【正文】 主編 Protel99SE 電路設(shè)計(jì)與仿真， 福建科學(xué)技術(shù)出版社，2022，239~280附錄： 圖 1 主程序流程圖圖 23。 單片機(jī)原理與接口技術(shù)黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社， 2022， 137~269 [10]楊恒。Pressman 。 新編線性直流穩(wěn)壓電源應(yīng)用實(shí)例， 電子工業(yè)出版社， 2022， 579~607[7]鄭國(guó)川 李洪英編著。 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)，高等教育出版社，2022，157~165[5] song kaijun yang guoyu。 ATMEL89 系列單片機(jī)原理與開發(fā)實(shí)踐， 中國(guó)電力出版社， 2022， 150~281 [3]艾德才 姚佳康 龔濤。參考文獻(xiàn)[1](美)Sanjaya Maniktala。最后，感謝評(píng)閱、評(píng)審論文和出席論文答辯會(huì)的各位老師能夠在百忙中給予的悉心指導(dǎo)。他們的支持、鼓勵(lì)和教導(dǎo)，使我可以全身心地投入學(xué)習(xí)，順利地完成學(xué)業(yè)。在本論文撰寫行將完成之際，回想本科四年走過的日子，對(duì)曾經(jīng)給我以幫助和支持的老師、同學(xué)和父母，我心懷無盡的感激。致 謝本次關(guān)于智能電源的設(shè)計(jì)與制作是在陳高泉老師的精心指導(dǎo)下，以及同其他同學(xué)的共同交流下才得以順利完成的。由于本人水平有限，經(jīng)驗(yàn)不足及閱歷尚淺，程序和論文中難免有許多不足之處，還望老師多多指出和糾正。同時(shí)，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，鞏固了我們學(xué)習(xí)過的專業(yè)知識(shí)，也使我們把理論和實(shí)踐從真正意義上相結(jié)合了起來；考驗(yàn)了我們借助互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)搜集、查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，和組織材料的綜合能力；同時(shí)還可從中進(jìn)行自我測(cè)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到自己哪方面有欠缺、不足，以便于在日后的學(xué)習(xí)工作中加以改進(jìn)、提高；通過使用電路 CAD 軟件 Protel 99 se [11]， 也讓我們了解到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)的智能化，這有利于提高日常工作效率。本設(shè)計(jì)輸出的電壓穩(wěn)壓精度高，可以用在對(duì)直流電壓要求較高的設(shè)備上，也可在科研實(shí)驗(yàn)室中當(dāng)作實(shí)驗(yàn)電源使用。 結(jié)論 在本次設(shè)計(jì)過程中，因?yàn)閷?duì)紋波沒有提出嚴(yán)格要求，所以常用的穩(wěn)壓集成電路就可以滿足要求。③ 測(cè)得紋波時(shí)示波器采用手動(dòng)同步。① 減小接觸點(diǎn)的微小電阻。④ 示波器， 萬用表本身的準(zhǔn)確度而造成的系統(tǒng)誤差。② 電流表內(nèi)阻串入回路造成的誤差。4. 設(shè)計(jì)的電路性能指標(biāo)與設(shè)計(jì)目標(biāo)有差距，反復(fù)調(diào)節(jié)電路，使得符合實(shí)驗(yàn)要求。2. 數(shù)碼顯示出現(xiàn)問題，檢查電路發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)虛焊，補(bǔ)焊后能正常顯示。一方面要找出數(shù)字量 Dn 與輸出電壓的關(guān)系，這是程序設(shè)計(jì)的依據(jù)；另一方面要建立顯示值與輸出電壓值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這是程序設(shè)計(jì)是否成功的標(biāo)志。 程序運(yùn)行原理 在本電路中由于 CPU 的工作任務(wù)是單一的，因此，源程序的工作過程為：系統(tǒng)上電復(fù)位后，默認(rèn)輸出 9 伏電壓，然后掃描 K1，K2 鍵，當(dāng) K1 或 K2 鍵有按下時(shí)，程序跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)的按鍵處理子程序，經(jīng)按鍵子程序處理后，再嵌套調(diào)用顯示子程序，完成顯示與輸出操作后返回主程序，繼續(xù)掃描此兩鍵。 過壓過流檢測(cè)程序從數(shù)模轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換出的信號(hào)，一路經(jīng)過流檢測(cè)電路，一路經(jīng)過過壓檢測(cè)電路，把檢測(cè)到的信號(hào)，送入單片機(jī)進(jìn)行處理，若過流或者過壓，則報(bào)警指示燈亮。否則，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出。程序流程圖見附錄部分。在實(shí)際電路中，有些過程是合并進(jìn)行的，如采樣和保持，量化和編碼在轉(zhuǎn)換過程中是同時(shí)實(shí)現(xiàn)的。 轉(zhuǎn)換 器 能 夠 準(zhǔn) 確 輸 出 的 數(shù) 字 信 號(hào) 的 位 數(shù) 越 多 ， 表 示 轉(zhuǎn) 換 器 能 夠 分 辨 輸 入 信 號(hào) 的 能 力 越 強(qiáng) ， 轉(zhuǎn) 換器 的 性 能 也 就 越 好 。而輸出的數(shù)字量則表示輸入信號(hào)相對(duì)于參考信號(hào)的大小。