【文章內容簡介】 產(chǎn)生一個恒定電流通過輸出電壓調節(jié)電位器R2。，電阻R1常取值120Ω～240Ω，與其并聯(lián)的電容器C可進一步減小輸出電壓的紋波。綜合以上兩種方案，從性能以及電路需求上考慮，本設計采用方案二，因為LM317以及LM337電路能夠連續(xù)可調電壓/電流，而且LM317可輸出正電壓，LM337可輸出負電壓。 LM317應用電路 數(shù)模轉換芯片數(shù)模轉換芯片TLC5620是帶有4個電壓輸出型的8位數(shù)模轉換器，DAC0832是一種常用的CMOS數(shù)模轉換器，以下是對這兩種數(shù)模轉換芯片的方案比較。方案一，TLC5620帶有緩沖參考輸入（高阻抗）。DAC模塊輸出電壓范圍為1或2倍的參考電壓，TLC5620是單向的。這個器件使用很簡單，有一個5V的單電源供電。上電復位功能可以保證重啟動條件。對TLC5620的數(shù)字控制是通過一個簡單的3線串行總線完成，并且與CMOS版本兼容，易于和所用主流微處理器和微控制器接口。11位的命令字由8位數(shù)據(jù)位、2位DAC模塊選擇位和1位范圍位組成，范圍位允許輸出范圍在1或2倍之間選擇。DAC寄存器是雙緩沖的，允許一套完整的新值寫入器件，通過控制LDAC端所有DAC輸出都可以同時更新。數(shù)字輸入的施密特觸發(fā)器特性可以抑制高頻噪聲。14針的小外形封裝使得模擬信號的數(shù)字控制功能可以應用于要求節(jié)省空間的情況。TL5620的工作溫度范圍是0℃到70℃。TLC5620不需要外部微調。TLC5620是用4個電阻串DAC模塊實現(xiàn)的。每個電阻串的一端接到GND端，另一端接到參考輸入緩沖的輸出端。通過使用電阻串可以維持單調性。線性依賴于電阻元件的匹配和輸出緩沖的性能。由于輸入帶有緩沖，DAC對參考源總是呈現(xiàn)高阻抗。方案二，DAC0832是采用CMOS工藝制成的單片直流輸出型8位數(shù)/模轉換器。DAC0832是一個8位D/A轉換芯片，單電源供電，從+5V～+15V均可正常工作，基準電壓的范圍為177。10V，電流建立時間為1us，CMOS工藝，低功耗20mm。它由一個8位輸入寄存器、1個8位DAC寄存器和1個8位D/A轉換器組成。它旨在直接與8080，8048，8085，Z80及其他通用的微型處理器進行相接。存儲的硅鉻R2R電阻梯形網(wǎng)絡將參考電流分開，并為電路提供合適的溫度處理特性（%）。電路利用CMOS電流開關和控制邏輯來取得最少的電能損耗和最小的輸出泄露電流誤差。特殊的電路也能提供TTL邏輯輸入電壓的水平兼容。雙緩沖可以使這些D/A轉換器在獲取下一個數(shù)位字時輸出相應一個數(shù)位字的電壓。這就使得任何一個D/A轉換器均可進行同步更新。DAC0832的電路簡單，電流建立時間短，購買容易，故選擇方案二。 DAC0832邏輯框圖和引腳排列DAC0832利用、ILE、控制信號可以構成三種不同的工作方式。直通方式：當==0時，數(shù)據(jù)可以從輸入端經(jīng)兩個寄存器直接進入D/A 轉換器。單緩沖方式：兩個寄存器之一始終處于直通，即=0或=0，另一個寄存器處于受控狀態(tài)。雙緩沖方式：兩個寄存器均處于受控狀態(tài)。這種工作方式適用于多模擬信號同時輸出的應用場合。，和接地，讓DAC083工作在單緩沖方式下。 模數(shù)轉換芯片TLC548是一款以開關電容逐次逼近原理工作且轉換速度較快的模數(shù)轉換芯片，而ADC0832則能夠進行數(shù)據(jù)校驗，減小數(shù)據(jù)誤差。以下對這兩款模數(shù)轉換芯片進行方案選擇。方案一，TLC548是美國德州儀器公司生產(chǎn)的8位串行A/D轉換器芯片，可與通用微處理器、控制器通過CLK、CS、DATA OUT三條口線進行串行接口。是以開關電容逐次逼近原理工作的8位串行A/D芯片，供電范圍為3V～6V，控制口線少，時序簡單，轉換速度快，功耗低，價格便宜，適用于低功耗的袖珍儀器上的單路A/D采樣，也可將多個器件并聯(lián)使用。具有4MHz片內系統(tǒng)時鐘和軟、硬件控制電路，轉換時間最長17μs，TLC548允許的最高轉換速率為45500次/s，TLC549為40000次/s?？偸д{誤差最大為177。，典型功耗值為6mW。采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準轉換范圍，VREF接地，(VREF+)－VREF≥1V，可用于較小信號的采樣。TLC548具有片內系統(tǒng)時鐘，該時鐘與I/O CLOCK是獨立工作的，無須特殊的速度或相位匹配。當CS為高時，數(shù)據(jù)輸出(DATA OUT)端處于高阻狀態(tài)，此時I/O CLOCK不起作用。這種CS控制作用允許在同時使用多片TLC548時，共用I/O CLOCK，以減少多路(片)A/D并用時的I/O控制端口。TLC548還可方便地與具有串行外圍接口(SPI)的單片機或微處理器配合使用，也可與51系列通用單片機連接使用。