【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 式。本系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，其電路圖如圖4所示。圖4 內(nèi)部方式時(shí)鐘產(chǎn)生電路單片機(jī)片內(nèi)由一個(gè)反向放大器構(gòu)成振蕩器，可以由它產(chǎn)生時(shí)鐘。該反相放大器的輸入端為引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。這兩個(gè)引腳外接石英晶體振蕩器作為定時(shí)元件，內(nèi)部反向放大器自激振蕩，產(chǎn)生時(shí)鐘。C12，C13對(duì)頻率有微調(diào)作用。C12和C13值選擇為30PF。在實(shí)際連接中，為了減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定，振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近。 鍵盤電路矩陣式鍵盤又稱行列鍵盤，它是用N條I/O線作為行線，N條I/O線作為列線組成的鍵盤。在這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中I/O口的利用率。在本設(shè)計(jì)中，利用鍵盤進(jìn)行各個(gè)功能的選擇，它是系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)對(duì)話的重要部件。由于系統(tǒng)需要的按鍵較多，因此采用了44矩陣式鍵盤。此種鍵盤結(jié)構(gòu)把檢測(cè)線分為兩組，一組為行線，一組為列線，按鍵放在行線和列線的交叉點(diǎn)上。矩陣式的鍵盤的優(yōu)點(diǎn)是需要的測(cè)試線的數(shù)量少，對(duì)于一個(gè)NN的矩陣鍵盤與主機(jī)連接只需要N+N條測(cè)試線。44鍵盤電路的連線圖如圖5所示。P1P1P1P17作為鍵盤的行線，而P10～P13設(shè)為列線。采用查詢式的掃描方式，來(lái)識(shí)別鍵盤上閉合鍵是哪個(gè)功能鍵。本設(shè)計(jì)選用的是44的鍵盤控制，~，~；系統(tǒng)中鍵盤模塊設(shè)計(jì)十三個(gè)按鍵0~增加、減少、確認(rèn)。當(dāng)按下7時(shí)P13和P14導(dǎo)通，說(shuō)明7已被按下。按下相應(yīng)的數(shù)字按鍵如：，按下“1”、“0”、“5”、“確認(rèn)”；需要對(duì)電壓進(jìn)行微調(diào)時(shí)，需按下“增加”或者“減少”，當(dāng)達(dá)到所需要的數(shù)值時(shí)，再按下“確認(rèn)”輸入的電壓值就相應(yīng)的增加或者減少。圖5 44鍵盤連線圖 顯示電路顯示的方式很多主要分為兩類：LED顯示，LCD顯示。前者顯示亮度高，制作成本低，適合做遠(yuǎn)距離顯示，但是由于其耗電較大，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(dòng)態(tài)掃描方式顯示，則占用CPU的時(shí)間，如果采用靜態(tài)顯示則需要加鎖存器，耗費(fèi)硬件制作時(shí)間，就該題目來(lái)說(shuō)，需要設(shè)定電壓顯示，LCD顯示更為清晰、直觀，從上面諸多因素來(lái)看，采用LCD顯示屏上完整顯示出比較理想。LCD最常用的就是1602液晶模塊。LCD1602可以再LCD顯示屏上完整顯示32個(gè)英文字符和日文等一些字符，適合顯示英文文字信息較小的地方，可以清晰顯示出同時(shí)還能顯示英文名稱和電壓/電流單位，電壓（三位數(shù)字：十位、個(gè)位、小數(shù)位），電流（三位數(shù)字：十位、個(gè)位、小數(shù)位）。通過(guò)單片機(jī)編程控制第4腳RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L)，第5腳R/W讀/寫選擇端（H/L），第6腳E使能信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)顯示效果。它的顯示運(yùn)行原理如下：讀狀態(tài)輸入RS=L,RW=H,E=H；輸出：D0~D7=狀態(tài)字寫指令：輸入：RS=L，RW=L，D0~D7=指令碼，E=高脈沖；輸出：無(wú)讀數(shù)據(jù)：輸入：RS=H，RW=H，E=H；輸出：D0~D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)：輸入：RS=L，RW=L，D0~D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖；輸出：無(wú)LCD1602型LCD顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)。