【正文】 作。 3．直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓與穩(wěn)流狀態(tài)能夠自動轉(zhuǎn)換并有相應(yīng)的狀態(tài)指示。 5．對于輸出電壓值和電流值有精準(zhǔn)要求的直流穩(wěn)壓電源直接數(shù)字輸入。直流穩(wěn)壓電源在輸出端發(fā)生短路及異常工作狀態(tài)時不應(yīng)損壞，在異常情況消除后能立即正常 工作。利用單片機內(nèi)部自帶 10 位 AD 轉(zhuǎn)換器對輸出電壓值進行采樣，實現(xiàn)閉環(huán)控制。若輸出超過當(dāng)前設(shè)定的值，則單片機啟動報警同時關(guān)閉輸出以保護電源。 而方案二采用的單片機內(nèi)部自帶 AD，我們選取了 STC 公司的12C5408AD，該單片機自帶 8 路 10 位 AD，可以滿足設(shè)計的要求。 綜合考慮，我們選擇 方案二 。 內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路， 4 路 PWM， 8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換。若我們選用的電壓基準(zhǔn)源 Rf=，步進值取 1，則用 8位 AD 則有最小輸出電壓為 Uout =1≈ （公式二） 再將 DA輸出值放大 10倍，則輸出電壓的范圍為 ,滿足設(shè)計要求。所以我們選取方案一。 方案三中 MAX531 內(nèi)部自帶 基準(zhǔn)源，輸出精度高，但價格太貴，本著滿足設(shè)計要求盡量節(jié)約成本的前提，我們放棄方案三。 方案二、 圖 25 方案二原理框圖 方案二中， DA 輸出的電壓經(jīng)過集成運算放大器放大，再將放大之后的電壓與達林頓管的基極相連，利用達林頓管放大電流，從而達到穩(wěn)定電壓輸出。所以方案一不符合設(shè)計要求。其輸出電壓不受負(fù)載影響。 綜合所述，所以我們選擇方案二。缺點是顯示字符小，不易看清，價格太高，程序編寫復(fù)雜。顯示清楚，易于辨認(rèn)。缺點是顯示信息量較少，不能顯示符號。 輸入按鍵 方案一、采用 4*4 鍵盤 方案二、采用 2 按鍵，一個“ +”“和一個 ” 方案論證： 11 方案一中主要采用 4*4 的矩陣鍵盤，可以設(shè)置 09 和步進，小數(shù)點等按鍵，可以快速的輸入。而我們選的 12C5408AD單片機 I/O 口有限，這種方案不可取。 綜上考慮，我們選擇 方案二。 方案二中自己制作線性電源，線性電源具有紋波電壓低的特點。 綜合上述考慮，我們選擇 方案二 三 、硬件電路設(shè)計 供電電路設(shè)計 12 圖 31 供電電路原理圖 供電電路采用的是直流線性穩(wěn)壓器組成。 UO 是整流電路的輸出端電壓瞬時值在一個周期內(nèi)的平均值，即 13 Uo= 20012 U d t? ??? （公式三） 圖 33 整流波形圖 根據(jù)上圖中的波形可得 UO=01 2 22 s in 0 .9A C A C A CU td t U U? ???? ??? （公式四） 二極管正向平均電流： 橋式整流電路 兩組整流二極管交替導(dǎo)通，由上較長的波形圖可以看出，流過每個二極管的平均電流等于輸出電流的一半。而接入濾波電容后，二極管只在電容器充電時才導(dǎo)通，導(dǎo)通角θ ? 。這對管子的壽命極為不利。通常應(yīng)選 擇其電大平均整流電流 IF 大于負(fù)載電流 IO 的 23 倍。上圖中電解電容的作用是改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，瓷片電容主要是抵消因為長線傳輸引起的電感效應(yīng)； 用一片 7809 和一片 7909 得到穩(wěn)定電壓 +9V 和 9V 給集成運算放大器供電，7809 輸出的 9V 再經(jīng)一片 7805 得到 5V 的輸出，供給單片機和 DA 等數(shù)字芯片。 圖 34 PCB 地線布線規(guī)則 同時在 PCB 走線時，將數(shù)字地和模擬地分開走線，最后通過一個 0 歐電阻連在一起。 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計 公 共 地 數(shù)字線路接地 模擬線路接地 15 圖 35 單片機最小系統(tǒng) 該最小系統(tǒng)采用的是ＳＴＣ公司 12C5408AD，該單片機自帶１０位 AD 轉(zhuǎn)換器。