【正文】 成這一任務(wù)主要靠二級(jí)管的單向?qū)щ娮饔谩７€(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)（一般 10%左右的波動(dòng)） 、負(fù)載和溫度的變化而變化。 在 輪 流 顯 示 過 程 中 ， 每 位 數(shù) 碼 管 的 點(diǎn) 亮 時(shí) 間 為1～ 2ms， 由 于 人 的 視 覺 暫 留 現(xiàn) 象 及 發(fā) 光 二 極 管 的 余 輝 效 應(yīng) ， 盡 管實(shí) 際 上 各 位 數(shù) 碼 管 并 非 同 時(shí) 點(diǎn) 亮 ， 但 只 要 掃 描 的 速 度 足 夠 快 ， 給人 的 印 象 就 是 一 組 穩(wěn) 定 的 顯 示 數(shù) 據(jù) ， 不 會(huì) 有 閃 爍 感 ， 動(dòng) 態(tài) 顯 示 的效 果 和 靜 態(tài) 顯 示 是 一 樣 的 ， 能 夠 節(jié) 省 大 量 的 I/O 端 口 ， 而 且 功 耗更 低 。2. 動(dòng) 態(tài) 顯 示 驅(qū) 動(dòng)數(shù) 碼 管 動(dòng) 態(tài) 顯 示 接 口 是 單 片 機(jī) 中 應(yīng) 用 最 為 廣 泛 的 一 種 顯 示 方 式之 一 ， 動(dòng) 態(tài) 驅(qū) 動(dòng) 是 將 所 有 數(shù) 碼 管 的 8 個(gè) 顯 示 筆 劃“A,B,C,D,E,F,G,DP”的 同 名 端 連 在 一 起 ， 另 外 為 每 個(gè) 數(shù) 碼 管 的公 共 極 COM 增 加 位 選 通 控 制 電 路 ， 位 選 通 由 各 自 獨(dú) 立 的 I/O 線 控制 ， 當(dāng) 單 片 機(jī) 輸 出 字 形 碼 時(shí) ， 所 有 數(shù) 碼 管 都 接 收 到 相 同 的 字 形 碼 ， 24但 究 竟 是 那 個(gè) 數(shù) 碼 管 會(huì) 顯 示 出 字 形 ， 取 決 于 單 片 機(jī) 對(duì) 位 選 通 COM端 電 路 的 控 制 ， 所 以 我 們 只 要 將 需 要 顯 示 的 數(shù) 碼 管 的 選 通 控 制 打開 ， 該 位 就 顯 示 出 字 形 ， 沒 有 選 通 的 數(shù) 碼 管 就 不 會(huì) 亮 。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單 片 機(jī) 的 I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD碼二十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 圖 16 共 陽(yáng) 數(shù) 碼 管 連 接 原 理 圖 共 陽(yáng) 數(shù) 碼 管 編 碼 表 如 下 表 ：表 3 共陽(yáng)數(shù)碼管編碼表字型 DP G F E D C B A 段碼0 1 1 0 0 0 0 0 0 C0H1 1 1 1 1 1 0 0 1 F9H2 1 0 1 0 0 1 0 0 A4H3 1 0 1 1 0 0 0 0 B0H4 1 0 0 1 1 0 0 1 99H5 1 0 0 1 0 0 1 0 92H 236 1 0 0 0 0 0 1 0 82H7 1 1 1 1 1 0 0 0 F8H8 1 0 0 0 0 0 0 0 90H9 1 0 0 1 0 0 0 0 90H 驅(qū)動(dòng)方式數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩類。圖 15 共 陰 數(shù) 碼 管 連 接 原 理 圖共 陽(yáng) 極 數(shù) 碼 管 是 將 所 有 發(fā) 光 二 極 管 的 陽(yáng) 極 接 在 一 起 作 為 公 共 端COM，當(dāng) 公 共 端 接 高 電 平 時(shí) ， 某 一 段 陰 極 上 的 電 平 為 “0”時(shí) ， 該 段 點(diǎn) 亮 ， 電平 為 “1”時(shí) ， 該 段 熄 滅 。圖 13 8段 數(shù) 碼 管 示 意 圖圖 14 8段 數(shù) 碼 管 引 腳 圖 22 數(shù)碼管分類共 陰 極 數(shù) 碼 管 是 將 所 有 發(fā) 光 二 極 管 的 陰 極 接 在 一 起 作 為 公 共 端COM，當(dāng) 公 共 端 接 低 電 平 時(shí) ， 某 一 段 陽(yáng) 極 上 的 電 平 為 “1”時(shí) ， 該 段 點(diǎn) 亮 ， 電平 為 “0”時(shí) ， 該 段 熄 滅 。