【正文】 12V 產(chǎn)生電路主要是由 LM7812 和 LM7912 組成的，其中 LM7812 可以產(chǎn)生+12V 的電壓、LM7912 可以產(chǎn)。177。Ci 一般在 ～1uF 之間；Co可用 1uF。Ci 用以抵消輸入端較長接線的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩，接線不長時也可不用。這種穩(wěn)壓器只有輸入端 輸出端 2 和公共端 3 三個引出端，故也稱為三端集成穩(wěn)壓器。 電源電路設(shè)計+5V 電源電路設(shè)計如圖 44 所示，本次設(shè)計的 0→15V 串聯(lián)穩(wěn)壓電源中單片機、DAC083ICL7107 的電源則由以上電路供給。假如由于負載電阻 減小，使輸出電壓 有所降低，調(diào)整LRoU元件的動態(tài)電阻便會自動變小，從而使調(diào)整元件兩端的壓降降低，確保輸出電壓趨于原來的數(shù)值。參考型穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理，是通過改變調(diào)整元件的動態(tài)電阻，增大或減小流過調(diào)整元件的電流引起限流電阻上壓降變化，致使輸出電壓基本上保持穩(wěn)定。 圖 43 串聯(lián)反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電源框圖從方框圖中可以看出，輸入電壓 經(jīng)過調(diào)整元件調(diào)節(jié)之后，變成穩(wěn)定的輸出iU電壓 ，其執(zhí)行動作是在誤差比較放大器的控制下進行的。一般情況下，它包括調(diào)整管、取樣電路、基準電壓源及誤差比較放大等主要部分。當輸出電流過大或發(fā)生短路時，調(diào)整管會因電流過大或電壓過高而損壞，所以需要對調(diào)整管加以保護。整個穩(wěn)壓電路是一個具有電壓串聯(lián)負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，其穩(wěn)壓過程為：當電網(wǎng)電壓波動或負載變動引起輸出直流電壓發(fā)生變化時，取樣電路取出輸出電壓的一部分送入比較放大器，并與基準電壓進行比較，產(chǎn)生的誤差信號經(jīng)晶體管放大后送至調(diào)整管的基極，使調(diào)整管改變其管壓降，以補償輸出電壓的變化，從而達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。直流穩(wěn)壓電源其整流部分為單相橋式整流，電容濾波電路。但這樣的直流輸出電壓，還會隨交流電網(wǎng)電壓的波動或負載的變化而變化。 串聯(lián)穩(wěn)壓電路直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路四部分組成。因此，電容濾波器一般用于要求輸出電壓較高，負載電流較小并且變化也較小的場合。） ，但在一個周期內(nèi)電容器的充電電荷等于放電電荷，即通過電容器的電流平均值為零，可見在二極管導(dǎo)通期間其電流 iD 的平均近似等于負載電流的平均值 Io，因此 iD 的峰值必然較大，產(chǎn)生電流沖擊，容易使管子損壞，因而在選擇二極管時要考慮到這點。式中 T 是電源交流電壓的周期。RLC 大一些，脈動就小一些。整流電路的輸出電壓 Uo 與輸出電流 Io（即負載電流）的變化關(guān)系曲線稱為整流電路的外特性曲線，有此可見，與無電容濾波時比較，輸出電壓隨負載電阻的變化有較大的變化，即外特性較差，或者說帶負載能力較差。在空載（RL=∞）和忽略二極管正向壓降的情況下，Uo=，U 是圖中變壓器副邊電壓的有效值。在 U 的下一個正半周內(nèi)，當 UUc時，二極管再行導(dǎo)通，電容器再被充電，重復(fù)上述過程。電源電壓 U 達到最大值，Uc 也達到最大值。圖 42 接有電容濾波器的單相半波整流電路從圖 42 中可以看出，在二極管導(dǎo)通時，一方面供電給負載，同時對電容器C 充電。電容濾波器是根據(jù)電容器的端電壓在電路狀態(tài)改變時不能躍變的道理制成的。同樣，在負載電阻上得到一個半波電壓。在電壓 u 的負半周時，變壓器副邊的極性為上負下正，即 b 點的電位高于 a點。圖 41 單相橋式整流電路在變壓器副邊電壓 u 的正半周時，其極性為上正下負（圖 41） ，即 a 電位高于 b 點，二極管 D1 和 D3 導(dǎo)通，D2 和 D4 截止，電流 i1 的通路是a→D1→R2→D3→b。 