【導(dǎo)讀】本設(shè)計(jì)為一種簡易數(shù)控直流穩(wěn)壓電源。該電源由電源供電模塊、加減數(shù)控調(diào)。壓模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、電壓調(diào)整模塊以及數(shù)字輸出顯示電路等組成。該數(shù)控電源可以通過粗調(diào)和微調(diào)按鍵實(shí)現(xiàn)0-10V之間不同幅值的。設(shè)計(jì)中采用LCD1602液晶顯示設(shè)定電壓和電源輸出的實(shí)際電壓，便于觀察。在設(shè)計(jì)中，對該電源系統(tǒng)進(jìn)行了Proteus仿真，配合KeiluVision4軟。件的應(yīng)用，得到比較滿意的仿真結(jié)果。另外，該數(shù)控電源具有較好的抗干擾能力，

　　

【正文】 C C E O CI / O C L KA D D RD O U T C SR E F + R E F A 1 0 A 9A 0 A 1 A 2 A 3 A 4 A 5 A 6 A 7 A 8 G N DT L C 1 5 4 3 圖 314 TLC1543 引腳圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)同系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)同等的重要，本設(shè)計(jì)采用 C 語言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。單片機(jī)的主程序重要包括 LCD1602 液晶顯示子程序、按鍵掃描程序、 A/D 采樣子程序 及 D/A 輸出（給定電流）子程序等。 主程序流程圖 根據(jù) 51 系列單片機(jī)編程原理以及外設(shè)的性質(zhì)， 對軟件系統(tǒng)按照邏輯關(guān)系，首先對系統(tǒng)進(jìn)行初始化。其次輸出系統(tǒng)預(yù)設(shè)值并檢測實(shí)際輸出值。 然后鍵盤掃 描，更新 D/A 輸出設(shè)定，實(shí)現(xiàn)設(shè)定電壓輸出。其 主程序流程圖如圖 41 所示。 開 始初 始 化D / A 輸 出 值A(chǔ) / D 檢 測 實(shí) 際 輸 出 值按 鍵 掃 描 輸 入更 新 D / A 輸 出液 晶 顯 示 設(shè) 定 與 輸 出 值結(jié) 束 圖 41 主程序流程圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 LCD1602 程序流程圖 本設(shè)計(jì)中 液晶 用于設(shè)定電壓和輸出電壓的顯示， 根據(jù) LCD1602 的硬件結(jié)構(gòu)及其時(shí)序，設(shè)計(jì)出 如圖 42 所示 的 流程圖 。 開 始初 始 化 堆 棧 指 針調(diào) 用 LCD 初 始 化 子 程 序?qū)?控 制 指 令 代 碼 子 程 序?qū)?顯 示 數(shù) 據(jù) 子 程 序讀 顯 示 數(shù) 據(jù) 子 程 序結(jié) 束 圖 42 液晶顯示程序流程圖 按鍵掃描程序 本設(shè)計(jì)中按鍵程序分為按鍵掃描程序和按鍵功能執(zhí)行子程序。按鍵流程圖如圖 43 所示。 開 始掃 描 按 鍵返 回 值結(jié) 束有 鍵按 下開 始有 鍵 按 下執(zhí) 行 相 應(yīng) 功 能結(jié) 束YN 圖 43 按鍵流程圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 A/D 采樣子程序 A/D 轉(zhuǎn)換器 TLC1543 具有 11 個(gè)通道。本設(shè)計(jì)選用第 0 通道，即 A0 對電壓輸出進(jìn)行采樣，通過單片機(jī)內(nèi)部程序控制，串行輸出數(shù)字量到單片機(jī)。根據(jù) TLC1543 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其時(shí)序， 其軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖 44 所示。 開 始向 CLK 發(fā) 送 脈 沖 信 號發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 采 集 所 用 地 址讀 取 前 四 位 數(shù) 據(jù)向 CLK 發(fā) 送 脈 沖 信 號讀 取 后 六 位 數(shù) 據(jù)結(jié) 束 圖 44 TLC1543 軟件設(shè)計(jì)流程圖 D/A 輸出 子程序 單片機(jī)將數(shù)字量數(shù)據(jù)傳送給 DAC0832 并由其 進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。 根據(jù)硬件連接 方式，并參照 DAC0832 時(shí)序，設(shè)計(jì)了其 程序流程圖 ， 如圖 55 所示。 開 始接 收 數(shù) 據(jù)讀 取 數(shù) 據(jù)輸 出 相 應(yīng) 值結(jié) 束 圖 55 D/A 轉(zhuǎn)換流程圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 第 5 章 系統(tǒng) 仿真與調(diào)試 軟件仿真調(diào)試 本設(shè)計(jì)中采用 Proteus 和 Keil uVision4 軟件相互配合進(jìn)行調(diào)試和仿真。