【正文】 度。方案原理示意圖見圖21：51單片機 (8051)掉電存貯單元(24C02)三位數(shù)碼管顯示單元電壓控制單元(LM317)按鍵電路電源電路 圖21 方案二原理框圖采用常用的51芯片作為控制器，P0口和DAC0832的數(shù)據(jù)口直接相連，DA的電壓輸出端接放大器OP07的輸入端，設(shè)定放大器的放大倍數(shù)為5。數(shù)碼管顯示電路，該系統(tǒng)使用3個數(shù)碼管，可以顯示三位數(shù)，分別組成顯示電路的十位、個位、小數(shù)點位。4方案三：用D/A和運算放大器做電流源，即采用D/A輸出調(diào)節(jié)晶體管的偏值電流（電壓）；使用電壓/電流采樣電路，通過A/D轉(zhuǎn)換實現(xiàn)閉環(huán)控制。設(shè)計方案，其主要由微控制器模塊、穩(wěn)壓控制模塊、電壓/電流采樣模塊、顯示模塊、鍵盤模塊、電源模塊五部分構(gòu)成。方案原理示意圖見圖22。(MCU) STC89C52 簡介STC89C52為8位單片機，程序存儲器為8K，外部可擴展至64KB，內(nèi)部RAM為512B，可擴展至64KB，4組可位尋址的8位輸入/輸出口，即圖中P0，P1，P2，P3。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲器可有效地降低開發(fā)成本。圖23 STC89C52引腳圖 引腳說明主要管腳有：XTAL1（19 腳）和XTAL2（18 腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz 晶振。VCC（40 腳）和VSS（20 腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負端。 液晶顯示屏（1602） LCD1602簡介LCD1602可以在LCD顯示屏上完整顯示32個英文字符和日文等一些字符,適合顯,頻率計,信號發(fā)生器,時鐘等產(chǎn)品上。LM317 。此外它的線性調(diào)整率和負載調(diào)整率也比標(biāo) 準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。 。%。80dB 紋波抑制比。過流、過熱保護。標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝。LM317工作原理：LM317的輸入最同電壓為30多伏，......不過在用的時候要注意功耗問題...注意散熱問題。8LM317標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用電路圖圖25 LM317應(yīng)用電路LM317的輸出電壓：Vout=(1+R2/R1)+IAdjR2。 運算放大器OP07OP07低噪聲高精度運算放大器圖26 OP07引腳圖9低的輸入噪聲電壓幅度— μVPP ( ～ 10Hz)極低的輸入失調(diào)電壓—10 μV極低的輸入失調(diào)電壓溫漂— μV/ ℃具有長期的穩(wěn)定性— μV/MO低的輸入偏置電流—177。14V寬的電源電壓范圍—177。 22V可替代72108A、74AD510 等電路OP07 高精度運算放大器具有極低的輸入失調(diào)電壓，極低的失調(diào)電壓溫漂，非常低的輸入噪聲電壓幅度及長期穩(wěn)定等特點。D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832是采用CMOS工藝制成的單片直流輸出型8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。DAC0832的邏輯框圖和引腳排列。ILE：輸入寄存器允許，高電平有效。WR1：寫信號1，低電平有效。WR2：寫信號2，低電平有效。Rfb：是集成在片內(nèi)的外接運放的反饋電阻。Vcc：是源電壓（+5~+15V）。 A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0832介紹ADC0832是具有多路轉(zhuǎn)換開關(guān)的8位串行I\O AD轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換速度較高。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換開始后，DI線被禁止，直到11下一次轉(zhuǎn)換開始，所以在I/O口資源緊張時可以將DI和DO并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。 圖28 ADC0832引腳圖 ADC0832接口說明CS_ 片選使能，低電平芯片使能。 CH1 模擬輸入通道1，或作為IN+/使用。DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。CLK 芯片時鐘輸入。 系統(tǒng)總體框圖 系統(tǒng)的總體設(shè)計方案主要由微控制器模塊、穩(wěn)壓控制模塊、電壓/電流采樣模塊、顯示模塊、鍵盤模塊、電源模塊五部分構(gòu)成。