【導讀】隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，電子系統(tǒng)的應用領域越來越廣泛，電子設備的種類也越來越多，備對穩(wěn)壓電源的性能要求日益增高，穩(wěn)壓電源的智能程度也變得越來越高。心，組成數(shù)據(jù)處理電路，在檢測和控制軟件支持下，調(diào)整和控制開關(guān)電源的工作狀態(tài)。常適合一般的教學和科研使用。

　　

【正文】 19 圖 19 AT89C52 主控電路圖 為了使智能型穩(wěn)壓電源能可靠、安全地工作，系統(tǒng)設置了多重監(jiān)測和保護系統(tǒng)，主要包括過熱保護、過流保護和短路保護，其中過熱保護采用中斷方式控制。單片機系統(tǒng)通過溫度傳感器和電流傳感器檢測開關(guān)電路的工作溫度和電源輸出電流，倘若溫度和電流超過給定值，單片機系統(tǒng)就切斷開關(guān)電路激勵信號并啟動聲光報警。單片機對短路保護采用電壓和電流雙重檢測，只有當電壓很低，電流很大時才啟動短路保護。 ADC0809模塊電路 A/D 變換器的主要功能就是將模擬信 號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)接口進入單片機系統(tǒng)。 ADC0809 是逐次逼近比較型轉(zhuǎn)換器，包括一個高阻抗斬波比較器。一個帶有 256 個電阻分壓器的樹狀開關(guān)網(wǎng)絡；一個控制邏輯環(huán)節(jié)和八位逐次逼近數(shù)碼寄存器；最后輸出級有一個八位三態(tài)輸出鎖存器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如圖 20 所示。 大連海洋大學本科畢業(yè)論文（設計） 第三章 硬件設計 20 圖 20 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和引腳圖 八個輸入模擬量受多路開關(guān)地址寄存器控制，當選中某路時，該路模擬信號 Vx 進入比較器與 D/A 輸出的 Vr 比較，直至 Vr 與 Vx 相等或達允許誤差止，然后將對應 Vx 的數(shù)碼寄存器值送三態(tài)鎖存器。當 OE 有效時 ，便可輸出對應 Vx 的八位數(shù)碼。 電壓和電流的采樣由單片機內(nèi)部的 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換來完成 , 其結(jié)果由單片機讀取 , 并進行存儲和處理。主要由電阻網(wǎng)絡組成的輸出回路采集信號 ,通過串入輸出回路將回路中的電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號 , 將采集信號放大然后直接送到單片機 A/D 口 [8]。 DAC0832模塊電路 D/A 轉(zhuǎn)化器 的作用是將數(shù)字量轉(zhuǎn)化成模擬信號，經(jīng)放大及驅(qū)動加到執(zhí)行機構(gòu)上，對被控制對象實施控制。 直流穩(wěn)壓電源的數(shù)模轉(zhuǎn)換采用通用芯片 DAC0832。 DAC0832 的原理框圖如圖 21 所示。DAC0832 主要由 8 位輸入寄存器、 8 位 DAC 寄存器、 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器以及輸入控制電路四部分組成。 8 位輸入寄存器用于存放主機送來的數(shù)字量，使輸入數(shù)字量得到緩沖和鎖存，由加以控制； 8 位 DAC 寄存器用于存放待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，由加以控制； 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出與數(shù)字量成正比的模擬電流；由與門、非與門組成的輸入控制電路來控制 2 個寄存器的選通或鎖存狀態(tài)。 大連海洋大學本科畢業(yè)論文（設計） 第三章 硬件設計 21 DI0DI78位寄存器DAC8位D/A轉(zhuǎn)換器8位輸入寄存器......amp。amp。amp。