【正文】 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)一些已學(xué)過(guò)的知識(shí)，是。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)之中，我學(xué)到了許多寶貴經(jīng)驗(yàn)。 圖 仿真結(jié)果 基于單片機(jī)的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng) 第 27 頁(yè)，共 48 頁(yè) 總結(jié) 和展望 經(jīng)過(guò)幾十天的艱苦奮戰(zhàn)，在老師的悉心指導(dǎo)下終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求，雖然過(guò)程是艱苦的，但是我一步一個(gè)腳印的走了過(guò)來(lái)，最終獲得了成功的喜悅。 編譯結(jié)果如圖 所示。在進(jìn)行調(diào)試的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了諸多問(wèn)題，例如：在主程序中應(yīng)用到的函數(shù)，沒(méi)有在程序開(kāi)始對(duì)其定義； 在某一句程序完結(jié)后沒(méi)有加上分號(hào)；在某一段程序中多加了一個(gè)大括號(hào)，導(dǎo)致了這一段的每一句程序都顯示有錯(cuò)誤；在編制程序時(shí)編了兩段主程序，導(dǎo)致了子程序無(wú)法調(diào)用。 軟件調(diào)試 采用 keil uvision2 進(jìn)行調(diào)試。測(cè)量結(jié)果如表 所示。 在測(cè)量時(shí)，用穩(wěn)定可調(diào)直流源向單片機(jī)輸入電壓，通過(guò)單片機(jī)數(shù)據(jù)處理和數(shù)模轉(zhuǎn)換后，用萬(wàn)用表測(cè)量測(cè)量數(shù) 模轉(zhuǎn)換器的輸出端，這樣就能得到測(cè)量數(shù)據(jù)。用一個(gè) 5V 電源接在繼電器驅(qū)動(dòng)電源兩端，當(dāng)聽(tīng)到“嘡”的一聲，用萬(wàn)用表測(cè)量其中一組管腳是否導(dǎo)通；然后將 5V電源去掉后，再次聽(tīng)到“嘡”的一聲，用萬(wàn)用表測(cè)量另外一組管腳是否導(dǎo)通。這時(shí)先看看三極管的每個(gè)引腳是否 接錯(cuò)，如果沒(méi)有再用萬(wàn)用表測(cè)量每?jī)蓚€(gè)腳之間的阻值，檢查三極管是否燒壞。 在檢測(cè)運(yùn)算放大器是否起到電壓放大作用時(shí)，如果電壓沒(méi)有放大， 先檢查運(yùn)放的每個(gè)引腳是否接對(duì)，再檢查運(yùn)放的 VCC 驅(qū)動(dòng)電源是否接上，最后檢查元器件是否損壞。要 反復(fù)調(diào)節(jié)電位器 R10 使放大系統(tǒng)達(dá)到平衡 狀態(tài) 。由于電阻會(huì)存在誤差，測(cè)試時(shí)又要考慮是否需要稍微增加或減少 DAC0832 的輸入 電壓， 以保證系統(tǒng)的精確度。 運(yùn) 算放大器 OP07 的正輸入端電壓是來(lái)自于 DAC0832 的輸出。 圖 按鍵掃描子程序流程圖 N N N Y Y Y 開(kāi)始 掃描按鍵 第三個(gè)鍵按下 輸出返回值 退出 是否有鍵 按下 消 抖 第一個(gè)鍵 是否按下？ 第 二個(gè)鍵 是否按下？ 基于單片機(jī)的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng) 第 24 頁(yè)，共 48 頁(yè) 系統(tǒng)測(cè)試 硬件測(cè)試 在進(jìn)行 DAC0832 電壓的調(diào)試 時(shí) ，調(diào)節(jié)電位器 R6 使三端穩(wěn)壓器 LM337穩(wěn)定輸出電壓為 5V。然后依次判斷第一個(gè)鍵、第二個(gè)鍵和第三個(gè)鍵是否按下，當(dāng)判斷其中某一個(gè)鍵按下，立即輸出返回值。 電壓 反饋 比較 子 程序模塊 比較 子 程序流程圖如圖 所示，通過(guò)比較子程序得出實(shí)際值與設(shè)定值的差值，如果是實(shí)際值大于設(shè)定值則將原來(lái)的 顯示 設(shè)定值減去這個(gè)差值再轉(zhuǎn)換，如果是實(shí)際值小于設(shè)定值則將原來(lái)的 顯示 設(shè)定值加上這個(gè)差值再轉(zhuǎn)換。液晶LCD1602 直接顯示 CPU 設(shè)定的數(shù)值。 基于單片機(jī)的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng) 第 21 頁(yè)，共 48 頁(yè) 圖 繼電器驅(qū)動(dòng)電路 軟件設(shè)計(jì) 主程序模塊 圖 軟件主程序流程圖 開(kāi)始 初始化 數(shù)據(jù)采集 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 反饋比較子程序 取鍵號(hào) 電壓是否增加？ 電壓是否減?。? 調(diào)用電壓 加 子程序 調(diào)用電壓 減 子程序 Y Y N N D/A 轉(zhuǎn)換輸出控制燈 基于單片機(jī)的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng) 第 22 頁(yè)，共 48 頁(yè) 軟件主程序流程圖如圖 所示，負(fù)責(zé)與各子程序模塊的接口和檢查鍵盤(pán)功能號(hào)。因此給繼電器并上一個(gè)反向電壓達(dá) 1000V 的 1N4007，將集電極的電位鉗制在 ( )CCVV? 左右，防止三極管被擊穿。這時(shí)產(chǎn)生的電壓非常大 ，一般為一百伏或幾百伏 。 