從功能和價位以及本題目要求來看，我選擇51 系列STC89C52作為本方案的控制核心，P0口接液晶顯示LCD1602作為輸出數(shù)據(jù)顯示傳輸，同時PP2P22是液晶LCD控制端口；P1口接DAC0832作為輸出數(shù)據(jù)傳輸,P30為DAC0832控制端口；P3P3P33接三個獨立鍵盤作為輸入數(shù)據(jù)傳輸；P3P35接容量為2K的數(shù)據(jù)存貯器24C02，可以實現(xiàn)掉電數(shù)據(jù)貯存和預(yù)置數(shù)據(jù)貯存；P2P2P27接ADC0832作為輸入/輸出數(shù)據(jù)傳輸。其中DAC0832的基準(zhǔn)電壓Verf來源是通過調(diào)節(jié)LM3365V基準(zhǔn)源。DA的8腳接參考電壓，參考電壓電路如圖33所示，DAC的輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓的公式為：，也就是說DA輸入數(shù)據(jù)端每增加1。由圖33和圖25的 LM317應(yīng)用電路分析可得，設(shè)運算放大器OP07的輸入電壓分別為UiUi2，輸出電壓為Vo1。電源輸出電壓為Uout=Uo1+Uref*(1+R22/R23)=Uo1+*(1+R22/R23)=Uo1+，其中Uref為R23兩端的電壓，, 輸出到電壓模塊LM317的電壓分辨率=5=。圖33 穩(wěn)壓控制電路 電壓與電流采樣模塊15圖34 V/I采樣電路電壓與電流采樣模塊是系統(tǒng)的重要組成部分，ADC0832是一個8位的逐次逼近型ADC，它與一個兩通道的模擬器連接，能對來自端口的兩路單端輸入電壓進行采樣。(GND)對ADC的說明：以輸入電壓為標(biāo)準(zhǔn)，如果輸入電壓大于設(shè)定的電壓值，則減小DA輸出電壓一位數(shù)值，再采樣回為比較，如此循環(huán)，直到輸入的電壓等于設(shè)定的電壓值或者接近設(shè)定的電壓值（有時不可能完全相等）。這樣，就能達到閉環(huán)反饋的目的。16圖35 電壓采樣電路（2）電流采樣電路電流采樣電路(如圖36所示)，為了提高系統(tǒng)控制的靈敏度，采用一級運算放大器對采樣電壓進行放大，再送到ADC進行A/D轉(zhuǎn)換。在輸出回路中串聯(lián)一個采樣電阻，從采樣電阻上得到一個反饋電壓。由于采樣電阻阻值()很小，在該電阻上的壓降相應(yīng)也小，即壓降就為電流。17圖36 電流采樣電路顯示的方式很多，主要分為兩類：LED顯示，LCD顯示。如果采用動態(tài)掃描方式顯示，則占用CPU的時間，如果采用靜態(tài)顯示則需要加鎖存器，耗費硬件制作時間，就該題目要求來說，需要設(shè)定電壓顯示，又與實際電壓比較再顯示，LCD顯示更為清晰、直觀，從上面諸多因數(shù)來看，采用LCD顯示比較理想。LCD1602可以在LCD顯示屏上完整顯示32個英文字符和日文等一些字符,適合顯示英文文字信息量較小的地方,可以清晰顯示出同時還能顯示英文名稱和電壓/電流單位,電壓(三位數(shù)字:十位、個位、小數(shù)位)，電流（三位數(shù)字：個位、兩位小數(shù)）。讀/寫選擇端(H/L)，第6腳E 使能信號，從而實現(xiàn)顯示效果。圖38 電源電路19 鍵盤模塊系統(tǒng)中鍵盤模塊設(shè)計三個按鍵KEYKEYKEY3，如圖39所示，分別由單片機P3P3P33口輸入。圖39 鍵盤電路 系統(tǒng)整體原理圖本設(shè)計的數(shù)控直流電源是由STC89C52為主控模塊，DAC0832為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，ADC0832為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，三端穩(wěn)壓可調(diào)LM317為控制輸出芯片，鍵盤模塊由三個獨立按鍵組成；系統(tǒng)實現(xiàn)閉環(huán)控制。系統(tǒng)整體原理圖(見附錄1)。基本思路：按鍵掃描 D/A轉(zhuǎn)換、電壓/電流數(shù)值顯示讀A/D轉(zhuǎn)換并比較糾正電壓/電流數(shù)值顯示按鍵掃描，按前述循環(huán)。程序運行后，開始檢測是否有鍵按下，若有則進入設(shè)定按鍵功能。同時系統(tǒng)不斷采集外部數(shù)據(jù)，經(jīng)過相關(guān)運算、分析，然后發(fā)出命令對實際值進行相應(yīng)的修正，控制輸出電壓可調(diào)、穩(wěn)定。保護現(xiàn)場實際—設(shè)定差值大于1負標(biāo)志位為0顯示設(shè)定值+差值顯示設(shè)定值差值把結(jié)果顯示保留顯示設(shè)定值恢復(fù)現(xiàn)場返回NYYN圖42 閉環(huán)比較流程圖23 系統(tǒng)測試測試軟件程序編譯器keil uvision2程序燒錄器STCISP V35編譯結(jié)果在編制完C語言后，即在keil uvision2界面下，進行了調(diào)試，結(jié)果如下：根據(jù)提示，我找到了，程序在編寫上的錯誤，加以改正，再次進行調(diào)試。然后，將燒錄了程序的單片機STC89C52接到系統(tǒng)電路中，查看系統(tǒng)電路的運行情況；如果程序邏輯有問題可進一步修改，直到系統(tǒng)正常運行。必須要細心、耐心調(diào)試，直到輸出電壓達到要求。調(diào)試過程中，；由于電阻會存在誤差，測試時又要考慮是否需要稍微增加或減少DAC0832的輸入?yún)⒖茧妷篤ERF，以保證系統(tǒng)的精確度。