主要單元電路的設(shè)計穩(wěn)壓電源是由不同模塊的電路組成的，每個模塊的電路可以獨立為一個小的單元。在這一系列過程中參考電壓的來源是通過按鍵在單片機中設(shè)置參考電壓的數(shù)字量，在經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832 轉(zhuǎn)換為模擬量后經(jīng)放大得到所需要的參考電壓的大小。在輸出前先對輸出電壓采樣后與參考電壓比較在經(jīng)過反饋放大來控制穩(wěn)壓管從而最終锝到所需要的 0～15V 的電壓。第 4 章 穩(wěn)壓電源的主要模塊電路 穩(wěn)壓電源的基本組成整個穩(wěn)壓電源是由整流濾波環(huán)節(jié)、分壓電路、輸出取樣電路、反饋放大電路、串聯(lián)穩(wěn)壓電路、數(shù)摸轉(zhuǎn)換電路和顯示電路構(gòu)成。方案三中采用三位半的模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ICL7107，直接對輸出電壓進行采樣并顯示輸出實際電壓值，一但系統(tǒng)工作異常出現(xiàn)預(yù)置值與輸出值偏差過大，設(shè)計者可以根據(jù)該信號予以處理（4）補充說明如前所述，雖然方案三比前兩者有許多優(yōu)點，但方案一、二對于完成本設(shè)計并非不可行，而且在某些方面（比如電路結(jié)構(gòu)簡單等）還具有自己的優(yōu)勢。 在方案一、二中，為抑制紋波而在線形調(diào)壓電源輸出端并聯(lián)的大電容降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，這樣輸出電壓難以跟蹤快變的輸入（如頻率較高的三角波等） ，方案三中的輸出電壓波形與 D/A 變換輸出波形相同，不僅可以輸出直流電平，而且只要預(yù)先生成波形的量化數(shù)據(jù)，就可以產(chǎn)生多種波形輸出，使系統(tǒng)成為有一定驅(qū)動能力的信號源（3）顯示部分方案一、二中的顯示輸出是對電壓的量化值直接進行譯碼顯示輸出，顯示值為 D/A 變換的輸入量。（2）輸出部分方案一、二中采用線形調(diào)壓電源，以改變其基準電壓的方式使輸出步進增加/減小。圖 33 方案 3 三種方案的比較（1）數(shù)控部分方案一、二中采用中小規(guī)模器件實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)控部分，使用的芯片較多，造成控制電路內(nèi)部接口信號繁瑣，中間相互關(guān)聯(lián)多，抗干擾能力差（例如方案一中的雙計數(shù)器一旦出現(xiàn)計數(shù)不同步時，會導(dǎo)致顯示電壓或輸出電壓不一致） 。圖 32 方案 2 方案 3 此方案的控制部分采用 8051 單片機，輸出部分是在 D/A 轉(zhuǎn)換之后，經(jīng)過穩(wěn)定的功率放大而得到，因為使用了單片機，整個系統(tǒng)可編程，使得系統(tǒng)靈活性大大增加。由于只使用了一套計數(shù)器，回避了方案一中必須保證雙計數(shù)器同步的問題，但由于控制數(shù)據(jù)燒錄在 EPROM 中，使系統(tǒng)設(shè)計靈活性降低?？驁D如圖 31 所示。其中二進制計數(shù)器的輸出經(jīng)過 D/A 變換后去控制誤差放大的基準電壓，以控制輸出步進。 DAC0832 的應(yīng)用圖 25 為單片機和 DAC0832 直通方式輸出連接圖，運放輸出電路輸出電壓為 UOUT＝－(D/256)*VREF, 例如上圖中向 DAC0832 傳送的 8 位數(shù)據(jù)量40H(01000000B), 則輸出電壓 UOUT=－(64/256)*5V= －，其輸出過程可用MOV P1 , 40H 一條指令完成。在需要同步進行 D/A 轉(zhuǎn)換的多路 DAC 系統(tǒng)中，采用雙緩沖方式，可以在不同的時刻把要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)打入各 DAC 的輸入寄存器，然后由一個轉(zhuǎn)換命令同時啟動多個 DAC 轉(zhuǎn)換。需在程序的控制下，先把轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)輸入輸入緩存器，然后在某個時刻再啟動 D/A 轉(zhuǎn)換。