【導(dǎo)讀】種電子電器設(shè)備對(duì)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(lái)越高。數(shù)字化可調(diào)穩(wěn)壓電源，輸入采用鍵盤方式，輸出電壓和限定電流采用數(shù)碼管顯示，壓電源的性能，簡(jiǎn)單易用。

　　

【正文】 本科學(xué)位論文 23 DAC 模塊是整個(gè)系統(tǒng)的紐帶，連接著控制部分與穩(wěn)壓部分，電路如圖 314 所示 圖 314 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(jìn)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(guò)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(jī)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、智能儀表等領(lǐng)域 、 隨著應(yīng)用和技術(shù)的發(fā)展、系統(tǒng)的集成度、復(fù)雜性的提高 ， CPU 對(duì)口線的數(shù)量要求也越來(lái)越多 ， 因此需通過(guò)適當(dāng)?shù)氖侄蝸?lái)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行擴(kuò)展 ， 或通過(guò)其它方法減少口線的占用來(lái)達(dá)到用戶不同的需求。然而 ， 傳統(tǒng)的單片機(jī)對(duì)鍵盤的控制 。 很多還是直接采用 CPU 口線或者通過(guò)擴(kuò)展外圍 I/O 口。 獨(dú)立式鍵盤僅需使用輸入接口，鍵盤中每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一 條輸入線，這是最簡(jiǎn)單的鍵盤結(jié)構(gòu)。當(dāng)有任何一個(gè)按鍵按下的時(shí)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(shí)該數(shù)據(jù)線上保持為邏輯 1（高電平），單片機(jī)程序中要通過(guò)查詢與鍵盤相連的 I/O 口線即可方便的實(shí)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(shè)置在行列的交點(diǎn)上在按鍵較多時(shí)可節(jié)省 I/O 口線 [10]。 單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制中心，通過(guò)掃描行列式鍵盤根據(jù)掃描得到的鍵值而做出相應(yīng)的處理。單片機(jī)的 I/O 口線 、 、 、 為輸出行掃描信號(hào)， I/O 口線 、 、 為列信號(hào)讀入端。 采用掃描鍵盤的工作方式，能及時(shí)響應(yīng)鍵入的命令或數(shù)據(jù)，但是這種方式無(wú)論是鍵盤上有無(wú)鍵按下， CPU 總要定時(shí)掃描鍵盤，而應(yīng)用系統(tǒng)在工作時(shí)，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(shí)，發(fā)出中斷請(qǐng)求， CPU 響應(yīng)中斷請(qǐng)求后，轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序，進(jìn)行鍵盤掃本科學(xué)位論文 24 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描，識(shí)別鍵碼 [11]。 鍵盤設(shè)計(jì)如圖 315 所示： 09 數(shù)字鍵：設(shè)置要輸出的電壓值 復(fù)位鍵（ RST） ：重設(shè)輸出電壓值 存儲(chǔ)鍵（ SAV） :把當(dāng)前的電壓值保存到存儲(chǔ)器 預(yù)設(shè)鍵 （ PRST） :把存儲(chǔ)器的預(yù)設(shè)電壓輸出 圖 315 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(jìn)行顯示。數(shù)碼管由 8 個(gè)發(fā)光二極管（以下簡(jiǎn)稱字段）構(gòu)成，通過(guò)不同的組合可用來(lái)顯示數(shù)字 0 ?字符 A ? F、 H、 L、 P、 R、 U、 Y、符號(hào)“ ?”及小數(shù)點(diǎn)“ ?” 。數(shù)碼管的外型結(jié)構(gòu)如圖 316 所示。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)。 （ a） 外型結(jié)構(gòu) （ b） 共陰極 （ c）共陽(yáng)極 圖 316 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 本科學(xué)位論文 25 共陽(yáng)極數(shù)碼管的 8 個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極（二極管正端）連接在一起，通常公共陽(yáng)極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)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(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻。 共陰極數(shù)碼管的 8 個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極管負(fù)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(dòng)電路輸出端，當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通 并點(diǎn)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(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻 。 顯示電路是對(duì)系統(tǒng)輸出電壓進(jìn)行顯示，使得整個(gè)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 317 所示 : 圖 317 數(shù)碼管顯示電路 本科學(xué)位論文 26 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 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 41 所示。上電后，系統(tǒng)進(jìn)行初始化 ，然后調(diào)用取樣子程序，檢測(cè)當(dāng)前電壓和電流值并進(jìn)行顯示，調(diào)用過(guò)流檢測(cè)程序，若過(guò)流則斷電保護(hù)，電源重啟；否則繼續(xù)檢測(cè)鍵盤。 圖 41 系統(tǒng)軟件流程圖 初始化過(guò)程中 ， 先是將 AT89C52各個(gè)口都復(fù)位 ， 然后從 EEROM中讀出上次關(guān)機(jī)前存入的數(shù)據(jù) ， 控制開(kāi)關(guān)電路 ， 并進(jìn)行顯示。初始化完成后 ， 開(kāi)中斷。若有中斷請(qǐng)求則響應(yīng) ，否則進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣并讀給定值 ， 然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 ， 若有短路或過(guò)流情況發(fā)生 ， 則調(diào)用報(bào)警保護(hù)子程序 ， 若沒(méi)有短路或過(guò)流情況發(fā)生 ， 則調(diào)用報(bào)警保護(hù)子程序 ， 若沒(méi)有短路或過(guò)流情況發(fā)生 ， 則接 照電壓控制算個(gè)中斷服務(wù)程序分別是過(guò)熱檢測(cè)保護(hù)報(bào)警程序和鍵盤設(shè)定程序 ， 子程序是保護(hù)報(bào)警程序 [12]。 