共 陰 數(shù) 碼 管 是 指 將 所 有 發(fā) 光 二 極 管 的 陰 極 接 到 一 起 形 成 公 共 陰 極(COM)的 數(shù) 碼 管 ， 其 在 應(yīng) 用 時(shí) 應(yīng) 將 公 共 極 COM接 到 地 線 GND上 ， 當(dāng) 某 一 字 段 發(fā)光 二 極 管 的 陽(yáng) 極 為 高 電 平 時(shí) ， 相 應(yīng) 字 段 就 點(diǎn) 亮 ； 當(dāng) 某 一 字 段 的 陽(yáng) 極 為低 電 平 時(shí) ， 相 應(yīng) 字 段 就 不 亮 。 數(shù) 碼 管 按 段 數(shù) 分 為 七 段 數(shù) 碼 管 和 八 段 數(shù) 碼 管 ， 八段 數(shù) 碼 管 比 七 段 數(shù) 碼 管 多 一 個(gè) 發(fā) 光 二 極 管 單 元 （ 多 一 個(gè) 小 數(shù) 點(diǎn) 顯 示 ）；按 能 顯 示 多 少 個(gè) “8”可 分 為 1位 、 2位 、 4位 等 等 數(shù) 碼 管 ； 按 發(fā) 光 二 極管 單 元 連 接 方 式 分 為 共 陽(yáng) 極 數(shù) 碼 管 和 共 陰 極 數(shù) 碼 管 。 LED有 單 個(gè) LED和 八 段 LED之 分 ， 也 有 共 陰和 共 陽(yáng) 兩 種 。顯 示 電 路 采 用 LED數(shù) 碼 管 顯 示 ， LED（ LightEmitting Diode） 是 一種 外 加 電 壓 從 而 渡 過 電 流 并 發(fā) 出 可 見 光 的 器 件 。 圖 12 按鍵電路圖 顯示電路 本設(shè)計(jì)采用 MAX7221來控制八個(gè)數(shù)碼管顯示，實(shí)現(xiàn)20～1000mA 電流的輸入和設(shè)定電流顯示。但實(shí)際應(yīng)用中，為了保證安全查詢鍵值和響應(yīng)，通常還要進(jìn)行按鍵去抖和等待鍵釋放（查詢按鍵是否抬起）的動(dòng)作， 由于按鍵本身是機(jī)械開關(guān)，所以在觸點(diǎn)閉合或斷開的瞬間會(huì)出現(xiàn)電壓抖動(dòng)的現(xiàn)象。圖中 ALE信號(hào)與 SC信號(hào)連在一起，在 WR信號(hào)的前沿寫入地址信號(hào)在其后沿啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。ADC0804 的通道選擇地址 ABC 分別接地。通過與其他型號(hào)的轉(zhuǎn)換電路比較合本次設(shè)計(jì)參數(shù)的要求，測(cè)量范圍01000ppm, 測(cè)量精度 10ppm,選用精度要求不高的、價(jià)格低廉的逐次比較型 ADC0804,其電路原理圖如圖 8所示。圖 9 ＭＡＸ５０４工作時(shí)序根據(jù)ＭＡＸ５０４的工作原理及上述工作時(shí)序，采用 18ＭＡＸ５０４（單極性輸出方式）增益為１的工作模式，可以設(shè)計(jì)STC89C51與ＭＡＸ５０４的硬件接口電路，如圖 10所示。隨著ＣＳ變?yōu)楦唠娖剑瑪?shù)據(jù)不能進(jìn)入ＭＡＸ５０４。ＣＳ為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)在ＳＣＬＫ的上升沿出現(xiàn)時(shí)輸入，串行輸入數(shù)據(jù)保持在１６位串行移位寄存器中。４位啞元位數(shù)據(jù)通常是無用的，然而２位“０”數(shù)據(jù)是需要的，這是因?yàn)橐笃溆布蛙浖仨毰c１２位ＭＡＸ５３１／ＭＡＸ５３８／ＭＡＸ５３９兼容。然而，１０位Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換的建立時(shí)間為２５μｓ，這樣，更新率限 17制為４０ｋＨｚ。然而，相對(duì)參考電壓來說，這種應(yīng)用會(huì)導(dǎo)致輸出電壓反向，ＭＡＸ５０４的拓?fù)涫沟幂敵龅臉O性與參考電壓輸入極性相同。ＭＡＸ５０４利用１個(gè)帶有單電源供電的運(yùn)算放大器“倒轉(zhuǎn)的”Ｒ－２Ｒ梯形網(wǎng)絡(luò)，將１０位數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)。圖 7示出它的引腳排列，表１介紹它的引腳功能。５Ｖ雙電源工作。