數(shù)控制流穩(wěn)壓電源

1、2013年春季開放性實(shí)驗(yàn)題目名稱： 數(shù)控制流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 院系名稱： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 成績(jī)：評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)老師簽名：日 期： 目 錄1 系統(tǒng)概述··································

2、3;······························· 12方案論證·····13硬件設(shè)計(jì)····· ······&#

3、183;·13.1系統(tǒng)的原理方框圖····························13.2 元器件選型················

4、3;························ ········ 2 3.3 硬件主電路···············

5、83;······································24 軟件設(shè)計(jì) ···54.1軟件設(shè)計(jì)思想及主流程·····

6、;····························54.2 流程框圖及關(guān)鍵代碼···65 系統(tǒng)調(diào)試··7設(shè)計(jì)心得 8參考文獻(xiàn)9附錄，源程序 ··········&

7、#183;······10 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)1 系統(tǒng)描述即設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，通過按鍵實(shí)現(xiàn)電壓增到和減小。電壓取自220V交流市電；電壓調(diào)節(jié)范圍（05V）；每按鍵一次電壓增大0.1V或減小0.1V；采用單片機(jī)控制。2 方案論證 1、首先把交流220V整流、穩(wěn)壓至5V，一方面為單片機(jī)供電，另一方面為可調(diào)電源供電。2、單片機(jī)控制D/A轉(zhuǎn)換芯片，把單片機(jī)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的模擬電壓值，輸出供給負(fù)載。3、在電壓輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換芯片，把輸出的電壓值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，發(fā)送給單片機(jī)，由單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示輸出的電壓值。4、用兩個(gè)獨(dú)立

8、按鍵控制輸出電壓增大或減小。3 硬件設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)3.1系統(tǒng)的原理方框圖數(shù)碼管顯示PCF8591ADDA轉(zhuǎn)換芯片單片機(jī)最小系統(tǒng)按鍵3.2元器件選型供電模塊：變壓器，整流橋，7805，三極管，電位器等；控制模塊：STC89C52RC芯片以及構(gòu)成最小系統(tǒng)所有器件，按鍵；執(zhí)行和檢測(cè)模塊：PCF8591數(shù)模模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、數(shù)碼管；編譯環(huán)境：Keil、STCISP。3.3 硬件主電路<1>電源部分：電源部分是把220V交流電經(jīng)過變壓器變壓至6V左右，然后全橋整流、濾波、經(jīng)7805三端穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓，給單片機(jī)提供穩(wěn)定的5V電源。另外還為PCF8591轉(zhuǎn)換芯片供電，給負(fù)載供電。<2>單片機(jī)

9、最小系統(tǒng)電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)是保證單片機(jī)正常工作的最簡(jiǎn)電路組成。包括電源、復(fù)位、晶振三部分電路。STC89C52RC單片機(jī)是低電平復(fù)位。上圖中當(dāng)單片機(jī)上電瞬間電容充電，RST引腳為低電平，產(chǎn)生上電復(fù)位，晶振用的是11.0592MHZ的，在本系統(tǒng)中對(duì)時(shí)間的準(zhǔn)確性沒多大要求。<3>AD、DA轉(zhuǎn)換部分電路：這部分電路的核心就是搭建PCF8591的電路。PCF8591芯片集成了數(shù)模轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換，因此在設(shè)計(jì)電路時(shí)很簡(jiǎn)潔，成本也比較低。PCF8591芯片的數(shù)模轉(zhuǎn)換部分有四路AD轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)果經(jīng)IIC串口傳給控制器；數(shù)模轉(zhuǎn)換部分有一路模擬電壓輸出。模擬輸出電壓大小為：VAOUT=VGND+(V

10、REF-VAGND)/256×Di×2i首先，轉(zhuǎn)換芯片接收到地址碼最后一位的讀寫信號(hào)，確定是進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換還是DA轉(zhuǎn)換。若是DA轉(zhuǎn)換，則根據(jù)下一個(gè)字節(jié)即一個(gè)八位二進(jìn)制數(shù)確定輸出的模擬電壓大小。 若是進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，根據(jù)下一個(gè)字節(jié)，確定上傳那個(gè)通道的轉(zhuǎn)換值，傳遞電壓大小。<4>數(shù)碼管顯示部分電路 數(shù)碼管的顯示直接用單片機(jī)的IO口驅(qū)動(dòng)，顯示范圍是05V，增加或減少的最小單位是0.1V。<5>按鍵控制電路：按下按鈕是一個(gè)低電平，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到一個(gè)低電平時(shí)，控制IIC總線發(fā)出指令。<6>驅(qū)動(dòng)電路部分：由于轉(zhuǎn)換芯片輸出的模擬電壓驅(qū)動(dòng)能力較差，因此，采用

11、射極輸出器，增強(qiáng)帶負(fù)載的能力。其中在輸出端接一個(gè)反饋到，用來檢測(cè)真實(shí)輸出的電壓值，并在數(shù)碼管上顯示。4 軟件設(shè)計(jì)4.1軟件設(shè)計(jì)思想及主流程開始初始化IIC總線，初始化PCF8591檢測(cè)按鍵輸出相應(yīng)的數(shù)字量到IIC總線上接收轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)把接收的數(shù)字信號(hào)在數(shù)碼管上顯示4.2 流程框圖及關(guān)鍵代碼void init_IIC()void start()void stop()void ack()void noack()void Write_Byte(uchar dat)uchar Read_Byte()void DAC_PCF8591(uchar add,uchar dat)uchar ADC_Read

