【正文】 擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。IR用于寄存指令碼，只能寫入不能讀出，DR用于寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內(nèi)部操作自動(dòng)寫入DDRAM和CGRAM,或者暫存從DDRAM和CGRAM讀出的數(shù)據(jù)，BF為1時(shí)，液晶模塊處于內(nèi)部模式，不響應(yīng)外部操作指令和接受數(shù)據(jù)，DDTAM用來存儲(chǔ)顯示的字符，能存儲(chǔ)80個(gè)字符碼，CGROM由8位字符碼生成5*7點(diǎn)陣字符160中和5*，CGRAM是為用戶編寫特殊字符留用的，它的容量僅64字節(jié)，可以自定義8個(gè)5*7點(diǎn)陣字符或者4個(gè)5*10點(diǎn)陣字符，AC可以存儲(chǔ)DDRAM和CGRAM的地址，如果地址碼隨指令寫入IR，則IR自動(dòng)把地址碼裝入AC，同時(shí)選擇DDRAM或CGRAM。LCD具有輕薄短小，可視面積大，方便的顯示數(shù)字，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)，功耗小，且設(shè)計(jì)簡單等特點(diǎn)。但根據(jù)題目要求，如果需要同時(shí)顯示給定值和測量值，以及其他輸出特性值，需顯示的內(nèi)容較多，要使用多個(gè)數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，使電路變得復(fù)雜，加大了編程工作量。 P3口線第二功能 口 線 第二功能信號 第二功能信號名稱 RXD 串行數(shù)據(jù)接收 TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)送 INT0 外部中斷0申請 INT1 外部中斷1申請 T0 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入 T1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)輸入 外部RAM寫選通 外部RAM讀選通 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖 顯示模塊方案一：使用LED數(shù)碼管顯示。AT89C51單片機(jī)還有一個(gè)地址鎖存控制信號ALE，外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號,訪問程序存儲(chǔ)器控制信號,復(fù)位信號RST，地線和+5V的電源。P3口地址為B0H,位地址為B0H~B7H。P2口地址為A0H,位地址為A0H~A7H。P1口地址為90H,位地址為90H~97H。P0口地址為80H,位地址為80H~87H。AT89C51單片機(jī)通常采用上電自動(dòng)復(fù)位、按鍵復(fù)位、以及上電加按鍵復(fù)位等，我們采用的是上電加按鍵復(fù)位方式，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是上電后可以直接進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，當(dāng)程序出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，可以隨時(shí)使電路復(fù)位。復(fù)位電路的好壞直接影響單片機(jī)系統(tǒng)工作的可靠性，因此，要重視復(fù)位電路的設(shè)計(jì)和研究。復(fù)位電路用于產(chǎn)生復(fù)位信號，通過RST引腳送入單片機(jī)，進(jìn)行復(fù)位。CC2的典型值為33PF。此電路在加電大約延遲10ms后振蕩器起振,在XTAL2引腳產(chǎn)生幅度為3V左右的正弦波時(shí)鐘信號,其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。3 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng) 時(shí)鐘電路，只需要外接一個(gè)振蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元，決定單片機(jī)的工作速度。特點(diǎn)是可精確的控制電流的步進(jìn)量，負(fù)載變化對電流輸出的影響較小。利用高精度D/A轉(zhuǎn)換器在單片機(jī)程序控制下提供可變的高精度的基準(zhǔn)電壓，該基準(zhǔn)電壓經(jīng)過V/I轉(zhuǎn)換電路得到電流，再通過A/D轉(zhuǎn)換器將輸出電流反饋至單片機(jī)進(jìn)行比較，調(diào)整D/A的輸入電壓，從而達(dá)到數(shù)控的目的。 方案二方框圖方案二的數(shù)控直流電源設(shè)計(jì)采用單片機(jī)作為核心控制，基本原理簡單，實(shí)現(xiàn)比較方便，電源的電流值也可以調(diào)整到較精確的數(shù)值，同樣的也是采用LCD進(jìn)行顯示。