繼電器選擇 5V 電 壓供電，觸點(diǎn)電流為 1A，吸合電流設(shè)為 50mA，將基極電流控制在 ，故選擇三極管的 100?? ，基極電流所以三極管的集電極電流（負(fù)載電流）的額點(diǎn)值要大于 50mA，三極管的集電極 發(fā)射極和集電極 基極間的最大額定值 ,CBO CEOVV要大于 5V，即 50 , 10 0,CI mA ??? 5 , 5CB O CE OV V V V??， 所以選用 9013 三極管，它的 參數(shù)為 集電極 基極擊穿電壓CBOV 為 30 V，集電極 發(fā)射極擊穿電壓 CEOV 為 25 V，集電極電流為 500 mA ，基極電流為 50mA。 基于單片機(jī)的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng) 第 20 頁(yè)，共 48 頁(yè) 圖 光信號(hào)采集電路 單片機(jī) 口作為光控信號(hào)的輸入口， 口作為輸出端，與繼電器驅(qū)動(dòng)相連。光控電路的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)電壓跟隨器后，將比較微弱的電流信號(hào)放大到單片機(jī)能夠識(shí)別的電流，然后由運(yùn)算放大器輸出端將放大后的信號(hào)傳給單片機(jī)的 口。 圖 鍵盤(pán)電路 光信號(hào)采集模塊 由光敏電阻，電位器電阻， NPN 管以及 UA741 運(yùn)算放大器組成，如圖 所示。 KEY2 為翻頁(yè)按鍵 ，最近設(shè)置的電壓大小保存在單片機(jī)的存儲(chǔ)器里，這樣就能省去了反復(fù)設(shè)置電壓的麻煩 。 讀數(shù)據(jù)：輸入： RS=H， RW=H， E=H；輸出： D0～ D7=數(shù)據(jù)。輸出： D0～ D7=狀態(tài)字。 LCD1602 顯示電路如圖 所示。 LCD 最常用的是 1602 液晶模塊， LCD1602 可以在 LCD 顯示屏上完整顯示32 個(gè)英文字符和日文等一些字符，符合顯示英文文字信息量較小的地方，同時(shí)還 可以清晰顯示英文名稱(chēng)和電壓電流單位，電壓（三位：十位、個(gè)位、小數(shù)位），電流（三位：個(gè)位、兩位小數(shù)）。 而采用 LCD 顯示屏顯示則更為清晰、直觀，而且還能使電路簡(jiǎn)單，更適合我們學(xué)生使用。但由于其耗電較大，所用端口隨顯示的數(shù)據(jù)位數(shù)增加而增加。 LED 是由發(fā)光二極管組成的顯示屏，其顯示亮度高，制作成本低，能提供寬達(dá) 160176。 電壓 /電流采樣電路如圖 所示。最后數(shù)據(jù)由單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)處理，基于單片機(jī)的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng) 第 17 頁(yè)，共 48 頁(yè) 而且該芯片是采用串行數(shù)據(jù)傳送方式，硬件電路簡(jiǎn)單。 （ 1）電壓采樣電路 電壓采樣電路是在輸出回路中并聯(lián)兩個(gè)可調(diào)電阻，調(diào)節(jié)使 R14/（ R13+R14）=（式 ） ，則從兩個(gè)電阻之間采樣電壓為 （ Uo 為電源輸出電壓）與系統(tǒng) DA 轉(zhuǎn)換 5Ui 對(duì)應(yīng)，然后通過(guò)運(yùn)算放大器 UA741 連接成的電壓跟隨器，對(duì)采樣到的電壓輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0832 中轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，輸入到單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理。同理，如果輸入的電壓小于設(shè)定的電壓，則增大輸出電壓一位數(shù)值，再采樣比較，如此循環(huán)下去，直到輸入的電壓等于 設(shè)定的電壓值或接近設(shè)定的電壓值。其中單端輸入電壓以 0V（ GND）為基準(zhǔn)。當(dāng)單片機(jī)輸出數(shù)據(jù)增加 1 時(shí)，最終輸出電壓增加 ，當(dāng)調(diào)節(jié)電壓的時(shí)候，可以以每次 的梯度增加或 者降低電壓。 基于單片機(jī)的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng) 第 15 頁(yè)，共 48 頁(yè) 圖 穩(wěn)壓控制電路 基于單片機(jī)的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng) 第 16 頁(yè)，共 48 頁(yè) 由圖 的 LM317 應(yīng)用電路分析可得，設(shè)運(yùn)算放大器 OP07 的輸入電壓分別為 Ui1 和 Ui2，輸出輸出電壓為 Vo1。通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻調(diào)節(jié) LM337的輸出電壓為 ， DAC0832 的輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓的公式為： ui=(bn1*2n1+ bn2*2n2+…… +b1*2+ b0*20)* RVrefn*2*Rf=BnVref2 （式 ） 所以在 DAC0832 的 11 腳輸出電壓的分辨率為 ，也就是說(shuō)DAC0832 輸入數(shù)據(jù)端每增加 1，電壓增加 。其中 DAC0832的基準(zhǔn)電壓 Verf 來(lái)源是通過(guò)調(diào)節(jié) LM337 基準(zhǔn)源。 