52單片機數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設計.doc

課程名稱：數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設計 年級專業(yè)：工程管理1103學生姓名： 袁征 學 號：201114020313數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設計土建 工管 袁征 201114020313采用at89s52單片機作為整機的控制單元，通過改變dac0832的輸入數(shù)字量來改變輸出電壓值，從而使輸出功率管的基極電壓發(fā)生變化，間接地改變輸出電壓的大小。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測實際輸出電壓值的大小，可以將輸出電壓經(jīng)過adc0832進行模數(shù)轉換，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。此系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來解決數(shù)據(jù)的預置以及電壓的步進控制，使系統(tǒng)硬件更加簡潔，各類功能易于實現(xiàn)，能很好地滿足題目的要求?？傮w方案框圖 系統(tǒng)總體方案框圖如圖1所示: 圖1 系統(tǒng)原理框圖4 系統(tǒng)部分功能設計穩(wěn)壓輸出部分穩(wěn)壓輸出原理與電路這部分將數(shù)控部分送來的電壓控制字轉換成穩(wěn)定電壓輸出。d/a轉換部分的輸出電壓作為穩(wěn)壓輸出電路的參考電壓。穩(wěn)壓輸出電路的輸出與參考電壓成比例。穩(wěn)壓輸出電路采用的是串聯(lián)式反饋穩(wěn)壓電路（如圖2），在電路中，q1tip122為調(diào)整管，u6alm358 為比較放大器，r19、r22組成反饋網(wǎng)絡。d/a轉換電路的輸出電壓daout接到 u6a 的同向端，穩(wěn)壓電源的輸出經(jīng)r19、r22組成的取樣電路分壓后送到運放u6a的反向端，經(jīng)運放比較放大后，驅動調(diào)整管q1。路平衡時，d/a電路的輸出電壓 與取樣后的電壓 相等。穩(wěn)壓輸出部分的過流保護電路由r21和q2組成。設 為保護動作電流，則當電源輸出電流i增加到 時，r21上的壓降 *r21使得q2管導通，分掉了q1上的基極電流，使輸出i不再增加，起到了過流保護作用。圖2 穩(wěn)壓輸出部分穩(wěn)壓輸出部分仿真圖圖3 穩(wěn)壓電路仿真圖一般的直流穩(wěn)壓電源是用可變電阻來實現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)，那么要在直流穩(wěn)壓電源的基礎上實現(xiàn)數(shù)字控制的話，實際上很簡單，我們只要將可變電阻換成數(shù)字控制部分來代替，就能實現(xiàn)數(shù)控恒壓源這一課題。所以，首先要做的，就是選擇合適的穩(wěn)壓輸出電路并對其可行性進行了仿真。如圖9，很容易就驗證了此穩(wěn)壓輸出電路的可靠。數(shù)字控制部分單片機部分圖4 單片機控制部分4.2.2 d/a轉換部分系統(tǒng)設置d/a轉換接口，采用8位模數(shù)轉換器dac0832。其電路如圖5. 圖5 d/a轉換部分d/a轉換部分的輸出電壓作為穩(wěn)壓輸出電路的參考電壓。穩(wěn)壓輸出電路的輸出與參考電壓成比例。8位字長的d/a轉換器具有256種狀態(tài)。當電壓控制字從0，1，2，到256時，電源輸出電壓為0.0，0.06，15.0。其時序圖如圖6：圖6dac0832數(shù)模轉換時序圖clk為時鐘端，data為輸入數(shù)據(jù)，load為輸入控制信號。每路電壓輸出值的計算： ref為參考電壓，data為輸入8位的比特數(shù)據(jù)；我們這里用的ref=5v； a/d轉換部分a/d轉換部分我們采用美國國家半導體公司生產(chǎn)的一種8 位分辨率、雙通道a/d轉換芯片adc0832。其電路圖如圖7所示：圖7 a/d轉換部分adc0832 是美國國家半導體公司生產(chǎn)的一種8 位分辨率、雙通道a/d轉換芯片。由于它體積小，兼容性，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。學習并使用adc0832 可是使我們了解a/d轉換器的原理，有助于我們單片機技術水平的提高。adc0832 具有以下特點： 8位分辨率； 雙通道a/d轉換； 輸入輸出電平與ttl/cmos相兼容； 5v電源供電時輸入電壓在05v之間； 工作頻率為250khz，轉換時間為32s； 一般功耗僅為15mw； 8p、14pdip（雙列直插）、picc 多種封裝； 商用級芯片溫寬為0c to +70c，工業(yè)級芯片溫寬為40c to +85c； 芯片接口說明： cs_ 片選使能，低電平芯片使能。 ch0 模擬輸入通道0，或作為in+/-使用。 ch1 模擬輸入通道1，或作為in+/-使用。 gnd 芯片參考0 電位（地）。 di 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。 do 數(shù)據(jù)信號輸出，轉換數(shù)據(jù)輸出。 clk 芯片時鐘輸入。 vcc/ref 電源輸入及參考電壓輸入（復用）。 adc0832 為8位分辨率a/d轉換芯片，其最高分辨可達256級，可以適應一般的模擬量轉換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在05v之間。芯片轉換時間僅為32s，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過di 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。 