該方法是用精密電阻取樣得到反饋電壓，將反饋電壓與高精度的參考電壓比較得到誤差電壓，此誤差電壓經(jīng)放大后輸出控制調(diào)整管的導(dǎo)通程度，使預(yù)設(shè)電流值和實(shí)測電流值的逐步逼近，直至相等，從而達(dá)到數(shù)控的目的。 方案一的方框圖方案一的數(shù)控直流電流源設(shè)計(jì)比較簡單，對于電流的變化是采用相比而言使用可編程芯片，如CPLD或FPGA等和DAC控制，采用LED數(shù)碼管進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，操作也比較方便。從題目的要求來分析，該題目最大的難點(diǎn)在于大電流輸出和高精度控制，所以在具體的方案確定中，大電流、功耗，以及精度、誤差等都是我們所必須要考慮和克服的。2 方案設(shè)計(jì)與論證 設(shè)計(jì)思想采用改進(jìn)型的單輸出端單向電流源電路來產(chǎn)生恒定電流。其原理示意圖如下所示。湖南商學(xué)院綜合電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 數(shù)控直流電流源的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 計(jì)算機(jī)與電子工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 許朝霞、張望輝、胡嘯 學(xué) 號 ：09091005090910070、090910066 指導(dǎo)教師： 蘇岱安 職稱 副教授 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 電信 0902 完成時(shí)間： 2012 10 數(shù)控直流電流源1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)并制作數(shù)控直流電流源。輸入交流200～240V，50Hz；輸出直流電壓≤10V。 原理圖 設(shè)計(jì)要求 基本要求（1）輸出電流范圍：200mA～2000mA；（2）可設(shè)置并顯示輸出電流給定值，要求輸出電流與給定值偏差的絕對值≤給定值的1％+10 mA；（3）具有“+”、“”步進(jìn)調(diào)整功能，步進(jìn)≤10mA；（4）改變負(fù)載電阻，輸出電壓在10V以內(nèi)變化時(shí)，要求輸出電流變化的絕對值≤輸出電流值的1％+10 mA； 發(fā)揮部分（1）輸出電流范圍為20mA～2000mA，步進(jìn)1mA；（2）設(shè)計(jì)、制作測量并顯示輸出電流的裝置 (可同時(shí)或交替顯示電流的給定值和實(shí)測值)，測量誤差的絕對值≤％+3個(gè)字；（3）改變負(fù)載電阻，輸出電壓在10V以內(nèi)變化時(shí)，要求輸出電流變化的絕對值≤％+1 mA；（5）其他。該方法是用精密電阻取樣得到反饋電壓，將反饋電壓與高精度的參考電壓比較得到誤差電壓，此誤差電壓經(jīng)放大后輸出控制調(diào)整管的導(dǎo)通程度，使預(yù)設(shè)電流值和實(shí)測電流值的逐步逼近，直至相等，從而達(dá)到數(shù)控的目的。 方案論證對于數(shù)控直流電流源的設(shè)計(jì)有很多方案，下面做一下介紹：方案一：，數(shù)控直流電流源由鍵盤、控制器、顯示器、數(shù)模轉(zhuǎn)換、電壓電流轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換等部分組成，鍵盤的作用是設(shè)定電流值和確定電流步進(jìn)值；控制器的作用是將設(shè)定電流值的8位（或12位）二進(jìn)制輸出；顯示器的作用是顯示設(shè)定電流值；數(shù)模轉(zhuǎn)換的作用是設(shè)定電流值的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量；電壓電流轉(zhuǎn)換的作用是將電壓轉(zhuǎn)換成恒定電流輸出；模數(shù)轉(zhuǎn)換的作用是將輸出的模擬量再轉(zhuǎn)換為數(shù)字量反饋到控制器，使實(shí)際輸出電流值與設(shè)定電流值一致。方案二：，采用改進(jìn)型的單輸出端單向電流源電路來產(chǎn)生恒定電流。從題目的要求來分析，該題目最大的難點(diǎn)在于大電流輸出和高精度控制，所以在具體的方案確定中，大電流、功耗，以及精度、誤差等都是我們所必須要考慮和克服的。此方案采用保持電阻恒定而改變輸入電壓的方法來改變電流的大小。該方案的難點(diǎn)在于穩(wěn)定恒流源的設(shè)計(jì)和高精度電流檢測電路的設(shè)計(jì)。根據(jù)題目要求以及設(shè)計(jì)思路，比較之后，基于以上優(yōu)點(diǎn)以及對于單片機(jī)的成熟應(yīng)用，因此我決定用單片機(jī)來作為控制器，我所采用的是第二種方案。一般選用石英晶體振蕩器。電路中石英晶體振蕩器的頻率為12MHz，兩個(gè)電容 CC2的作用有兩個(gè):一是幫助振蕩器起振；二是對振蕩器的頻率進(jìn)行微調(diào)。 