【正文】 鍵掃子程序負(fù)責(zé)掃描 P1 口，屏蔽掉高四位數(shù)據(jù)后， 得到 P1 口的處理函數(shù)，即 P1 口低四位的反碼。 顯示 子程序 流程 圖 如 圖 。 先將顯示電壓的整數(shù)位，小數(shù)點(diǎn)后第一位，小數(shù)點(diǎn)后第二位分別表示出來(lái)。 主程序 源 代碼見(jiàn)附錄 。若 KEY2鍵按下，令 P0口的數(shù)據(jù)減 3，令輸出電壓減小 ，然后再次調(diào)用顯示子函數(shù)，顯示減小后的電壓值 。若無(wú)鍵按下，直接調(diào)用顯示函數(shù)，顯示當(dāng)前的電壓值。所以，軟件程序負(fù)責(zé)循環(huán)檢測(cè)是否有按鍵信號(hào)，如果 KEY2按下，則輸出電壓增加 ；如果 KEY3按下，則輸出電壓減小 ；如果 KEY1 按下，則單片機(jī)復(fù)位，返回初始狀態(tài)，單片機(jī)輸出再次變?yōu)?00H，輸出電壓再次變?yōu)?。調(diào)整單片機(jī)輸出數(shù)值到 0FFH時(shí)，令輸出電壓變?yōu)?。 16 圖 電源電路工作原理圖 17 第四 章 數(shù)控直流電壓源軟件系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)原理 本軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是對(duì)直流電壓源步進(jìn)電壓的控制和顯示。線性電源由 18V變壓器經(jīng)過(guò)全波整流，電容整流濾波，通過(guò)三端穩(wěn)壓管 LM781 LM7915穩(wěn)壓 得到正負(fù) 15伏電壓 為芯 片 AT89S5 DAC083 UA74 LM350以 及 數(shù)碼管等提供 電源支持；通過(guò)三端穩(wěn)壓管 LM7805得到正 5伏電壓作為參考電壓和為穩(wěn)壓管提供電源。本系統(tǒng)采用自制電源供電， 在此特設(shè)計(jì)了一個(gè) 輸出 為 正負(fù) 15 伏的電源。 在本次設(shè)計(jì)中所 采用的是共陰極的三位一體的 LED， 3分別為三個(gè)數(shù)碼顯示的位控引腳，其顯示原理與 單個(gè) LED的顯示原理完全相同， 其外觀引腳如圖 。在多位 LED顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路、降低成本，將所有位的段選碼并聯(lián)在一起，由一個(gè) 8位 輸入輸出口 控制，而共陰極點(diǎn)或共陽(yáng)極點(diǎn)分別由相應(yīng)的口線控制 [3]。 LED顯示器工作在靜態(tài)顯示方式下，共陰極點(diǎn)或共陽(yáng)極點(diǎn)連接在一起接地；每位的段選（ A～ DP）與一個(gè) 8位并行口相連。 靜態(tài)顯示： 所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)段的發(fā)光 二極管 恒定地導(dǎo)通或截止，并且顯示器的各位可同時(shí)顯示。原因在于：靜態(tài)顯示方式要求口線多，占 用資源多，成本就高，而 動(dòng)態(tài)顯示方式，電路簡(jiǎn)單、節(jié)省口線、成本低 。 LED 顯示器由七個(gè)發(fā)光二極管組成，本設(shè)計(jì)采用共陰級(jí)接法。七段發(fā)光二極管，再加上一個(gè)小數(shù)點(diǎn)，共計(jì) 8 段。使用時(shí)公共陰極接地，這樣 若二極管的陽(yáng)極端輸入高電平，則該 發(fā)光 二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，若陽(yáng)極端 輸入低電平 ， 則 該發(fā)光二極管 不點(diǎn)亮。這樣若陰極端輸入低電平，則該發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，若陰極端輸入高電平， 則不點(diǎn)亮。 共陽(yáng)極接法 ： 把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成公共陽(yáng)極。通過(guò)七段發(fā)光二極管的不同組合，可以顯示多種數(shù)字、字母或者其他符號(hào)。本設(shè)計(jì)所用到的 LED顯示器由七個(gè)發(fā)光二極管組成，因此也稱之為七段 LED顯示器。 鍵盤電路的工作 原理圖如圖 。當(dāng)有鍵按下時(shí)，單片機(jī)的相應(yīng)口線通過(guò)按鍵與地相連的電路被接通，單片機(jī)接口被拉成低電平，此時(shí)其它口線的電平狀態(tài)不變。 本設(shè)計(jì)采用機(jī)械觸電試鍵盤按非編碼方式工作。 (2)矩陣式鍵盤：行列式鍵盤采用行列電路結(jié)構(gòu)，當(dāng) 按鍵較多時(shí)所占用的口線相對(duì)較少，鍵盤規(guī)模越大，其優(yōu)點(diǎn)越明顯。 I/O口通過(guò)按鍵與地相連， I/O 口有上拉電阻，無(wú)鍵按下時(shí)，引腳端為高電平，有鍵按下時(shí)，引腳電平被拉低。 非編碼式鍵盤接照與主機(jī)連接方式的不同，可分獨(dú)立式鍵盤和矩陣式鍵盤。 這兩類鍵盤的主要區(qū)別是識(shí)別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。 