【正文】 門狗將其復(fù)位。C8051f35x系列單片機(jī)的各成員都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。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(duì)于OTP型和ROM型的器件是用相對(duì)應(yīng)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(duì)于FLASH型則有十分方便的開發(fā)環(huán)境，因?yàn)槠骷瑑?nèi)有JTAG調(diào)試接口，還有可點(diǎn)擦寫的FLASH存儲(chǔ)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(yùn)行，由JTAG接口讀取片內(nèi)信息供設(shè)計(jì)者調(diào)試使用的方法進(jìn)行開發(fā)。這種方式只需要一臺(tái)PC機(jī)和一個(gè)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(jí)的，運(yùn)行環(huán)境溫度為45—+85度[13]。 C8051F350單片機(jī)引腳C8051F35x系列單片機(jī)有多種型號(hào)，各型號(hào)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(hào)片上系統(tǒng)型MCU。 C8051f35x單片機(jī)結(jié)構(gòu)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(gè)8位電流輸出DAC；；硬件實(shí)現(xiàn)的SMBus/I2C、增強(qiáng)型UART和SPI串行接口；4個(gè)通用的16位定時(shí)器；具有3個(gè)捕捉/比較模塊和看門狗定時(shí)器功能的可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器陣列（PCA）；17個(gè)端口I/O。 STC12C5616AD特點(diǎn)加密性強(qiáng)，無法解密超強(qiáng)抗干擾： 高抗靜電（ESD保護(hù)）寬電壓，不怕電源抖動(dòng)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(yīng)用： STC12C5616AD引腳圖高速性能：一個(gè)時(shí)鐘周期，增強(qiáng)型8051內(nèi)核，速度比普通8051快8到2倍寬電壓：～，～，低功耗設(shè)計(jì)：空閑模式、掉電模式4通道捕獲／比較單元（PWM/PCA/CCU）六個(gè)6位定時(shí)器，兼容普通的8051的定時(shí)器T0和T1，4路PCA也是4個(gè)定時(shí)器可編程的時(shí)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(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口／弱上拉（普通8051I/O傳統(tǒng)口），可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口／弱上拉，推挽／強(qiáng)上拉，輸入／高阻，開漏。 信號(hào)的給定正電壓、正電流控制信號(hào)由C8051F350單片機(jī)的PWM引腳給定，： PWM的給定及二階濾波電路圖設(shè)電路中穩(wěn)壓芯片TL431的穩(wěn)壓值為V2，三極管9013的導(dǎo)通壓降為V1，則PWM波形的高電平為V2，低電平為V1。經(jīng)RC構(gòu)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(guān)系圖假設(shè)控制信號(hào)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(cè)量得到。：Uo=U1+（DD1）*（U2U1）/（D2D1） （347）又設(shè)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(jiǎn)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(jī)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(guān)系，達(dá)到了單片機(jī)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(yīng)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(gè)外部電阻設(shè)置至Vref（）和36V之間的任何值。TL431的特點(diǎn):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(hào) TL431的外形與電路符號(hào)圖TL431的外形和電路符號(hào)如上圖所示。3個(gè)引腳分別為：陰極（CATHODE）、陽極（ANODE）和參考端（REF）。 單片機(jī)雙機(jī)串行通信C8051F350的UART0是一個(gè)異步、全雙工串口，它提供標(biāo)準(zhǔn)8051串行口的方式1和方式3。UART0具有增強(qiáng)的波特率發(fā)生器電路，有多個(gè)時(shí)鐘源可用于產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)波特率。接收數(shù)據(jù)緩沖機(jī)制允許UART0在軟件尚未讀取前一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的情況下開始接收第二個(gè)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(shí)將產(chǎn)生一個(gè)中斷。當(dāng)CPU轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序時(shí)硬件不清除UART0中斷標(biāo)志。中斷標(biāo)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(jī)交換模塊根據(jù)設(shè)計(jì)要求：每個(gè)通道電壓/電流既需要粗調(diào)又需要單獨(dú)微調(diào)。