【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 轉(zhuǎn)換器，可執(zhí)行從正極到負(fù)極的電源電壓轉(zhuǎn)換，可將范圍介于 至 10V 之間的輸入電壓轉(zhuǎn)換成 至 10V 的補(bǔ)償負(fù)輸出電壓，條件是僅需兩個(gè)非臨界的外部電容器來(lái)實(shí)現(xiàn)充電泵與電荷儲(chǔ)存功能，還可將該期間連接用于倍壓器，以便以 10V 的輸入電壓轉(zhuǎn)換成高達(dá) 的輸出電壓。主要應(yīng)用于板載負(fù)電源、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、便攜式電子設(shè)備等。器件特點(diǎn)： 簡(jiǎn)易電壓轉(zhuǎn)換器，其中包括：負(fù)壓轉(zhuǎn)換器、倍壓器； 寬泛的電壓工作范圍： 至 10V； 全溫度范圍及電壓范圍無(wú)外部二極管； 典型開路電壓 轉(zhuǎn)換效率：高達(dá) %； 典型電源效率：高達(dá) 98%； 3V 時(shí)進(jìn)行全面測(cè)試。 西北民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 10 電源電路設(shè)計(jì) 電路如圖 31 所示。 市電經(jīng)過(guò)由二極管 1N4007 組成的整流橋后再經(jīng) 過(guò)電容濾波進(jìn)入穩(wěn)壓塊，濾波電路采用電解電容和小容量無(wú)極性電容并聯(lián)的方式，大電解電容用于濾掉大幅值的低頻成分，穩(wěn)壓范圍寬、效果好 ，小容量電容濾掉脈動(dòng)直流中的高次諧波。由于電路中要用到 +5V 和 5V 的供電，所以在電路中選用 LM7805 穩(wěn)壓塊得到 +5V 的電壓，再通過(guò) TL7660 正 負(fù)電壓轉(zhuǎn)換器得到 5V 的供電電壓，供電路中的器件供電使用。 2 2 0 V輸 入T 12 2 0 V / 9 VD 11432I N 4 0 0 7+C 1 2 2 0 0uC 20 . 1 u123U 0 0 7 L M 7 8 0 5V i n V o u tG N D+C 61 0 u+ 5 V12348765V C CG N DC A P V OL VN CC A P +O S CU 0 0 9T L 7 6 6 0+C 71 0 u 5 V圖 3 1 電 源 電 路 控制電路 本電路采用 AT89S51 單片機(jī)， AT89S51 單片機(jī)應(yīng)用普遍，價(jià)格便宜。西北民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 11 MCS51 內(nèi)核結(jié)構(gòu)單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 MCS51 單片機(jī)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM/IO）空間為 64KB（地址為 0000H～ 0FFFFH），一般通過(guò) 16 位數(shù)據(jù)指針 DPTR 來(lái)訪問(wèn)，且外部RAM 和外部 I/O 的地址安排是統(tǒng)一編址的。 MCS51 的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為128B 或 256B（ AT89S51 的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 為 128B，地址空間為 00H～7FH， 803 8052 和 8752 的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為 256B，地址空間為 00H～0FFH）。 AT89S51 將內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的不同區(qū)域從功能和用途方面來(lái)劃分，可以分為 3 個(gè)區(qū)域，即工作寄存器區(qū)（ 00H~1FH）、位尋址區(qū)（ 20H～2FH）、堆棧和數(shù)據(jù)緩沖器區(qū)（ 30H～ 7FH 或 30H~0FFH）。 單片機(jī)時(shí)鐘電路 單片機(jī)時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。 內(nèi)部振蕩方式： AT89S51 單片機(jī)內(nèi)部帶有時(shí)鐘電路，因此，只需要在片外通過(guò) XTAL1 和 XTAL2 引腳接入定時(shí)控制元件（晶體振蕩器和 微調(diào) 電容），即可構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。 外部振蕩方式：把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)。這種方式適宜用來(lái)使單片機(jī)的時(shí)鐘與外部信號(hào)保持同步。 在本設(shè)計(jì)中采用第一種方式， 用晶振和電容構(gòu)成諧振電路。 C3 和 C4雖然沒(méi)有嚴(yán)格要求，但電容的大小影響振蕩器振蕩的穩(wěn)定性和起振的快速性，通常選擇在 10~30pF 左右。而晶體振蕩器一般選擇 6MHz 和12MHz。