【正文】 本科學(xué)位論文 31 附錄 鍵盤(pán)掃描程序 : 用匯編語(yǔ)言寫(xiě)成，并且能被 C51 所調(diào)用的鍵盤(pán)掃描程序 如下。由于該電源在結(jié)合了線性電源與開(kāi)關(guān)電源各自?xún)?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。總之，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。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。目前支持的單片機(jī)類(lèi)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。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(pán)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。 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。 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(xún)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(xún)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。第一次查詢(xún)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(xún)?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(xún)按鍵不是閉合狀態(tài)，則視為干擾。 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(pán) 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(pán)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(pán)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。 鍵盤(pán)顯示子程序 鍵盤(pán)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。初始化完成后 ， 開(kāi)中斷。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(pán)。 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(pán)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。 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(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)。數(shù)碼管由 8 個(gè)發(fā)光二極管（以下簡(jiǎn)稱(chēng)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)“ ?” 。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(pán)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(pán)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]。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。 行列式鍵盤(pán) 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]。 獨(dú)立式鍵盤(pán)僅需使用輸入接口，鍵盤(pán)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(pán)結(jié)構(gòu)。然而 ， 傳統(tǒng)的單片機(jī)對(duì)鍵盤(pán)的控制 。ILECSWR1WR2XFERLE1 LE2Iout1Iout2VrefRfbAGNDDGNDVCC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。amp。 DAC 單極性輸出方式如圖 313 所示 。 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。 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(mén)、非與門(mén)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)。 DAC0832 的原理框圖如圖 312所示。 DAC0832 模塊電路 D/A 轉(zhuǎn)化器的作用是將數(shù)字量轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)，經(jīng)放大及驅(qū)動(dòng)加到執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，對(duì)被本科學(xué)位論文 22 + 5VD A C 08 32V c cI L EV r e fR f bI ou t 1I ou t 2AGNDDGNDAV ou tD I 7 0CSX F E RW R 1W R 274 L S 37 38051P0 P WRA L EG控制對(duì)象實(shí)施控制。 電壓和電流的采樣由單片機(jī)內(nèi)部的 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換來(lái)完成 , 其結(jié)果由單片機(jī)讀取 , 并進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。 圖 311 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和引腳圖 八個(gè)輸入模擬量受多路開(kāi)關(guān)地址寄存器控制，當(dāng)選中某路時(shí)，該路模擬信號(hào) Vx 進(jìn)入比較器與 D/A 輸出的 Vr 比較，直至 Vr 與 Vx 相等或達(dá)允許誤差止，然后將對(duì)應(yīng) Vx 的數(shù)碼寄存器值送三態(tài)鎖存器。一個(gè)帶有 256 個(gè)電阻分壓器的樹(shù)狀開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)；一個(gè)控制邏輯環(huán)節(jié)和八位逐次逼近數(shù)碼寄存器；最后輸 出級(jí)有一個(gè)八位三態(tài)輸出鎖存器。 