【正文】 門狗將其復位。C8051f35x系列單片機的各成員都集成了較豐富的片內(nèi)外設。目前C8051f35x系列有4種類型器件：OTP型，F(xiàn)LASH型，EPROM型和ROM型。這些器件的開發(fā)手段不同。對于OTP型和ROM型的器件是用相對應的EPROM型器件作為開發(fā)片，或使用仿真器開發(fā)成功之后再燒寫芯片；而對于FLASH型則有十分方便的開發(fā)環(huán)境，因為器件片內(nèi)有JTAG調(diào)試接口，還有可點擦寫的FLASH存儲器，因此采用先下載程序到FLASH內(nèi)，再在器件內(nèi)通過軟件控制程序的運行，由JTAG接口讀取片內(nèi)信息供設計者調(diào)試使用的方法進行開發(fā)。這種方式只需要一臺PC機和一個JTAG調(diào)試器，而不需要仿真器和編程器。開發(fā)語言有匯編語言和C語言。C8051f35x系列器件均為工業(yè)級的，運行環(huán)境溫度為45—+85度[13]。 C8051F350單片機引腳C8051F35x系列單片機有多種型號，各型號的基本模塊大同小異，外圍模塊也具有的規(guī)格。C8051F35x器件是完全集成的混合信號片上系統(tǒng)型MCU。 C8051f35x單片機結構框圖全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)）；24或16位單端或差分ADC，帶模擬多路器；兩個8位電流輸出DAC；；硬件實現(xiàn)的SMBus/I2C、增強型UART和SPI串行接口；4個通用的16位定時器；具有3個捕捉/比較模塊和看門狗定時器功能的可編程計數(shù)器/定時器陣列（PCA）；17個端口I/O。 STC12C5616AD特點加密性強，無法解密超強抗干擾： 高抗靜電（ESD保護）寬電壓，不怕電源抖動寬溫度范圍，40176。C~85176。C超低功耗： 掉電模式，典型功耗＜空閑模式，正常工作模式：典型功耗， mA7 mA STC12C5616AD應用： STC12C5616AD引腳圖高速性能：一個時鐘周期，增強型8051內(nèi)核，速度比普通8051快8到2倍寬電壓：～，～，低功耗設計：空閑模式、掉電模式4通道捕獲／比較單元（PWM/PCA/CCU）六個6位定時器，兼容普通的8051的定時器T0和T1，4路PCA也是4個定時器可編程的時鐘輸出功能，全雙工異步串行口，兼容普通8051的串口通用I/O口，復位后為：準雙向口／弱上拉（普通8051I/O傳統(tǒng)口），可設置成四種模式：準雙向口／弱上拉，推挽／強上拉，輸入／高阻，開漏。 信號的給定正電壓、正電流控制信號由C8051F350單片機的PWM引腳給定，： PWM的給定及二階濾波電路圖設電路中穩(wěn)壓芯片TL431的穩(wěn)壓值為V2，三極管9013的導通壓降為V1，則PWM波形的高電平為V2，低電平為V1。經(jīng)RC構成的二階濾波電路后，PWM波形的有效值波形如圖： 輸出電壓Uo與占空比D的關系圖假設控制信號輸出電壓為Uo，PWM占空比為D，U1，D2，D1均可由硬件電路加電后測量得到。：Uo=U1+（DD1）*（U2U1）/（D2D1） （347）又設反饋電路中分壓電阻比為K1，有Uout=K1*Uo，故Uout=K1*（U1+（DD1）*（U2U1）/（D2D1））化簡得到：Uout=K1*（U2U1）/（D2D1）*D+K1*（D2*U1D1*U2）/（D2D1） （348）即Uout=D*U+Uc 其中U= K1*（U2U1）/（D2D1），Uc= K1*（D2*U1D1*U2）/（D2D1）由式得到，只要改變單片機輸出PWM的占空比就可以控制輸出電壓Uout的大小，且Uout與占空比D成線性關系，達到了單片機線性控制輸出電壓大小的目的。 可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431TL431和TL431A是三端可調(diào)并聯(lián)穩(wěn)壓器，在應用工業(yè)、商用、軍用溫度范圍內(nèi)具有規(guī)定的熱穩(wěn)定性。