ＭＡＸ５０４是由美信（Ｍａｘｉｍ）公司生產(chǎn)的一種低功耗、電壓輸出型１０位串行數(shù)／模轉(zhuǎn)換器。7. ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程） ，無需專用編程器，無 需專用仿真器 ，可通過串口（RxD/,TxD/）直接下載用戶程 序，數(shù)秒即可完成一片8. 具有 EEPROM 功能9. 共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。STC89C52 單片機(jī)實(shí)物圖如圖 4，引腳如圖 5。STC89C52 使用經(jīng)典的MCS51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng) 51單片機(jī)不具備的功能。 12第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì)分析 經(jīng)過第 2章的敘述已經(jīng)確定了完成本設(shè)計(jì)所需要的主要元器件，所以本章開始講述基于單片機(jī)高效率穩(wěn)壓電源的硬件電路的設(shè)計(jì)。 價(jià)格比其他型號(hào)便宜，因此具有很好的性價(jià)比和應(yīng)用適應(yīng)性。鑒于 C語(yǔ)言的易讀性和普遍性，本論文的軟件設(shè)計(jì)選擇 C語(yǔ)言編程， 為適用于本論文設(shè)計(jì)的智能安防報(bào)警系統(tǒng)，應(yīng)選擇一種比 8051系列速度快，功耗低，抗干擾性好， 宏晶科技新推出的 STC系列單片機(jī)具有高速、低功耗、超強(qiáng)抗干擾等優(yōu)點(diǎn)，是的新一代 8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051，速度 卻比 8051單片機(jī)快 8~12倍。匯編語(yǔ)言對(duì)于不同的 CPU，其匯編語(yǔ)言可能有所差異，所以不易移植。而 STC單片機(jī)程序嵌套包括中斷最多不能 11超過 8層。8051 系列采用的是堆棧指針，STC 采用硬件堆棧 8級(jí)。8051 單片機(jī)雖然應(yīng)用普遍，工具多，易上手，片源廣，價(jià)格低，但 是速度慢，功耗大，適合民用，商用，不適合工業(yè)用途。同時(shí)，在能夠滿足報(bào)警器設(shè)計(jì)的計(jì)算速度及接口數(shù)的要求的同類型單片機(jī)中，要考慮選擇價(jià)格低廉且體積輕巧的機(jī)型，在保證了報(bào)警器的精確性、可靠性及抗干擾性的基礎(chǔ)上，能夠不提高成本，縮小體積。 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)是智能安防報(bào)警系統(tǒng)的核心部件，一方面它要接收來自傳感器的檢測(cè)信號(hào)，另一方面要對(duì)兩種信號(hào)分別進(jìn)行處理，控制后續(xù)電路的相應(yīng)工作；同時(shí)，查詢是否有鍵按下的命令。在方案三中還采用顯示接口器件 MAX7221 ，簡(jiǎn)化了借口引線，提高了 CPU利用率。顯示部分：方案一、二中的顯示輸出是對(duì)電壓的量化值直接進(jìn)行譯碼輸出，顯示值為 D/A變化的輸入量，由于 D/A變換和功率驅(qū)動(dòng)引入的誤差，顯示值與電壓實(shí)際輸入值之間可能出現(xiàn)較大偏差。輸出部分：方案一、二采用線形調(diào)壓電源，以改變其基準(zhǔn)電壓的方式使輸出步進(jìn)增加/減小，這樣不能不考慮整流濾波后的波紋對(duì)輸出的影響，而方案三使用 MOS管做為前級(jí)的功率放大電路，由于MOS管具有很大的電流電壓抑制化，可以大大減小輸出端的波紋電壓。方案三原理框圖如圖 3所示：圖 3 方案三原理框圖 方案比較控部分：方案一、二中采用小器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)控部分，使用的芯片很多，造成控制電路內(nèi)接口電路煩瑣，中間相互關(guān)聯(lián)多，抗干擾能力差（例如方案一中的雙計(jì)數(shù)器一旦出現(xiàn)記數(shù)不同步，會(huì)造成記數(shù)電壓和顯示電壓不一致） 。利用單片機(jī)程控輸出數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過 D/A轉(zhuǎn)換器輸出模擬量，再經(jīng)過運(yùn)算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電電流的變化而輸出不同的電壓。