LCD1602可以顯示2行16個(gè)字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0~D7和RS、R/W和EN三個(gè)控制端口，工作電壓為5V，并且具有字符對(duì)比度調(diào)節(jié)和背光功能。綜上所述，LCD1602滿足本系統(tǒng)的需求。LCD1602的接口信號(hào)說(shuō)明如表2所示：表2 1602型LCD的接口信號(hào)說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2Data I/O2VDD電源正極10D3Data I/O3V0液晶顯示偏壓信號(hào)11D4Data I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）12D5Data I/O5R/W讀寫選擇端（H/L）13D6Data I/O6E使能信號(hào)14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光源正極8D1Data I/O16BLK背光源負(fù)極其顯示部分引腳接口如圖6所示：～圖6 LCD顯示電路原理圖 D/A轉(zhuǎn)換電路D/A轉(zhuǎn)換器作為模擬量輸出通道的常用的器件，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，選擇DAC0832，它是8位芯片，可直接接到單片機(jī)的數(shù)據(jù)內(nèi)含有一個(gè)8位輸入數(shù)據(jù)寄存器，一個(gè)8位DAC寄存器和一個(gè)8位D/A轉(zhuǎn)換器，數(shù)字量轉(zhuǎn)換過(guò)程是將數(shù)字量存在輸入數(shù)據(jù)寄存器，在接到轉(zhuǎn)換命令時(shí)將輸入數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容傳輸?shù)紻AC寄存器通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬量，進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間為1us。（1）DAC0832主要特性：① 分辨率為8位； ② 電流穩(wěn)定時(shí)間1us； ③ 可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入； ④ 只需在滿量程下調(diào)整其線性度； ⑤ 單一電源供電（+5V～+15V）； ⑥ 低功耗，200mW。（2）.DAC0832工作方式輸出模擬05伏電壓，還需要在DAC0832后接一放大器選用OP01，這種放大器的主要特征是增益共模抑制比很高（一般為100dB），而其失調(diào)電壓和失調(diào)電流、溫漂以及噪聲又很小，其廣泛地應(yīng)用于穩(wěn)定積分、精密加法、比較、閾值電壓檢測(cè)、微弱信號(hào)精確放大等場(chǎng)合，是一種通用性極強(qiáng)的運(yùn)算放大器。DAC0832的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下式(1)所示： （1）式中 —基準(zhǔn)電壓；—輸入的數(shù)字量； —輸出的模擬電壓量。 （3）DAC0832與AT89C52接口電路如圖7所示：圖7 DAC0832與AT89C52接口電路 放大電路放大電路的特點(diǎn)：功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的電路。因此，要求同時(shí)輸出較大的電壓。工作在接近極限狀態(tài)。一般直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，帶動(dòng)負(fù)載能力強(qiáng)。放大電路圖如圖8所示：圖8 放大電路圖第4章 數(shù)控直流電源的軟件設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)原則，在總體概況設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行具體的詳細(xì)設(shè)計(jì)、功能分解、模塊劃分、細(xì)化軟件層次、優(yōu)化軟件結(jié)構(gòu)，以達(dá)到模塊功能的獨(dú)立性，執(zhí)行的高效性。該系統(tǒng)的軟件程序由主程序和數(shù)個(gè)子程序模塊組成，其中子程序包括顯示子程序、按鍵識(shí)別程序、D/A子程序。 主程序設(shè)計(jì)流程圖如圖9所示，負(fù)責(zé)與各子程序模塊的接口和檢查鍵盤功能。程序運(yùn)行后，開始檢測(cè)是否有鍵按下，若有則進(jìn)入設(shè)定按鍵功能。液晶LCD1602直接顯示CPU設(shè)定的數(shù)值，使CPU資源得到充分利用。開始初始化鍵盤子程序D/A子程序顯示子程序圖9 主程序流程圖 子程序設(shè)計(jì) 鍵盤子程序設(shè)計(jì)程序主要分為兩個(gè)部分：一個(gè)部分不停地監(jiān)測(cè)是否有按鍵按下，另一個(gè)部分查看哪一個(gè)鍵按下。在初始狀態(tài)下，4個(gè)列輸出端口輸出低電平，～，～。