【文章內容簡介】 （ 1）為模擬電路提供 +12v 穩(wěn)定的直流電壓；數(shù)字電路提供 +5v 的直流電壓：A247。 D 轉換提供 5v 基準電壓： +5v 基準電壓：外通信提供 +5v 電壓； （ 2）整個系統(tǒng)可接 +12v 充電電池供電； （ 3）對于開關系統(tǒng)，可由面板 控制開機和關機，也可由單片機控制關機，為了使數(shù)據(jù)精確，需要模擬地和數(shù)字地電平同電位，如果電位差大了，則保護關機； （ 4）為了減少耗電，節(jié)約資源，無信號時間超過 15 分鐘自動切換到待機狀態(tài)； （ 5）液晶顯示屏 +10v 背光電源。 開關電源電路總體設計 硬件框圖 220V 交流電壓 經(jīng)整流、濾波變成直流電送入開關調整電路，開關調整電路輸出穩(wěn)定的直流電。用戶可根據(jù)需要通過鍵盤控制電源的開關，也 可有單片機系統(tǒng)自動對電源工作監(jiān)控，然后根據(jù)設置的程序控制開關調整電路，使電源按照預定的設計進行工作。 圖 21 電源硬件結構圖 AC220V U0 Ui 濾波 開關調整電路 輸出 單片機系統(tǒng) 整流 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計（論文） 整機電源的設計 8 圖 22 電源硬件框圖 整流濾波電路圖 DT1C+12V220V 圖 23 整流濾波電路 交流電壓經(jīng)變壓器降壓后，經(jīng)過橋式整流電路，變換成方向不變，大小隨時間變化的脈動電壓。流出整流電路的脈動電壓再流經(jīng)電容濾波電路，將含較大諧波成分的脈動電流的交流分量濾去，得到平滑的直流電壓。 主控電路圖 該電源可接 12V穩(wěn)壓電源，也可接 12V充電電池。開機和關機通過芯片 14093組成 RS 觸發(fā)器電路控制 VMOS 器件 F9530N 的導通和截止來實現(xiàn)?？刂粕峡赏ㄟ^操作按鍵實現(xiàn)開機，關機，也由單片機 T1 腳輸出關機控制 .以降低電池的空耗。 F9530N 輸出的 +12V 電壓再經(jīng)整理，濾波輸出 +5V,5V， +10V 電壓。 地線電平平衡保護 +5V 供數(shù)字 外接電源 按鍵開關 RS 觸發(fā)器 觸發(fā)開關 12V 直流電壓 單片機控制信號 穩(wěn)壓電路 5V 供A/D +10V背光電源 +5V 通信 穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓電路 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計（論文） 整機電源的設計 9 圖 24 主控電路圖 800mA1 23U24A 14093B5 64U24B 14093B8 910U24C 14093B1BGNDR2 4702R41002Q2Q1Q3R1 4702C1 4n7R3 4702R8 1002D18 D17R7 1005C2 4n7C3 4n7R6 1002STOP STARTR5 1005+12VT1BGNDQ4U0東華理工大學長江學院畢業(yè)設計（論文） 整機電源的設計 10 設計說明 電路的工作原理： 雙穩(wěn)態(tài) RS 觸發(fā)電路由 U24A 和 U24B 構成， U24 的 3 腳作為 RS 觸發(fā)器的 Q端，當 Q 端輸出高電平時，驅 動管 Q1 導通，驅動 VMOS 開關管 F9530 也導通，整機獲得供電，開始工作。 工作控制方式： （ 1）接入 電源 后 ， 由于 C2 充電比 C1 慢，可以認為 C2 上電壓為 0， U24B 管腳 6 為低電平， 4 腳輸出高電平， 1 腳也為高電平，使得 3 腳為低電平， Q1 截止。 當線路地電壓由于供電正常引起比電池地電平高到一定電位的時候， Q2 導通， C2 快速放電為低電平，使 Q1 截止，從而保護電路。 （ 2）開關 START 按下，則 U24A 管腳 2 輸入低電平脈沖，則使 RS 觸發(fā)器翻轉， Q 端輸出高電平使 Q1 導通，整機供電，另外管腳 1 由于反饋為低電平，維持 3 腳輸出高電平， Q1 持續(xù)導通；同時 START 鍵釋放， C2 充電為高電平。 （ 3）開關 STOP 鍵按下， 3 腳直接為低電平輸入， Q1 截止，工作停止；觸發(fā)器 U24B 管腳 4 輸出高電平，和管腳 1 同時輸入高電平使 U24A 輸出低電平維持Q1 截止。 （ 4）當儀器較長時間無人工操作時，單片機定時計數(shù)器 T1 腳輸出低電平控制信號時， Q3 截止， U24C 管腳 9 輸入高電平， 10 腳輸出低電平，觸發(fā)器輸出置 0， Q1 截止，實現(xiàn)關機，減少電耗。 元件介紹 F9530N 介 紹 由于 VMOS 管具有輸入阻抗高、驅動電流小、開關速度快，通頻帶寬等優(yōu)點，且偏置電阻可以取得很大，因此控制回路消耗功率極小，故選取 VMOS 大功率管 F9530N 為開關管。 外接電源由 +12V 整流電壓或電池 +12V 電壓通過切換開關 COAX 接入，送入 F9530N 源極，只要開關管 F9530N 飽和導通，則輸出端漏極電位近似為 +12V。F9530N 所示： 圖 25 P 溝道增強型 F9530N 主要參數(shù) SDGVDDS＝－ 100V RDS(off)＝ ID＝－ 14A 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計（論文） 整機電源的設計 11 觸發(fā)器 觸發(fā)器由雙穩(wěn)態(tài)的觸發(fā)器構成。 如圖 26 123U24A14093B564U24B14093B8910U24C14093BD17D18+12VR61002Q22R41002R24702R51005Q238ABR34702R81002C34n7T1F9530START/STOP2+C2R71003BGND+12V圖 26 由 RS 觸發(fā) 器構成的雙穩(wěn)態(tài)開關控制電路原理圖 這部分電路除了要考慮可控制性，還應考慮的它的待機耗電量，由于這部分電路是控制電源開關，無論在儀器工作還是不工作都一直要耗電，故功耗是主要要求考慮的問題。 [5]CMOS 門電路構成的觸發(fā)器具有功耗低、抗干擾能力強、電源適應范圍大等優(yōu)點，故采用 CMOS 與非門 MC14093B(U24)作為 RS 觸發(fā)器主芯片。 MC14093B(U24)門電路具有很好的抗干擾能力。 MC14093B(U24)主要的電路參數(shù)和管腳資料，如圖所示。 最大額定值（ Vss 為基準電壓） 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計（論文） 整機電源的設計 12 表 21 電路參數(shù) 管腳符號 說明 數(shù)值 單位 VDD 直流電源 ～ V VIN，VOUT 輸入輸出電壓 ～ + V Iin， Iout 輸入輸出電流 177。 10 mA PD 提供功率 500 mW Tstg 存儲溫度 65~+150 ℃ TL 焊接溫度 260 ℃ 1235648910121311邏輯框圖VDD=PN 14VSS=PIN 7 圖 27 MC14093B(U24)主要的電路參數(shù)和管腳資料 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計（論文） 整機電源的設計 13 8051單片機介紹 主要引腳 1. 主電源引腳 Vcc（ 40腳）：接 +5V電源正端。 Vss（ 20腳）：接 +5V電源地端。 2. 外接晶體引腳 XTAL1（ 19腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機內部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構成了片內振蕩器。當采用外部時鐘時，對于 HMOS單片機，該引腳接地；對于 CHMOS單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。 XTAL2（ 18腳）：接外部石英晶體的另一端。在單片機內部，它是片內振蕩器的反相放大器的輸出端。當采用外部時鐘時，對于 HMOS單片機，該引腳作為外部振蕩信號的輸入端；對于 CHMOS單片機，該引腳懸空不接。 3. 輸入 /輸出引腳 （ 1） P0口（ 39~32腳）： ~ P0口。在不接片外存儲器與不擴展 I247。 O口時，可作為準雙向輸入 247。 輸出口。在接有片外存儲器或擴展 I247。 O口時， P0口分時復用為低 8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線。 （ 2） P1口（ 1~8腳）： ~ P1口，可作為準雙向 I247。 O口使用。對于 52子系列， ： 247。 