一般的做法是將 和 都接2RXFE地，使 DAC 寄存器處于直通方式，另外把 ILE 接高電平， 接端口地址譯碼信CS號， 接 CPU 的 信號，這樣就可以通過一條 MOVX 指令，選中該端口，使1WR和 有效，啟動 D/A 轉(zhuǎn)換。例如在構(gòu)成波形發(fā)生器的場合，就要用到這種方式，即把要產(chǎn)生基本波形的數(shù)據(jù)存在 ROM 中，連續(xù)取出送到 DAC 去轉(zhuǎn)換成電壓信號。(8)、DGND ：數(shù)字量地。(6)、Vcc ：芯片供電電壓，范圍為(+5～15)V。(5)、VREF ：參考電壓輸入端，此端可接一個正電壓，也可接一個負電壓，它決定 0 至 255 的數(shù)字量轉(zhuǎn)化出來的模擬量電壓值的幅度，VREF 范圍為(+10～10)V。(3)、IOUT2 ：模擬電流輸出端 2， IOUT2 與 IOUT1 的和為一個常數(shù)，即IOUT1＋IOUT2＝常數(shù)。圖 24 中其余各引腳的功能定義如下：(1)、DI7～DI0 ：8 位的數(shù)據(jù)輸入端，DI7 為最高位。此后，當 /WR1 由低電平變高時，控制信號成為低電平，此時，數(shù)據(jù)被鎖存到輸入寄存器中，這樣輸入寄存器的輸出端不再隨外部數(shù)據(jù) DB 的變化而變化。從圖 24 中可見，在 DAC0832 中有兩級鎖存器，第一級鎖存器稱為輸入寄存器，它的允許鎖存信號為 ILE，第二級鎖存器稱為 DAC 寄存器，它的鎖存信號也稱為通道控制信號 /XFER。其主要參數(shù)如下：分辨率為 8 位，轉(zhuǎn)換時間為 1μs，滿量程誤差為177。能完成數(shù)字量輸入到模擬量(電流)輸出的轉(zhuǎn)換。 DAC0832 介紹DAC0832 是一款能夠?qū)?shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號的芯片，它是 8 位分辨率 D/A 轉(zhuǎn)換集成芯片，與處理器完全兼容，其價格低廉，接口簡單，轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。但這 4 個通道的功能不完全相同，所以它們的結(jié)構(gòu)也設(shè)計得不同。實際上它們就是特殊功能寄存器中的 4 個。除此之外還可以在片外擴展 64KB 的程序存儲器和 64KB 的數(shù)據(jù)存儲器。(2) 存儲器：MCS51 系列單片機在物理上有 4 個存儲空間，片內(nèi)程序存儲器和片外程序存儲器，片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器。運算器主要包括算術(shù)、邏輯運算部件 ALU、累加器 ACC、寄存器 B、暫存器、程序狀態(tài)寄存器、布爾處理器及十進制調(diào)整電路等。(1) CPU：是單片機的核心部分，它的作用是讀入和分析每條指令，根據(jù)每條指令的功能要求，控制各個部件執(zhí)行相應(yīng)的操作。表 21 P3 口的第二功能端口引腳 復(fù)用功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口）P （外部中斷 0）INTOP （外部中斷 1）1 T0（定時器 0 的外部輸入）P T1（定時器 1 的外部輸入）P （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）WRP （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）D MCS51 系列單片機的主要組成部分無論什么型號的微型計算機，一般都由中央處理器、存儲器和 I/O 接口組成。P3 口（～）：P3 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。P2 口（～）：P2 口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。P1 口（～）：P1 口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。在訪問外部存儲器時，可分時做低 8 位地址線和 8 位數(shù)據(jù)線；在 EPROM 編程時，它出入指令字節(jié)，而在驗證程序時，則輸出指令字節(jié)。(4) 輸出引腳 ～，～，～ 和 ～。但在 PC（程序計數(shù)器）值超過 0FFFH（對于 8051/8751/80C51）或1FFFH（對于 8032）時，將自動轉(zhuǎn)向訪問外部寄存器。