因此，對(duì)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(dòng)或馬達(dá)遙控）已無法適應(yīng)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(zhuǎn)，電壓調(diào)節(jié)步進(jìn)速度可編程控制，它壽命長(zhǎng)、不產(chǎn)生噪聲、電路簡(jiǎn)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(gè)引腳，但在其內(nèi)部與引腳2相連的是兩個(gè)長(zhǎng)短不一的金屬靜片，與引腳3相連的是一周有12或24個(gè)齒的金屬動(dòng)片。當(dāng)脈沖電位器旋轉(zhuǎn)時(shí)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(shí)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(jī)I/O 口相連。如圖2中所示。當(dāng)脈沖電位器左旋或右旋時(shí)，如果是12點(diǎn)的脈沖電位器旋轉(zhuǎn)一圈就會(huì)產(chǎn)生12組這樣的波形，24點(diǎn)的脈沖電位器就會(huì)產(chǎn)生24組這樣的波形；一組波形（或一個(gè)周期）包含了4個(gè)工作狀態(tài)。，就能識(shí)別脈沖電位器是否旋轉(zhuǎn)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(shí)，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)楦唠娖剑辉诘?狀態(tài)，腳2也變?yōu)楦唠娖?；脈沖電位器右旋時(shí)，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(shí)間識(shí)別法（）來識(shí)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(zhuǎn)而停留在某一狀態(tài)（位置）；二是雖然被旋轉(zhuǎn)但沒有完成一個(gè)周期（4個(gè)狀態(tài)）而停留在某一狀態(tài)；三是不停地被旋轉(zhuǎn)而超過一個(gè)周期。狀態(tài)（位置）采樣法就是要準(zhǔn)確地跟蹤識(shí)別和記錄脈沖電位器變化的每一個(gè)狀態(tài)值（包括位置值和它對(duì)應(yīng)的特征碼）。程序一開始就要識(shí)別出脈沖電位器所處的現(xiàn)態(tài)位置和其對(duì)應(yīng)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(zhuǎn)到第4個(gè)狀態(tài)才有一個(gè)我們所需要的特征碼出現(xiàn)，程序根據(jù)這個(gè)特征碼的性質(zhì)再對(duì)音量進(jìn)行加減控制[15]。 LED顯示器的顯示方式在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用LED顯示塊可以構(gòu)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(dòng)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(gè)8位并行口相連，每一位可獨(dú)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(yīng)的顯示字符。在靜態(tài)顯示中，每顯示一位LED都需要一個(gè)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(chǎng)合。動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器。在多位LED顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)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(gè)8位I/O口控制，而共陰極點(diǎn)或共陽極點(diǎn)分別由相應(yīng)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(yīng)字符。顯示位的亮度既跟導(dǎo)通電流大小有關(guān)，也和點(diǎn)亮?xí)r間與間隔時(shí)間的比例有關(guān)。 數(shù)碼管顯示電路原理本設(shè)計(jì)采用16位共陰極LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示，為結(jié)約成本，采用動(dòng)態(tài)顯示方法，將5只LED的8個(gè)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(qū)動(dòng)，每個(gè)三基極與單片機(jī)的一個(gè)I/O相接，對(duì)應(yīng)的集電極與一個(gè)數(shù)碼管的共陰極相連，射極接地，則單片機(jī)的I/O口輸出高電平時(shí)，相應(yīng)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(shè)計(jì)的數(shù)碼管顯示電路圖。 74HC595芯片性能74HC595是高速的硅結(jié)構(gòu)的CMOS器件，兼容低電壓TTL電路，遵守JEDEC標(biāo)準(zhǔn)。74HC595是具有8位移位寄存器和一個(gè)存儲(chǔ)器，三態(tài)輸出功能。移位寄存器和存儲(chǔ)器是分別的時(shí)鐘。數(shù)據(jù)在SCHcp的上升沿輸入，在STcp的上升沿進(jìn)入的存儲(chǔ)寄存器中去。移位寄存器有一個(gè)串行移位輸入（Ds），和一個(gè)串行輸出（Q7），和一個(gè)異步的低電平復(fù)位，存儲(chǔ)寄存器有一個(gè)并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出。74HC595特點(diǎn)：8位串行輸入 /8位串行或并行輸出 存儲(chǔ)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(qū)動(dòng)； 串行輸出；標(biāo)準(zhǔn)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(gè)段。