【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1INS1IN4001INS2IN4001CS12022u CS2INS3IN4001V+12Vchg圖 22 電源電路該電源為正負(fù)輸出對(duì)稱輸出，實(shí)際輸出電壓經(jīng)過變壓器設(shè)定可得到，電容、電解電容用于濾除電源中的高頻交流成分。這種電路廣泛應(yīng)用于一些要求不太高的直流電源中，其驅(qū)動(dòng)能力和后級(jí)的濾波電容有關(guān)，該電路能夠較好的滿足電流的瞬態(tài)相應(yīng)。56 7U5BLM324Q18050V+1232 1411U5ALM324RC2 1KRC3 1KRC4 12KV+5V+12圖 23 電壓轉(zhuǎn)換電路該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路，Un 與 U0 反相, U0 為正 Up=Udf=U0*RC3/(RC3+RC4) Un=+U0Up=Un(Aod 無窮大) 所以 U0=（1+RC3/RC4）*（1+RC3/RC4）*=5V 所以 RC3/RC4=7/36,即如果選定 RC3 為 1K，我們可以計(jì)算得出 RC4 的阻值。6241 53K_POWERUSBVCCVCCLED1LEDRS42KV+5圖 24 電源模式轉(zhuǎn)換電路該電路為單片機(jī)供電模式轉(zhuǎn)換電路，當(dāng)開關(guān)向上閉合，單片機(jī)由電源電路提供電源，當(dāng)開關(guān)向下閉合，說明了單片機(jī)此時(shí)與微機(jī)連接，可通過 USB 來提供電源。167。 恒流源電路RB4200VrefcRB13KVCOMC1213 14U1DLM324QB38050QB2 TIP41RS1RsenceBATTERYRB31KRB2200 CB1QB1 8050RB510KV+5Vchg output圖 25 恒流源電路該電路為恒流源電路，通過圖可知：查閱 8050 和 TIP41 相關(guān)參數(shù)，可計(jì)算得出最后流經(jīng)負(fù)載上的電流，而電流的產(chǎn)生是由于有單片機(jī)輸入電壓的控制。因此，在已知設(shè)計(jì)要求的情況下，我們可以依據(jù)計(jì)算來改變單片機(jī)相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置。輸出 output 為采樣連接點(diǎn)，經(jīng)過 ADC 處理后可由液晶顯示，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流與電壓的顯示。 【注：當(dāng) 為高電平“1”時(shí)，QB3 導(dǎo)通，此時(shí) QB1，QB2 截止，Vchg 所在的支路不導(dǎo)通，電池不能充電。相反，當(dāng) 為高電平“0”時(shí)，QB3 截止，此時(shí) QB1，QB2 在輸入電壓的驅(qū)動(dòng)下導(dǎo)通，Vchg 所在的支路導(dǎo)通，電池充電。 】167。56 7U1BLM324 C310uRC5100k RC6100k VrefcADC圖 26 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路CC2 與 RCRC6 共同構(gòu)成了濾波電路，C3 電解電容在 為“1”時(shí)實(shí)現(xiàn)充電，在 為“0”時(shí)放電，后級(jí)為電壓跟隨器，電壓為電解電容上充電電壓。167。 反饋電路RC1015KRC1215KRC111KRC91KVCOMCGND32 1411U1ALM324V+12RC1810KINS6IN4148C830pVCCoutput ADC圖 27 反饋電路此電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路. Up= Uoutput * RC12/(RC12+RC11)Up 與 Vc 同相則反饋 Udf= Vc * RC9/(RC9+RC10)若集成運(yùn)放 Aod 無窮大，凈輸入量為零，即 Ip=In≈0 （虛斷） Up=Un （虛短） 因?yàn)?Up=Udf 所以 Uoutput * RC12/ (RC12+RC11) = Vc * RC9/(RC9+RC10) 得出 Vc = 15 * Voutput（右端含有 VCC 電源和穩(wěn)二極管的電路主要是保證 ADC 采樣點(diǎn)的電壓小于 5V）167。 