數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)摘 要隨著電源技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源成為電源研究領(lǐng)域的熱門對象，其突出特點(diǎn)是數(shù)控特性，數(shù)控特性體現(xiàn)在以單片機(jī)為核心實(shí)現(xiàn)對電源的輸出電壓的控制。本設(shè)計(jì)使用的單片機(jī)芯片為89C51。先通過鍵盤輸入數(shù)字電壓，再將電壓數(shù)值顯示在數(shù)碼管上，最后通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換得到模擬輸出電壓。本文主要探討了數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法。首先，簡單介紹了數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源的選題背景，全面總結(jié)了數(shù)控電源的概念、特性以及設(shè)計(jì)思路等方面的問題。其次，系統(tǒng)介紹了數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法。本文所討論的數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)共包括兩個(gè)部分的設(shè)計(jì)：硬件電路設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。硬件部分包括

2、：數(shù)字顯示電路、鍵盤電路、單片機(jī)電路、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路、模擬信號放大電路以及輸出電流過流保護(hù)電路的設(shè)計(jì)。軟件部分包括：單片機(jī)的初始化以及各模塊的執(zhí)行程序。其中初始化包括：調(diào)整堆棧指針、需要使用的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的初始化、設(shè)置數(shù)控電源的開機(jī)輸出電壓以及CPU中斷部分設(shè)置。接著，將軟件和硬件相結(jié)合，從總體上實(shí)現(xiàn)數(shù)控電源的位選、數(shù)值調(diào)整等特性。最后，對設(shè)計(jì)結(jié)果做了整體地概述和分析。包括設(shè)計(jì)中遇到的問題、元器件的選擇和個(gè)人體會等。關(guān)鍵詞：數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源；單片機(jī)；數(shù)字顯示；位選擇；數(shù)值調(diào)整AbstractWith the power technical progress, NC adjustable

3、power supply power have become the most popular object of research areas, the prominent feature of the NC is NC characteristics.it embodied in the microcontroller as the core to achieve the power output voltage control.The design of the microcontroller chip for the 89 C51. first, Through digital key

4、board input voltage, and then voltage values in the digital display on the final through D / A converters are analog output voltage. This article on the NC adjustable power supply design.Firstly, the NC adjustable power supply of choice to do a simple background briefing, a comprehensive summary of

5、the NC concept of power, features and design ideas, and other aspects.Secondly, the NC adjustable power supply design to the system introduced. This paper presented by the NC adjustable power supply design, including a total of two parts of the design: hardware circuit design and software systems de

6、sign. Hardware, including: the power supply design, figures show circuit, keyboard circuit, SCM circuits, digital / analog converter circuit, analog amplifier and the output current over-current protection circuit. Software includes: MCS module initialization and the implementation procedures. Initi

7、alized which include: adjusted stack pointer, the need to use the internal data memory of the initialization, set up the boot NC power output voltage and CPU interruption of the set.In succession, that is software and hardware integration, the overall realization of the power of the NC digital elect

8、ion, numerical adjustments characteristics.Finally, the results do the overall design overview and analysis. This includes some of the problems encountered in the design, the choice of components and personal experience and so on.Key words: NC adjustable power supply; SCM; figures show; digital Choi

9、ce; numerical adjustment目 錄1 緒論11.1 簡介11.2 論文選題背景11.3 論文研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)21.3.1 論文研究的主要內(nèi)容2 論文結(jié)構(gòu)22 系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì)42.1 穩(wěn)壓電源的基本原理42.2 穩(wěn)壓電源的原理圖52.3 紋波處理52.2.1 紋波的概念62.2.2 紋波的害處6 紋波電壓的抑制方法63 硬件電路設(shè)計(jì)73.1 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架73.2 單片機(jī)發(fā)展和組成73.2.1 單片機(jī)的組成83.2.2 89C51單片機(jī)的引腳描述及片外總線結(jié)構(gòu)93.3 譯碼顯示電路113.3.1 輸入、輸出接口P0P3113.3.2 并行輸入/輸出口概述113.3.3 串行輸