單片機對adc0832 的控制原理：正常情況下adc0832 與單片機的接口應為4條數(shù)據(jù)線，分別是cs、clk、do、di。但由于do端與di端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設計時可以將do和di 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當adc0832未工作時其cs輸入端應為高電平，此時芯片禁用，clk 和do/di 的電平可任意。當要進行a/d轉換時，須先將cs使能端置于低電平并且保持低電平直到轉換完全結束。此時芯片開始轉換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端clk 輸入時鐘脈沖，do/di端則使用di端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第1 個時鐘脈沖的下沉之前di端必須是高電平，表示啟始信號。在第2、3個脈沖下沉之前di端應輸入2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。其時序圖如圖8. 圖8 adc0832時序表 如圖所示，當此2 位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時，只對ch0 進行單通道轉換。當2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時，只對ch1進行單通道轉換。當2 位數(shù)據(jù)為“0”、“0”時，將ch0作為正輸入端in+，ch1作為負輸入端in-進行輸入。當2 位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時，將ch0作為負輸入端in-，ch1 作為正輸入端in+進行輸入。到第3 個脈沖的下沉之后di端的輸入電平就失去輸入作用，此后do/di端則開始利用數(shù)據(jù)輸出do進行轉換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個脈沖下沉開始由do端輸出轉換數(shù)據(jù)最高位data7，隨后每一個脈沖下沉do端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù)data0，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個字節(jié)的下沉輸出datd0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成，也標志著一次a/d轉換的結束。最后將cs置高電平禁用芯片，直接將轉換后的數(shù)據(jù)進行處理就可以了。 鍵盤部分由于要實現(xiàn)人機對話，要顯示09.9v的電壓值，我們自制3*4按鍵的鍵盤來完成整個系統(tǒng)控制。電路原理如圖9所示。 圖9 鍵盤與顯示電路圖按鍵的具體意義如下：1234567890*enter顯示部分本方案采用ym12864型lcd，可直接顯示4*8個漢字，界面友好，支持串并行兩種連接方式，其電路連接如圖10所示： 圖10 lcd12864與單片機連接圖ym12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ascii字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面。可以顯示84行1616點陣的漢字。 也可完成圖形顯示。 串行接口管腳號管腳名稱電平管腳功能描述1vss0v電源地2vcc3.0+5v電源正3v0-對比度（亮度）調(diào)整4rs(cs）h/lrs=“h”,表示db7db0為顯示數(shù)據(jù)rs=“l(fā)”,表示db7db0為顯示指令數(shù)據(jù)5r/w(sid)h/lr/w=“h”,e=“h”,數(shù)據(jù)被讀到db7db0r/w=“l(fā)”,e=“hl”, db7db0的數(shù)據(jù)被寫到ir或dr6e(sclk)h/l使能信號7db0h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線8db1h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線9db2h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線10db3h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線11db4h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線12db5h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線13db6h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線14db7h/l三態(tài)數(shù)據(jù)線15psbh/lh：8位或4位并口方式，l：串口方式（見注釋1）16nc-空腳17/reseth/l復位端，低電平有效（見注釋2）18vout-lcd驅動電壓輸出端19avdd背光源正端（+5v）（見注釋3）20kvss背光源負端（見注釋3）總電路軟件實現(xiàn)流程圖圖10 總流程圖 電源測試結果電壓測試預置電壓（v）顯示電壓（v）測量電壓（v）11.051.051.21.101.171.41.351.381.61.551.611.81.751.7821.952.002.62.552.6033.003.033.73.703.6855.005.0177.006.9788.108.0698.758.759.79.659.63 性能測試性能指標測量條件測量結果測量儀表全程輸出電壓0-9.9vdm-311型數(shù)字萬用表負載電流=5v, =25 206ma過流保護330ma用單片機控制電源時，輸出直流0-9.9v，液晶屏顯示清晰正確，誤差較小，完美的實現(xiàn)了數(shù)控恒壓源這一課題。