電源恒流源整體模塊綜述 電源恒流源整體的原理：是電源給恒流源持續(xù)提供電源，單片機(jī)輸出數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過外接電路轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并被放大。被放大的信號(hào)輸入到恒流源模塊，作為恒流源模塊的控制量。將從負(fù)載上采樣的模擬信號(hào)經(jīng) A/D 返回輸入給單片機(jī)，經(jīng)過單片機(jī)的處理，交由液晶顯示。167。 LCD顯示模塊電路設(shè)計(jì)由于液晶顯示器(LCD)具有顯示功耗低、體積小、重量輕、超薄等許多其他顯示器無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，在低功耗等單片機(jī)系統(tǒng)中被廣泛采用。LCD可分為段位式LCD、字符式LCD和點(diǎn)陣式LCD，其中，段位式LCD和字符式LCD只能用于字符和數(shù)字的顯示。本設(shè)計(jì)就是采用點(diǎn)陣液晶顯示器DMT32240T035_01WN。167。 LCD顯示器液晶顯示器LCD是一種微功耗的顯示器件，工作電流僅幾微安，工作電壓可低至3V（甚至到2V）,并且一直與大規(guī)模集成電路的發(fā)展相適應(yīng)，所以特別適合用于電池供電的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)作為顯示器。它主要是利用液晶所具有的特殊的電光效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)其顯示功能。從液晶顯示器的顯示形式來看，常用的液晶顯示器可分字段型、點(diǎn)陣字符型和點(diǎn)陣圖形型三種。其中字段型LCD顯示器的顯示形式與8段LED顯示器相仿，是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用最多的一種LCD。字段型LCD的數(shù)字和字符顯示與LED一樣分為8個(gè)（a、b、c、d、e、f、g、h）段，另外還有一個(gè)公共極COM?？刂埔壕э@示器進(jìn)行顯示的是方波信號(hào)。在公共極上加固定的方波信號(hào)，給各段ah加上的也是方波信號(hào)，但極性可能不同。段方波與公共極方波同相位時(shí)，方波信號(hào)抵消為0，該段不顯示；如果段方波輸入與公共極方波相位相反時(shí)，方波信號(hào)疊加為2倍值，則該段顯示。例如：顯示數(shù)字為“3” ，則應(yīng)使a、b、c、 d、g、h段引腳輸入的方波與COM極引腳上的方波相位相反，其余段引腳則同相。從液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)方式來看，常用的有靜態(tài)驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)兩種方式。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示就是每個(gè)顯示像素（段）均需單獨(dú)引出電極引腳，驅(qū)動(dòng)期間要持續(xù)施加方波電壓信號(hào)。所以每個(gè)字段都需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路，這樣顯示的位數(shù)越多，則引出線越多，相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路也越多。所以該方式僅適用于顯示位數(shù)較少的字段LCD。對(duì)于動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)顯示來說，就是采用循環(huán)掃描的方式，分時(shí)地給各位LCD的COM引腳施加選擇方波脈沖信號(hào)，同時(shí)給各位LCD對(duì)應(yīng)相連接的ah段引腳施加相應(yīng)的字段顯示方波輸入，達(dá)到逐位順序顯示的目的。只要循環(huán)周期足夠短，就可以用人眼的視覺暫留現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)視覺上的穩(wěn)定顯示字形圖像的效果。綜上所述，若需將單片機(jī)輸出的數(shù)據(jù)通過LCD形式顯示的話，需要進(jìn)行所顯示數(shù)據(jù)的段譯碼、LCD方波驅(qū)動(dòng)及動(dòng)態(tài)掃描控制等操作。