10、入/輸出口概述113.3.4 數(shù)碼管133.3.5 基于串行輸入/輸出口的數(shù)碼管電路143.4 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路163.4.1 DAC0832數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用163.4.2 DAC0832數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的介紹163.5 鍵盤電路193.5.1 中斷系統(tǒng)介紹193.5.2 鍵盤電路233.6 放大電路的設(shè)計(jì)283.7 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)283.8 硬件部分的系統(tǒng)設(shè)計(jì)304 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)325 結(jié)束語34參考文獻(xiàn)36致 謝37附 錄：381 緒論1.1 簡介隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電源作為任何電器設(shè)備的供電電路，也在不斷的發(fā)展和完善中。電路系統(tǒng)都需要有電源的帶動(dòng)才能是使各模塊有能量運(yùn)行起來，

11、所以說電源在電路系統(tǒng)中起到了致關(guān)重要的作用，它是電路系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)。而電源的種類非常多，包括直流穩(wěn)壓電源、直流恒流電源及交流穩(wěn)壓電源等等。數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源則成為近年來不斷研究和發(fā)展的新方向，它在傳統(tǒng)電源的基礎(chǔ)上增加了以單片機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字控制部分，使得電源的通用性得到增強(qiáng)，即它的輸出電壓是可以調(diào)整的，這樣，一個(gè)電源就可以為需求電壓不同的電器設(shè)備供電了。數(shù)控電源就克服了普通電源只能輸出恒定電壓值的缺點(diǎn)，即它能在其他硬件設(shè)備的支持下通過單片機(jī)編程來改變電壓的輸出范圍和步近系數(shù)。因此，數(shù)控電源將會成為電源發(fā)展的主流，倍受人們的關(guān)注。1.2 設(shè)計(jì)選題背景電力電子技術(shù)包括功率半導(dǎo)體器件與IC技術(shù)、功率變換

12、技術(shù)及控制技術(shù)等幾個(gè)方面，其中電力電子器件是電力電子技術(shù)的重要基礎(chǔ)?，F(xiàn)代電力電子技術(shù)無論對改造傳統(tǒng)工業(yè)（電力、機(jī)械、礦冶、交通、化工、輕紡等），還是對高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)（航天、激光、通信、機(jī)器人等）都至關(guān)重要，并已發(fā)展成為一門獨(dú)立學(xué)科領(lǐng)域，其應(yīng)用領(lǐng)域幾乎涉及到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)工業(yè)部門。一代器件決定一代電力電子技術(shù)。每一代新型電力電子器件的出現(xiàn)，總是帶來一場電力電子技術(shù)的革命。電源技術(shù)是應(yīng)用電力電子半導(dǎo)體器件，綜合自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)(微處理器)技術(shù)和電磁技術(shù)的多學(xué)科邊緣交叉技術(shù)。在各種高質(zhì)量、高效、高可靠性的電源中起關(guān)鍵作用，是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用。 當(dāng)前，電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動(dòng)化、智能化、機(jī)

13、電一體化的基礎(chǔ)，正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。在不遠(yuǎn)的將來，電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng) 濟(jì)、實(shí)用，實(shí)現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。近年來，數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源也隨著數(shù)字時(shí)代的步伐前進(jìn)，數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源以其數(shù)控可調(diào)、使用方便、長期投入費(fèi)用低等的特點(diǎn)深受人們的喜愛。隨著集成芯片的不斷發(fā)展，電源的設(shè)計(jì)也變得簡單了，不用一步一步地去連接復(fù)雜的電路，各部分的電路都集成在各部分的功能模塊中，然后將其封裝起來，構(gòu)成模塊整體，這樣，電源的設(shè)計(jì)、制作以及故障維修也相對比較簡單了，當(dāng)需要用到某些功能時(shí)，只需要將那些功能模塊連接起來組成一個(gè)整體電路，再經(jīng)過調(diào)試和測試便可以達(dá)到其

