【正文】 對數(shù)控電源的控制，通過鍵盤進行鍵盤設(shè)計。 15V 和 +5V。 設(shè)計出有一定輸出電壓范圍和功能的數(shù)控電源。 6 6 二 、 系統(tǒng) 整體 方案 設(shè)計及分析 系統(tǒng)方案 設(shè)計 方案 方案一：方案一如圖 211 所示，采用單片機 +數(shù)字電位器方案。數(shù)字電位器是沒有機械抽頭，具有較小的震動公差和較高的機械可靠性，且其可編能力允許可重復可靠地返回同一抽頭位置，因此此方案線路較為簡單、可靠。 變 壓 器 整 流 濾 波A T 8 9 C 5 1數(shù) 字 電 位 器串 聯(lián) 調(diào) 整P 02 2 0 V D C 圖 211 方案一 方案二：方案二如圖 212 所示， 此電路 包括電源模塊、控制電路、鍵盤電路、顯示電路、 D/A 轉(zhuǎn)換電路以及電壓放大電路。方案二，是我們常常接觸到的，它可以更直觀的表達出此電路的意思，讓它變得更加的簡單明了。 三、 系統(tǒng)硬件設(shè)計 直流穩(wěn)壓電源 穩(wěn)壓電源是能為負載提供穩(wěn)定交流電源或直流電源的 電子裝置。 為了給元器件提供穩(wěn)定的電流輸出，我自制了一個直流穩(wěn)壓電源，電路圖如下： 圖 31 顯示電路 控制電路 鍵盤電路 D/A 轉(zhuǎn)換電路 放大電路 +5V 177。設(shè)計要求電流負載能力為 500mA，故采用 TIP122 功率管，其放大倍數(shù)為 1000 倍，將運放電壓驅(qū)動電流降為 。 而保護電路由 R4 和 Q1 構(gòu)成，當電源輸出電流 I 增加到一定大小時， R4 上的壓降使得 Q1管導通，分掉了功放管的基極電流，使得 I不再增加。 58234671U1LM741H1KΩR3Res21ΩR42KΩR2Q2TIP122Q12N930GND680ΩR1D/Ain+15V15VOUT% 圖 311 電壓電 流放大 鍵盤顯示電路 此次的顯示部分由鍵盤顯示板來完成，它由 2個 8位 LED數(shù)碼顯示器和 2片SN74HC164CN 芯片加上 8 個按鍵組成，具體電路圖如下圖 312。由于基準電壓為 5V，因此還需要將輸出的電壓在硬件上衰減 倍，然后在單片機上處理時在放大 倍 。其總的系統(tǒng)框圖如圖 314 所示。電路選用的 D/A轉(zhuǎn)換芯片是 DAC0832，該芯片價廉且精度較高。為了得到電壓，還需外接一片運放來實現(xiàn)電流到電壓的轉(zhuǎn)換。 DAC0832 需要外接基準電壓，此基準電壓的性能決定了輸出電壓的性能，要求基準電壓具有高穩(wěn)定度和低紋波，故選用 LM3365作為基準源，當 DAC0832采用 5V基準電壓時， D/A 轉(zhuǎn)換電路的滿幅輸出為 （電壓控制字為 255時），由于實際最大用到電壓控制字 198，因此 D/A 部分最大輸出電壓 U（ imax） =（ 198/255） *=。其輸出電壓 U0=（ 1+(Rpi+R3)/R2） Ui 輸出負電壓只要在 D/A 轉(zhuǎn)換端再介入一級反相加法器，其輸出電壓 U0 與輸入電壓 Ui的關(guān)系為 U0 = 2Ui + (V) 這樣一來輸出電壓的變化范圍為 – ~ V，從而擴展了負電路 四 、背景 11 11 單片機概述 第一代：七十年代后期， 4 位邏輯控制器件發(fā)展到 8 位。代表產(chǎn)品： MC6800 、 Intel 8048 。代表產(chǎn)品： MC146805 、 Intel 8051 。 （ 2 ） MCU 的擴展方式從并行總線型發(fā)展出各種串行總線。 （ 4 ）在降低功耗，提高可靠性方面， MCU 工作電壓已降至 。 單片機概述 單片機微型計算機是微型計算機的一個重要分支，也是頗具生命力的機種。 通常，單片機由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計算機的基本功能部件：中央處理器、存儲器和 I/O 接口電路等。 單片機經(jīng)過 4 代的發(fā)展，目前單片機正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，它們的 CPU 功能在增強，內(nèi)部資源在增多，引腳的多功能化，以及低電壓低功耗。 （ 2） 集成度高、體積小、可靠性高。 （ 4） 低電壓，的功能。 數(shù)據(jù)存儲器（ RAM） 8051 內(nèi)部有 128 個 8 位用戶數(shù)據(jù)存儲單元和 128 個專用寄存器單元，它們是統(tǒng)一編成的，專用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù)，用戶只能訪問，而不能用于存放用戶數(shù)據(jù)，所以，用戶能使用的 RAM 只有 128個，可存放讀寫的數(shù)據(jù)，運算的中間結(jié)果或用戶定義的字型表。 13 13 定時 /計數(shù)器 : 8051 有兩個 16 位的可編程定時 /計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。 全雙工串行口： 8051 內(nèi)置一個全雙工串行通信口，用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送，該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當同步移位器使用。 