輸出電壓可用兩個外部電阻設置至Vref（）和36V之間的任何值。TL431的特點:全范圍溫度系數(shù)：30ppm/℃吸收電流能力：1mA至100mA低輸出噪聲可調(diào)輸出電壓：Vref至36V多種高密度封裝可供選擇：小型（D）TO226AA（LP） (a) 外形 (b)電路圖形符號 TL431的外形與電路符號圖TL431的外形和電路符號如上圖所示。3個引腳分別為：陰極（CATHODE）、陽極（ANODE）和參考端（REF）。 單片機雙機串行通信C8051F350的UART0是一個異步、全雙工串口，它提供標準8051串行口的方式1和方式3。UART0具有增強的波特率發(fā)生器電路，有多個時鐘源可用于產(chǎn)生標準波特率。接收數(shù)據(jù)緩沖機制允許UART0在軟件尚未讀取前一個數(shù)據(jù)字節(jié)的情況下開始接收第二個輸入數(shù)據(jù)字節(jié)。如果UART0中斷被允許，則每次發(fā)送完成（SCON0中的TI0位被置‘1’）或接收到數(shù)據(jù)字節(jié)（SCON0中的RI0位被置‘1’）時將產(chǎn)生一個中斷。當CPU轉向中斷服務程序時硬件不清除UART0中斷標志。中斷標志必須用軟件清除，這就允許軟件查詢UART0中斷的原因（發(fā)送完成或接收完成）。: C8051F350的UART0原理框圖 人機交換模塊根據(jù)設計要求：每個通道電壓/電流既需要粗調(diào)又需要單獨微調(diào)。因此，對電壓控制手段提出了特殊要求。過去常用的普通多聯(lián)碳膜電位器（手動或馬達遙控）已無法適應這種要求，于是選擇使用編碼電位器。編碼電位器能夠360 度旋轉，電壓調(diào)節(jié)步進速度可編程控制，它壽命長、不產(chǎn)生噪聲、電路簡單，這都是碳膜電位器無法比擬的。從外觀看，脈沖電位器與普通電位器一樣都是三個引腳，但在其內(nèi)部與引腳2相連的是兩個長短不一的金屬靜片，與引腳3相連的是一周有12或24個齒的金屬動片。當脈沖電位器旋轉時可出現(xiàn)四種狀態(tài)：即引腳3與引腳1相連，引腳3與引腳2及引腳1全相連；引腳3與引腳2相連，引腳3與引腳2及引腳1全斷開。在實際使用中，一般將引腳3接地作為數(shù)據(jù)輸入端。而引腳2作為數(shù)據(jù)輸出端與單片機I/O 口相連。如圖2中所示。當脈沖電位器左旋或右旋時，如果是12點的脈沖電位器旋轉一圈就會產(chǎn)生12組這樣的波形，24點的脈沖電位器就會產(chǎn)生24組這樣的波形；一組波形（或一個周期）包含了4個工作狀態(tài)。，就能識別脈沖電位器是否旋轉是左旋還是右旋。 編碼電位器的工作波形，雖然脈沖電位器左旋和右旋的波形都相同。但左旋時，在第1狀態(tài)，腳1先比腳2變?yōu)榈碗娖?；在?狀態(tài)，腳2也變?yōu)榈碗娖剑辉诘?狀態(tài)，腳1先比腳2變?yōu)楦唠娖?；在?狀態(tài)，腳2也變?yōu)楦唠娖剑幻}沖電位器右旋時，腳1和腳2輸出波形的變化規(guī)律正好與左旋相反。故可根據(jù)時間識別法（）來識別脈沖電位器是左旋還是右旋。由于脈沖電位器在工作過程中有三種情形：一是沒有被旋轉而停留在某一狀態(tài)（位置）；二是雖然被旋轉但沒有完成一個周期（4個狀態(tài)）而停留在某一狀態(tài)；三是不停地被旋轉而超過一個周期。狀態(tài)（位置）采樣法就是要準確地跟蹤識別和記錄脈沖電位器變化的每一個狀態(tài)值（包括位置值和它對應的特征碼）。程序一開始就要識別出脈沖電位器所處的現(xiàn)態(tài)位置和其對應的特征碼；隨后不斷跟蹤掃描記錄脈沖電位器的每一變化過程。顯然，脈沖電位器只有旋轉到第4個狀態(tài)才有一個我們所需要的特征碼出現(xiàn)，程序根據(jù)這個特征碼的性質(zhì)再對音量進行加減控制[15]。 LED顯示器的顯示方式在單片機應用系統(tǒng)中使用LED顯示塊可以構成16位LED顯示器。N位LED顯示器有16根位選線和8*16根段選線。