14、特定功能，如果整體電路中的某個(gè)部分出現(xiàn)了錯(cuò)誤，那么可以對各模塊進(jìn)行檢查，維修起來自然比較方便。本設(shè)計(jì)中的數(shù)控電源就是模塊設(shè)計(jì)中的一個(gè)比較好的應(yīng)用。它的主要功能部分都運(yùn)用了集成芯片，你不需要知道各芯片的內(nèi)部電路是這樣連接的，只需要知道各芯片管腳的功能和用法就可以了，這樣使問題大大的簡單化了。隨著計(jì)算機(jī)在各種智能控制系統(tǒng)應(yīng)用中的不斷深入與蓬勃發(fā)展，單片機(jī)更以其小巧的外形、較高的性價(jià)比、靈活的控制方式廣泛地應(yīng)用在這一領(lǐng)域。本文所介紹的數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源，將低價(jià)位的單片機(jī)引入電源設(shè)計(jì)中，以單片機(jī)作為核心部件，利用鍵盤產(chǎn)生中斷，利用中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)各模塊的功能。目前，更高功率水平的動(dòng)向跨越了各種應(yīng)用，同時(shí)

15、伴隨著分布式電源架構(gòu)，尤其是中間總線架構(gòu)（IBA），它們增加了對機(jī)架安裝AC/DC前端的需求。與此需求相對應(yīng)，近期市場上出現(xiàn)了很多新型前端電源。C&D技術(shù)公司的D1U-W-1200-12-HC可以1U的外形提供高達(dá)1200W功率，它是該公司1U前端系列電源中的一員，該系列可提供高達(dá)1600W功率。1200W版面向刀片服務(wù)器、工作站、存儲系統(tǒng)以及其它采用12V分布式電源架構(gòu)的應(yīng)用。另外，該電源的典型效率為91%。除了越來越多地使用大功率前端電源以外，這些電源還顯示出推動(dòng)AC/DC電源市場發(fā)展的一些其它趨勢：1）更關(guān)注電源效率；2）轉(zhuǎn)向數(shù)字電源。 我相信數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源的發(fā)展將會

16、走上更高的臺階。1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容及論文結(jié)構(gòu)1.3.1 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)的數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源是以單片機(jī)為核心控制系統(tǒng)。單片機(jī)控制系統(tǒng)具有低價(jià)、智能的優(yōu)勢，能夠根據(jù)需求的不同而作相應(yīng)的調(diào)整，更加個(gè)性化1。同時(shí)，使用單片機(jī)控制系統(tǒng)能夠節(jié)約能源、保護(hù)設(shè)備、延長設(shè)備的使用時(shí)間。該設(shè)計(jì)包括硬件和軟件兩個(gè)部分。硬件設(shè)計(jì)包括：譯碼顯示電路、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器電路、鍵盤電路、放大電路和保護(hù)電路等幾個(gè)方面。軟件設(shè)計(jì)包括：單片機(jī)初始化和各中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)，單片機(jī)初始化包括以下內(nèi)容：1）調(diào)整堆棧指針SP，例如把堆棧指針調(diào)整到70H以避開工作寄存器區(qū)域。2）需要使用的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器存儲單元內(nèi)容初始化。3）設(shè)置數(shù)控電源的