時鐘電路： 8051 內(nèi)設(shè)最高頻率達 12MHZ 的時鐘電路，用于產(chǎn)生整個單片機運行的脈沖時序，但 8051 單片機需外設(shè)震蕩電容。 INTEL 和 MCS51系列單片機采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式，而后續(xù)產(chǎn)品 16位的 MCS96系列單片機則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在我們對這些引腳的功能加以說明： 15 15 圖 3 Pin9:RESET/V(pd)復位信號復用腳，當 8051 通電，時鐘電路開始工作，在RESET 引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復位。 RESET 由高電平下降為低電平后，系統(tǒng)即從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。 8051 的復位方式可以是自動復位，也可以是手動復位，見下圖 4。 16 16 Pin30:ALE/ 當訪問外部程序器時， ALE(地址鎖存 )的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。更有一個特點，當訪問外部程序存儲器， ALE 會跳過一個脈沖。 Pin29: 當訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負脈沖選通信號， PC 的 16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在 P0和 P2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到 P0口上，由 CPU 讀入并執(zhí)行。如 EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程序存儲器指令。 在編程時， EA/Vpp腳還需加上 21V 的編程電壓。 其內(nèi)部還有一個控制寄存器，即控制口。 C口作為控制或狀態(tài)信息的端口，它在方式字的控制下，可以分成 4位的端口，每個端口包含一個 4位鎖存器。 17 17 8255 芯片引腳圖： 圖 4 與 CPU 相連的各個引腳說明如下： （ 1） CS：芯片選擇信號。 （ 2） RD：芯片讀出信號。 （ 3） WR：芯片寫入信號。 （ 4） RESET :復位信號。 （ 5） A A0：端口地址選擇信號。當 A1A0 為 00、 0 10時，分別選擇數(shù)據(jù)端口 PA、 PB、 PC；當 A1A0為 11 時，選擇控制口。 8255可編程并行接口芯片方式控制字格式說明 : 8255 有兩種控制命令字；一個是方式選擇控制字；另一個是 C 口按位置位／復位控制字。 方式控制字格式說明如表一： 18 18 表 2 D7：設(shè)定工作方式標志， 1有效。適用于三個端口中的任何一個。輸出可被鎖存，輸入不能鎖存。這時 A口或 B口的 8位外設(shè)線用作輸入或輸出， C口的 4條線中三條用作數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆?lián)絡(luò)信號和中斷請求信號。只有 A口具備雙向總線方式， 8 位外設(shè)線用作輸入或輸出，此時 C 口的 5 條線用作通訊聯(lián)絡(luò)信號和中斷請求信號。 主控程序首先進行系統(tǒng)初始化及置預(yù)置值，再對液晶進行初始化并輸出預(yù)定字符串，然后進行鍵值掃描、鍵值處理、送液晶顯示初始值電壓值、 D/A 轉(zhuǎn)換及A/D 轉(zhuǎn)換，最后把 A/D 轉(zhuǎn)換的值送給液晶顯示。五個模塊程序即分別為鍵值掃描程序，鍵值處理程序，液晶顯示程序，D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 19 19 D/A 轉(zhuǎn)換和 A/D 轉(zhuǎn)換程序。程序的具體流程如圖 61 所示。 （ 2） DAC 測試： 調(diào)整 Iout1/Iout2 的基準電壓使輸入 255 時輸出電壓 。 （ 3） 放大器調(diào)試： 經(jīng) DAC0832 輸出后輸入 OP07，經(jīng)調(diào)試后可行。 記錄數(shù)據(jù)如下表 數(shù)據(jù)記錄（室溫下） 表 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 預(yù)置電壓 /V (數(shù)碼顯示 ) 輸出電壓 /V (數(shù)碼顯示 ) 實測電壓 /V (1905a測量 ) （ 2）輸出 時 測量儀器：萬用表及示波器。 （ 2）運放零點漂移 22 22 由運算放大器的零點漂移，溫度漂移等帶來的誤差，可以通過溫度補償措施來解決此誤差。 （ 4）因外界突發(fā)干擾或儀表顯示值等引起的隨機誤差或粗大誤差?？傊瑢τ谖襾碚f單片機就是一個很大的難題。實驗 //鎖存器段選 數(shù)碼管 sbit wela=P2^7。 //1602 數(shù)據(jù)命令選擇 sbit lcden=P3^0。 //+鍵 sbit key2=P2^2。 //波產(chǎn)生鍵 sbit key0=P2^0。 //DAC 選鍵 uchar num,num0,num1,zsys