【正文】 一個模塊一個模塊的設(shè)計，這樣在生產(chǎn)上和調(diào)試上都會有很大的方便。 可實現(xiàn)通用性，可以實現(xiàn)在在不同的系統(tǒng)不同的產(chǎn)品之間的通用，實現(xiàn)了跨系列跨產(chǎn)品的通用。 因為電子電力技術(shù)的重要性，電源又滲透到各行各業(yè)，所以數(shù)控穩(wěn)壓電源在近幾年的發(fā)展方向應該是向著高效率以及自身體積等方向，只有效率得到提高，產(chǎn)生的熱能才會減少，散熱就會變的更加的容易和方便，就更容易得到高功率密度 。 所謂線性穩(wěn)壓電源是指調(diào)整管工作在線性狀態(tài)下的穩(wěn)壓電源。 開關(guān)電源是現(xiàn)在比較新型的電源的一種，它的特點是：具有效率高，重量輕，可升、降壓，輸出功率大等一系列優(yōu)點。 通過下圖 所示，我 們來簡單的說說降壓型開關(guān)電源的工作原理。當開關(guān)閉合時，電源通過開關(guān) K、電感 L 給負載供電，并將部分電能儲存在電感 L 以及電容 C 中。一定時間后，開關(guān)斷開，由于電感 L 的自感作用將保持電路中的電流不變，即從左往右繼續(xù)流。通過控制開關(guān)閉合跟斷開的時間（即 PWM—脈沖寬度調(diào)制），就可以控制輸出電壓。 在電源開關(guān)被接通的時候，電感和電容就開始存儲能量；在電源開關(guān)斷開的時候，電感和電容就開始釋放能量，并且向負載提供能量，所以電感 L 叫做儲能電感。本設(shè)計采用的是快恢復二極管。當開關(guān)斷開的時候，整個回路的電流比較??；當開關(guān)閉合的時候，整個回路的電壓比較小，所以它的發(fā)熱功率（ UI）就會很小。如下圖 所示： 圖 開關(guān)電源 系統(tǒng)方案比較與選擇 方案一：采用傳統(tǒng)的調(diào)整管，使用一套十進制計數(shù)器完成系統(tǒng)的控制功能，一方面完成電壓的譯碼顯示，另一方面使其輸出作為 EPROM 的地址輸入，而由EPROM 的輸出經(jīng) D/A 變換后去控制誤差放大的基準電壓，以控制輸出步進。采用軟件方法來解決數(shù)據(jù)的預置以及電流的步進控制，從而使得系統(tǒng)的硬件更加的簡潔。而實際電路中所需要的電壓是模擬信號，所以要加上數(shù)模轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換器，這樣單片機程控輸出數(shù)字信號，經(jīng)過 D/A 轉(zhuǎn)換器（ DAC0832）后就可以實現(xiàn)輸出模擬量，而此時 DAC0832 的模擬輸出端輸出的模擬電流我們要將它轉(zhuǎn)化成電壓，因此我們必須加一個器件來完成電流轉(zhuǎn)換到電壓，我選用了 0P07 運第二章 系統(tǒng)設(shè)計的原理分析 7 算放大器來實現(xiàn)電流轉(zhuǎn)換成電壓這一過程，通過 0P07 運算放大器轉(zhuǎn)換的電壓信號很小，因此要再加個運算發(fā)大器來實現(xiàn)對信號的放大功能，通過數(shù)據(jù)形式的反饋環(huán)節(jié)，使得電壓更加穩(wěn)定，構(gòu)成數(shù)控穩(wěn)壓源。 原理電路示意圖如下圖 所示 圖 原理電路示意圖 系統(tǒng)模塊方案論證與選取 DCDC 的原理分析 方案一： Cuk 變換器可以進行能量存儲和傳遞同時在兩個開關(guān)器件和兩個環(huán)路中進行，這種對稱性使其可以達到較高效率，但是該方案對電容要比較求高，成本也高。由于 Buck 降壓型開關(guān)電源使用了高頻變壓器，可做到輸出電壓比較寬，開關(guān)管占空比合適，電路結(jié)構(gòu)簡單，效率較高。 控制芯片的選擇 采用目前比較通用的 51 系列單片機。 本次設(shè)計我采用了 AT89S51 單片機作為控制芯片，它的優(yōu)點有 相對于89C51,89S51 新增加很多功能，性能有了較大提升，價格基本不變，甚至比 89C51 更低 。是一個強大易用的功能。 具有雙工 UART 串行通道。 雙數(shù)據(jù)指示器。 全新的加密算法，這使得對于 89S51 的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加強，這樣就可以有效的保護知識產(chǎn)權(quán)不被侵犯。比如 805 89C51 等等早期 MCS51 兼容產(chǎn)品。 