17、開機(jī)輸出電壓，例如通過向數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器寫入數(shù)值0使得數(shù)控電源的開機(jī)輸出電壓為0。4）允許CPU中斷、允許外部中斷0中斷、允許外部中斷1中斷。外部中斷0的中斷信號由保護(hù)電路產(chǎn)生，外部中斷1的信號由鍵盤電路產(chǎn)生2。各中斷服務(wù)程序見附錄。1.3.2 論文結(jié)構(gòu)論文的主要章節(jié)安排如下：第1章為緒論，本章從設(shè)計(jì)的選題背景出發(fā)，介紹了數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源的基本概況、發(fā)展?fàn)顩r以及研究現(xiàn)狀。第2章為系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)部分，這部分是對整個(gè)模塊的供電直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)的供電電源包括：+5V、+12V、15V。第3章為硬件設(shè)計(jì)部分，這部分包括：89C51單片機(jī)、譯碼顯示電路、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路、鍵盤電路、放大電路、

18、保護(hù)電路幾個(gè)部分。第4章為軟件設(shè)計(jì)部分，例如單片機(jī)的初始化和各功能模塊的軟件編程等。第5章為設(shè)計(jì)總結(jié)部分，該部分對整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了綜合性的描述。2 系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì)2.1 穩(wěn)壓電源的基本原理直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)是電子設(shè)備的能源電路，關(guān)系到整個(gè)電路設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性和可靠性，是電路設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，本數(shù)控可調(diào)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)中要用到的直流穩(wěn)壓電源有：+5V、+12V、±15V。其中，+5V主要供單片機(jī)芯片和D/A轉(zhuǎn)換芯片使用，電流最大約為400mA；+15V作為運(yùn)放的正電源，同時(shí)也是穩(wěn)壓輸出的主電源，電流最大約為450mA，15V作為運(yùn)放的負(fù)電源，+12V給基準(zhǔn)電壓源供電，該電流較小，不超過

19、50mA。直流電源電路一般由電源變壓器、整流濾波電路以及穩(wěn)壓電路所組成如圖2.1所示。圖2.1 直流穩(wěn)壓電源基本組成框圖電源變壓器的作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓變成整流電路所需要的電壓。整流電路的作用是將交流電壓變換成脈動(dòng)的直流，它主要有半波整流、全波整流方式，可以由整流二極管構(gòu)成整流橋堆來執(zhí)行。濾波電路的作用是將脈動(dòng)直流濾除紋波，變成紋波小的，常見的電路有RC濾波、LC濾波、型濾波等,常用的選LC濾波電路。其中，它們的關(guān)系為 （2.1）其中，n為變壓器的變比。 （2.2）每只二極管或橋堆所承受的最大反向電壓 （2.3）對于橋式整流電路，每只二極管的平均電流 （2.4） RC濾波電路中，C的

20、選擇應(yīng)適應(yīng)下式，即RC放電時(shí)間常數(shù)應(yīng)滿足 （2.5）式中，T為輸入交流信號周期，R為整流濾波電路的等效負(fù)載電阻。穩(wěn)壓的作用是將濾波電路輸出電壓經(jīng)穩(wěn)壓后，輸出比較穩(wěn)定的電壓。2.2 穩(wěn)壓電源的原理圖4種穩(wěn)壓電源分別如下圖2.2，2.3，2.4所示。圖2.2 +5V穩(wěn)壓電源電路此5V電壓用來給單片機(jī)芯片（89C51）和數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器芯片（DAC0832）提供電壓，電容C1和C2用來有效地濾除高頻交流分量，從而減小紋波。圖2.3 +12V穩(wěn)壓電源電路此+12V給基準(zhǔn)電壓源供電，它主要用在電壓放大電路和電流放大電路中作為三級管的集電極電壓，電容的作用和5V電壓中電容作用相同。圖2.4 ±1

21、5V穩(wěn)壓電源電路此±15V電壓用來給電路中的放大器供電，+15V作為運(yùn)放的正電源，同時(shí)也是穩(wěn)壓輸出的主電源，-15V作為運(yùn)放的負(fù)電源。電容作用同上。2.3 紋波處理 紋波的概念由于直流穩(wěn)定電源一般是由交流電源經(jīng)整流穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)而形成的，這就不可避免地在直流量中帶有一些交流成份，這種疊加在直流量上的交流分量就稱之為紋波。紋波的成分較為復(fù)雜，它的形態(tài)一般為頻率高于工頻的類似正弦波的諧波，另一種則是寬度很窄的脈沖波。對于不同的場合，對紋波的要求各不一樣。對于電容器老練來說，無論是那一種紋波，只要不是太大，一般對電容器老練質(zhì)量不會構(gòu)成影響。而對程控機(jī)電源或音響設(shè)備中所使用的電源，由于寬度很窄的