利用 Proteus 搭建虛擬硬件電路，為系統(tǒng)的仿真打好基礎(chǔ)。通過 Keil uVision4 軟件編寫控制程序，控制程序經(jīng)過編譯、連接、調(diào)試生成目標(biāo) HEX文件。 然后把生成的 HEX 文件添加到 Proteus 硬件電路的 51 單片機(jī) 芯片中進(jìn)行仿真調(diào)試。 Keil uVision4 軟件編程 啟動(dòng) Keil uVision4 軟件，首先建立 工程， 執(zhí)行“ ProjectNew uVision Project? ”在彈出的“ Create New Project”對話框中輸入工程的名稱，單擊“保存”； 在 彈出 的“ Select Device for Target ‘ Target 1’? ”中選在 MCU 的類型為 Atmel 公司的“ AT89C52”，選擇完成后單擊“ OK”按鈕；在彈出的“ uVision”對話框中單擊“否” ； 然后 ，建立 C 語言文件，執(zhí) 行“ FileNew”，保存文件，執(zhí)行“ FileSave”，在彈出的對話框中輸入文件的名稱，并以后綴為 .C 的 C 語言文件 ，編寫 C 語言程序，編寫完成后，將 C 語言文件添加到工程中， 過程為 在 “ Project Window” 中“ Target 1”子文件夾“ Source Group 1”右擊，選擇“ Add Files to Group ‘ Source Group 1’? ”，選擇完成的 C 語言文件，將其添加到工程中。最后，生成HEX 文件 ，過程為反復(fù)修改源程序，排除源程序中的錯(cuò)誤后，執(zhí)行“ ProjectOptions for Target‘ Target 1’? ” ,在彈出的對話框中選擇“ Output”，點(diǎn)選“ Create HEX File”前面的復(fù)選框，設(shè)置好后，單擊“ OK”即可，重新編譯修改后的源程序即可生成 HEX 文件 。當(dāng) Keil uVision4 窗口出現(xiàn) 如圖 51 所示 的提示信息時(shí)才能正確的生成 HEX 文件 。 否則，需要重新檢查源程序，修改，直到能夠正確的生成所需要的文件。另外，還需要把 HEX 文件燒進(jìn)單片機(jī)， 反復(fù)調(diào)試并修改程序，直到得到滿意的、符合洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 設(shè)計(jì)要求的結(jié)果。 圖 51 生成 HEX 文件截圖 Proteus 仿真 本設(shè)計(jì)的完整的仿真電路圖鍵附錄 1。在 Proteus 中打開本設(shè)計(jì)的硬件仿真電路圖，雙擊 51 單片機(jī)芯片，在彈出的“ Edit Component”對話框中的“ Program File”中加載 Keil uVision4 中生成的 HEX 文件，單擊“ OK”，單擊開始仿真按鈕進(jìn)行電路仿真。 1． 上電時(shí)， LCD1602 上顯示設(shè)定值與輸出值均為零， 其顯示 如圖 52所示 D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1 6 0 2 圖 52 上電顯示 2． 按下 電壓值按鍵時(shí)， LCD1602 上顯示如圖 53 所示 D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1 6 0 2 圖 53 3V 電壓顯示 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 3． 按下 5V 電壓值按鍵時(shí)， LCD1602 上顯示如圖 54 所示 D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1 6 0 2 圖 54 5V 電壓顯示 4． 按粗調(diào)電壓按鍵時(shí)，其電壓顯示如圖 55 所示 D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1 6 0 2 圖 55 粗調(diào)顯示 5． 按細(xì)調(diào)電壓按鍵時(shí)，其電壓顯示如圖 56 所示 D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3L C D 1 6 0 2 圖 56 細(xì)調(diào)顯示 硬件電路調(diào)試 由于本設(shè)計(jì)的電路并不是十分的復(fù)雜，雖然應(yīng)用 Altium Designer 畫出了 PCB 板，但 考 慮到經(jīng)費(fèi)以及其他因素，放棄了發(fā)到廠家做 PCB 板計(jì)劃。利用萬能實(shí)驗(yàn)板搭接制作了電路板 。 搭接電路板實(shí)物圖 搭接電路板 實(shí)物圖如圖 57 所示 。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 57 搭接電路板實(shí)物圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 Altium Designer PCB 板 利用 Altium Designer繪制了供電電源模塊的 PCB板和控制電路的 PCB板，分別如圖 5圖 59 所示 圖 58 供電電源模塊 PCB 截 圖 圖 59 控制模塊的 PCB 截 圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 電路調(diào)試 1． 