柔性按鍵：外形及面板布局等可按整機(jī)要求設(shè)計(jì)，在價(jià)格、壽命、防潮、防銹等方面顯示出較強(qiáng)的優(yōu)越性。常用的按鍵有三種： 機(jī)械觸點(diǎn)式：利用金屬的彈性使按鍵復(fù)位。硬件是指鍵盤的結(jié)構(gòu)及其主機(jī)的連接方式；軟件是指對(duì)鍵盤操作的識(shí)別與分析，即鍵盤管理程序。復(fù)位后： PC值為 0000H，表明復(fù)位后程序從 0000H 開(kāi)始執(zhí)行； SP 值為 07H 值，表明堆棧底部在 07H，需重新設(shè)置 SP值；單片機(jī)在復(fù)位后，已使P0～ P3口每一端線為“ 1” ，為這些端線用作輸入口做好了準(zhǔn)備 【 1】 。 單片機(jī)復(fù)位期間不產(chǎn)生 ALE 和 PSEN 信號(hào)，即ALE=1和 PSEN =1。上電瞬間 RESET引腳獲得高電平，隨著電容的充電， RERST 引腳的高電平將逐漸 下降。按 鍵復(fù)位即是 ，若要復(fù)位 時(shí) ，只要按圖 中的 KEY1鍵，電源 VCC經(jīng)電阻 R R41分壓，在 RESET端產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位高電平。在單片機(jī)工作時(shí)，上電時(shí)首先要復(fù)位，發(fā)生故障后也要復(fù)位。 本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘電路來(lái)確保整個(gè)電路的協(xié)調(diào)工作。此方式常用于多片單片機(jī)同時(shí)工作，以便于各單片機(jī)的同步。電容器 C1和 C2的 主要功能是協(xié)調(diào)振蕩器頻率及幫助振蕩器起振 ， 其 電容值 一般 在 20pF－ 60pF，典型值為 30pF。 單片機(jī)時(shí)鐘電路可分為內(nèi)部時(shí)鐘電路和外部時(shí)鐘電路。 51單片機(jī)芯片內(nèi)部就有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳 XTAL1，其輸出端為引腳 XTAL2。 圖 電壓調(diào)整電路的工作原理圖 12 時(shí)鐘振蕩 電路的工作原理 單片機(jī)控制中心的各項(xiàng)工作都是在時(shí)鐘信號(hào)的控制下協(xié)調(diào)工作的，單片機(jī)的時(shí)鐘電路可為單片機(jī)提供一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。 電壓調(diào)整電路的工作電路圖如圖 。所以在編程時(shí)，按一下步進(jìn)按鍵， P0口的數(shù)據(jù)便要變化 3。 如圖 ， 因?yàn)檩敵鲭妷?Vout=Vref*(1+R12/R13)+Iadj*R2,設(shè)節(jié)點(diǎn) A的電壓為 Ux,運(yùn)放 UA741的輸出電壓 為 U，則有 VoutUx=Vref, 又有 Ux=[(VoutU)/(R12+R13)]*R12+U,由此可見(jiàn) ,Vout 與 U 之間存在線性關(guān)系， Vout隨著 U的變化而變化，改變電位 器 R6的阻值即可改變 U 的值，進(jìn)而改變整個(gè)電路的輸出 Vout。 圖 D/A 轉(zhuǎn)換電路工作原理圖 11 電壓調(diào)整電路的工作原理 本設(shè)計(jì)這一部分的工作 原理為： 將前一步電路 輸出的反相電壓再接上一個(gè) UA741進(jìn)行放大，此 UA741采用反相接法 ，由于 前一個(gè) UA741中輸出的電壓是負(fù)電壓，所以該部分接上的 UA741作為負(fù)反饋放大電路對(duì)輸出電壓進(jìn)行反相放大，再通過(guò)一個(gè)可調(diào)的滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)該運(yùn)算放大器的電壓放大倍數(shù)。如此一來(lái)，我們只要改變單片機(jī) P0口的數(shù)據(jù)輸出便可改變 DAC0832的輸出電壓，設(shè)當(dāng) P0口得輸出數(shù)據(jù)為 00H時(shí)， DAC0832的輸出電壓就為 0V。 DA的 8腳接參考電壓， 為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，在本次設(shè)計(jì)中采用 5V的參考電壓 ， DAC的 8腳輸出電壓的分辨率為 5V/256=? ， 也就是說(shuō) DA輸入數(shù)據(jù)端每增加 1，就意味著電壓輸出增加 。這六個(gè)部分分別是： D/A 轉(zhuǎn)換電路，電壓 調(diào)整（ 反相放大及穩(wěn)壓 輸出 ） 電路，時(shí)鐘振蕩電路，電壓預(yù)置復(fù)位電路，鍵盤電路，顯示電路。 R2接地端可以回到靠近負(fù)載接地端處，以提供遠(yuǎn)程接地取樣并改進(jìn)提高負(fù)載調(diào)整率。 LM350還 能提供極良好的負(fù)載調(diào)整率，但為實(shí)現(xiàn)最優(yōu)性能需要注意幾點(diǎn)。如果負(fù)載電流小于最小值，輸出電壓會(huì)上升。