方案二，ADC0832是美國國家半導體公司生產(chǎn)的一種8位分別率、雙通道A/D轉換芯片，其最高分辨可達256級。其內部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在0～5V之間。芯片轉換時間僅為32us，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變得更加方便。通過DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。在正常情況下，ADC0832與單片機的接口應為4條數(shù)據(jù)線，分別為CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設計時可以將DO與DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。由于ADC0832據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出，穩(wěn)定性能強，雖然轉換速度沒有TCL548快，但是TCL548適用于低功耗的袖珍儀器。綜合各方面因素，方案二更適合本設計。 ADC0832引腳圖排列 ADC0832實物圖ADC0832引腳功能：：片選使能，低電平芯片使能。CH0：模擬輸入通道0，或作為IN+/使用。CH1：模擬輸入通道1，或作為IN+/使用。GND：芯片參考0電位（地）。DI：數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。DO：數(shù)據(jù)信號輸出，轉換數(shù)據(jù)輸出。CLK：芯片時鐘輸入。Vcc/REF：電源輸入及參考電壓輸入（復用）。 運算放大器運算放大器OP07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調電壓（對于OP07A最大為25uV），所以OP07在很多應用場合不需要額外的調零措施。OP07同時具有輸入偏置電流低（OP07A為177。2nA）和開環(huán)增益高（對于OP07A為300V/mV）的特點，這種低失調、高開環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測量設備和放大傳感器的微弱信號等方面。而且OP07具有極低的失調電壓溫漂，非常低的輸入噪聲電壓幅度及長期穩(wěn)定等特點。該運放可防范應用于穩(wěn)定積分、精密絕對值電路、比較器及微弱信號的精確放大。OP07具有以下幾個特點：低輸入偏置電流：。低失調電壓漂移：℃。超穩(wěn)定，時間：2μV/month最大。高電源電壓范圍：177。3V至177。22V。超低偏移：150uV最大。因此，本設計采用OP07作為運算放大器。 液晶屏顯示LCD1602可以在LCD顯示屏上完整顯示32個英文字符和日文等一些字符，適合顯示英文文字信息量較小的地方，可以應用在計算器、頻率計、信號發(fā)生器、時鐘等產(chǎn)品上。LCD1602顯示屏性能及特點：顯示容量：16X2個字符。芯片工作電壓：。工作電流2MA（5V）不包括背光電流。模塊最佳工作電壓為5V。字符尺寸：。帶有英文和日文字庫，使用方便。 LCD引腳定義引腳號引腳名電平輸入/輸出作用1VSS電源地2VCC電源（+5V）3VEE對比調整電壓4RS0/1輸入0=輸入指令，1=輸入數(shù)據(jù)5R/W0/1輸入0=向LCD寫入指令或數(shù)據(jù)1=從LCD讀取信息6E1,10輸入使能信號，1時讀取信息，1 0(下降沿)執(zhí)行指令7DB00/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line0（最低位）8DB10/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line19DB20/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line210DB30/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line311DB40/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line412DB50/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line513DB60/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line614DB70/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line715A+VCCLCD背光電源正極16K接地LCD背光電源負極 本章小結 綜合以上各個方案的論證。本設計主要采用常用的STC89C52單片機芯片作為控制器，P0口和DAC0832的數(shù)據(jù)口直接相連，D/A的電壓輸出端接放大器OP07的輸入端，設定放大器的放大倍數(shù)為5。