【導(dǎo)讀】方式，輸出電壓采用LCD顯示，實(shí)現(xiàn)指標(biāo)紋波系數(shù)Um≤5mU，穩(wěn)定度△V0/V0×遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的線性可調(diào)穩(wěn)壓電源，大大改善了傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源的性能，簡(jiǎn)單易用，非常適合一般的教學(xué)和科研使用。

　　

【正文】 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(jī)送來(lái)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(lái)控制 2 個(gè)寄存器的選通或鎖存狀態(tài) [13]。 26 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 圖 38 DAC0832 原理框圖 當(dāng) WR2 和 XFER 同時(shí)有效時(shí)， 8 位 DAC 寄存器端為高電平“ 1”，此時(shí) 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(dāng)端為低電平“ 0”時(shí)，第一級(jí) 8 位輸入寄存器 Q 端的狀態(tài)則鎖存到第二級(jí) 8 位DAC 寄存器中，以便第三級(jí) 8 位 DAC 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換 [9]。 一般情況下為了簡(jiǎn)化接口電路，使第二級(jí) 8 位 DAC 寄存器的輸入端到輸出端直通，只有第一級(jí) 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(gè)寄存器都分別接 成受控方式。 MCU 控制電路 MCU 控制電路設(shè)計(jì) 主要由 AT89C51 和鎖存器 74LS573 組成，其中 P0 口作為液晶顯示器LCD1602 的數(shù)據(jù)口， P1 口作為 AD0801 及 DAC0832 的數(shù)據(jù)口，此時(shí) P1 口采用分時(shí)復(fù)用技術(shù)。當(dāng)進(jìn)行 DA 轉(zhuǎn)換時(shí)，將數(shù)據(jù)輸入 74LS573，并將其鎖存，以保證AD 轉(zhuǎn)換輸出不影響 DA 轉(zhuǎn)換。 MCU 的 P2 口作為液晶 AD0801 和 74LS573 的控制端口， P3 口作為用戶鍵盤輸入端口。電路圖如 39 所示 智能穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 27 39 MCU 控制電路圖 AT89C51 簡(jiǎn)介 AT89C51是美國(guó) ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8位單片機(jī) [12]。 AT89C51是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory） 的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器， AT8920C51 是他的精簡(jiǎn)版，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案此外， AT89C51有PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 AT89C51 引腳圖如圖 310所示 : 28 T 2/ P 1T 2 E X / P 2P 1. 23P 1. 34P 1. 45M O S I / P 6M IS O / P 1 .67S C K / P 8R S T9R X D / P 3. 010T X D / P 3. 111I N T 0/ P 3 .212I N T 1/ P 3 .313T 0/ P 14T 1/ P 15W R / P 16R D / P 17X T A L 218X T A L 119G N D20P 2. 021P 2. 122P 2. 223P 2. 324P 2. 425P 2. 526P 2. 627P 2. 728P S E N29A L E / P R O G30E A / V P P31P 0. 732P 0. 633P 0. 534P 0. 435P 0. 336P 0. 237P 0. 138P 0. 039V C C40UA T 89C 51 圖 310 AT89C51 引腳圖 AT89C51 主要性能參數(shù)： ? 與 MCS51 兼容 ? 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ? 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ? 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 ? 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz ? 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ? 1288 位內(nèi)部 RAM ? 32 可編程 I/O 線 ? 兩個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ? 5 個(gè)中斷源 ? 可編程串行通道 ? 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 智能穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 29 鎖存器 74LS573 原理： 74LS573 的八個(gè)鎖存器都是透明的 D 型鎖存器，當(dāng)使能（ G）為高時(shí)，Q 輸出將隨數(shù)據(jù)（ D）輸入而變。當(dāng)使能為低時(shí)，輸出將鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。輸出控制 不影響鎖存器 的內(nèi)部工作，即老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉時(shí)，新的數(shù)據(jù)也可以置入 [13]。 