為達(dá)到這一點(diǎn)，所有靜態(tài)工作電流都返回到輸出端。其穩(wěn)壓輸出電壓由式： 2 1 2* (1 / )ou t R E F ad jV V R R I R? ? ? () 其中 Vref 為 R1 兩端電壓。它的主要特點(diǎn)有 [6]， ① 輸出電流超過(guò) 3安 ② 輸出電壓在 33伏之間可調(diào)節(jié) ③ 內(nèi)部熱過(guò)載保護(hù) ④ 不隨溫度變化的內(nèi)部短路電流限制 ⑤ 輸出晶體管安全工作區(qū)補(bǔ)償 ⑥ 對(duì)高壓應(yīng)用孚空工作 ⑦ 標(biāo)準(zhǔn) 3引腳晶體管封裝 ⑧ 避免置備多種電壓 圖 LM350 基本工作原理電路圖 9 LM350 是三端浮動(dòng)穩(wěn)壓器 ， 其基本電路工作原理如圖 所示。 LM350 服務(wù)于多種應(yīng)用場(chǎng)合，包括局部穩(wěn)壓、卡上穩(wěn)壓。此穩(wěn)壓器非常易于使用，只需要兩個(gè)外部電阻來(lái)設(shè)置輸出電壓。 在本設(shè)計(jì)中用到的 UA741共有兩個(gè)基本作用：放大電壓和反相作用。 （ 4）偏置電路 為各級(jí)提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。在輸出過(guò)載時(shí)有自動(dòng)保護(hù)作用以免損壞集成塊。 （ 2）中間放大級(jí) 由多級(jí)直接耦合放大器組成，以獲得足夠高的電壓增益。 圖 DAC0832 結(jié)構(gòu)圖 集成運(yùn)放 UA741 UA741 是 一款集成運(yùn)算放大器。該電路采用 直通方式 ， DA的 CS 、 XFER 、 2WR 和 1WR 接地 ，讓 DA工作在 直通狀態(tài) 下 [1]。 本設(shè)計(jì)采用電流輸出模式，再使輸出電流 通過(guò)一個(gè)高輸入阻抗的線性運(yùn)算放大器 實(shí)現(xiàn) 相應(yīng)的模擬信號(hào)電壓輸出。 DAC0832有兩個(gè)接地端，一般情況下，這兩個(gè)地端均并聯(lián)接地。 它的特點(diǎn)有，分辨率 為 8 位，電流穩(wěn)定時(shí)間 1us,可單緩沖、 雙緩沖或直接數(shù)字輸入，需要 +5V~+15V 的電源供電。 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC0832 DAC0832 是 8 分辨率的 D/A 轉(zhuǎn)換集成芯片。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。在 FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 P3口除了作為一般的 I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能， P3口還接收一些用于 Flash 閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 對(duì) P3 口寫(xiě)入“ 1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。 P3 口： P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行 MOVX RI 指令）時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。對(duì)端口 P2 寫(xiě)“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí) 可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流 (IIL)。 P1口： P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 6 4 個(gè) TTL 邏輯門電路。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。 P0口： P0 口是一組 8 位漏極開(kāi)路型雙向 I/O 口， 也即地址 /數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。 AT89C52 的引腳功能如下 [1]： VCC：供電電壓。 它的特點(diǎn)是，擁有 8K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器 ， 256*8 位內(nèi)部 RAM，三 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 8 個(gè)中斷源，擁有低功耗的閑置和掉電模式，以及片內(nèi)震蕩器和時(shí)鐘電路。 根據(jù)上述數(shù)控直流電壓源硬件框圖 ，我們選用以下芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)該數(shù)控直流電壓源的硬件電路接線：AT89C52單片機(jī)， DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器，集成運(yùn)放 UA741， 電壓穩(wěn)壓器 LM350等。