第二章 系統(tǒng)設(shè)計的原理分析 9 方案二：選擇 LED 七段數(shù)碼管，此方案的優(yōu)點在于可以減少系統(tǒng)的功耗，顯示程序簡單。 負載電路模塊 的比較與選擇 方案一：采用穩(wěn)壓電路對負載進行穩(wěn)壓并且進行過壓保護，這樣結(jié)果不能通過單片機的控制對結(jié)果進行精密控制。 經(jīng)比較，采用方案二較合適。 本次設(shè)計是以單片機來控制運行狀態(tài)的數(shù)字電壓源控制系統(tǒng)。 本系統(tǒng)硬件設(shè)計由單片機（ AT89S51）模塊、 DAC083 OP0雙聯(lián)七段共陰數(shù)碼管 模塊 等 4 個 模塊 所組成 。如果要使系統(tǒng)具備檢測實際輸出電壓值的大小，可以經(jīng)過 ADC0832 進行模數(shù)轉(zhuǎn)換 ，間接用單片機實時對電壓進行采樣，然后進行數(shù)據(jù)處理及顯示。利用單片機程控輸出數(shù)字信號，經(jīng)過 D/A 轉(zhuǎn)換器（ DA0832）輸出模擬量，再經(jīng)過運算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電流的變化而輸出不同的電壓。 端口接上拉電阻后，再與 DAC0832 的數(shù)字輸入信號口相連， 與 D0 相連、 與 D1 相連、 與 D2 相連 、 與 D3相連、 與 D4 相連、 與 D5 相連、 與 D6 相連、 相連 D7。具體連接如下圖 所示： 圖 AT89S51 模塊電路 顯示模塊電路： 如下圖 所示： 圖 顯示模塊電路 第三章 硬件設(shè)計 13 以上的第 0 段到第 6 段也就是對應的的 a 到 g。例如要顯示數(shù)字 2，也就是對應的 a、 b、 g、 e、 d 的發(fā)光二極管亮。 dp 端是控制數(shù)碼管的小數(shù)點位 .與單片機 端相連。 0P07 運算放大器電路。 電流電壓轉(zhuǎn)換部分 圖 0P07運算放大器電流轉(zhuǎn)換電壓部分電路 由上圖可知，放大器的輸入端 3 端口接 DAC0832 的模擬電流輸出端 OUT，同時 2 端口接地， 6 端口與 DAC0832 的 RFB 端口相連，也就是在電路中加入了負反饋，則 6 端口的輸出值為 OUT*RFB（運算放大器的虛斷虛短原理），從而就實現(xiàn)了電流 —電壓的轉(zhuǎn)換。如下圖 所示： 圖 運算放大器 由圖我們可以看到，最右邊的 1 和 2 為輸出端，用來檢測實際電壓，我們暫時忽略它。 流過 R2 的電流 I1 = (Vi V)/R2 式（ 31） 流過 R3 的電流 I2 = (V Vout)/R3 式（ 32） V = V+ = 0 式（ 33） I1 = I2 式（ 34） 求解上面的代數(shù)方程得 Vout = (R3/R2)*Vi 式（ 35） 這就是反向放大器的輸入輸出關(guān)系式了 第三章 硬件設(shè)計 15 數(shù)模轉(zhuǎn)換部分： 選取 DAC0832 作為模數(shù)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。從電路圖中我們可知運算放大器的輸出模擬量 V0 為： )222(20 002211 ????????????? ???? DDDRfV r e fv nnnnn 式（ 36） 從 上 式 中 ， 我 們 可 以 看 到 輸 出 的 模 擬 量 與 輸 入 的 數(shù) 字 量)222( 002211 ????????? ???? DDD nnnn 成正比，這也就實現(xiàn)了數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。輸入可有 28=256 個不同的二進制組態(tài)，輸出為 256 個電壓之一，即輸出電壓不是整個電壓范圍內(nèi)任意值，而只能是 256 個可能值。此外， AT89S51 設(shè)計和配置了振蕩頻率可為 0Hz 并可通過軟件設(shè)置省 電模式。同時該芯片還具有 PDIP、TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式，以適應不同產(chǎn)品的需求。當P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高； P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。