內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路， 4 路 PWM， 8 路高速 10 位 A/D轉(zhuǎn)換。 C7 和 R1夠成了單片機的復(fù)位電路，使之上電復(fù)位。同時關(guān)閉輸出。 COM1 COM2 連接按鍵， DAC0DAC7 連接 DA。一但檢測到過流，關(guān)閉輸出，同時啟動報警，蜂鳴器響，報警燈閃。防止地線之間的相互干擾。 DAC 輸出電壓經(jīng)過一個集成運算放大器進行放大，以提高其帶負(fù)載的能力，運放的輸出端接到穩(wěn)壓輸出部分。 DAC0832 簡介 ： DAC0832 是 8 分辨率的 D/A 轉(zhuǎn)換集成芯片。這個 DA芯片以其價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 D/A 轉(zhuǎn)換器的組成 ： (1)倒 T 形電阻網(wǎng)絡(luò) D/A 轉(zhuǎn)換器它由即倒 T 電阻網(wǎng)絡(luò)、模擬開關(guān)、求和放大器及基準(zhǔn)電源組成。 U0=UR(Dn12n1 + Dn22n2++ D12+ D020)/2n (公式六 ) U0 為輸出電壓， D 為輸入二進制值， UR 或（ UREF）為基準(zhǔn)電壓 17 D/A 轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) （ 1） ．分辨率 DAC 分辨率是指最小輸出電壓與最大輸出電壓之比。 例如十二位數(shù)一模轉(zhuǎn)換器的分辨率為 (公式七 ) DAC 0832 的分辨率為 VSEP=VREF* 8121? ? ? （公式八） DA 輸出電壓為 UOUT UOUT=VSEP*A （公式九） 其中 A 由用戶設(shè)置，調(diào)節(jié)輸出電壓大小 穩(wěn)壓輸出 圖 37 正電壓穩(wěn)壓輸出電路 18 圖 38 負(fù)電壓穩(wěn)壓輸出電路 圖 37 所示為正電壓穩(wěn)壓輸出部分，其原理框圖如下所示?？蓮V泛應(yīng)用于穩(wěn)定積分、精密經(jīng)驗值電路、比較器及微弱信號的放大。 PO1 是 OP07 的調(diào)零電阻。如果輸入為零，輸出不為零，則可以通過 PO1 來調(diào)節(jié)，使輸入為 0 時，輸出為 0。 R R1 PO2 構(gòu)成了運放的反饋回路。 DA 輸出的電壓，輸入到集成運放 OP07 的反相輸入端。 OP07 采用正負(fù) 12V 雙電源供電，正負(fù)電源端所接的 C10 、 C12 主要是去除電源對運放的干擾，防止因電源波動影響運放正常工作。 OP07 的放大倍數(shù)主要是由反饋回路 R1 R1PO4 的值決定，所以在調(diào)試時，應(yīng)該調(diào)節(jié) PO4，達到我們想要的放大倍數(shù)。我們選用中功率達林頓管 TIP122， TIP122 內(nèi)部是由兩個三極管構(gòu)成。但是功率管必須要加裝散熱片。例如輸出電流為 時，則它上面的壓降為 U=IR=2Ω=1V。 采樣電阻上并聯(lián)一個 電位器，再連到一個 NPN 三極管 Q9 的基極，當(dāng)電路中的電流過大時， 三極管 Q9的基極電流 Ib也變大，當(dāng)大 到讓其 CE導(dǎo)通時，Q1 的基極電流 Ib 變大，當(dāng)基極電流 Ib 足夠大時， Q1 導(dǎo)通，報警電路觸發(fā)。當(dāng)電路中因為為干擾有尖峰電流時， Q9 先導(dǎo)通，給電容 C26 充電，因為尖峰電流的時間極短，所以 C26 電容還未充滿，此時 Q1 基極電流小，不足以讓 Q1 導(dǎo)通，所以即使有尖峰電流，電路也不會報警。負(fù)電壓的報警電路與正電壓輸出端原理相同。報警電路如圖下所示 21 圖 312 聲光報警電路 上圖為聲光報警電路，當(dāng)正電壓報警電路中的三極管 Q1 和負(fù)電壓報警電路中的三極管 Q7 導(dǎo)通時，上圖中光耦導(dǎo)通，發(fā)光二極管亮， 時給連接單片機 17腳的 ERR 由原來的高電平會變成低電平。如果過載，將 DA 的使能腳變成高電平，關(guān)閉 DA 輸出，保護電路，同時控制蜂鳴器發(fā)出報警聲。由于本設(shè)計選用的單片機自帶 8 路