ILECSWR1WR2XFERLE1 LE2Iout1Iout2VrefRfbAGNDDGNDVCC+ 5VD A C 0832V c cI L EV r e fR f bI out 1I out 2AGNDDGNDAV outD I 7 0CSX F E RW R 1W R 274L S 3738051P0 P WRA L EG 圖 21 DAC0832原理框圖 當 WR2 和 XFER 同時有效時， 8 位 DAC 寄存器端為高電平“ 1”，此時 DAC 寄存器的輸出端 Q 跟隨輸入端 D 也就是輸入寄存器 Q 端的電平 變化；反之，當端為低電平“ 0”時，第一級 8 位輸入寄存器 Q 端的狀態(tài)則鎖存到第二級 8 位 DAC 寄存器中，以便第三級 8 位DAC 轉(zhuǎn)換器進行 D/A 轉(zhuǎn)換 [9]。 一般情況下為了簡化接口電路，使第二級 8 位 DAC 寄存器的輸入端到輸出端直通，只有第一級 8 位輸入寄存器置成可選通、可鎖存的單緩沖輸入方式。 特殊情況下可采用雙緩沖輸入方式，即把兩個寄存器都分別接成受控方式。 DAC 單極性輸出方式如圖 22 所示 。 圖 22 DAC 單極性輸出方式 DAC 模塊是整個系統(tǒng)的紐帶，連接著控制部分與穩(wěn)壓部分，電路如圖 23 所示 大連海洋大學本科畢業(yè)論文（設計） 第三章 硬件設計 22 圖 23 DAC 模塊轉(zhuǎn)換電路 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路采用的是 DAC0832 單極性輸出方式，輸出 Vo=B*Vref/256，其中 B 的值為 D0~D7 組成的 8 位二進制，取值范圍為 0~255， Vref 是參考電壓，該電壓有電阻 R2 和可變電阻 R3 分壓所得，通過調(diào)節(jié)可變電阻可以改變參考電壓 Vref。 鍵盤輸入電路 單片機已廣泛應用于工業(yè)控制、智能儀表等領域 、 隨著應用和技術(shù)的發(fā)展、系統(tǒng)的集成度、復雜性的提高 ， CPU 對口線的數(shù)量要求也越來越多 ， 因此需通過適當?shù)氖侄蝸韺纹瑱C進行擴展 ， 或通過其它方法減少口線的占用來達到用戶不同 的需求。然而 ， 傳統(tǒng)的單片機對鍵盤的控制 。 很多還是直接采用 CPU 口線或者通過擴展外圍 I/O 口。 獨立式鍵盤僅需使用輸入接口，鍵盤中每個按鍵單獨占用一條輸入線，這是最簡單的鍵盤結(jié)構(gòu)。當有任何一個按鍵按下的時候，與之相連的輸入數(shù)據(jù)線即被置為邏輯 0（低電平），而平時該數(shù)據(jù)線上保持為邏輯 1（高電平），單片機程序中要通過查詢與鍵盤相連的 I/O 口線即可方便的實現(xiàn)按鍵處理。 行列式鍵盤 I/O 是采用口線構(gòu)成行列結(jié)構(gòu) ， 按鍵設置在行列的交點上在按鍵較多時可節(jié)省 I/O 口線 [10]。 單片機作為系統(tǒng)的控制中心，通過掃描行列式鍵盤根據(jù)掃描 得到的鍵值而做出相應的處理。單片機的 I/O 口線 、 、 、 為輸出行掃描信號， I/O 口線 、 、 為列信號讀入端。 采用掃描鍵盤的工作方式，能及時響應鍵入的命令或數(shù)據(jù)，但是這種方式無論是鍵盤上有無鍵按下， CPU 總要定時掃描鍵盤，而應用系統(tǒng)在工作時，并不需要鍵輸入，因此 CPU經(jīng)常處于空掃描狀態(tài)。為了提高 CPU 的工作效率，可采用中斷的工作方式，即只有在鍵盤上有鍵按下時，發(fā)出中斷請求， CPU 響應中斷請求后，轉(zhuǎn)中斷服務程序，進行鍵盤掃描，識別鍵 碼 [11]。 鍵盤設 計如圖 24 所示： 09 數(shù)字鍵：設置要輸出的電壓值 復位鍵（ RST） ：重設輸出電壓值 存儲鍵（ SAV） :把當前的電壓值保存到存儲器 預設鍵（ PRST） :把存儲器的預設電壓輸出 大連海洋大學本科畢業(yè)論文（設計） 第三章 硬件設計 23 1 0 9 8 7 6g f G N D a b1 2 3 4 5dp.e d G N D c d pabcdefgD D+ 5V圖 24 鍵盤輸入電路 數(shù)碼顯示電路 輸出電壓采用 7段數(shù)碼管進行顯示。數(shù)碼管由 8個發(fā)光二極管（以下簡稱字段）構(gòu)成，通過不同的組合可用來顯示數(shù)字 0 ?字符 A ? F、 H、 L、 P、 R、 U、 Y、符號“ ?”及小數(shù)點“ ?”。數(shù)碼管的外型結(jié)構(gòu)如圖所示。