在 FLASH 編程第三章 硬件設(shè)計 17 和校驗時， P1 口作為第八位地址接收； P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。當 P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。（串行輸入口） （串行輸出口） （外部中斷 0） （外部中斷 1） （記時器 0 外部輸入） （記時器 1 外部輸入） （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號； I/O 口作為輸入口時有兩種工作方式即所謂的讀端口與讀引腳讀端口時實際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線經(jīng)過某種運算或變換后再寫回到端口鎖存器只有讀端口時才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線上面圖中的兩個三角形表示的就是輸入緩沖器 CPU 將根據(jù)不同的 指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號以完成不同的操作這是由硬件自動完成的不需要我們操心 1然后再實行讀引腳操作否則就可能讀入出錯為什么看上面的圖如果不對端口置 1端口鎖存器原來的狀態(tài)有可能為 0Q 端為 0Q^為 1 加到場效應管柵極的信號為 1該場效應管就導通對地呈現(xiàn)低阻抗 ,此時即使引腳上輸入的信號為 1也會因端口的低阻抗而使信號變低使得外加的 1 信號讀入后不一定是 1 若先執(zhí)行置 1 操作則可以使場效應管截止引腳信號直接加到三態(tài)緩沖器中實現(xiàn)正確的讀入由于在輸入操作時還必須附加一個準備動作所以這類 I/O 口被稱為準雙向口 89C51 的P0/P1/P2/P3 口作為輸入時都是準雙向口接下來讓我們再看另一個問題從圖中可以看出這四個端口還有一個差別除了 P1 口外 P0P2P3 口都還有其他的功能； RST：復位輸入。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當/EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 發(fā)光二極管 (LED)由特殊的半導體材料砷化鎵、 磷砷化鎵等制成，可以單獨使用，也可以組裝成分段式或點陣式LED 顯示器件 (半導體顯示器 )。它能顯示各種數(shù)字及部份英文字母。如下圖 所示： 第三章 硬件設(shè)計 19 LED七段數(shù)碼管 共陰和共陽結(jié)構(gòu)的 LED 顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的。 8 個筆劃段hgfedcba 對應于一個字節(jié)（ 8 位）的 D D D D D D D D0,于是用 8 位二進制碼就可以表示欲顯示字符的字形代碼 。 由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點，因此使用非常廣泛 。 ：段：根據(jù)發(fā)光顏色決定；小數(shù)點：根據(jù)發(fā)光顏色決定。 DAC0832 介紹及應用 引腳與邏輯結(jié)構(gòu)： DAC0832 芯片有 20 個 引腳的雙列直插式的芯片如 圖所示： 基于單片機的數(shù)控穩(wěn)壓電源電路設(shè)計 20 DAC0832邏輯結(jié)構(gòu)圖 DI7~ DI0: 數(shù)字量輸入信號；其中 : 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 當 ILE、 CS、 WR1同時有效時 , LE=1， LE1 輸入寄存器的輸出隨輸入而變化 WR1 , LE=0， 將輸入數(shù)據(jù)鎖存到輸入寄存器 XFER 轉(zhuǎn)移控制信號，低電平有效 WR2 寫信號 2，低電平有效 當 XFER、 WR2同時有效時 , LE2=1 DAC寄存器輸出隨輸入而變化； 當 WR1 , LE=0， 將輸入數(shù)據(jù)鎖存到 DAC 寄存器，數(shù)據(jù)進入 D/A 轉(zhuǎn)換器，開始 D/A 轉(zhuǎn)換 IOUT1 模擬電流輸出端 1； 當輸入數(shù)字為全 ”1”時 , 輸出電流最大，