167。 DMT32240T035_01WN的結(jié)構(gòu)與原理圖 28 LCD 制作參數(shù)：方式 A舉例： DC728 V 5VA采用這種標(biāo)注方式說明：a. 對(duì)應(yīng)的終端必須使用直流電源工作b. 工作電壓范圍是：728V，即在這個(gè)范圍內(nèi)任何工作電壓，終端均可以正常工作c. 5VA 說明終端的功耗是 5VA，基本上是恒功率工作，選擇電源功率一般比額定功率大 20%就可以了。對(duì)應(yīng)這款終端，可以選擇 9V 6W、12V 6W 或者 24V 6W 的電源給終端供電。注意供電電壓不同時(shí)，電流會(huì)不同（9V 為 560mA、12V 為 420mA、24V 為 120mA） 。方式 B 舉例： DC715 V 150mA采用這種標(biāo)注方式說明：a. 對(duì)應(yīng)的終端必須使用直流電源工作b. 工作電壓范圍是：715V，即在這個(gè)范圍內(nèi)任何工作電壓，終端均可以正常工作c. c. 150mA 說明終端的電流消耗是 150mA，但基本上是恒電流工作，選擇電源的電流比一般大 20%就可以了。d. 對(duì)應(yīng)這款終端，可以選擇 9V 200mA 或 12V 200mA 的電源給終端供電。注意供電電壓不同時(shí)，功率會(huì)不同（9V 為 ， 12V 為 ） 。對(duì)與 A 型終端，一般功耗比較大，我們選擇靠近上限電壓的電源供電，以降低供電電流，降低電路損耗：同時(shí)比較高的供電電壓，抗電網(wǎng)電源波動(dòng)的能力也會(huì)強(qiáng)一些(電網(wǎng)干擾往往是欠壓形式)對(duì)與 B 型終端，我們一般選擇靠近下限電壓的穩(wěn)壓電源供電，以降低功耗，減少終端本身的發(fā)熱，由于工作電壓靠近下限，推薦采用開關(guān)電源供電以提高抗電網(wǎng)干擾能力。167。 LCD顯示與單片機(jī)的接口電路PCRxDPCTxD12345611128714151091316 U8232CR2R1T2T1 TxDRxD1234USB232CON4PCTxDPCRxD1234USB485CON4CC6PCRxDPCTxDUSBVCCVLCD圖 211 USB232 接口電路此電路圖是 USB23USB485 的設(shè)計(jì)電路，電路點(diǎn)表明該串口工作原理，其類似于 MAX232 電平轉(zhuǎn)化電路。在本次設(shè)計(jì)中，單片機(jī) STC12C5616AD 與液晶顯示DMT32240T035_01WN 就是通過此串口來實(shí)現(xiàn)。Vin1GND2+5V 3US1LM7805CTv+12 VLCD圖 212 電壓轉(zhuǎn)換電路該電路為單片機(jī)電壓轉(zhuǎn)換電路，LM7805 輸出為 5V。在單片機(jī)與液晶顯示DMT32240T035_01WN 連接時(shí)，串口 USB485 上的供電電壓，由此電路來提供，即上圖標(biāo)注的 USB485 中的 LM78XX 電壓轉(zhuǎn)換器。表 21 LM7805 參數(shù)制表（除特 別說明，0T j125℃ ,Io=500mA,Vi=10V,Ci=，Co=）參數(shù) 符號(hào) 測(cè)試條件 最小值 典型值最大值單位T j=25℃ V輸出電壓 Vo5mAIo1A,Po15w Vi= to 25V. VT j=25℃ Vi= to 25V 100 mV線性調(diào)整率 ΔVoT j=25℃ Vi=8V to 12V 50 mVT j=25℃ Io=5mA to 9 100 mV負(fù)載調(diào)整率 ΔVoT j=25℃ Io=250mA to 750m A4 50 mV靜態(tài)電流 IQ T j=25℃ 8 MAIo=5mA to 0．5 MA靜態(tài)電流變化率ΔIQVi=8V to 25V MA輸出電壓溫漂ΔVo/ΔTIo=5mA mV/℃輸出噪音電壓VN f=10Hz to 100KHz,Ta=25℃ 42 UV紋波抑制比 RR f=120Hz Vi=8V to 18V 62 73 dB輸入輸出電壓差Vo Io= T j=25℃ 2 V輸出阻抗 Ro f=1kHz 15 mΩ短路電流 Isc Vi=35V,Ta=25℃ 230 MA峰值電流 Ipk T j=25℃ A167。 鍵盤電路 167。 8位獨(dú)立鍵控設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)在本系統(tǒng)中，鍵盤主要用于設(shè)定電流源的輸出電流值。 