12、(uchar add0,uchar add1,uchar chl)void display(uint dat)void main()5 系統(tǒng)調(diào)試5.1 用51 開發(fā)板實(shí)驗(yàn)由于51開發(fā)板已經(jīng)集成了PCF8591、數(shù)碼管、按鍵。而且所有IO口全部引出，電路搭建非常節(jié)約時(shí)間，因此可以進(jìn)行軟件調(diào)試而不必?fù)?dān)心硬件出問題。5.2 焊接電路板： 準(zhǔn)備材料和器件； 元件檢測(cè)，確定每個(gè)元件能夠正常工作； 焊接，這次使用的的是萬用板，由于單片機(jī)引腳容易被電烙鐵尖擊穿，所以先焊接一個(gè)的底座； 焊接好后，先進(jìn)行檢查，確認(rèn)連線準(zhǔn)確無誤，再通電測(cè)試。設(shè)計(jì)心得通過這次開放性實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)，重要的不在于如何設(shè)計(jì)一個(gè)好的數(shù)控直流

13、穩(wěn)壓電源，而在于學(xué)會(huì)這個(gè)過程。這次的系統(tǒng)性設(shè)計(jì)，我認(rèn)識(shí)到總體規(guī)劃的重要性。要設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，必須要在一個(gè)周密的計(jì)劃下開始。有哪些方案可實(shí)現(xiàn)，用什么方案最優(yōu)化，這些要方案的實(shí)施要把難易程度和個(gè)人實(shí)際能力放在一起考慮，做到產(chǎn)品的電路簡(jiǎn)單性能可靠。確定方案后就要考慮實(shí)施方案的每一個(gè)步驟，確定把方案分成幾個(gè)模塊，分別完成。就拿這個(gè)穩(wěn)壓電源吧，可以分為兩個(gè)部分，一個(gè)是硬件電路包括電源模塊，單片機(jī)最小系統(tǒng)，數(shù)碼管顯示，按鍵，ADDA轉(zhuǎn)換模塊，驅(qū)動(dòng)電路模塊。另一個(gè)是軟件。硬件電路都是一些芯片，構(gòu)建比較簡(jiǎn)單，重在了解它們的特性，掌握它們的使用。軟件編程重難點(diǎn)在使用IIC通信的協(xié)議、轉(zhuǎn)換芯片與單片

14、機(jī)的通信協(xié)議。由于我對(duì)51單片機(jī)應(yīng)經(jīng)有所了解，做好數(shù)控制流穩(wěn)壓電源不會(huì)花很長(zhǎng)時(shí)間的，必須高效完成此事。參 考 文 獻(xiàn)1 新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程.入門、提高、開發(fā) 作者，郭天祥，電子工業(yè)出版社； 2 PCF8591技術(shù)資料；附錄：數(shù)控制流穩(wěn)壓電源源程序：*/#include<reg51.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int #define Write_PCF8591 0x90#define Read_PCF8591 0x91#define Control_By

15、te 0x40unsigned char num2=0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef;/unsigned char num1=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/sbit SCL=P20;sbit SDA=P21;sbit jia=P36;sbit jian=P37;uchar num,temp;void delayms(uint z) /毫秒級(jí)延時(shí)uint x,y;for(x=0;x<z;x+)for(y=0;y<110;y+);void delay

16、() /微秒級(jí)延時(shí)_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();void init_IIC() /總線初始化SDA=1;delay();SCL=1;delay();void start() /開始信號(hào)SDA=1;delay();SCL=1;delay();SDA=0;delay();void stop() /停止信號(hào)SDA=0;delay();SCL=1;delay();SDA=1;delay();void ack() /有應(yīng)答信號(hào)uchar i=0;SCL=1;delay();while(SDA=1)&

17、&(i<250) i+;SCL=0;delay();void noack() /發(fā)出無應(yīng)答信號(hào)SDA=1;delay();SCL=1;delay();SCL=0;delay();void Write_Byte(uchar dat) /寫一個(gè)字節(jié)uchar i;for(i=0;i<8;i+)SCL=0;delay();if(dat&0x80)SDA=1;elseSDA=0;dat=dat<<1;SCL=1;delay();SCL=0;delay();SDA=1;delay();uchar Read_Byte() /讀一個(gè)字節(jié)uchar i,dat;SCL=

18、0;delay();SDA=1;delay();for(i=0;i<8;i+)SCL=1;delay();dat=dat<<1;if(SDA)dat+;SCL=0;delay();return dat;void DAC_PCF8591(uchar add,uchar dat) /寫數(shù)據(jù)start();Write_Byte(add);ack();Write_Byte(Control_Byte);ack();Write_Byte(dat);ack();stop();uchar ADC_Read(uchar add0,uchar add1,uchar chl) /讀數(shù)據(jù)uchar dat;start();Write_Byte(add0);ack();Write_Byte(Control_Byte|chl);ack();start();Write_Byte(add1);ack();dat=Read_Byte();noack();stop();return dat;void display(uint dat) /顯示子函數(shù)uchar ge,sf;ge=dat/1000;sf=dat%1000/100;P0=num1ge;P2=0x7f;delay(5);P0=