【正文】 不考慮整流濾波后的紋波對輸出的影響，而方案二中使用運算放大器作前級的運算放大器，由于運算放大器具有很大的電源電壓抑制比，可以大大減小輸出端的紋波電壓。為抑制紋波而在線性調(diào)壓電源輸出端并聯(lián)的大電容降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，這樣輸出的電壓難以跟蹤快變的輸入，方案二中的輸出電壓波形與 D/A 變換輸出波形相同，不盡可以輸出直流電平，而且只要預(yù)先生成波形的量化數(shù)據(jù)，就可以產(chǎn)生多種波形輸出，使系統(tǒng)具有一定驅(qū)動能力的信號源。方案二中采用 LCD1602 直接顯示輸出電壓值，還可顯示當(dāng)前電流值，當(dāng)短路或電流超過設(shè)定值時，MCU 自動保存當(dāng)前使用電壓并關(guān)閉。 系統(tǒng)原理框圖圖 系統(tǒng)原理框圖 穩(wěn)壓電源基本原理 直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器 T、整流、濾波和穩(wěn)壓電路四部分組成，其原理框圖如圖 所示。但這樣的直流輸出電壓，還會隨交流電網(wǎng)電壓的波動或負(fù)載的變動而變化。6圖 直流穩(wěn)壓電源框圖3 主要器件介紹 AT89C51 簡介本課題設(shè)計的直流穩(wěn)壓電源的核心控制器件選用 AT89C51。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 圖 AT89C51 引腳圖AT89C51 主要特性與 MCS51 兼容4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器壽命：1000 寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10 年全靜態(tài)工作：0Hz24Hz三級程序存儲器鎖定128*8 位內(nèi)部 RAM32 可編程 I/O 線兩個 16 位定時器/計數(shù)器7DI0DI78206。188。180。198。DAC8206。D/A170。187。247。187。228。235。196。230。247。amp。ILECSWR1WR2XFERLE1 LE2Iout1Iout2VrefRfbAGNDDGNDVCC5 個中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 DAC0832 工作原理直流穩(wěn)壓電源的數(shù)模轉(zhuǎn)換采用通用芯片 DAC0832。DAC0832 主要由 8 位輸入寄存器、8 位 DAC 寄存器、8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器以及輸入控制電路四部分組成。圖 DAC0832 原理框圖各引腳功能:VCC 芯片電源電壓, +5V ～ +15VVREF 參考電壓, 10V～ +10V RFB 反饋電阻引出端, 此端可接運算放大器輸出端AGND 模擬信號地DGND 數(shù)字信號地DI7DI0 數(shù)字量輸入信號(DI0 為最低位，DI7 為最高位)ILE 輸入鎖存允許信號, 高電平有效CS 片選信號, 低電平有效WR1 寫信號 1，低電平有效XFER 轉(zhuǎn)移控制信號，低電平有效8WR2 寫信號 2，低電平有效IOUT1 模擬電流輸出端 1IOUT2 模擬電流輸出端 2 當(dāng) WR2 和 XFER 同時有效時，8 位 DAC 寄存器端為高電平“1” ，此時 DAC 寄存器的輸出端 Q 跟隨輸入端 D 也就是輸入寄存器 Q 端的電平變化；反之，當(dāng)端為低電平“0”時，第一級 8 位輸入寄存器 Q 端的狀態(tài)則鎖存到第二級 8 位 DAC 寄存器中，以便第三級 8 位 DAC 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換。 特殊情況下可采用雙緩沖輸入方式，即把兩個寄存器都分別接成受控方式。圖 DAC 單緩沖輸出電路9圖 DAC 雙緩沖輸出電路 ADC0804 工作原理ADC0804 是用 CMOS 集成工藝制成的逐次比較型摸數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。該芯片內(nèi)有輸出數(shù)據(jù)鎖存器，當(dāng)與計算機連接時，轉(zhuǎn)換電路的輸出可以直接連接在 CPU數(shù)據(jù)總線上，無須附加邏輯接口電路。引腳名稱及意義如下：圖 芯片外引腳圖(1)ADC0804 的兩模擬信號輸出端，用以接受單極性、雙極性和差摸輸入信號。(3)AGND 模擬信號地。(5)CLKIN 外電路提供時鐘脈沖輸入端。(7)CS 片選信號輸入端，低電平有效，一旦 CS 有效，表明 A/D 轉(zhuǎn)換器被選中，可啟動工作。 。10(9)INTR 轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號，低電平有效。該信號常作為向微機系統(tǒng)發(fā)出的中斷請求信號。DAC 的技術(shù)指標(biāo)很多，如：分辨率、滿刻度誤差、線性度、絕對精度、相對精度、建立時間、輸入/輸出特性等。其定義為輸出滿刻度電壓與 n2的比值，其中 n 為 DAC 的位數(shù)。可見，DAC 的位數(shù)越高，分辨率越小。其定義為從輸入數(shù)字量變化到輸出達(dá)到終值誤差 21?LSB（最低有效位）所需的時間。 接口形式：在 DAC 輸入/輸出特性之一。 DAC0832 為 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器。電流的建立時間為 1us。 輸入設(shè)有兩級緩沖鎖存器。 