如果沒(méi)有按鍵按下，～；如果有按鍵按下，則被按下的鍵對(duì)應(yīng)的行輸入端口的電平就會(huì)被拉低，～，～。～，就轉(zhuǎn)到查詢程序SEE。鍵盤子程序流程圖如圖10所示。開始掃描鍵盤是否有鍵按下？“+”鍵？“”鍵？根據(jù)按鍵更改輸出電壓值返回YYYNNN圖10 鍵盤子程序流程圖 LCD顯示子程序設(shè)計(jì)液晶顯示模塊的顯示器上的顯示點(diǎn)與驅(qū)動(dòng)控制芯片中的顯示緩存RAM是一一對(duì)應(yīng)的；驅(qū)動(dòng)控制芯片當(dāng)中共有65（8 Page x 8 bit+1）X 132個(gè)位的顯示RAM 區(qū)。而顯示器的顯示點(diǎn)陣大小為64X128點(diǎn)，所以實(shí)際上在液晶顯示模塊中有用的顯示RAM 區(qū)為64 X 128個(gè)位；按byte為單位劃分，共分為8個(gè)Page，每個(gè)Page為8行，而每一行為128個(gè)位（即128列）。驅(qū)動(dòng)控制芯片的顯示RAM區(qū)每個(gè)byte的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)屏上的點(diǎn)的排列方式為：縱向排列，低位在上高位在下。如要點(diǎn)亮LCD屏上的某一個(gè)點(diǎn)時(shí)，實(shí)際上就是對(duì)該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的顯示RAM區(qū)中的某一個(gè)位進(jìn)行置1操作；所以就要確定該點(diǎn)所處的行地址、列地址。從圖中可以看出，LCD1602液晶顯示模組的行地址實(shí)際上就是Page的信息，每一個(gè)Page應(yīng)有8行；而列地址則表示該點(diǎn)的橫坐標(biāo)，在屏上為從左到右排列，Page中的一個(gè)Byte對(duì)應(yīng)的是一列（8行，即8個(gè)點(diǎn)），達(dá)128列，根據(jù)這樣的關(guān)系在程序中控制LCD顯示屏的顯示。LCD顯示子程序如圖11所示。開始送設(shè)置顯示器第一行的初始地址寫指令第一行是否全部顯示寫指令N送設(shè)置顯示器第二行的初始地址N第二行是否全部顯示Y返回Y地址加1地址減1圖11 LCD顯示子程序 D/A轉(zhuǎn)換器子程序設(shè)計(jì)D/A轉(zhuǎn)換器的流程圖如圖12所示，通過(guò)調(diào)用D/A轉(zhuǎn)換器子程序?qū)/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制，控制D/A轉(zhuǎn)換器使其按照要求來(lái)運(yùn)作，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，輸送給放大器進(jìn)行放大。開始返回送D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量啟動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換完？YN圖12 D/A子程序流程圖第5章 系統(tǒng)調(diào)試與分析數(shù)控直流電源的系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試，而且兩者是密不可分的。我們?cè)O(shè)計(jì)好的硬件電路和軟件程序，只有經(jīng)過(guò)聯(lián)合調(diào)試，才能驗(yàn)證其正確性；軟硬件的配人情況以及是否達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，也只有經(jīng)過(guò)調(diào)試，才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并加以解決、完善，最終開發(fā)成實(shí)用產(chǎn)品。硬件調(diào)試分單元電路調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試，單元電路試驗(yàn)在硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)進(jìn)行，這里的調(diào)試只是將其制成印刷電路板后試驗(yàn)電路是否正確，并排除一些加工工藝性錯(cuò)誤（如錯(cuò)線、開路、短路等）。這種調(diào)試可單獨(dú)模擬進(jìn)行，也可通過(guò)開發(fā)裝置由軟件配合進(jìn)行。硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試則必須在系統(tǒng)軟件的配合下進(jìn)行。軟件調(diào)試一般包括分塊調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試兩個(gè)階段。