【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 位 、個(gè)位及小數(shù)點(diǎn)后一位電壓值，只需顯示出 3 個(gè)數(shù)字，數(shù)碼管更加的實(shí)惠，故我選擇了方案一。 電源模塊 采用 常用設(shè)計(jì)方案中的方案一， 220V 交流電經(jīng)過降壓、整流，然后使用 LM7805C、 LM7815C、 LM7915C 芯片進(jìn)行穩(wěn)壓 ,分別為系統(tǒng)提供 +5V、 +15V、15V 工作電壓，使單片機(jī)芯片、 顯示模塊、穩(wěn)壓模塊、 DAC 模塊等正常工作。 11 3 主要器件介紹 AT89C51 簡(jiǎn)介 本課題設(shè)計(jì)的直流穩(wěn)壓電源的核心控制器件選用 AT89C51[1]。 AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和 閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT8920C51 是他的精簡(jiǎn)版，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種 靈活性高且價(jià)廉的方案。引腳圖如圖 。 圖 AT89C51 引腳圖 AT89C51 主要特性 與 MCS51 兼容 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 三級(jí)程序 存儲(chǔ)器鎖定 128*8 位內(nèi)部 RAM 12 DI0DI78位寄存器DAC8位D/A轉(zhuǎn)換器8位輸入寄存器......amp。amp。amp。ILECSWR1WR2XFERLE1 LE2Iout1Iout2VrefRfbAGNDDGNDVCC 32 可編程 I/O 線 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 5 個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 特性概述 : AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4k 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器， 128 字節(jié)內(nèi)部RAM， 32 個(gè) I/O 口線，兩個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)， AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式 ?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。 DAC0832 工作原理 直流穩(wěn)壓電源的數(shù)模轉(zhuǎn)換采用通用芯片 DAC0832。 DAC0832 的原理框圖如圖 所示。 DAC0832 主要由 8 位輸入寄存器、 8 位 DAC 寄存器、 8 位 D/A 轉(zhuǎn)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(jī)送來的數(shù)字量，使輸入數(shù)字量得到緩沖和鎖存，由加以控制； 8 位 DAC 寄存器用于存放待轉(zhuǎn)換的數(shù) 字量，由加以控制； 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出與數(shù)字量成正比的模擬電流；由與門、非與門組成的輸入控制電路來控制 2 個(gè)寄存器的選通或鎖存狀態(tài)。 圖 DAC0832原理框圖 13 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(yùn)算放大器輸出端 AGND 模擬信號(hào)地 DGND 數(shù)字信號(hào)地 DI7~ DI0 數(shù)字量輸入信號(hào) 其中 : DI0 為最低位， DI7 為最高位。 當(dāng) WR2 和 XFER 同時(shí)有效時(shí)， 8 位 DAC 寄存器端為高電平“ 1”，此時(shí)DAC 寄存器的輸出端 Q 跟隨輸入端 D 也就是輸入寄存器 Q 端的電平變化；反之，當(dāng)端為低電平“ 0”時(shí)，第一級(jí) 8 位輸入寄存器 Q 端的狀態(tài)則鎖存到第二級(jí)8 位 DAC 寄存器中，以便第三級(jí) 8 位 DAC 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換。 一般情況下為了簡(jiǎn)化接口電路，使第二級(jí) 8 位 DAC 寄存器的輸入端到輸出端直通，只有第一級(jí) 8 位輸入寄存器置成可選通、可鎖存的單緩沖輸入方式。 特殊情況下可采用雙緩沖輸入方式，即把兩個(gè)寄存器都分別接成受控方式。 DAC單極性輸出方式如圖 所示。 圖 DAC 單極性輸出電路 + 5 VD A C 08 32V c cI L EV r e fR f bI out 1I out 2AGNDDGNDAV ou tD I 7 0CSX F E RW R 1W R 274 L S 37380 51P0 P WRA L EG 14 1 0 9 8 7 6g f G N D a b1 2 3 4 5dp.e d G N D c d pabcdefgD D+ 5V 數(shù)碼管顯示原理 數(shù)碼管結(jié)構(gòu) 輸出電壓采用 7 段數(shù)碼管進(jìn)行顯示。數(shù)碼管由 8 個(gè)發(fā)光二極管（以下簡(jiǎn)稱字段）構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示數(shù)字 0 ?字符 A ? F、 H、 L、 P、 R、U、 Y、符號(hào)“ ?”及小數(shù)點(diǎn)“ ?”。數(shù)碼管的外型結(jié)構(gòu)如圖 （ a）所示。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)，分別如圖 （ b）和圖 （ c）所示。 （ a） 外型結(jié)構(gòu) （ b） 共陰極 （ c）共陽(yáng)極 圖 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 數(shù)碼管工作原理 共陽(yáng)極數(shù)碼管的 8 個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極（二極管正端）連接在一起，通常，公共陽(yáng)極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。 