AD 轉(zhuǎn)換電路 AD 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) AD 轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換由于采用的是 8 位并行 AD 轉(zhuǎn)換芯片 AD0801，所以只需將其數(shù)據(jù)口與 MCU 的 P1口進(jìn)行連接即可?？刂贫朔謩e連接單片機(jī) 、 ，其接口電路如圖 311 所示 圖 311 AD 轉(zhuǎn)換電路圖 AD 轉(zhuǎn)換電路原理 在我們所測(cè)控的信號(hào)中均是連續(xù)變化的物理量，通常需要用計(jì)算機(jī)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理，則需要將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量， A/D 轉(zhuǎn)換器就是為了將連續(xù)變化的模擬 30 量轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能接受的數(shù)字量。根據(jù) A/D 轉(zhuǎn)換器的工作原理，常用的 A/D 轉(zhuǎn)換器可分為兩種，雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器和逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器。 1. 雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器工 作原理 雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器采用間接測(cè)量的方法，它將被測(cè)電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間常數(shù) T，雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器由電子開關(guān)，積分器，比較器，計(jì)數(shù)器和控制邏輯等部分組成 [14]。 所謂雙積分就是進(jìn)行一次 A/D 轉(zhuǎn)換需要兩次積分。電路先對(duì)被測(cè)的輸入電壓 Vx 進(jìn)行固定時(shí)間 (T0)的正向積分，然后控制邏輯將積分器的輸入端通過(guò)電子開關(guān)接參考電壓 Vr，由于參考電壓與輸入電壓反向且參考電壓值是恒定的，所以反向積分的斜率是固定的，從反向積分開始到結(jié)束，對(duì)參考電壓進(jìn)行反向積分的時(shí)間 T,正比于輸入電壓。輸入電壓越大反向積分時(shí)間越長(zhǎng)，用高頻標(biāo)準(zhǔn)脈沖計(jì)數(shù)測(cè)此時(shí)間，即可得到相應(yīng)于輸入電壓的數(shù)字量。特點(diǎn)：可以有效的消除干擾和電源噪聲，轉(zhuǎn)換精度高，但是轉(zhuǎn)換速度慢。 2. 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器工作原理 逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器由 D/A 轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，比較環(huán)節(jié)和控制邏輯等幾部分組成。 其轉(zhuǎn)換原理為： A/D 轉(zhuǎn)換器將一待轉(zhuǎn)換的模擬輸入電壓 Ui 與一個(gè)預(yù)先設(shè)定的電壓 Ui（預(yù)定的電壓由逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器中的 D/A 輸出獲得）電壓相比較，根據(jù)預(yù)設(shè)的電壓 Ui 是大于還是小于待轉(zhuǎn)換成的模擬輸入電壓 Uin 來(lái)決定當(dāng)前轉(zhuǎn)換的數(shù)字量是 “0” 還是 “1”，據(jù)此逐位比較，以便使轉(zhuǎn)換結(jié)果（相應(yīng)的數(shù)字量）逐漸與模擬輸入電壓相對(duì)應(yīng)的數(shù)字量接近。 在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)輸出的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確率，系統(tǒng)采用閉環(huán)控制技術(shù)，通過(guò) A／ D 轉(zhuǎn)換器 ADC0801 對(duì)輸出進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如果輸出誤差較大便可通過(guò)單片機(jī)自動(dòng)調(diào)整輸出。 LCD 液晶顯示電路 智能穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 31 LCD 液晶顯示電路設(shè)計(jì) 從圖 312 可看出， LCD 中 1 腳和 16 腳接地， 2腳電源接 5V,15 腳背光電源接5V，如果需節(jié)能可不接背光電源。其數(shù)據(jù)口與 MCU 的 P0 口連接，控制口 RS 和LCDEN 分別接 MCU 的 、 口， 圖 312 LCD 液晶顯示電路圖 液晶顯示器 (LCD)英文全稱為 Liquid Crystal Display，它一種是采用了液晶控制透光度技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)色彩的顯示器。和 CRT 顯示器 相比， LCD 的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的。由于通過(guò)控制是否透光來(lái)控制亮和暗，當(dāng) 色彩不變時(shí)，液晶也保持不變，這樣就無(wú)須考慮刷新率的問(wèn)題。對(duì)于畫面穩(wěn)定、無(wú)閃爍感的液晶顯示器，刷新率不高但圖像也很穩(wěn)定。 LCD 顯示器還通過(guò)液晶控制透光度的技術(shù)原理讓底板整體發(fā)光，所以它做到了真正的完全平面。一些高檔的數(shù)字 LCD 顯示器采用了數(shù)字方式傳輸數(shù)據(jù)、顯示圖像，這樣就不會(huì)產(chǎn)生由于顯卡造成的色彩偏差或損失。完全沒(méi)有輻射的優(yōu)點(diǎn)，即使長(zhǎng)時(shí)間觀看 LCD 顯示器屏幕也不會(huì)對(duì)眼睛造成很大傷害。