QH39。（9腳）: 級(jí)聯(lián)輸出端。（2）SI（14腳）: 串行數(shù)據(jù)輸入端。（3）/SCLR(10腳): 低點(diǎn)平時(shí)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(shí)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(shí)移位寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)寄存器，更新顯示數(shù)據(jù)。下降沿時(shí)存儲(chǔ)寄存器數(shù)據(jù)不變。（6）/G(13腳): 高電平時(shí)禁止輸出（高阻態(tài)）。如果單片機(jī)的引腳不緊張，用一個(gè)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(shí)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(jī)系統(tǒng)、基本測(cè)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(guān)命令或運(yùn)行適當(dāng)?shù)臏y(cè)試程序（也可以是與硬件有關(guān)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(dòng)態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)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(shí)的一種硬件檢查?？捎玫姆椒ㄓ校耗繙y(cè)、萬用表測(cè)試、加電檢查等方法。本次設(shè)計(jì)電路圖用到了Protel DXP軟件，用其畫出PCB圖，經(jīng)過仔細(xì)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(shí)用萬用表測(cè)量，確定沒有虛焊和錯(cuò)焊，焊好之后再加電檢查。對(duì)電源模塊加上電后，經(jīng)測(cè)量輸出端口的電壓和各模塊供電電壓與設(shè)計(jì)要求相符合。2. 動(dòng)態(tài)調(diào)試動(dòng)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(cuò)誤等的一種硬件檢查。由于單片機(jī)及應(yīng)用系統(tǒng)的硬件動(dòng)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(jī)仿真或聯(lián)機(jī)調(diào)試[16]。動(dòng)態(tài)調(diào)試借用開發(fā)資源(CPU、存儲(chǔ)器等)來調(diào)試用戶系統(tǒng)中單片機(jī)外圍電路，利用開發(fā)系統(tǒng)友好的人機(jī)界面，可以有效地對(duì)用戶系統(tǒng)的各部分電路進(jìn)行訪問、控制，使系統(tǒng)在運(yùn)行中暴露問題，從而發(fā)現(xiàn)問題。，測(cè)試2口的輸入電壓(誤差放大器反相端2口采用基準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)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(dāng)輸入(1，2)口的偏差在零到幾十個(gè)毫伏之間時(shí)，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(cè)試電路圖按圖接線，給1口加入使開關(guān)管達(dá)到飽和的方波信號(hào)：(1)改變方波信號(hào)的占空比和方波信號(hào)的頻率；(2)給輸出端加上負(fù)載。由實(shí)驗(yàn)可以得到，改變占空比，可以改變輸出電壓的大小；加上負(fù)載，電壓降低，但通過調(diào)節(jié)占空比，可使電壓升高；方波信號(hào)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(shè)計(jì)電路把整個(gè)系統(tǒng)焊接完，再分別對(duì)系統(tǒng)模塊上電檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得+5V、5V、+12V、12V均與理論計(jì)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(dá)到設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)也完美成功 [17]。第六章 總結(jié)與建議本設(shè)計(jì)以功能需求為指導(dǎo)，以技術(shù)理論為支持，結(jié)合實(shí)際需求設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了大功率數(shù)控電源的研發(fā)并成功制作出樣機(jī)，系統(tǒng)具有以下幾點(diǎn)特點(diǎn):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(dá)到5A。2．系統(tǒng)具有硬件過流保護(hù)，當(dāng)出現(xiàn)短路情況時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)限制輸出電流為6A，以因免軟件的延遲而造成嚴(yán)重的后果。3．系統(tǒng)具有軟件智能過流保護(hù)，當(dāng)電流過載時(shí)，軟件自動(dòng)判斷是否是瞬時(shí)過載而不是短路，能自動(dòng)跳過如電機(jī)起動(dòng)的瞬時(shí)過載而不進(jìn)行過流保護(hù)。當(dāng)軟件判斷到長(zhǎng)時(shí)間過載時(shí)，禁止PWM控制器的輸出，同時(shí)輸出繼電器斷開，禁止輸出，以達(dá)到過流保護(hù)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(shè)計(jì)要求的5%小得多，完全滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。由于個(gè)人能力及時(shí)間的關(guān)系，本設(shè)計(jì)難免會(huì)有不足之處，