根據(jù)顯示方式不同，位選線與段選線的連接方法不同。段選線控制字符選擇，位選線控制顯示位的亮、暗。LED顯示器有靜態(tài)和動態(tài)兩種方法。所謂靜態(tài)顯示，是指共陰極或共陽極連接在一起接地或接+5V，每位的段選（adp）與一個8位并行口相連，每一位可獨立顯示，只要在該位的段選線上保持段選碼電平，該位就能保持相應的顯示字符。在靜態(tài)顯示中，每顯示一位LED都需要一個8位的輸出口控制，占用硬件資源較多，一般僅用于顯示器位較少的場合。動態(tài)顯示就是一位一位地輪流點亮各位顯示器。在多位LED顯示時，為了簡化電路和降低成本，可將所有位的段選線并聯(lián)在一起，由一個8位I/O口控制，而共陰極點或共陽極點分別由相應的I/O口控制。要想每位顯示不同的字符，必須采用掃描顯示方式。即在每一瞬間只使某一位顯示相應字符。顯示位的亮度既跟導通電流大小有關，也和點亮時間與間隔時間的比例有關。 數(shù)碼管顯示電路原理本設計采用16位共陰極LED數(shù)碼管進行顯示，為結約成本，采用動態(tài)顯示方法，將5只LED的8個段碼并聯(lián)在一起，用一片74HC595芯片控制，共陰極用作位選，圖中用NPN型三極管用作位驅動，每個三基極與單片機的一個I/O相接，對應的集電極與一個數(shù)碼管的共陰極相連，射極接地，則單片機的I/O口輸出高電平時，相應的位被選通，采用掃描顯示方式，每瞬間選通一位。附圖3為本次設計的數(shù)碼管顯示電路圖。 74HC595芯片性能74HC595是高速的硅結構的CMOS器件，兼容低電壓TTL電路，遵守JEDEC標準。74HC595是具有8位移位寄存器和一個存儲器，三態(tài)輸出功能。移位寄存器和存儲器是分別的時鐘。數(shù)據(jù)在SCHcp的上升沿輸入，在STcp的上升沿進入的存儲寄存器中去。移位寄存器有一個串行移位輸入（Ds），和一個串行輸出（Q7），和一個異步的低電平復位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出。74HC595特點：8位串行輸入 /8位串行或并行輸出 存儲狀態(tài)寄存器，三種狀態(tài)。輸出寄存器可以直接清除 100MHz的移位頻率、輸出能力： 并行輸出，總線驅動； 串行輸出；標準中等規(guī)模集成電路。: 74HC595的引腳圖74HC595引腳功能介紹（1）QA—QH（15和1—7腳）: 八位并行輸出端，可以直接控制數(shù)碼管的8個段。QH39。（9腳）: 級聯(lián)輸出端。（2）SI（14腳）: 串行數(shù)據(jù)輸入端。（3）/SCLR(10腳): 低點平時將移位寄存器的數(shù)據(jù)清零。通常將它接Vcc。（4）SCK(11腳)：上升沿時數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)移位。QAQBQC...QH；下降沿移位寄存器數(shù)據(jù)不變。（5）RCK(12腳)：上升沿時移位寄存器的數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)存儲寄存器，更新顯示數(shù)據(jù)。下降沿時存儲寄存器數(shù)據(jù)不變。（6）/G(13腳): 高電平時禁止輸出（高阻態(tài)）。如果單片機的引腳不緊張，用一個引腳控制它，可以方便地產(chǎn)生閃爍和熄滅效果。比通過數(shù)據(jù)端移位控制要省時省力。第五章 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試是利用開發(fā)機系統(tǒng)、基本測試儀器（高精度萬用表、示波器等），通過執(zhí)行開發(fā)系統(tǒng)有關命令或運行適當?shù)臏y試程序（也可以是與硬件有關的部分用戶程序段），檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。 系統(tǒng)調(diào)試的一般步驟系統(tǒng)調(diào)試可分靜態(tài)調(diào)試和動態(tài)調(diào)試兩步進行。