22、脈沖沒有足夠的能量來推動(dòng)喇叭的紙盆或話機(jī)的聽筒而形成雜音。因此對于這種窄脈沖的要求可以放寬。2.2.2 紋波的害處紋波如果不加以控制，將會給整個(gè)系統(tǒng)帶來極大的壞處。紋波的害處主要有以下幾點(diǎn)： 容易在用設(shè)備中產(chǎn)生不期望的諧波，而諧波會產(chǎn)生較多的危害。   降低了電源的效率。 較強(qiáng)的紋波會造成浪涌電壓或電流的產(chǎn)生，導(dǎo)致燒毀用設(shè)備。會干擾數(shù)字電路的邏輯關(guān)系，影響其正常工作。   會帶來噪音干擾，使圖像設(shè)備、音響設(shè)備不能正常工作。2.2.3 紋波電壓的抑制方法抵制紋波電壓的方法，常見的有以下幾種：在成本、體積允許的情況下，盡可能采用全波或三相全波整流電路。加大濾

23、波電路中電容容量，條件許可時(shí)使用效果更好的LC濾波電路。使用效果好的穩(wěn)壓電路，對紋波抑制要求很高的地方使用模擬穩(wěn)壓電源而不使用開關(guān)電源。合理布線。本設(shè)計(jì)中采用的是高容量的濾波電容和穩(wěn)定性比較好的穩(wěn)壓電路，能夠有效地控制紋波。3 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架數(shù)控電源的硬件電路組成框圖如圖3.1所示。它包括顯示電路、鍵盤電路、單片機(jī)電路、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路、模擬信號放大電路。圖3.1 數(shù)控電源的硬件電路組成框圖圖3.1所示數(shù)控電源的輸出電壓是由鍵盤控制的。通過鍵盤把需要輸出的電壓值以步進(jìn)方式輸入到單片機(jī)。這里需要注意的是在使用步進(jìn)方式調(diào)整數(shù)據(jù)時(shí)，輸出電壓不能隨著變化，以避免在調(diào)整過程中加到

24、負(fù)載上的電壓不能滿足要求。輸出電壓應(yīng)該在完成步進(jìn)調(diào)整以后再發(fā)生變化，直接向負(fù)載施加所需要的電壓值。顯示電路既可用來顯示輸出的電壓，也可以來顯示鍵盤電路的調(diào)整過程。在使用鍵盤完成輸出電壓的調(diào)整后，輸出電壓對應(yīng)的數(shù)據(jù)被送入數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生輸出模擬電壓。數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓隨著它的輸入數(shù)據(jù)的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓的步進(jìn)調(diào)整。在數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的輸出模擬電壓不滿足輸出電壓范圍的要求，需要增加一個(gè)電壓放大器。模擬信號放大電路包括電壓放大和電流放大兩個(gè)部分，前者使得輸出電壓滿足要求，后者降低負(fù)載變化對輸出電壓的影響。3.2 單片機(jī)發(fā)展和組成隨著微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與發(fā)展，

25、它已被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)中，使人們的日常生活、工作都發(fā)生了重大變化。如果沒有微型計(jì)算機(jī)，人們的工作、生活的質(zhì)量將受很大的損失。單片微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與性能，越來越普及地應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。本章主要介紹什么是單片微型計(jì)算機(jī)；它與微型計(jì)算機(jī)的區(qū)別是什么；單片微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況及其特點(diǎn)和應(yīng)用。通過本章的學(xué)習(xí)，可以初略的認(rèn)識和了解單片微型計(jì)算機(jī)1。3.2.1 單片機(jī)的組成單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī)。它在一塊芯片上集成了各種功能部件：中央處理器（CPU）、隨機(jī)存取存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和各種輸入/輸出（I/O）接口（如并行I/O口、串