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測(cè)實(shí)際輸出電壓值的大小，可以經(jīng)過 ADC0804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)處理及顯示。由于只使用了一套計(jì)數(shù)器，回避了方案一中必須保證雙計(jì)數(shù)器同步的問題，但由于控制路徑燒錄在 EPROM中，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活性降低。十進(jìn)制計(jì)數(shù)器經(jīng)過譯碼后驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示輸出電壓值，為了使系統(tǒng)正常工作，必須 7使雙計(jì)數(shù)器同步工作。 6 第一章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的數(shù)控直流電壓源為電子設(shè)備供電，設(shè)計(jì)一個(gè)效率較高且輸出紋波較小的直流穩(wěn)壓電源，能夠采用數(shù)字調(diào)節(jié)電壓輸出，并用計(jì)算機(jī)繪制所有的電路圖和印刷電路圖。由于控制軟件不像模擬器件那樣存在差異，所以，其一致性很好。3)控制系統(tǒng)的可靠性提高，易于標(biāo)準(zhǔn)化，可以針對(duì)不同的系統(tǒng)(或不同型號(hào)的產(chǎn)品)，采用統(tǒng)一的控制板，而只是對(duì)控制軟件做一些調(diào)整即可。電源采用數(shù)字控制，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn):1)易于采用先進(jìn)的控制方法和智能控制策略，使電源模塊的智能化程度更高，性能更完美。目前在電力電子器件方面，幾乎都為旋紐開關(guān)調(diào)節(jié)電壓，調(diào)節(jié)精度不高，而且經(jīng)常跳變，使用麻煩。新的變換技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，各種類型專用集成電路、數(shù)字信號(hào)處理器件的研制應(yīng)用，到 90年代，己出現(xiàn)了數(shù)控精度達(dá)到 ，功率密度達(dá)到每立方英寸 50W的數(shù)控電源。因此數(shù)控電源主要的發(fā)展方向，是針對(duì)上述缺點(diǎn)不斷加以改善。在以后的一段時(shí)間里，數(shù)控電源技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。數(shù)控電源是從 80年代才真正的發(fā)展起來的，期間系統(tǒng)的電力電子理論開始建立。只有滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，才能夠進(jìn)入市場(chǎng)。隨著數(shù)控電源在電子裝置中的普遍使用，普通電源在工作時(shí)產(chǎn)生的誤差，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的精確度。當(dāng)今電源技術(shù)融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等諸多學(xué)科領(lǐng)域。1基于單片機(jī)數(shù)字電源設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄 .......................................7 .........................................7 .........................................7 .....................................7 總體設(shè)計(jì)方案 ....................................7 方案一 .........................................7 方案二 .........................................8 ........................