鍵盤顯示子程序 鍵盤及顯示子程序主要是用于判斷電壓有沒(méi)有調(diào)整的動(dòng)向和電壓值的顯示。其程序流程圖如圖 42 所示。 開(kāi)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(guò)流檢測(cè) 掃描鍵盤 斷電保護(hù) 執(zhí)行按鍵操作 Y N N Y 本科學(xué)位論文 27 當(dāng)鍵盤有鍵按下時(shí)，程序判斷是數(shù)字鍵、復(fù)位鍵、存儲(chǔ)鍵還是預(yù)設(shè)鍵，如為數(shù)字鍵則可組成 0~255 中的任一數(shù)值，則進(jìn)入顯示子程序，如為復(fù)位鍵時(shí)，程序返回，重新輸入數(shù)值時(shí)再次執(zhí)行鍵盤程序，為存儲(chǔ)鍵時(shí)執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序，以上三個(gè)都不是時(shí)則讀入預(yù)設(shè)子程序。 圖 42 鍵盤控制子程序 軟件 消抖 就是查詢?cè)摪存I兩次。第一次查詢到該按鍵按下時(shí)，執(zhí)行一段 10 毫秒的延時(shí)程序，然后再一次查詢?cè)摪存I，如果該按鍵的狀態(tài)仍然為閉合電平狀態(tài)，則確認(rèn)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 43 所示。 圖 43 軟件消抖流程圖 消抖 09 數(shù)字鍵 復(fù)位鍵 存儲(chǔ)鍵 預(yù)設(shè)值輸入鍵 組合 0256 個(gè)數(shù)值 讀入預(yù)設(shè)子程序 重新輸入數(shù)值 存儲(chǔ)子程序 顯示子程序 開(kāi)始 有鍵閉合 有鍵閉合 讀出鍵值 延時(shí) 10ms 等待按鍵釋放 Y N Y N 本科學(xué)位論文 28 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 A/D 轉(zhuǎn)換子程序主要由以下三大塊組成： (1)A/D 轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)程序； (2)查詢等待轉(zhuǎn)換結(jié)束程序； (3)讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果程序 A/D 轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)常采用三種方式：查詢方式、延時(shí)方式和中斷方 式，本設(shè)計(jì)采用中斷方式，中斷方式是利用轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)發(fā)生中斷申請(qǐng)，中斷響應(yīng)后在中斷服務(wù)程序中處理轉(zhuǎn)換結(jié)果。程序流程圖如圖 44 所示。 圖 44 A/D轉(zhuǎn)換子程序流程圖 開(kāi)始 結(jié)束 初始化端口和寄存器 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束 發(fā)送轉(zhuǎn)換脈沖 發(fā)送讀信號(hào) 讀取有效數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)采集完成 N Y N Y 本科學(xué)位論文 29 第 5 章 系統(tǒng)仿真 及總結(jié) 系統(tǒng)仿真： Proteus ISIS 是英國(guó) Labcenter 公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是： ① 實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動(dòng)態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。 ② 支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有： 68000 系列、 8051系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。 ③ 提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài) ，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如 Keil C51 uVision2 等軟件。 ④ 具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？傊?，該軟件是一款集單片機(jī)和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。 整個(gè)系統(tǒng)的仿真如圖 51 和圖 52： 圖 51 主控電路圖 本科學(xué)位論文 30 圖 52 鍵盤及顯示電路圖 結(jié)論： 該設(shè)計(jì)采用閉環(huán)反饋調(diào)整的方法，設(shè)計(jì)出了實(shí)用的直流電壓源，其電壓輸出的級(jí)數(shù)與 D/A 的位數(shù)有緊密關(guān)系，本設(shè)計(jì)采用了 8 位的 D/A，若采用 12 位或 16 位的 D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行相應(yīng)的閉環(huán)調(diào)整，直流電源的精度會(huì)進(jìn)一步提高。由于該電源在結(jié)合了線性電源與開(kāi)關(guān)電源各自優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上還加入了單片機(jī)控制，不僅小巧、輕便、輸出特性良好而且還操作簡(jiǎn)單，具有控制智能化等特點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心，將開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源與單片機(jī)相結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)要求的各個(gè)模塊。本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、工作精度高，而且通過(guò)鍵盤可以方便的進(jìn)行電壓的調(diào)整，真正達(dá)到了穩(wěn)壓電源的智能化控制。 本科學(xué)位論文 31 附錄 鍵盤掃描程序 : 用匯編語(yǔ)言寫成，并且能被 C51 所調(diào)用的鍵盤掃描程序 如下。 功能： 4 4 行列式鍵盤掃描，無(wú)入口參數(shù)，出口參數(shù)在 R7，無(wú)鍵按下返回 0xFF NAME READKEY PR READKEY READKEY SEGMENT CODE PUBLIC READKEY RSEG PR READKEY READKEY ；為無(wú)參函數(shù)，全部不要加下橫線的函數(shù)名 READKEY: PUSH ACC PUSH PSW PUSH DPL PUSH DPH PUSH 0 PUSH 1 PUSH 2 PUSH 3 MOV R0, 0F7H； MOV R1, 00H； MOV A, R0； MOV P1, A； MOV A, P1； MOV R2, A； SETB C； MOV R3， 04H； LP2: RLC A； JNC KEY； LP3: INC R1； DJNZ R3, LP2； MOV A, R0； SETB C； RRC A； MOV R0, A； JC LP1； 本科學(xué)位論文 32 MOV R7, 0FFH； LJMP ENDCHECKKEY； KEY: LCALL DEL10MS； MOV A, P1； XRL A, R2； JNZ LP3 LP4: MOV A, P1； XRL A, R2； JZ LP4； MOV A, R1； MOV DPTR, KEYTAB ；置鍵盤碼表首址到 DPTR MOVC A, @A+DPTR； MOV R7,