電源模塊 在輸入端加入電壓，經(jīng)過對三端穩(wěn)壓器的測量，發(fā)現(xiàn) LM7805 穩(wěn)壓輸出值偏大， 為了使電源模塊能提供其他系統(tǒng)所需要的電壓值，在三個(gè)穩(wěn)壓器的輸入加上了一個(gè)分壓電阻，以達(dá)到降低輸入電壓得到正常的輸出電壓。 2． 主控模塊 由于是利用萬用 板搭建的電路 ， 電路板背面的線路稍多， 可能出現(xiàn) 主控模塊無 數(shù)據(jù)顯示 的情況，這可能因?yàn)閱纹瑱C(jī) 沒有工作 造成的 。因此 對主控模塊的 調(diào)試 很重要。首先要判斷 STC90C516RD+單片機(jī)的好壞，若單片機(jī)能順利燒錄程序則單片機(jī)是好的。其次，檢測 晶振是否起振。本設(shè)計(jì)給單片機(jī)提供時(shí)鐘是 的晶振，給單片機(jī)上電后，用示波器 檢測 單片機(jī) 的 18 腳和 19 腳，若 示波器 測試出 的頻率是 ， 說明晶振 工作正常 。當(dāng)這兩點(diǎn) 同時(shí)符合 要求 時(shí) ， 就能夠保證 主控模塊 正常 工作。 3． LCD 液晶 顯示模塊 由于 該模塊電路 接線 較為簡單， 要使其工作， 只需保證 LCD1602 液晶的 16 個(gè)引腳 與單片機(jī) 連接正確， 以及程序無誤就能使其正常工作 。 4． A/D 轉(zhuǎn)換模塊 本設(shè)計(jì)中使用的 是串行輸出 的 A/D 轉(zhuǎn)換器 TLC1543，它在電路中的 連接 也相對簡單。因此，在 調(diào)試的 過程中 能夠較容易的判斷其電路連接的正確性 。另外 ， 要確保 TLC1543 本身良好 。 在前面兩步 調(diào)試 都能通過的前提下， 在 A/D 轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)采集端施加 一個(gè) 給定 信號， 觀察 LCD1602 液晶上能 否顯示 出 采集 數(shù)據(jù)。 5． 調(diào)壓模塊 調(diào)壓模塊的器件相對較多，造成該模塊調(diào)試的復(fù)雜性，使調(diào)試較為困難。首先，對電路進(jìn)行接線檢查，其中 重點(diǎn)檢查運(yùn)放部分。 在插上芯片 之前，按照 電路 原理 圖對 該模塊 進(jìn)行 接線 檢查， 排除 有些電路疏忽忘記連接的情況 ，以確保電路的正確連接 。 由于元件較多，元件之間的連線較為復(fù)雜，導(dǎo)致某些線路接錯(cuò)位置，需要重新焊接。 然后， 用萬用表 檢測各連接點(diǎn)是否 連 通 。 在焊接時(shí) 由于 溫度較高， 導(dǎo) 線 很容易被 氧化， 造成一些 焊點(diǎn)接觸不良或不通，需要 重新 焊接 。最后 ，檢測芯片，確保芯片良好 。 這幾洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 步都調(diào)試通過了，就基本可以判定電路板能夠正常工作。 整機(jī)調(diào)試 需要將所有的元件都安裝完成，上電調(diào)試。由于軟件仿真與實(shí)物之間可能有很大的參數(shù)差異，可能有 些參數(shù)并不符合，以此需要更正設(shè)置。首先，設(shè)定一個(gè)電壓值，用萬用表測量實(shí)際的輸出電壓，若輸出與設(shè)定不等，適當(dāng)調(diào)節(jié) R9 的大小，使之相等。 然后，觀察輸出電壓的顯示值，若輸出與顯示不符，由于電路板沒有設(shè)定可調(diào)電阻，但可以調(diào)節(jié)程序中采用輸出的放大倍率，以達(dá)到所需的要求。最后，設(shè)定不同的電壓值，觀察并測量輸出與顯示，在必要時(shí)再次進(jìn)行修正調(diào)試。 測試結(jié)果 1． 上電后初始顯示如圖 510 所示 圖 510 初始顯示 2． 按下 電壓值按鍵時(shí)， LCD1602 上顯示如圖 511 所示 圖 511 3V 電壓顯示 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 3． 按下 5V 電壓值按鍵時(shí)， LCD1602 上顯示如圖 512 所示 圖 512 5V 電壓顯示 4． 按粗調(diào)電壓按鍵時(shí)，其電壓顯示如圖 513 所示 圖 513 粗調(diào)電壓顯示 5． 按細(xì)調(diào)電壓按鍵時(shí)，其電壓顯示如圖 514 所示 圖 514 細(xì)調(diào)電壓顯示 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)完成了數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的基本功能達(dá)，到輸出電壓在 0l0V 可調(diào)，且紋波為 50mV，滿足任務(wù)要求。電路中采用共模抑制比高、響應(yīng)速度快 NE5534 作比較器，從而提高了穩(wěn)壓的可靠性和精度 ； 采用 10 位 A/D轉(zhuǎn)換模塊完成 電壓的采集，提高了電壓的顯示精度。采用 LCD1602 液晶顯示，提高了測量的準(zhǔn)確性和直觀顯示能力，界面美觀。 經(jīng)過本次設(shè)計(jì)，我對 Proteus 和 Keil 軟件的使用有了進(jìn)一步的了解