如果雙電源存在不平衡性會造成放大的誤差，這時候需要調(diào)零，細心、反復(fù)調(diào)節(jié)滑動電阻R21使放大系統(tǒng)達到平衡。精度分析顯示電壓與實測電壓的折線圖如圖51所示。按滿度歸一化的相對誤差為（1/2）*（1/28）=%基準(zhǔn)電壓溫漂引入的誤差 LM336在0—40OC范圍內(nèi)漂移不大于4mV，故相對誤差=4mV/5V=%。26 圖52 LM317穩(wěn)壓電路Uout=VREF+(IR1+Iadj)R2=(1+R2/R1)VREF+IadjR2改變電阻R2兩端電壓，即可改變輸出電壓的大小。此時的誤差為50*100/15*106=% 。6．設(shè)計總結(jié)和展望總結(jié)經(jīng)過幾十天的艱苦奮戰(zhàn)，我最終完成了畢業(yè)設(shè)計的基本要求。此設(shè)計用D/A和運算放大器做電源，即采用D/A輸出調(diào)節(jié)晶體管的偏值電流（電壓）。為了爭取時間，降低成本，我們的解決方案是采用的51單片機。但更重要的是培養(yǎng)了我的動手能力，使我進一步了解畢業(yè)設(shè)計的基本知識，能領(lǐng)會和靈活運用畢業(yè)設(shè)計中目標(biāo)任務(wù)、計劃、過程控制、總結(jié)反饋等各個環(huán)節(jié)所涉及的內(nèi)容，并且具備了迅速接受新知識的能力，對新挑戰(zhàn)具有一定的適應(yīng)能力。一方面利用學(xué)校圖書館資源，另一方面利用網(wǎng)上資源。盡早落實工作，剩下時間專心致志做好畢業(yè)設(shè)計。本次設(shè)計過程中，對紋波也沒有提出嚴(yán)格要求，所以常用的穩(wěn)壓集成電路就可以滿足要求。在本次設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，給我的感覺就是很難，很不順手，看似原理比較簡單的電路，要動手把它給設(shè)計出來，是很難的一件事，主要原因是我們沒有經(jīng)常動手設(shè)計過電路，還有資料的查找也是一大難題，這就要求我們在以后的學(xué)習(xí)中，應(yīng)該注意到這一點，更重要的是我們要學(xué)會把從書本中學(xué)到的知識和實際的電路聯(lián)系起來，這不論是對我們以后的就業(yè)還是學(xué)習(xí)，都會起到很大的促進和幫助，我相信，通過這次的畢業(yè)設(shè)計，在下一階段的學(xué)習(xí)中我會更加努力，力爭把功課學(xué)好，學(xué)精。 展望放眼今后，直流穩(wěn)壓電源今后的發(fā)展方向之一將是以微處理器為核心的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源，它將利用最新的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及數(shù)字化技術(shù)，充分發(fā)揮微處理器強大的信息處理能力，使其突破傳統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源的概念，傳統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源的高穩(wěn)定性輸出僅是這種數(shù)控直流穩(wěn)壓電源其眾多功能之一。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用日益普及和信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展，在管理上達到網(wǎng)絡(luò)化，電源設(shè)備具備數(shù)據(jù)處理和通信能28力，通過其智慧型人機界面，使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員可以隨時監(jiān)視電源設(shè)備運行狀態(tài)、各項技術(shù)參數(shù)；具有遠程開關(guān)機功能，使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員可定時開關(guān)電源。高精度數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的研制對準(zhǔn)了這個發(fā)展方向，加上計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，使之具有非常廣闊的發(fā)展空間。在論文完成之際，感受收獲的喜悅的同時，心中充滿了更是感激之情。由于本人自身知識有限，所以從課題的選擇到論文最終定稿這個過程中遇到了不少困難。這個過程由始至終都離不開老師的辛勤。在此同時也要非常感謝一直陪伴在我身邊給予我精神支持和行動支持的同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑。29參考文獻[1] 鄒紅. 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計[M]. 北京:人民郵電出版社,[2] 李祥臣. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教程. 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