LCD1602 的基本參數(shù)及引腳功能LCD1602 分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，（1）LCD1602 主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:162 個字符芯片工作電壓:—工作電流: ()模塊最佳工作電壓:字符尺寸:(WH) mm（2）引腳功能說明LCD1602 采用標(biāo)準(zhǔn)的 14 腳（無背光）或 16 腳（帶背光）接口，各引腳接口說明如11表所示。12圖 整流、濾波電路濾波是為了降低輸出電壓的脈動成分，得到較為平滑的直流電源，常有的濾波電路有電容濾波、RC（LC）∏型的濾波形式。有了電荷，兩極板之間就有電壓 UC=Q/C。時間常數(shù)越大，電荷改變得越慢，則電壓變化也越慢，即交流分量越小，也就“濾除”了交流分量，經(jīng)過濾波后，輸出電壓的紋波減小，直流成分得到提高,根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，以及紋波系數(shù)選用 2200u 的大電解電容來濾除低頻，用瓷片電容 104 來濾除高頻，如圖 所示。利用 DAC0832 控制的基準(zhǔn)電壓驅(qū)動功率管穩(wěn)壓輸出，反饋部分是通過電阻 RVR2 將取樣電壓輸入運放的反相端比較，VR2 可作小范圍調(diào)整。運放采用 TL084 可用 LM324 替換，其中 U1cc,U1dd 對取樣的電壓進(jìn)行放大然后將電流轉(zhuǎn)化成電壓的信號輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0804 進(jìn)行處理最后通過單片機控制液晶顯示器，使其顯示出當(dāng)13前的電流值。312J1CON212J2CON2D11N4002D21N4002D31N4002D41N4002+C12200u+C34700uQ12N3055Q28050C2104R1470R233KR3R42KR5R6100K321411U1AATL084567U1BBTL0841098U1CCTL084121314U1DDTL084C4104R7 1MR8 10KR9 10K、 OUT1GNERfbVin(+)+C1710u RV11KOUTPUT12V+12V 電源主回路電路圖 輔助電源輔助電源為芯片提供各種穩(wěn)定的電壓，其中 TL084 需要177。其組成電路如圖 所示。12V 直流穩(wěn)壓電源，這樣能為運放提供靠的電源，177。1412J3CON2D51N4001D61N4001D71N4001D81N4001C8104C7104+C52200u+C62200uVin1GND2Vout 3U1 7812Vin1GND2Vout 3U3 7805C11104C12104+C9470u+C10470u、+5V5V12V+12VVin2GND1Vout 3U27912Vin2GND1Vout 3U4 7905圖 系統(tǒng)輔助電源電路圖 單片機控制與顯示存儲單片機 89C51 是本系統(tǒng)的核心部分是整個系統(tǒng)的控制核心，如圖 所示，其中復(fù)位電路和晶振電路沒有畫出。單片機通過16 和 17 兩個管腳聯(lián)接 24C02 的兩個總線（SCL/SDA）接口，并通過程序在 16 和 17 兩個管腳上面來形成 I2C 總線協(xié)議來與 24C02 進(jìn)行信息交互?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)板上只有這一個 I2C 總線芯片，所以 16 和 17 上傳輸?shù)?I2C信號只能是與這個芯片進(jìn)行通信。開關(guān) S1, S2 分別實現(xiàn)電壓的 的增加和減小。15R12 1KEA/VP31X119 X218RESET9RD17 WR16INT012 INT113T014 T115P101 P112P123 P134P145 P156P167 P178P00 39P01 38P02 37P03 36P04 35P05 34P06 33P07 32P20 21P21 22P22 23P23 24P24 25P25 26P26 27P27 28PSEN 29ALE/P30TXD 11RXD 10U038051123456789S510k12345678910111213141516 J4LCD1602RV31K+5V+5VX1X2RST+5VA01 A12 A23GND4 DATA 5CLK 6HOLD 7VCC 8Y224C02+5V、S1S2S3R15470R16470R17470+5V... ... 圖 單片機控制與顯示存儲電路 數(shù)模轉(zhuǎn)換 DAC0832DAC 模塊是整個系統(tǒng)的紐帶，連接著控制部分與穩(wěn)壓部分，電路如圖 所示。 模數(shù)轉(zhuǎn)換 ADC0804ADC 模塊將在電壓的模擬量轉(zhuǎn)化為單片機可以處理的數(shù)字信號，能夠?qū)?dāng)前的電流值通過液晶 LCD1602 顯示出來。圖 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路5 軟件設(shè)計 開發(fā)工具介紹 單片機的使用除了硬件，同樣也要軟件的使用，我們寫匯編程序編程 CPU 可執(zhí)行的機器碼有兩種方法，一種是手工匯編，一種是機器匯編。Keil c51 匯編，ASM 語言和 C 語言的程序設(shè)計，界面友好。用過匯編語言后再使用 C 語言來開發(fā)，體會更加深刻。另外重要的一點，只要看一下編譯后生產(chǎn)的匯編代碼，就能體會到Keil C51 的生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理R11VccREF20Vin()7 lsbDB0 18DB1 17Vin(+)6 DB2 16DB3 15DB4 14AGND8 DB5 13DB6 12msbDB7 11Vref/29 INTR 5CLKR19 CS 1RD 2CLKIN4 WR 3U02 ADC0804Vin(+)C13150P+5V、