ADC0809 模塊電路 A/D 變換器的主要功能就是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)接口進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)系統(tǒng)通過(guò)溫度傳感器和電流傳感器檢測(cè)開(kāi)關(guān)電路的工作溫度和電源輸出電流，倘若溫度和電流超過(guò)給定值，單片機(jī)系統(tǒng)就切斷開(kāi)關(guān)電路激勵(lì)信號(hào)并啟動(dòng)聲光報(bào)警。 本智能穩(wěn)壓電源以開(kāi)關(guān)電源為基礎(chǔ)電路 ,以高性能單片機(jī)為控制核心 ,組成數(shù)據(jù)處理電路 ,在檢測(cè)與控制軟件支持下 ,通過(guò)對(duì)開(kāi)關(guān)電源輸出電流、電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣與給定數(shù)據(jù)比較 ,從而調(diào)整和控制開(kāi)關(guān)電源的工作狀態(tài) ,同時(shí)監(jiān)測(cè)開(kāi)關(guān)電路的工作溫度和輸出電流大小。 此外， AT89C52 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。 AT89C52 有 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2 個(gè)外中斷口， 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ， 2 個(gè)全雙工串行通信口， 2 個(gè)讀寫(xiě)口線， AT89C52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。 AT89C52 主控電路 系統(tǒng)硬件以微控制器（ MCU）為核心，包括鍵盤(pán)電路、 LED 數(shù)碼管顯示電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 、 聲光報(bào)警電路、 串行口通信電路等。開(kāi)關(guān)電源的鍵盤(pán)和顯示部分安裝在操作面板上 ,由 16 個(gè)按鍵和 LED顯示模塊組成。單片機(jī)系統(tǒng)以 AT89C52 為 CPU ,它是由美國(guó) ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 8 位 CMOS 單片機(jī) ,片內(nèi)含 8 K 字節(jié)的 FLASH 或 PEROM 和 256 字節(jié)的 RAM,器件采 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn) ,與 標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳兼容。 圖 37 正、負(fù)對(duì)稱(chēng)雙路輸出穩(wěn)壓電路 圖 38 供大電流的電源電路 單片機(jī)控制電路 單片機(jī)系統(tǒng)是開(kāi)關(guān)電源的核心。但該電路設(shè)置了 D101，其導(dǎo)通管壓降僅為 左右，使加在 7905的最大電壓不超過(guò) ，達(dá)到保護(hù) 7905 的目的， 7805 的保護(hù)作用 [7]。24V 等，輸出電流有 100mA(78L00 系列、 79L00 系列 )、 500mA(78M00 系列、79M00 系列 )、 500mA(78M00 系列、 79M00 系列 )、 （ 7800 系列、 7900 系列）， 圖37 正負(fù)電 源供電電路是由正輸出三端穩(wěn)壓器和負(fù)輸出三端穩(wěn)壓器共同組成的正、負(fù)對(duì)稱(chēng)雙路輸出穩(wěn)壓電路。15V，177。10V， 177。8V， 177。5V， 177。 由于經(jīng)整流濾波后電壓會(huì)有所提高，一般滿(mǎn)足： Vinmin=15*=18V Vinmax=21*=28V Vomin=30V Vomax=36V 于是： Dmin=1Vin/Vo=128/30= Dmax=1Vin/Vo=118/38=，可知占空比要達(dá)到 50%。 開(kāi)關(guān)電路核心電路 圖 36 開(kāi)關(guān)電路核心電路 在主回路的器件選 擇中主要是電感和電容，其中電感的選擇方法計(jì)算如下： 本科學(xué)位論文 17 各參數(shù)定義： Ioff： 場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)閉時(shí)流經(jīng)電感的電流 Ion： 場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通時(shí)流經(jīng)電感的電流 Vin： 經(jīng)整流濾波后輸出電壓 Vo ： 輸出電壓 VL： 電感兩端電壓 T： 開(kāi)關(guān)周期 Ton： 一個(gè)周期內(nèi)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間 Toff： 一個(gè)周期內(nèi)開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)間 D： 占空因數(shù) 流經(jīng)電感的電流表達(dá)式： i(t)=i(0)+∫VL/Ldt MOSFET 導(dǎo)通時(shí)流經(jīng)電感的電流： iL=Ioff+∫VL/Ldt=Ioff+VL*t/L MOSFET 關(guān)閉時(shí)流經(jīng)電感的電流： iL=Ion∫(VoVin)/Ldt=Ion(VoVin)*t/L，則： Ion=Ioff+Vin*Ton/L () Ioff=Ion(VoVin)*Toff/L () 由 ()()兩式可得： Vo=Vin*T/(TTon)=Vin*1/(1D) 上式即為開(kāi)關(guān)電路的輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系。具有 8 腳封裝的 UC3842 芯片各引腳功能如下：腳 1 為誤差放大器輸出，用于環(huán)路補(bǔ)償；腳 2 是誤差放大器的反相輸入，通常通過(guò)一個(gè)電阻分壓器連至開(kāi)關(guān)電源輸出，起電壓反饋?zhàn)饔茫荒_ 3 為電流取樣引腳，脈寬調(diào)制器使用此信息終止輸出開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通，保護(hù)開(kāi)關(guān)管不致過(guò)流損壞；腳 4 用于定時(shí)，通過(guò)時(shí)間電阻 RT連接至參考輸出引腳 8 以及時(shí) 間電容 CT 連接至地，使振蕩器頻率和最大輸出占空比可調(diào)，振蕩頻率為 f = （ RT CT） ，工作頻率可達(dá) 500 kHz；腳 5 是控制電路和電源的公共地；腳 6 是輸出驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的