但在功能上還不夠強大,沒有顯示預置電壓等等，還可以進一步得到提高。系統(tǒng)總體電路圖系統(tǒng)總程序#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define dataport p2sbit lcm_rs=p15;sbit lcm_rw=p16;sbit lcm_en=p17;sbit k1=p34;sbit k2=p32;sbit k3=p30;sfr p1asf=0x9d;sfr adc_contr = 0xbc;sfr adc_res = 0xbd;sfr adc_resl= 0xbe;void get_ad_result();void ad_init( );extern void writecommandlcm(uchar cmd,uchar attribc);extern void initlcd();extern void displayonechar(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char ddata);extern void displaylistchar(uchar x,uchar y,uchar code *ddata);unsigned char code dispcode=0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39;unsigned char dispbuf8=0,0,16,0,0,16,0,0;uchar ad_value,key,vd=60;unsigned char i,j,temp8,temp9,temp10,temp11;float tt=0.0;uchar tt1=0,tt2=0,tt3=0,m=0;uchar code str0=by 20111018;/uchar code str1=beyond;void delay5ms() unsigned int i=5552; while(i-); void delay400ms() unsigned char jj=5; unsigned int jjj; while(jj-); jjj=7269;while(jjj-);void delay(unsigned int k) unsigned int i,j; for(i=0;ik;i+) for(j=0;j121;j+) ; /-ad convert-void ad_init( )/void ad_init(uchar ad_port_sel ) /adc初始化adc_contr|=0x80; /開adc電源 p1asf=0x01; /設置p1.0高阻輸入方式adc_contr|=0x08; /啟動ad轉換 start=1 void get_ad_result()/啟動ad轉換并返回轉換值 uchar temp;temp=0x10; /判轉換結束標志 adc_flagtemp&=adc_contr;if ( temp )ad_value=adc_res;/讀取ad數(shù)據(jù)adc_contr&=0xe4;/清轉換結束標志adc_flagelseadc_res=0;/清轉換數(shù)據(jù)高8位adc_resl=0;/清轉換數(shù)據(jù)低2位adc_contr|=0xe8;/啟動ad轉換 adc_start/lcd display/void waitforenable(void)dataport=0xff;lcm_rs=0;lcm_rw=1;_nop_();lcm_en=1;_nop_();_nop_();while(dataport&0x80);lcm_en=0;void writecommandlcm(uchar cmd,uchar attribc)if(attribc)waitforenable();lcm_rs=0;lcm_rw=0;_nop_();dataport=cmd;_nop_();lcm_en=1;_nop_();_nop_();lcm_en=0;void writedatalcm(uchar dataw)waitforenable();lcm_rs=1;lcm_rw=0;_nop_();dataport=dataw;_nop_();lcm_en=1;_nop_();_nop_();lcm_en=0;void initlcd()p2=0;writecommandlcm(0x38,0);delay5ms();writecommandlcm(0x08,0); delay5ms(); writecommandlcm(0x08,0); delay5ms();writecommandlcm(0x38,1);writecommandlcm(0x08,1);writecommandlcm(0x01,1); writecommandlcm(0x06,1); writecommandlcm(0x0c,1);void displayonechar(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char ddata)y&=1;x&=15;if(y)x|=0x40;x|=0x80;writecommandlcm(x,0);writedatalcm(ddata);void displaylistchar(uchar x,uchar y,uchar code *ddata)uchar listlength=0;y&=0x1;x&=0xf;while(x=186&ad_value=165&ad_value=122&ad_value=120) vd=60; p0=vd; while(k1=0);e