單片機(jī)的時(shí)鐘電路圖 復(fù)位電路單片機(jī)的第9腳RST為硬件復(fù)位端,只要將該端持續(xù)4個(gè)機(jī)器周期的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位，復(fù)位后單片機(jī)的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)。因?yàn)锳T89S52單片機(jī)的復(fù)位是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的。只要RST端保持10ms以上的高電平，就能使單片機(jī)有效地復(fù)位。 單片機(jī)復(fù)位電路圖 AT89C51單片機(jī)此單片機(jī)共有4個(gè)8位的并行雙向I/O口，分別記作P0、PPP3，這4個(gè)口除可按字節(jié)尋址以外，還可按位尋址。各位口線具有完全相同但又相互獨(dú)立的邏輯電路。P1口只能作為通用數(shù)據(jù)I/O口使用，所以在電路結(jié)構(gòu)上與P0口有些不同。P2口既可以作為系統(tǒng)高位地址線使用，也可以為通用I/O口使用，所以P2口電路邏輯與P0口類似。雖然P3口可以作為通用I/O口使用，但在實(shí)際應(yīng)用中它的第二功能信號更為重要。數(shù)碼管采用BCD編碼顯示數(shù)字，對外界環(huán)境要求低，易于維護(hù)。方案二：使用LCD液晶顯示。LM016L液晶模塊采用HD44780控制器，hd44780具有簡單而功能較強(qiáng)的指令集，可以實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)，閃爍等功能，LM016L與單片機(jī)MCU通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式，hd44780控制器由兩個(gè)8位寄存器，指令寄存器（IR）和數(shù)據(jù)寄存器（DR）忙標(biāo)志（BF），顯示數(shù)RAM（DDRAM），字符發(fā)生器ROMA（CGOROM）字符發(fā)生器RAM（CGRAM），地址計(jì)數(shù)器RAM(AC)。 LM016L引腳功能引腳符號功能說明1VSS一般接地2VDD接電源（+5V）3V0液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對比度最弱，接地電源時(shí)對比度最高（對比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對比度）。5R/WR/W為讀寫信號線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫操作。7DB0底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位）8DB1底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位9DB2底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位10DB3底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位11DB4高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位12DB5高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位13DB6高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位14DB7高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）（也是busy flang）15BLA背光電源正極16BLK背光 電源負(fù)極綜上所述，選擇方案二。 LM016L與單片機(jī)的接線圖 鍵盤模塊方案一：采用獨(dú)立式按鍵電路，每個(gè)按鍵單獨(dú)占有一根I/O接口線,每個(gè)I/O口的工作狀態(tài)互不影響，此類鍵盤采用端口直接掃描方式。方案二：采用標(biāo)準(zhǔn)44鍵盤，此類鍵盤采用矩陣式行列掃描方式，優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)按鍵較多時(shí)可降低占用單片機(jī)的I/O口數(shù)目，而且可以做到直接輸入電流值而不必步進(jìn)。綜合考慮兩種方案及題目要求，采用方案二，使用標(biāo)準(zhǔn)的4x4鍵盤，可以實(shí)現(xiàn)0～9數(shù)字輸入、“+”、“”、“OK”、“SET”、“DEL”、“RESET/ON”這些功能按鍵。D/A輸出電壓作為恒流源的參考電壓，運(yùn)算放大器U1與晶體管Q1,Q2組成的達(dá)林頓電路構(gòu)成電壓跟隨器。由于跟隨器是一種深度的電壓負(fù)擔(dān)虧電路，因此電流源具有較好的穩(wěn)定性。為了提高穩(wěn)定度，Rs采用大線徑康銅絲制作，康銅絲溫度系數(shù)很小，大線徑可以使其溫度影響減至最小。Q1的加入是為了增加復(fù)合管的放大倍數(shù)。該恒流源電路由運(yùn)算放大器、大功率場效應(yīng)管Q采樣電阻R負(fù)載電阻RL等組成硬件設(shè)計(jì)。此電路中，為