本時(shí)鐘電路 在 XTAL1 和 XTAL2 引腳分別接一個(gè) 22pF 的電容，兩個(gè)引腳之間接入一個(gè) 12MHz 的晶振，電路如圖 32 所示。 西北民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 C 32 2 pC 42 2 p1 2 MY 1圖 3 2 時(shí) 鐘 電 路 單片機(jī)復(fù)位電路 復(fù)位時(shí)單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是 PC 初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H 單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行時(shí)出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為使單片機(jī)正常工作，也需要按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。 RST 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間持續(xù) 24 個(gè)振蕩脈沖周期（即兩個(gè)機(jī)器周期）以上。復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位、按鍵電平復(fù)位、外部脈沖復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位四種方式。在本設(shè)計(jì)中復(fù)位電路采用按鍵 電平方式，電路如圖 33 所示， 使 RST 引腳 （圖中懸空腳） 經(jīng)過(guò) 10u 電解電容與 VCC 電源接通，同時(shí)經(jīng)過(guò)電阻與地連接而實(shí)現(xiàn)。 西北民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 + 5 VS 1S W P BC 51 0 uR 11 0 k圖 3 3 復(fù) 位 電 路 控制電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中的單片機(jī)控制電路設(shè)計(jì)如圖 34 所示。單片機(jī)的 P0 口用于控制顯示單元電路中的數(shù)碼管的選定， P1 口控制按鍵， P2 口作為 D/A 的8 位數(shù)據(jù)線端口，單片機(jī)的 和 引腳控制顯示電路中的 74LS164的時(shí)鐘端和數(shù)據(jù)端。按鍵的功能是實(shí)現(xiàn)輸出電流的設(shè)置。 按鍵 1,2,3,4 的功能分別是： 設(shè)定、移位、加 1 和減 1。 當(dāng)單片機(jī)的 P1 口檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，啟動(dòng)數(shù)碼管顯示電路開始顯示數(shù)值，按下加 1 鍵顯示數(shù)字加 1，按下移位鍵時(shí)移動(dòng)數(shù)碼管位數(shù)調(diào)整下一位數(shù)字。輸出電流設(shè)定好后單片機(jī)將電流數(shù)字量通過(guò) P2 口送入到 D/A 轉(zhuǎn)換器中， D/A 轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后輸出。 西北民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 + 5 V1234567891 11 21 31 71 01 41 51 61 81 92 0 2 12 22 32 42 52 62 72 82 93 03 13 23 33 43 53 63 73 83 94 0+ 5 V+ 5 VS 1S 2S 3S 4S W P BS W P BS W P BS W P BS 1S W P BC 51 0 uR 11 0 KC 32 2 pC 42 2 pY 11 2 MT X D 0R X D 0U 0 0 6P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7R S TP 3 . 0P 3 . 1P 3 . 2P 3 . 3P 3 . 4P 3 . 5P 3 . 6P 3 . 7X T A L 1X T A L 2G N DA T 8 9 S 5 1V C CP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7V P PA L EP S EP 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 0R 1 1 R 1 2 R 1 3R 1 41 0 K 1 0 K1 0 K1 0 K圖 3 4 單 片 機(jī) 控 制 電 路 西北民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 D/A轉(zhuǎn)換電路 DAC0832 是一種 8 分辨率的 典型的 D/A 轉(zhuǎn)換 集成芯片 ， 與微處理器完全兼容。 內(nèi)部為雙緩沖寄存器即輸入 寄存器和 DAC 寄存器。這個(gè) DA芯片以其價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 DA 轉(zhuǎn)換器是由 8 位輸入鎖存器、 8 位 DAC 寄存器、 8位 D/A 轉(zhuǎn)換電路及控制電路構(gòu)成。 