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)， （ a） 外型結(jié)構(gòu) （ b） 共陰極 （ c）共陽極 圖 25 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 共陽極數(shù)碼管的 8個發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起，通常，公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。當某段驅(qū)動電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能吸收額定的段導通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導通電流來確定相應的限流電阻。 共陰極數(shù)碼管的 8個發(fā)光二極管的陰極（二極管負端）連接在一起，通常 ，公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端，當某段驅(qū)動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅(qū)動電路能提供額定的段導通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導通電流來確定相應的限流電阻 。 顯示電路是對系統(tǒng)輸出電壓進行顯示，使得整個系統(tǒng)更加合理話，由于只顯示輸出的電壓，所以顯示器件采用數(shù)碼管，電路如圖 26所示； 大連海洋大學本科畢業(yè)論文（設計） 第三章 硬件設計 24 圖 26 數(shù)碼管顯示電路 大連海洋大學本科畢業(yè)論文（設計） 第四章 軟件設計 25 第四 章 軟件設計 主程序流程圖 系統(tǒng)軟件主要由主程序、鍵盤掃描 子程序、顯示子程序和 A/D 及 D/A 轉(zhuǎn)換子程序等組成。其流程圖如圖 27 所示。上電后，系統(tǒng)進行初始化，然后調(diào)用取樣子程序，檢測當前電壓和電流值并進行顯示，調(diào)用過流檢測程序，若過流則斷電保護，電源重啟；否則繼續(xù)檢測鍵盤。 圖 27 系統(tǒng)軟件流程圖 初始化過程中 ， 先是將 AT89C52各個口 都 復位 ， 然后從 EEROM中讀出上次關(guān)機前存入的數(shù)據(jù) ， 控制開關(guān)電路 ， 并進行顯示。初始化完成后 ， 開中斷。若有中斷請求則響應 ， 否則進行數(shù)據(jù)采樣并讀給定值 ， 然后進行數(shù)據(jù)處理 ， 若有短路或過流情況發(fā)生 ， 則調(diào)用報警保護子程序 ， 若沒有短路或過流情況發(fā)生 ， 則調(diào)用報警保護子程序 ， 若沒有短路或過流情況發(fā)生 ， 則接照電壓控制算個中斷服務程序分別是過熱檢測保護報警程序和鍵盤設定程序 ， 子程序是保護報警程序 [12]。 鍵盤 顯示 子程序 開始 系統(tǒng)初始化 調(diào)用 AD 取樣子程序 調(diào)用顯示子程序 過流檢測 掃描鍵盤 斷電保護 執(zhí)行按鍵操作 Y N N Y 大連海洋大學本科畢業(yè)論文（設計） 第四章 軟件設計 26 鍵盤及顯示子程序主要是用于判斷電壓有沒有調(diào)整的動向和電壓值的顯示。其程序流程 圖如 圖 28 所示。 當鍵盤有鍵按下時，程序判斷是數(shù)字鍵、復位鍵、存儲鍵還是預設鍵，如為數(shù)字鍵則可組成 0~255 中的任一數(shù)值，則進入顯示子程序，如為復位鍵時，程序返回，重新輸入數(shù)值時再次執(zhí)行鍵盤程序，為存 儲鍵時執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲程序，以上三個都不是時則讀入預設子程序。 圖 28 鍵盤控制子程序 軟件 消抖其實很簡單，就是查詢該按鍵兩次。第一次查詢到該按鍵按下時，執(zhí)行一段10 毫秒的延時程序，然后再一次查詢該按鍵，如果該按鍵的狀態(tài)仍然為閉合電平狀態(tài)，則確認鍵真正有按下；若第二次查詢按鍵不是閉合狀態(tài)，則視為干擾。軟件消抖流程圖如圖29 所示 。 消抖 09 數(shù) 字鍵 復位鍵 存儲鍵 預設值輸入鍵 組合 0256個數(shù)值 讀入預設子程序 重新輸入數(shù)值 存儲子程序 顯示子程序 大連海洋大學本科畢業(yè)論文（設計）