計數(shù)器 2的計數(shù)脈沖輸入端 T2， 247。 計數(shù)器 2的外部控制端。 （ 3） P2口（ 21~28腳）： ~ P2口，一般可作為準雙向 I247。 O口使用；在接有片外存儲器或擴展 I247。 O口且尋址范圍超過 256字節(jié)時， P2口用作高 8位地址總線。 （ 4） P3口（ 10~17腳）： ~ P3口。除作為準雙向 I247。 O口使用外，還可以將每一位用于第二功能，而且 P3口的每一條引腳均可以獨立定義為第一功能的輸入輸出或第三功能。 （ 5） P3口第二功能 RXD 串行口輸入 TXD 串行口輸出端 INT0 外部中斷 0請求輸入端，低電平有效 INT1 外部中斷 1請求輸入端，低電平有效 T0 定時器 247。 計數(shù)器 0計數(shù)脈沖輸入端 T1 定時器 247。 計數(shù)器 1計數(shù)脈沖輸入端 WR 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號輸入端，低電平有效 RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號輸入端，低電平有效 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計（論文） 整機電源的設計 14 4. 控制線 （ 1） ALE/PROG（ 30腳）：地址鎖存有效信號輸入端。 ALE在每個機器周期內輸出兩個脈沖。在訪問片外程序存儲器期間，下降沿用于控制鎖存 P0輸出的低8位地址；在不訪問片外程序存儲器期間，可作為對外輸出的時鐘脈沖或用于定時目的。但要注意，在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器期間， ALE脈沖會跳空一個，此時作為時鐘輸出就不妥了。 對于片內含有 EPROM的機型，在編程期間，該引腳用作編程脈沖 PROG的輸入端。 （ 2） PSEN（ 29腳）：片外程序存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效。當從外部程序存儲器讀取指令或常數(shù)期間，每個機器周期該信號 兩次有效，以通過數(shù)據(jù)總線 P0口讀回指令或常數(shù)。在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器期間， PSEN信號將不再出現(xiàn)。 （ 3） RST/VPD引腳（ 9腳）： RST即為 RESET， VPD為備用電源。該引腳為單片機的上電復位或掉電保護端。當單片機振蕩器工作時，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機器周期的高電平，就可實現(xiàn)復位操作，使單片機回復到初始狀態(tài)。上電時，考慮到振蕩器有一定的起振時間，該引腳上高電平必須持續(xù) 10ms以上才能保證有效復位。 當 Vcc發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值或掉電時，該引腳可接上備用電源VPD(+5V)為內部 RAM供電 ,以保證 RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。 （ 4） EA/Vpp（ 31腳）： EA為片外程序存儲器選用端。該引腳有效（低電平）時，只選用片外程序存儲器，否則單片機上電或復位后選用片內程序存儲器。 對于片內含有 EPROM的機型，在編程期間，此引腳用作 21V編程電源 Vpp的輸入端。 綜上所述， MCS51系列單片機的引腳可歸納為以下兩點： （ 1）單片機功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳都有第二功能。 （ 2）單片機對外呈現(xiàn) 3總線形式，由 P P0口組成 16位地址總線；由 P0口分時復用為數(shù)據(jù)總線；由 ALE、 PSEN、 RST、 EA與 P3口中的 INT0、 INT T0、 TWR、 RD共 10個引腳組成控制總線。由于是 16位地址線，因此，可使片外存儲器的尋址范圍達到 64KB。 [7] MCS51系列單片機芯片均為 40條引腳， HMOS[wiki]工藝 [wiki][wiki]制造[wiki]的芯片用雙列直插（ DIP）方式封裝，其引腳示意及功能分類如圖 28 東華理工大學長江學院畢業(yè)設計（論文）