由于數(shù)字信號(hào)本身不具有實(shí)際意義，僅僅表示一個(gè)相對(duì)大小。圖 過電壓沖擊脈沖(a) 電壓檢測(cè)電路圖 檢測(cè)電路(b) 電流檢測(cè)電路圖 檢測(cè)電路 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路從電壓檢測(cè)電路和電流檢測(cè)電路輸出的模擬信號(hào)，要想受到單片機(jī)的控制，必須先經(jīng)過A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入到單片機(jī)中，才能進(jìn)行下一步比較檢測(cè)。 為了使智能穩(wěn)壓電源能可靠、安全地工作，本系統(tǒng)設(shè)置了周密的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要包括過流監(jiān)測(cè)和過壓監(jiān)測(cè)。雷電等引起的瞬時(shí)高電壓如果不加遏制，直接由電源引入遠(yuǎn)程終端設(shè)備則會(huì)影響其電源模塊的正常工作，同時(shí)使各功能模塊的工作電壓升高而工作不正常，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞模塊燒壞元器件 IC。這兩個(gè)鍵分別連接到單片機(jī)的 、 接口進(jìn)行輸入控制 [9]。(b) 鍵盤接口電路圖 鍵盤和 LED 顯示電路 鍵盤接口電路如圖 (b)所示。74LS164 是串入并出的 8 位移位寄存器，在⑧腳所加脈沖的上升沿作用下，把① 、②腳（一般并聯(lián)使用）輸入的串行數(shù)據(jù)鎖存在并行輸出端，通過這些并行口線驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各字段。這三個(gè)數(shù)碼管為帶小數(shù)點(diǎn)的七段 LED 數(shù)碼管。在方案三中用到了運(yùn)算放大器、單片機(jī) AT89C5數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832，這些器件都需要穩(wěn)定的工作電壓，因此系統(tǒng)最終的選擇方案一與方案三相結(jié)合，采用方案一實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的工作電壓穩(wěn)定輸出，采用方案三實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)壓電源的連續(xù)步進(jìn)可調(diào) [8]。圖 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路 穩(wěn)壓電路方案一：采用 LM78XX 系列三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，電路如圖 (a)(a) 三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電路圖 穩(wěn)壓電路方案二：采用 LM317 系列可調(diào)三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，電路如圖 (b) (b) 可調(diào)三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電路圖 穩(wěn)壓電路方案三：由運(yùn)放以及 LM317 可調(diào)三端穩(wěn)壓器組成的穩(wěn)壓電源，電路如圖 (c)(c) 集成運(yùn)放穩(wěn)壓電路圖 穩(wěn)壓電路 方案一與方案二都可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電壓輸出，而且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但方案一電壓輸出固定，方案二雖然電壓可調(diào)但很難實(shí)現(xiàn)步進(jìn)調(diào)節(jié)。這樣就可以得出 DAC0832 的 Dn 的 TAB1 對(duì)應(yīng)的值。由于DAC0832 為 8 位轉(zhuǎn)換器，所以采取把 電壓等分 256 份，得出每 的步進(jìn)為 。DAC0832 的 D/A 轉(zhuǎn)換電路為倒 T 型 R2R 電阻網(wǎng)絡(luò)，故有 IOUT1 和 IOUT2 兩個(gè)電流輸出端，根據(jù)不同的電路組成，該芯片可以有兩種輸出模式，一種為電流輸出模式，這種模式基準(zhǔn)電壓加在 VREF 端，由 IOUT1，IOUT2 輸出的電流經(jīng)運(yùn)算放大器相加后輸出；另一種為電壓輸出模式，這種模式基準(zhǔn)電壓加在 IOUT1 和 IOUT2 之間，模擬電壓加從 VREF 端輸出。 DAC0832 是一種典型的 8 位轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部為雙緩沖寄存器即輸入寄存器和 DAC 寄存器，WR1/、 WR2/、分別為該兩寄存器的寫信號(hào)輸出端，ILE 為輸入鎖存使能端，高電平有效，CS/為片選端，XFER/ 為傳輸控制端，它和 WR2/共同控制 DAC 寄存器的工作狀態(tài)。AT89C51 內(nèi)含4K 字節(jié)的 ROM，無需外部存儲(chǔ)器，因此選用它可使電路得到簡(jiǎn)化。 圖 三端穩(wěn)壓電路 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路D/A 轉(zhuǎn)換電路主要由 AT89C51（單片機(jī)） 、數(shù)/碼轉(zhuǎn)換器 DAC0832 及 TD07 高精度運(yùn)算放大器等芯片組成。在電容量不變時(shí)，要改變兩端電壓就必須改變兩端電荷，而電荷改變的速度，取決于充放電時(shí)間常數(shù)。電容是一個(gè)能儲(chǔ)存電荷的元件。 