但在此期間內(nèi)，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 信號將不出現(xiàn)。：程序存儲允許（ ）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。該位置數(shù)后，只有在執(zhí)行一條 MOVX 或 MOVC 指令期間，ALE 才會被激活。然而要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。即使不訪問外部存儲器，ALE 端仍以不變的頻率（此頻率為振蕩器頻率的 1/6）周期性地出現(xiàn)正脈沖信號。為了使地址與數(shù)據(jù)不至于混淆，通常先送地址再傳送數(shù)據(jù)。(3) 或與其他電源復(fù)用引腳 RESET/VPD，ALE/ ， ， /VPPPROGSENARESET/VPD：當振蕩器運行時，在該引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位；VCC 掉電期間，此引腳可接備用電源，以保持內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失；當 VCC 掉到低于規(guī)定水平，而 VPD 在其規(guī)定的電壓范圍（ 5+ 或 5）內(nèi)，VPD 向內(nèi)部 RAM 提供備用電源。在單片機內(nèi)部，它是上述振蕩器的反相放大器的輸出端。當采用外部振蕩器時，對于 HMOS 單片機，此引腳應(yīng)接地；對于 CHMOS 單片機，此引腳作為驅(qū)動端。(2) 接晶體引腳 XTAL1 和 XTAL2XTAL1：接外部晶體的一個引腳。圖 22 MCS51 系列單片機引腳圖(1) 主電源引腳VCC：電源端。圖 21 MCS51 系列單片機的內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)框圖 MCS51 系列單片機的引腳功能如圖 22 是 MCS51 系列單片機的引腳結(jié)構(gòu)圖，是雙列直插封裝（DIP）方式。各部分通過內(nèi)部總線連接。 MCS51 系列單片機的內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)MCS51 單片機有 8 個部件組成，即中央處理器（CPU） ，片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器（RAM） ，片內(nèi)程序存儲器（ROM/EPROM） ，輸入/輸出接口（ I/O 口，分為 P0 口、P1 口、P2 口和 P3 口） 。(11) 有布爾處理（位操作）能力。(9) 有片內(nèi)時鐘振蕩器。(7) 兩個 16 位定時器/計數(shù)器。(5) 32 根雙向和可單獨尋址的 I/O 線。 (3) 可以尋址 64KB 的片外程序存儲器。除此之外，8058751 和 8031 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是完全相同的，都具有如下特性：(1) 面向控制的 8 位 CPU。常用的 MCS51 這個術(shù)語，泛指以 8051 為內(nèi)核的單片機。 MCS51 系列單片機的主要性能特點MCS51 系列單片機的典型產(chǎn)品主要為 8058758031。Intel 公司的單片機是目前世界上一種獨具特色而性能卓越的單片機。 MCS51 系列單片機介紹MCS51 單片機是 Intel 公司推出的世界上著名的高性能低功耗非易失性存儲器和數(shù)字集成電路的一流半導(dǎo)體，它的 EEPROM 電可擦除技術(shù)、閃速存儲器技術(shù)和質(zhì)量、高可靠性的生產(chǎn)技術(shù)。利用單片機來構(gòu)成各種工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。單片機自 70 年代出現(xiàn)以來，已經(jīng)有了很大的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于機械、測量控制、工業(yè)自動化、智能接口和智能儀表等許多領(lǐng)域。(5) FlashROM（MTPROM）類：可多次編程寫入的存儲器，如 89C589C52，其成本低開發(fā)調(diào)試方便，