所以，當MCU輸出數(shù)據(jù)增加1的時候，當調節(jié)電壓的時候。本主電路的原理是通過MCU控制D/A的輸出電壓大小，通過放大器放大，給穩(wěn)壓模塊作為最終輸出的參考電壓，真正的電壓、電流還是由穩(wěn)壓模塊LM317輸出。這樣整個電路就能形成一個閉環(huán)系統(tǒng)，通過對輸出電壓、電流的采集反饋，從而對輸出電壓進行穩(wěn)壓、恒流調節(jié)。模數(shù)轉換ADC0832三端穩(wěn)壓 LM317電壓采樣電流采樣電源單片機STC89C52液晶屏顯示鍵盤控制數(shù)模轉換DAC0832三端穩(wěn)壓LM317光信號采集燈信號反饋繼電器驅動電壓放大OP07 系統(tǒng)原理框圖硬件模塊設計 單片機控制模塊單片機控制模塊主要以51系列的STC89C52芯片為核心，P0口接液晶顯示屏LCD1602作為輸出數(shù)據(jù)顯示傳輸，；P1口接DAC0832作為輸出數(shù)據(jù)傳輸，；，；,。單片機RESET腳所接電路中，開關KEY1起到復位的作用。 單片機控制電路 穩(wěn)壓控制模塊該穩(wěn)壓控制模塊主要由DAC083LM33LM317及運放OP07組成。主要是用DAC0832輸出的參考電壓去控制LM317輸出大小變化。其中DAC0832的基準電壓Verf來源是通過調節(jié)LM337基準源。單片機STC89C52的P1口和DAC0832的數(shù)據(jù)口直接相連，和接地，讓DAC0832工作在單緩沖方式下。，DAC0832的輸出電流轉換為電壓的公式為：ui=(bn1*2n1+ bn2*2n2+……+b1*2+ b0*20)**Rf=B （），也就是說DAC0832輸入數(shù)據(jù)端每增加1。 穩(wěn)壓控制電路，設運算放大器OP07的輸入電壓分別為Ui1和Ui2，輸出輸出電壓為Vo1。DAC0832的電壓輸出端接運算放大器OP07的輸入端，該放大電路運用了典型的差分放大電路，并由差分放大公式Uo1=Au（|Ui1Ui2|）且放大值Au=（R8+R9）/R8，得輸出電壓與輸入電壓關系： Uo1=(R8+R9)/R8*(| Ui1Ui2|)=5*（|Ui1Ui2|） ()電源輸出電壓為：Uout=Uo1+Uref*(1+R11/R12)=Uo1+*(1+R11/R12)=Uo1+ （），Uref為R12兩端的電壓，*5=。當單片機輸出數(shù)據(jù)增加1時，當調節(jié)電壓的時候。 電壓與電流采樣模塊電壓與電流采樣模塊是系統(tǒng)的重要組成部分，ADC0832是一個8位的逐次逼近型ADC，它與一個兩通道的模擬器連接，能對來自端口的兩路單端輸入電壓進行采樣。其中單端輸入電壓以0V（GND）為基準。對于ADC0832：以輸入電壓為準，如果輸入電壓大于設定的電壓值，則減小DAC輸出電壓一位數(shù)值，再采樣比較，如此循環(huán)下去，直到輸入的電壓等于設定的電壓值或者接近設定的電壓值。同理，如果輸入的電壓小于設定的電壓，則增大輸出電壓一位數(shù)值，再采樣比較，如此循環(huán)下去，直到輸入的電壓等于設定的電壓值或接近設定的電壓值。這樣，就能達到閉環(huán)反饋的目的。（1）電壓采樣電路電壓采樣電路是在輸出回路中并聯(lián)兩個可調電阻，調節(jié)使R14/（R13+R14）=（），（Uo為電源輸出電壓）與系統(tǒng)DA轉換5Ui對應，然后通過運算放大器UA741連接成的電壓跟隨器，對采樣到的電壓輸入到模數(shù)轉換器ADC0832中轉換成數(shù)字信號，輸入到單片機系統(tǒng)進行處理。（2）電流采樣電路電流采樣電路是為了提高系統(tǒng)控制的靈敏度，采用一級運算放大器對采樣電壓進行放大，再送到ADC進行A/D轉換。最后數(shù)據(jù)由單片機系統(tǒng)進行相應處理，而且該芯片是采用串行數(shù)據(jù)傳送方式，硬件電路簡單。放大倍數(shù)Au=R16/R15= 60/3=20，通過A/D轉換，送給單片機處理，實現(xiàn)穩(wěn)流功能。電壓/。 顯示模塊顯示的方式很多，主要分為兩類：LED顯示，LCD顯示。LED是由發(fā)光二極管組成的顯示屏，其顯示亮度高，制作成本低，能提供寬達160176。的視角，可以顯示各種文字、數(shù)字、彩色圖像及動畫信息，也可以播放電視、錄像、VCD、DVD等彩色視頻信號，多幅顯示屏還可以聯(lián)網(wǎng)播出，而且LED顯示屏的單個元素反應速度是LCD液晶屏的1000倍，在強光下也可以照看不誤。但由于其耗電較大，所用端口隨顯示的數(shù)據(jù)位數(shù)增加而增加。如果采用動態(tài)掃描方式顯示，則占用CPU的時間，如果采用靜態(tài)顯示則需要加鎖存器，耗費硬件制作時間。而采用LCD顯示屏顯示則更為清晰、直觀，而且還能使電路簡單，更適合我們學生使用。從以上諸多因素來看，采用LCD顯示更為理想。LCD最常用的是1602液晶模塊，LCD16