模數(shù)轉(zhuǎn)換程序流程圖圖 53 A/D轉(zhuǎn)換流程圖 TLV5638數(shù)模轉(zhuǎn)換程序流程圖圖54 D/A轉(zhuǎn)換流程圖第6章 繪制PCB、實(shí)物制作與調(diào)試 Altium designer 09繪制原理圖軟件簡(jiǎn)介Altium(前身為Protel國(guó)際有限公司)由NickMartin于1985年始創(chuàng)于塔斯馬尼亞州霍巴特，致力于開(kāi)發(fā)基于PC的軟件，為印刷電路板提供輔助的設(shè)計(jì)。最初的DOS環(huán)境下的PCB設(shè)計(jì)工具在澳大利亞得到了電子業(yè)界的廣泛接受，在1986年中期，Altium通過(guò)經(jīng)銷(xiāo)商將設(shè)計(jì)軟件包出口到美國(guó)和歐洲。隨著PCB設(shè)計(jì)軟件包的成功，Altium公司開(kāi)始擴(kuò)大其產(chǎn)品范圍，包括原理圖輸入、PCB自動(dòng)布線和自動(dòng)PCB器件布局軟件。80 年代晚期，Altium 公司意識(shí)到在開(kāi)發(fā)利用Microsoft Windows 作為平臺(tái)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA 軟件方面存在商機(jī)。雖然Windows 平臺(tái)在處理性能和可靠性上取得了進(jìn)步，但當(dāng)時(shí)很少有用于Windows 平臺(tái)的EDA 軟件,而當(dāng)時(shí)越來(lái)越多的設(shè)計(jì)工程師使用基于Windows 的操作系統(tǒng)。于是，在1991 年Altium 公司發(fā)布了世界上第一個(gè)基于Windows 的PCB 設(shè)計(jì)系統(tǒng)，Advanced PCB。在后來(lái)幾年里，憑借各種產(chǎn)品附加功能和增強(qiáng)功能所帶來(lái)的好處，Altium 建立了具有創(chuàng)新意識(shí)的EDA 軟件開(kāi)發(fā)商的地位。1997 年，Altium 公司認(rèn)識(shí)到越來(lái)越需要把所有核心EDA 軟件工具集中到一個(gè)集成軟件包中，從而可以實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)概念直到生產(chǎn)的無(wú)縫集成。因此Altium 發(fā)布了專(zhuān)為Windows NT 平臺(tái)構(gòu)建的Protel98，這是首次將所有5 種核心EDA 工具集成于一體的產(chǎn)品，這5 種核心EDA 工具包括原理圖輸入、可編程邏輯器件(PLD)設(shè)計(jì)、仿真、板卡設(shè)計(jì)和自動(dòng)布線。隨后在1999 年又發(fā)布了Protel 99 和第二個(gè)版本Protel 99 SE，這些版本提供了更高的設(shè)計(jì)流程自動(dòng)化程度，進(jìn)一步集成了各種設(shè)計(jì)工具，并引進(jìn)了“設(shè)計(jì)瀏覽器”平臺(tái)。設(shè)計(jì)瀏覽器平臺(tái)允許對(duì)電子設(shè)計(jì)的各方面——設(shè)計(jì)工具、文檔管理、器件庫(kù)等——進(jìn)行無(wú)縫集成，它是Altium 建立涵蓋所有電子設(shè)計(jì)技術(shù)的完全集成化設(shè)計(jì)系統(tǒng)理念的起點(diǎn)。Altium 公司致力于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，并為工程師提供幫助他們實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的最佳設(shè)計(jì)工具。AltiumDesigner基于一個(gè)軟件集成平臺(tái)，把為電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)提供完整環(huán)境所需的工具全部整合在一個(gè)應(yīng)用軟件中。AltiumDesigner包含所有設(shè)計(jì)任務(wù)所需的工具：原理圖和HDL設(shè)計(jì)輸入、電路仿真、信號(hào)完整性分析、PCB設(shè)計(jì)、基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。另外可對(duì)AltiumDesigner工作環(huán)境加以定制，以滿足用戶(hù)的各種不同需求。 利用Altium designer 09繪制原理圖Altium designer 09繪制原理圖很簡(jiǎn)單，其步驟如下：（1)新建工程、新建原理圖元件庫(kù)文件、原理圖文件、PCB元件庫(kù)文件、PCB文件等。（2) 繪制原理圖元件庫(kù)元件、原理圖、PCB元件庫(kù)元件。 （3) 導(dǎo)入PCB，進(jìn)行初步的元件布局并自動(dòng)布線。（4) 手工修改自動(dòng)布線不合理的線并對(duì)PCB進(jìn)行“美化”。（5) 保存、退出Altium designer 09軟件。 硬件電路的制作硬件電路的制作流程如下：（1）利用Altium designer 09繪制原理圖以及PCB。（2）把畫(huà)好的PCB圖利用熱轉(zhuǎn)印原理印到銅板上。（3）用三氯化鐵腐蝕掉廢銅。（4）鉆孔。（5）把元件插到印制并腐蝕好的印制板上、焊接。（6）用萬(wàn)用表檢查線路，看有無(wú)短路、開(kāi)路情況出現(xiàn)。 調(diào)試把已經(jīng)調(diào)試好的程序下載到單片機(jī)，接上電源，觀察顯示器上顯示的現(xiàn)象，測(cè)試輸出電壓是否與預(yù)設(shè)電壓相等或接近。第一次調(diào)試失敗，輸出電壓與預(yù)設(shè)電壓并不相等，且輸出電壓根本不變。經(jīng)過(guò)對(duì)作品的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)降壓電路設(shè)計(jì)控制部分的減法器不起作用，經(jīng)過(guò)討論以及老師的講解，得出失敗的原因在于減法器使用的運(yùn)放OP07是單電源工作，沒(méi)有達(dá)到所需的要求。后將OP07換成LM358問(wèn)題便得到了解決。經(jīng)過(guò)本次失敗，總結(jié)了運(yùn)放單電源與雙電源工作的區(qū)別：（1）在放大直流信號(hào)時(shí)，如果采用雙電源運(yùn)放，則最好選擇正負(fù)雙電源供電，否則輸入信號(hào)幅度較小時(shí)，可能無(wú)法正常工作；如果采用單電源運(yùn)放，則單電源供電或雙電源供電都可以正常工作； （2）在放大交流信號(hào)時(shí)，無(wú)論是單電源運(yùn)放還是雙電源運(yùn)放，采用正負(fù)雙電源供電都可以正常工作； （3）在放大交流信號(hào)時(shí)，無(wú)論是單電源運(yùn)放還是雙電源運(yùn)放，簡(jiǎn)單的采用單電源供電都無(wú)法正常工作，對(duì)于單電源運(yùn)放，表現(xiàn)為無(wú)法對(duì)信號(hào)的負(fù)半周放大，而雙電源