1. 靜態(tài)調(diào)試 靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時的一種硬件檢查?？捎玫姆椒ㄓ校耗繙y、萬用表測試、加電檢查等方法。本次設計電路圖用到了Protel DXP軟件，用其畫出PCB圖，經(jīng)過仔細檢查，確定沒問題后再制出印刷電路板，然后再買回材料，親自焊接，焊接時用萬用表測量，確定沒有虛焊和錯焊，焊好之后再加電檢查。對電源模塊加上電后，經(jīng)測量輸出端口的電壓和各模塊供電電壓與設計要求相符合。2. 動態(tài)調(diào)試動態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)中的工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除系統(tǒng)硬件中存在的故障、器件間連接邏輯錯誤等的一種硬件檢查。由于單片機及應用系統(tǒng)的硬件動態(tài)調(diào)試是在開發(fā)系統(tǒng)的支持下完成的，故又成為聯(lián)機仿真或聯(lián)機調(diào)試[16]。動態(tài)調(diào)試借用開發(fā)資源(CPU、存儲器等)來調(diào)試用戶系統(tǒng)中單片機外圍電路，利用開發(fā)系統(tǒng)友好的人機界面，可以有效地對用戶系統(tǒng)的各部分電路進行訪問、控制，使系統(tǒng)在運行中暴露問題，從而發(fā)現(xiàn)問題。，測試2口的輸入電壓(誤差放大器反相端2口采用基準電壓輸入)，改變1口的輸入電壓，觀察9，3口的輸出波形。由實驗可以得到： V；輸出波形為PWM波；誤差放大器工作在非線性區(qū)，只有當輸入(1，2)口的偏差在零到幾十個毫伏之間時，PWM才是可調(diào)的；改變1 El的電壓，可改變PWM的占空比。 TL494性能測試電路圖按圖接線，給1口加入使開關管達到飽和的方波信號：(1)改變方波信號的占空比和方波信號的頻率；(2)給輸出端加上負載。由實驗可以得到，改變占空比，可以改變輸出電壓的大?。患由县撦d，電壓降低，但通過調(diào)節(jié)占空比，可使電壓升高；方波信號的頻率越大，改變占空比，調(diào)節(jié)輸出電壓的范圍越小。完成上述電路后，接下來就按設計電路把整個系統(tǒng)焊接完，再分別對系統(tǒng)模塊上電檢測。實驗測得+5V、5V、+12V、12V均與理論計算相差不大，微調(diào)各自的給定電位器可調(diào)節(jié)這四路固定輸出，使得輸出小于177。，達到設計要求。0～30V可調(diào)輸出則要分別調(diào)節(jié)程序里的給定PWM占空比，以使得輸出電壓與給定相同。到此系統(tǒng)總調(diào)完成，本設計也完美成功 [17]。第六章 總結與建議本設計以功能需求為指導，以技術理論為支持，結合實際需求設計實現(xiàn)了大功率數(shù)控電源的研發(fā)并成功制作出樣機，系統(tǒng)具有以下幾點特點:1．具有多路輸出：+5V輸出、5V輸出、+12V輸出、12V輸出、0～+30V可調(diào)輸出、0～30V可調(diào)輸出，且各路輸出電流都達到5A。2．系統(tǒng)具有硬件過流保護，當出現(xiàn)短路情況時系統(tǒng)自動限制輸出電流為6A，以因免軟件的延遲而造成嚴重的后果。3．系統(tǒng)具有軟件智能過流保護，當電流過載時，軟件自動判斷是否是瞬時過載而不是短路，能自動跳過如電機起動的瞬時過載而不進行過流保護。當軟件判斷到長時間過載時，禁止PWM控制器的輸出，同時輸出繼電器斷開，禁止輸出，以達到過流保護的目的。4．177。5V固定輸出回路的紋波電壓為177。，為系的輸出的177。1%；177。12V輸出回路的紋波電壓為177。，%；0～177。30V輸出回路提紋波電壓為177。，%。各路輸出電壓的紋波電壓比起設計要求的5%小得多，完全滿足系統(tǒng)的設計要求。由于個人能力及時間的關系，本設計難免會有不足之處，