為了操作更方便，采用了獨(dú)立鍵控按鍵。獨(dú)立式按鍵是指直接用一根 I/O 口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。每個(gè)獨(dú)立式按鍵單獨(dú)占有一個(gè) I/O 口線，每根 I/O 口線上的按鍵的工作狀態(tài)不會(huì)影響其他 I/O 口線的工作狀態(tài)。本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)獨(dú)立式按鍵電路如下所示：RK810KS1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8RK710KRK610KRK510KRK410KRK310KRK210KRK110K 圖 213 鍵盤電路8 位獨(dú)立按鍵接口電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但每個(gè)按鍵必須占用一根I/O 口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，I/O 口線浪費(fèi)較大。故在按鍵數(shù)量不多時(shí)，就采用這種按鍵結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)采用 8 位查詢獨(dú)立鍵控的工作方式。由圖 213 可見，8 個(gè)按鍵一端接單片機(jī) 8 個(gè) I/O 口，另一端接地。各個(gè) I/O口線在沒有按鍵按下時(shí)為高電平，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，I/O 口線被拉為低電平。單片機(jī)通過掃描各個(gè) I/O 的狀態(tài)來讀取判斷按鍵的鍵碼和實(shí)現(xiàn)其功能。第 3章 軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用模塊化的方法來設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的軟件。先設(shè)計(jì)主程序，然后根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能分別設(shè)計(jì)各個(gè)模塊的程序。程序主要包括：系統(tǒng)的初始化，鍵盤掃描，液晶顯示，中斷控制、串口通信以及 A/D、D/A 等模塊程序的設(shè)計(jì)。167。 主程序模塊設(shè)計(jì)主程序主要完成系統(tǒng)初始化和對(duì)各個(gè)子程序的調(diào)用。主程序初始化的具體內(nèi)容包括：?jiǎn)纹瑱C(jī) I/O 口初始化、定時(shí)器的初始化、中斷的初始化、LCD 初始化以及 A/D、D/A 的初始化。設(shè)計(jì)流程如圖 31。 開始系統(tǒng)初始化掃描鍵盤開中斷根據(jù)鍵盤做相應(yīng)處理L C D 顯示計(jì)算 D A C 輸出值并輸出圖 31 主程序流程圖167。 數(shù)控恒流源電源中斷程序設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作時(shí)，CPU 經(jīng)常處于空掃描狀態(tài)。為了提高 CPU 的效率，可采用中斷工作方式，當(dāng)外部向 CPU 發(fā)出一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，CPU 響應(yīng)中斷后，從中斷服務(wù)程序開始響應(yīng)轉(zhuǎn)而執(zhí)行相應(yīng)的功能指令。中斷開始寄存器入棧判斷中斷 ？清中斷標(biāo)志設(shè)液晶閃爍標(biāo)志清中斷標(biāo)志調(diào)用液晶閃爍程序寄存器出棧調(diào)用 A / D 數(shù)據(jù)采集程序中斷返回是否圖 32 中斷服務(wù)函數(shù)流程167。 LCD顯示軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用 LCD 顯示模塊選用的硬件器件是液晶顯示器DMT32240T035_01WN。它是便攜式電子設(shè)備常用的芯片。軟件設(shè)計(jì)也不難。類似于平常用的數(shù)碼管 LED 顯示。LCD 顯示的主要是鍵盤鍵入值和在負(fù)載上采集的電