內(nèi)部電路及原理分析 整流濾波、初步穩(wěn)壓電路010V鍵盤顯示電路指示燈報(bào)警AT89C51單片機(jī)故障檢測(cè)輸出電壓控制D/A 轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓輸出+5v變壓器 整 流濾 波整 流 濾 波 穩(wěn) 壓 輸 出 +5v穩(wěn) 壓 輸 出 15VD/A轉(zhuǎn) 換輸 出 電 壓 控LM31故 障 檢 測(cè) AT89C51單 片 機(jī) 指 示 燈 報(bào) 警鍵 盤 顯 示 電 路01VLM317穩(wěn)壓輸出 15V濾波整流濾波整流變壓器圖 整流濾波電路整流就是把交流電變成脈動(dòng)的直流電的過程，整流的基本器件是二極管，利用二極管的單向?qū)щ娦约纯砂呀涣麟娹D(zhuǎn)換成脈動(dòng)的直流電，橋式整流電路如圖 所示 [6]。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測(cè)實(shí)際輸出電壓值的大小，可以將輸出電壓經(jīng)過 ADC0809 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 [5]。準(zhǔn)確說就是模擬電源提供各個(gè)芯片電源、數(shù)碼管、放大器所需電壓；顯示電路用于顯示電源輸出電壓的大小。當(dāng) A、B 有一個(gè)為高電平，則另一個(gè)就允許輸入數(shù)據(jù)，并在 CLOCK 上升沿作用下決定 Q0 的狀態(tài)。 串行數(shù)據(jù)輸入端（A，B）可控制數(shù)據(jù)?？蓮V泛應(yīng)用于穩(wěn)定積分、精密絕對(duì)值電路、比較器及微弱信號(hào)的精確放大，尤其適應(yīng)于宇航、軍工及要求微型化、高可靠的精密儀器儀表中。 3V ～177。 1nA ? 高的共模抑制比 —126dB ? 較 寬的共模輸入電壓范圍 —177。 當(dāng) OE 輸入 高 電 平 時(shí) ， 輸 出 三 態(tài) 門 打 開 ， 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 果 的 數(shù) 字 量 輸 出 到 數(shù) 據(jù) 總 線 上 。 下 降 沿 啟 動(dòng) A／ D 轉(zhuǎn)換 ， 之 后 EOC 輸 出 信 號(hào) 變 低 ， 指 示 轉(zhuǎn) 換 正 在 進(jìn) 行 。 此 地 址 經(jīng) 譯 碼 選 通 8路 模 擬 輸 入 之 一 到 比 較 器 。其典型值為+5V(Vref(+)=+5V， Vref()=5V) 。?Vcc—— +5V 電源。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。D0 為最低位，D7 為最高。?D7～D0 ——數(shù)據(jù)輸出線。 EOC=0，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1 ，轉(zhuǎn)換結(jié)束。通常使用頻率為 500KHz 的時(shí)鐘信號(hào)。?CLK——時(shí)鐘信號(hào)。?A、 B、C——地址線。START 上升沿時(shí)，復(fù)位 ADC0809；START 下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片，開始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在 A/D 轉(zhuǎn)換期間，START 應(yīng)保持低電平。對(duì)應(yīng) ALE 上跳沿，A 、B、C 地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。 ADC0809 引腳功能 ?IN7～I(xiàn)N0——模擬量輸入通道。 6） 工 作 溫 度 范 圍 為 40～ ＋ 85 攝 氏 度 。4） 單 個(gè) ＋ 5V 電 源 供 電 。 2） 具 有 轉(zhuǎn) 換 起 停 控 制 端 。依此類推可求得數(shù)碼管字形編碼如表 所示。如使用共陽極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為 0 表示對(duì)應(yīng)字段亮，數(shù)據(jù)為 1 表示對(duì)應(yīng)字段暗；如使用共陰極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為 0 表示對(duì)應(yīng)字段暗，數(shù)據(jù)為 1 表示對(duì)應(yīng)字段亮。 數(shù)碼管字形編碼要使數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的數(shù)字或字符必須使段數(shù)據(jù)口輸出相應(yīng)的字形編碼。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。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。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)，分別如圖（b）和圖 （c） 所示。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(hào)“?”及小數(shù)點(diǎn)“.”。?DGND：數(shù)字地，兩種地線在基準(zhǔn)電源處共地比較好 [3] 。?Vref：基準(zhǔn)電壓輸入線 (10v~+10v) 。?Rfb：反饋信號(hào)輸入線，芯片內(nèi)部有反饋電阻。?Iout2： 電流輸出線。?Iout1：電流輸出線。?XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)輸入線，低電平有效。?CS：片選信號(hào)輸入線，低電平有效。圖 DAC 單極性輸出電路 引腳功能：