體積小、能耗低也是 CRT 顯示器無(wú)法比擬的，一般一臺(tái) 15寸 LCD 顯示器的耗電量也就相當(dāng)于 17 寸純平 CRT 顯示器的三分之一。 目前相 比 CRT 顯示器， LCD 顯示器圖像質(zhì)量仍不夠完善。色彩表現(xiàn)和飽和度LCD 顯示器都在不同程度上輸給了 CRT 顯示器，而且液晶顯示器的響應(yīng)時(shí)間也比CRT 顯示器長(zhǎng)，當(dāng)畫面靜止的時(shí)候還可以，一旦用于玩游戲、看影碟這些畫面更 32 新速度塊而劇烈的顯示時(shí)，液晶顯示器的弱點(diǎn)就暴露出來(lái)了，畫面延遲會(huì)產(chǎn)生重影、脫尾等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響顯示質(zhì)量。 按鍵電路設(shè)計(jì) 鍵盤原理 鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令的功能，是人工干預(yù)主要手段。鍵盤分兩大類 :編碼鍵盤和非編碼鍵盤。 （ 1） 編碼鍵盤 :由硬件邏輯電路完成必 要的鍵識(shí)別工作與可靠性措施。按一次鍵，鍵盤自動(dòng)提供被按鍵的讀數(shù)，同時(shí)產(chǎn)生一選通脈沖通知微處理器，一般還具有反彈跳和同時(shí)按鍵保護(hù)功能。這種鍵盤易于使用，但硬件比較復(fù)雜，對(duì)于主機(jī)任務(wù)繁重之情況，采用 8279 可編程鍵盤管理接口芯片構(gòu)成編碼式鍵盤統(tǒng)是很實(shí)用的方案。 (2)非編碼鍵盤 :只簡(jiǎn)單地提供鍵盤的行列與矩陣，其他操作如 :鍵的識(shí)別，決定按鍵的讀數(shù)等僅靠軟件完成，故硬件較為簡(jiǎn)單，但占用 CPU 較多時(shí)間。它主要有 :獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)、矩陣式按鍵結(jié)構(gòu)。鍵盤按鍵所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，利用了機(jī)械觸點(diǎn)的合、斷作用。由于械觸點(diǎn)的的 彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)在閉合和斷開的瞬間均有一連串的抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為 51Oms，這是一個(gè)很重要的參數(shù)，抖動(dòng)過(guò)程引起電平信號(hào)的波動(dòng)，有可能令CPU 誤解為多次按鍵操作，從而引起誤處理。為了確保 CPU 對(duì)一次按鍵動(dòng)作只確認(rèn)一次按鍵，必須消除抖動(dòng)的影響。按鍵的消抖，通常有軟件、硬件兩種消除方法，本文采用的是軟件消抖動(dòng)。 鍵盤與單片機(jī)接口電路 本在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少 I/O 口的占用 [16]，通常將按鍵排列成矩陣形式，如圖 1 所示。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線 在交叉處不直接連通，而是通過(guò)一個(gè)按鍵加以連接。這樣，一個(gè)端口（如 P1 口）就可以構(gòu)成 4*4=16 個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)智能穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 33 別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成 20 鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（ 9 鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來(lái)做鍵盤是合理的。設(shè)計(jì)采用的是矩陣式按鍵結(jié)構(gòu)按鍵，其電路圖如圖 313 所示： 圖 313 鍵盤接口電路 34 第四 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 控制程序采用 C 語(yǔ)言模塊化結(jié)構(gòu)。主要包括主程序、 AD 轉(zhuǎn)換相關(guān)程序 、鍵盤數(shù)據(jù)采集程序和顯示程序等部分。 主體流程圖 主程序主要完成相關(guān)中斷初始化、調(diào)用顯示、判斷中斷類型和執(zhí)行相應(yīng)中斷服務(wù)程序等功能，其結(jié)構(gòu)如圖 41所示 : 圖 41 系統(tǒng)主體流程圖 開始 系統(tǒng)初始化 是否有鍵按下？ 讀鍵 D/A 轉(zhuǎn)換 控制輸出電壓 采樣輸出電壓 誤差調(diào)整 輸出電壓是否與輸入電壓相等？ 顯示電壓值 N Y Y 智能穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 35 系統(tǒng)流程圖工作原理 ： 開始的時(shí)候我們應(yīng)該 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化， 接著我們應(yīng)該判斷是否有鍵按下，如果 按鍵 有 按下， 它會(huì)自動(dòng) 接收來(lái)自鍵盤 輸入 的電壓值，這時(shí) 通過(guò) 數(shù) /模轉(zhuǎn)換 把輸入的數(shù)字 信號(hào) 轉(zhuǎn)換成模擬 信號(hào) ， 這樣來(lái) 控制輸出電壓的大小。 接著系統(tǒng) 采樣輸出 的 電壓 值 ， 讓 輸出 的 電壓 值 與輸入電壓值 的大小 進(jìn)行比較，由 誤差 調(diào)整 模塊 調(diào)整輸出電壓 值 ， 一 直到輸入電壓 與 輸出電壓相等 為止 。 另外， A/D轉(zhuǎn)換電路 采樣輸出電壓 值，接著 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換， 最后 通過(guò) LCD1602顯示調(diào)整 更新后的 電壓值。 主程序 編寫 如下 : main() { init()。 while(1) { suo_c=0。 vout=0xff。 suo_c=1。 suo_c=0。 tiaozheng()。 if(P3!=0xf0) { shuc