程序的分塊調(diào)試一般在單片機(jī)開發(fā)裝置上進(jìn)行，可根據(jù)所調(diào)程序功能塊的入口參量初值編制一個(gè)特殊的程序段，并連同被調(diào)程序功能塊一起在開發(fā)裝置上運(yùn)行；也可配合對(duì)應(yīng)硬件電路單獨(dú)運(yùn)行某程序功能塊，然后檢查是否正確，如果執(zhí)行結(jié)果與預(yù)想的不一致，可以通過(guò)單步運(yùn)行或設(shè)置斷點(diǎn)的方法，查出原因并加以改正，直到運(yùn)行結(jié)果正確為止。這時(shí)該 程序功能塊已調(diào)試完畢，可去掉附加程序段。其它程序功能塊可按此法進(jìn)行調(diào)試。程序聯(lián)機(jī)調(diào)試就是將已調(diào)試好的各程序功能塊按總體結(jié)構(gòu)聯(lián)成一個(gè)完整程序，在所研制的硬件電路上運(yùn)行。從而試驗(yàn)程序整體運(yùn)行的完整性、正確性和與硬件電路的配合情況。在聯(lián)調(diào)中可能會(huì)有某些支路上的程序、功能塊因受條件制約而得不到相應(yīng)的輸入?yún)?shù)，這時(shí)，調(diào)試人員應(yīng)創(chuàng)造條件進(jìn)行模擬調(diào)試。在聯(lián)調(diào)中如發(fā)現(xiàn)硬件問(wèn)題也應(yīng)及時(shí)修正，直到單片機(jī)系統(tǒng)的軟件、硬件全部調(diào)試成功為止。系統(tǒng)調(diào)試完成后，還要進(jìn)行一段時(shí)間的試運(yùn)行，從而檢驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力，驗(yàn)證系統(tǒng)功能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，是否達(dá)到預(yù)期的效果。 proteus介紹本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是用proteus來(lái)進(jìn)行模擬仿真的。Proteus軟件是英國(guó)Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國(guó)總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持805HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。其功能特點(diǎn)：Proteus軟件具有其它EDA工具軟件（例：multisim）的功能。這些功能是：（1）原理布圖 （2）PCB自動(dòng)或人工布線 （3）SPICE電路仿真 革命性的特點(diǎn)： （1）互動(dòng)的電路仿真 ，用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達(dá)，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。 （2）仿真處理器及其外圍電路，可以仿真51系列、AVR、PIC、ARM、等常用主流單片機(jī)。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型 。以上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、示波器等，Proteus建立了完備的電子設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境。proteus的智能原理圖設(shè)計(jì)（ISIS） 豐富的器件庫(kù)：超過(guò)27000種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件；智能的器件搜索：通過(guò)模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：自動(dòng)連線功能使連接導(dǎo)線簡(jiǎn)單快捷，大大縮短繪圖時(shí)間； 支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明清晰；可輸出高質(zhì)量圖紙：通過(guò)個(gè)性化設(shè)置，可以生成印刷質(zhì)量的BMP圖紙，可以方便地供WORD、POWERPOINT等多種文檔使用。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在proteus軟件上畫出所需要的元件然后進(jìn)行連接，最后導(dǎo)入相應(yīng)的程序進(jìn)行模擬仿真。 數(shù)控直流電源硬件調(diào)試的問(wèn)題及解決系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程是整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)過(guò)程中，最困難也是最麻煩的一個(gè)環(huán)節(jié)。如何能夠有效而且在最短的時(shí)間內(nèi)完成整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)