該部分電路設(shè)計(jì)如圖 35 所示。 D/A 轉(zhuǎn)換器是接收數(shù)字量，輸出一個(gè)與數(shù)字量相對(duì)應(yīng)的電流或電壓信號(hào)的模擬量接口。本設(shè)計(jì)中 D/A 轉(zhuǎn)換器采用 DAC0832 芯片。 AT89S51 的 P2 口作為數(shù)據(jù)端口與 DAC0832 的 8 位數(shù)據(jù)線相連。 DAC0832 采用單緩沖工作方式，使芯片的 CS 、 2WR 、 XFER均與地相接， 1WR 由單片機(jī)的 口控制。 DAC0832 由 8 位輸入鎖存器、 8 位 DAC 寄存器、 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換電路及控制電路構(gòu)成。數(shù)字量從DAC0832 的 D0D78 個(gè)數(shù)據(jù)輸入端口輸入。 DAC0832 與 單片機(jī)的連接方式有兩種： 即單緩沖工作方式和雙緩沖工作方式。在單緩沖工作方式下，一個(gè)寄存器工作于直通狀態(tài)，一個(gè)工作于受控鎖存器狀態(tài)，在不要求多相D/A 同時(shí)輸出時(shí)，可以采用單緩沖方式，此時(shí)只需要一次寫操作，就開始轉(zhuǎn)換，可以提高 D/A 的數(shù)據(jù)吞吐量； 在雙緩沖工作方式下，兩個(gè)寄存器均工作于受控鎖存器狀態(tài)，當(dāng)要求多個(gè)模擬量同時(shí)輸出時(shí)，可采用這種方式。 本設(shè)計(jì)選用單緩沖工作方式，單片機(jī)的 引腳來(lái)控制 DAC0832 的轉(zhuǎn)換工作。 西北民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 1234567891 11 21 31 71 01 41 51 61 81 92 0 2 12 22 32 42 52 62 72 82 93 03 13 23 33 43 53 63 73 83 94 0U 0 0 6P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7R S TP 3 . 0P 3 . 1P 3 . 2P 3 . 3P 3 . 4P 3 . 5P 3 . 6P 3 . 7X T A L 1X T A L 2G N DA T 8 9 S 5 1V C CP 0 . 0P 0 . 1P 0 . 2P 0 . 3P 0 . 4P 0 . 5P 0 . 6P 0 . 7V P PA L EP S EP 2 . 7P 2 . 6P 2 . 5P 2 . 4P 2 . 3P 2 . 2P 2 . 1P 2 . 0 5 VU 0 0 7 D A C 0 8 3 2W R 1W R 2V C C 5 VP 1 . 721 81 91 711 31 41 51 64567891 21 1X f e rC sI L EV r e fR f bI o u t 2I o u t 1m s b D I 7D I 6D I 5D I 4D I 3D I 2D I 1I s b D I 0圖 3 5 D / A 轉(zhuǎn) 換 電 路 壓控恒流源電路 LM324 簡(jiǎn)介 LM324 系列器件為價(jià)格便宜的帶有真差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。與單電源應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著的優(yōu)點(diǎn)。該四放大器可以工作在低到 伏或者高到 32 伏的電源下，靜態(tài)電流大致為MC1741 的靜態(tài)電流的五分之一（對(duì)每一個(gè)放大器而言）。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置元件的必要性。輸出電壓范圍也包含負(fù)電源電壓。功能特性如下： 短路保護(hù)輸出； 真差動(dòng)輸入級(jí)； 單電源工作： 伏至 32 伏； 低輸入偏置電流：最大 100 納安； 每一封裝四個(gè)放大器； 西北民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 內(nèi)部補(bǔ)償； 共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電 源； 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)引腳輸出； 在輸入端的靜電放電箔位增加可靠性而不影響器件的工作。 LM324 管腳連接及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 36 所示 1234567 891 01 11 21 31 4++++1234輸 出 1輸 入 1V C C輸 入 2輸 出 2輸 出 4輸 入 4V E E , G N D輸 入 3輸 出 3圖 3 6 L M 3 2 4 的 管 腳 連 接 圖 壓控恒流源電路設(shè)計(jì) 該部分電路如圖 37 所示。 壓控恒流源是系統(tǒng)的重要組成部分，它的功能是用電壓來(lái)控制電流的變化。該恒流源電路由運(yùn)算放大器、大功率場(chǎng)效應(yīng)管、采樣電阻和負(fù)載電阻組成。 因?yàn)?DAC0832 有個(gè)固定電路就是轉(zhuǎn)化電壓輸出 ，所以 由 DAC