15 共陰極數(shù)碼管的 8 個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)端）連接在一起，通常，公共陰極接低電平（一般接地），其它管 腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端，當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。 數(shù)碼管字形編碼 要使數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的數(shù)字或字符必須使段數(shù)據(jù)口輸出相應(yīng)的字形編碼。對(duì)照?qǐng)D （ a），字型碼各位定義如下： 數(shù)據(jù)線 D0 與 a 字段對(duì)應(yīng)， D1 字段與 b 字段對(duì)應(yīng)??，依此類推。如使用共陽(yáng)極 數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為 0 表示對(duì)應(yīng)字段亮，數(shù)據(jù)為 1 表示對(duì)應(yīng)字段暗；如使用共陰極數(shù)碼管 ，數(shù)據(jù)為 0 表示對(duì)應(yīng)字段暗，數(shù)據(jù)為 1 表示對(duì)應(yīng)字段亮。如要顯示“ 0”，共陽(yáng)極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為： 11000000B（即 C0H）；共陰極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為： 00111111B（即 3FH）。依此類推可求得數(shù)碼管字形編碼如表 所示。 表 數(shù)碼管字型編碼表 顯示字符 字形 共 陽(yáng) 極 共 陰 極 dp g f e d c b a 字型碼 dp g f e d c b a 字形碼 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 C0H 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 F9H 0 0 0 0 0 1 1 0 06H 2 2 1 0 1 0 0 1 0 0 A4H 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 3 3 1 0 1 1 0 0 0 0 B0H 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 4 4 1 0 0 1 1 0 0 1 99H 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 5 5 1 0 0 1 0 0 1 0 92H 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 6 6 1 0 0 0 0 0 1 0 82H 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 16 7 7 1 1 1 1 1 0 0 0 F8H 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 8 8 1 0 0 0 0 0 0 0 80H 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 9 9 1 0 0 1 0 0 0 0 90H 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH A A 1 0 0 0 1 0 0 0 88H 0 1 1 1 0 1 1 1 77H B B 1 0 0 0 0 0 1 1 83H 0 1 1 1 1 1 0 0 7CH C C 1 1 0 0 0 1 1 0 C6H 0 0 1 1 1 0 0 1 39H D D 1 0 1 0 0 0 0 1 A1H 0 1 0 1 1 1 1 0 5EH E E 1 0 0 0 0 1 1 0 86H 0 1 1 1 1 0 0 1 79H F F 1 0 0 0 1 1 1 0 8EH 0 1 1 1 0 0 0 1 71H H H 1 0 0 0 1 0 0 1 89H 0 1 1 1 0 1 1 0 76H L L 1 1 0 0 0 1 1 1 C7H 0 0 1 1 1 0 0 0 38H P P 1 0 0 0 1 1 0 0 8CH 0 1 1 1 0 0 1 1 73H R R 1 1 0 0 1 1 1 0 CEH 0 0 1 1 0 0 0 1 31H U U 1 1 0 0 0 0 0 1 C1H 0 0 1 1 1 1 1 0 3EH Y Y 1 0 0 1 0 0 0 1 91H 0 1 1 0 1 1 1 0 6EH ? ? 1 0 1 1 1 1 1 1 BFH 0 1 0 0 0 0 0 0 40H . . 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 1 0 0 0 0 0 0 0 80H 熄滅 滅 1 1 1 1 1 1 1 1 FFH 0 0 0 0 0 0 0 0 00H 17 LED 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng) 設(shè)計(jì)使用 PS7219 驅(qū)動(dòng) LED 數(shù)碼管，簡(jiǎn)要介紹 PS7219 功能及使用，引腳如圖 示。 PS7219 是由力源公司自行研制、開發(fā)的一款新型多功能 8 位 LED 顯示驅(qū)動(dòng) IC。接口采用三線 SPI 方式，用戶只需簡(jiǎn)單修改內(nèi)部相關(guān)的控制或數(shù)字RAM，便可很容易地實(shí)現(xiàn)多位 LED顯示。在性能上 PS7219與 MAXIM公司的 MAX7219完全兼容，并增加了位閃等功能 。 圖 PS7219引腳圖 PS7219 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如圖 所示， PS7219 由六部分組成。 圖 PS7219內(nèi)部組成框圖 18 PS7219 特點(diǎn)與引腳說明 PS7219 的特點(diǎn)：