模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0832 三端穩(wěn)壓 LM317 電壓采樣 電流采樣 電源 單片機(jī) STC89C52 液晶屏顯示 鍵盤(pán) 控制 數(shù)模轉(zhuǎn)換 DAC0832 三端穩(wěn)壓LM317 光信號(hào)采集 燈 信號(hào)反饋 繼電器驅(qū)動(dòng) 電壓放大 OP07 基于單片機(jī)的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng) 第 14 頁(yè)，共 48 頁(yè) 圖 單片機(jī)控制電路 穩(wěn)壓控制模塊 該穩(wěn)壓控制模塊主要由 DAC083 LM33 LM317 及運(yùn)放 OP07 組成。單片機(jī)控制電路如圖 所示。 這樣整個(gè)電路就能形成一個(gè)閉環(huán)系基于單片機(jī)的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng) 第 13 頁(yè)，共 48 頁(yè) 統(tǒng)，通過(guò)對(duì)輸出電壓 、電流的采集反饋，從而對(duì)輸出電壓進(jìn)行穩(wěn)壓、恒流調(diào)節(jié)。所以，當(dāng) MCU 輸出數(shù)據(jù)增加 1 的時(shí)候，最終輸出電壓增加 ，當(dāng)調(diào)節(jié)電壓的時(shí)候，可以以每次 的梯度增加或降低電壓。 基于單片機(jī)的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng) 第 12 頁(yè)，共 48 頁(yè) 表 LCD 引腳定義 引腳號(hào) 引腳名 電平 輸入 /輸出 作用 1 VSS 電源地 2 VCC 電源（ +5V） 3 VEE 對(duì)比調(diào)整電壓 4 RS 0/1 輸入 0=輸入指令 ， 1=輸入數(shù)據(jù) 5 R/W 0/1 輸入 0=向 LCD 寫(xiě)入指令或數(shù)據(jù) 1=從 LCD 讀取信息 6 E 1,10 輸入 使能信號(hào)， 1 時(shí)讀取 信息， 1 0(下降沿 )執(zhí)行指令 7 DB0 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line0（最低位） 8 DB1 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line1 9 DB2 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line2 10 DB3 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line3 11 DB4 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line4 12 DB5 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line5 13 DB6 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line6 14 DB7 0/1 輸入 /輸出 數(shù)據(jù)總線 line7 15 A +VCC LCD 背光電源正極 16 K 接地 LCD 背光電源負(fù)極 本章小結(jié) 綜合以上各個(gè)方案的論證， 本設(shè)計(jì)總原理框圖如圖 所示。 帶有英文和日文字庫(kù)，使用方便。 模塊最佳工作電壓為 5V。 芯片工作電壓： 。 LCD1602 引 腳如圖 所示。 因此，本設(shè)計(jì)采用 OP07 作為運(yùn)算放大器。22V。 高電源電壓范圍： 177。 低失調(diào)電壓漂移： ℃ 。該運(yùn)放可防范應(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。 2nA）和開(kāi)環(huán)增益高（對(duì)于 OP07A 為 300V/mV）的特 點(diǎn)，這種低失調(diào)、高開(kāi)環(huán)增益的特性使得 OP07 特別適用于高增益的測(cè)量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號(hào)等方面。由于 OP07 具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對(duì)于 OP07A 最大為 25uV），所以 OP07 在很多應(yīng)用場(chǎng)合不需要額外的調(diào)零措施。 基于單片機(jī)的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng) 第 11 頁(yè)，共 48 頁(yè) Vcc/REF：電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。 DO：數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 GND：芯片參考 0 電位（地）。 CH0：模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用。 ADC0832 引腳功能及引腳圖如圖 所示，實(shí)物圖如圖 所示。 由于 ADC0832 據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出，穩(wěn)定性能強(qiáng)， 雖然轉(zhuǎn)換速度沒(méi)有 TCL548快，但是 TCL548 適用于低功耗的袖珍儀器。 在正常情況下， ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為 4條數(shù)據(jù)線，分別為 CS、 CLK、DO、 DI。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變得更加方便。其內(nèi)部電源輸入與參考電 壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在 0～ 5V 之間。 TLC548 還可方便地與具有串行外圍接口 (SPI)的單片機(jī)或微處理器配合使用