26、行I/O口和A/D轉(zhuǎn)換器）等。它們之間相互連結(jié)，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)2。如圖3.2所示。圖3.2 單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖單片機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)階段：第一階段（19711974年），主要是美國INTEL公司從早先的第一臺MCS-4微型計(jì)算機(jī)，到后來功能較強(qiáng)的8位微處理器Intel8008和FAIRCHILD公司的F8微處理器。這些微處理器雖說還不是單片機(jī)，但從此拉開了研制單片機(jī)的序幕。第二階段（19741978），初級單片機(jī)階段，以INTEL公司的MCS-48為代表。這個(gè)系列的單片機(jī)內(nèi)集成有8位CPU，并行I/O口，8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，尋址范圍不大于4K，且無串行口。第三階段（19781983），高

27、性能單片機(jī)階段。在這一階段的單片機(jī)普遍帶有串行口，多級中斷處理系統(tǒng)和16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。片內(nèi)ROM，RAM容量加大，且尋址范圍可達(dá)64K字節(jié)，有的片內(nèi)還帶有A/D轉(zhuǎn)換器接口。這類單片機(jī)有INTEL公司的MCS-51，MOTOROLA公司的6801和ZILOG公司的Z8等。其中MCS-51系列產(chǎn)品，由于其優(yōu)良的性能價(jià)格比，特別適合我國的國情，MCS-51系列單片機(jī)有可能穩(wěn)定相當(dāng)一段時(shí)期?，F(xiàn)在，國內(nèi)的MCS-51熱正在升溫，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加大，MCS-51系列單片機(jī)必將在各個(gè)領(lǐng)域大顯身手。第四階段（1983現(xiàn)在），8位單片機(jī)鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)推出階段。此階段主要特征是一方面發(fā)展16位

28、單片機(jī)及專用單片機(jī)；另一方面不斷完善高檔8位單片機(jī)，改善其結(jié)構(gòu)，以滿足不同用戶的需要。MCS-51系列屬高檔單片機(jī)，近年來，INTEL公司在提高該系列產(chǎn)品性能方面做了不少工作，相繼推出了不少新產(chǎn)品：8052/8752/8032、低功耗的CHMOS工藝芯片80C51/87C51/80C31、具有高級語言編程的芯片8052AH-BASIC、高性能的C252系列等。在本次設(shè)計(jì)中我們采用了MCS-51系列中的89C51來完成產(chǎn)品的CPU的功能。3.2.2 89C51單片機(jī)的引腳描述及片外總線結(jié)構(gòu)89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh Programmable an

29、d Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。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MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，89C2051是它的一種精簡版本。89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。89C51的主要特性有：與MCS-51 兼容；4K字節(jié)可編程閃爍存儲器；壽命：1000寫/

30、擦循環(huán)；數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年；全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz；三級程序存儲器鎖定；128*8位內(nèi)部RAM；32可編程I/O線；兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；5個(gè)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(shí)鐘電路3。圖3.3 89C51引腳配置圖下面按其引腳功能分為四部分?jǐn)⑹鲞@40條引腳的功能：1） 主電源引腳VCC和GNDVCC（40腳）接+5V電壓。GND（20腳）接地。2） 外接晶體引腳XTAL1和XTAL2XTAL1 和XTAL2外接晶體振蕩器(簡稱晶振)或陶瓷諧振器,就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器，并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘

31、脈沖。3） 控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD、ALE/、和/VPPRST/VPD：當(dāng)振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。在此引腳與VSS引腳之間連接一個(gè)約10K的下拉電阻，與VCC引腳之間連接一個(gè)約10F的電容，可以保證可靠地復(fù)位。VCC掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保持內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)VCC主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍（5土0.5V）內(nèi)，VPD就向內(nèi)部RAM提供備用電源。ALE/：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍然以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號

32、，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此，它可用作對外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。然而要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。ALE端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）8個(gè)LS型的TTL輸入電路。對于EPROM型的單片機(jī)（如8751），在EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（）。：此腳的輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。在從外部程序存儲器取令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的信號將不出現(xiàn)。同樣可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出）8個(gè)LS型的TTL輸入。/VPP：當(dāng)端保持高電平時(shí)，訪問內(nèi)部程序存儲器，但在PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過0FFFH（對8

33、051/8751/80C51）或1FFFH（對3052）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。當(dāng)保持低電平時(shí)，則只訪問外部程序存儲器，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。對于常用的8031來說，無內(nèi)部程序存儲器，所以腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲器。對于EPROM型的單片機(jī)（如8751），在EPROM編程期間，此引腳也用于施加21伏的編程電源（VPP）。4） 輸入/輸出（I/0）引腳P0、P1、P2、P3（共32根）P0口（39腳-32腳）：是雙向8位三態(tài)I/O口，在外接存儲器時(shí)，與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS TTL負(fù)載。P1口（l腳-8腳）：是8位準(zhǔn)雙

34、向I/O口。由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向I/O口。能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)LS TTL負(fù)載。對8052、8032，P1.0引腳的第二功能為T2定時(shí)/計(jì)數(shù)器的外部輸入，P1.1引腳的第二功能為T2EX捕捉、重裝觸發(fā)，即T2的外部控制端。對EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低8位地址。P2口（21腳-28腳）：是8位準(zhǔn)雙向I/O口。在訪問外部存儲器時(shí)，它可以作為擴(kuò)展電路高8位地址總線送出高8位地址。在對EPROM編程和程序驗(yàn)證期間，它接收高8位地址。P2可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)LS TTL負(fù)載。P3口（l0腳-17腳）：是8位準(zhǔn)雙向I/O口，在MCS-5

35、1中，這8個(gè)引腳還用于專門功能，是復(fù)用雙功能口。P3能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)LS TTL負(fù)載。作為第一功能使用時(shí)，就作為普通I/O口用；功能和操作方法與P1口相同。作為第二功能使用時(shí)，各引腳的定義如表3.1所示。值得強(qiáng)調(diào)的是，P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能4。表3.1 P3口的第二功能定義口線引腳第二功能P3.010RXD（串行輸入口）P3.111TXD（串行輸入口）P3.212（外部中斷0）P3.313（外部中斷1）P3.414T0 （定時(shí)器0外部輸入）P3.515T1 （定時(shí)器1外部輸入）P3.616（外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖）P3.717（外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈

36、沖）3.3 譯碼顯示電路3.3.1 輸入、輸出接口P0P3 單片機(jī)具有4個(gè)分別被命名為P0、P1、P2和P3的8位并行輸入/輸出接口，其中各口的功能在前面已經(jīng)做了相應(yīng)的介紹。輸入/輸出口與外設(shè)之間傳遞方式一般有兩種方式：并行輸入/輸出和串行輸入/輸出。3.3.2 并行輸入/輸出口概述并行輸入輸出方式與外設(shè)之間傳送的位數(shù)為8位，數(shù)據(jù)傳送需要8條數(shù)據(jù)線。尋址空間的尋址范圍為64KB，故尋址需要16條地址線。P0口的8個(gè)引腳通過時(shí)分方式被用作數(shù)據(jù)總線和地址總線的低8位，P2口的8個(gè)引腳被單獨(dú)用作地址總線的高8位。由于一個(gè)實(shí)際的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)不可避免地需要擴(kuò)展一些外圍器件，這些外圍器件的地址都占用外圍

37、外部數(shù)據(jù)存儲空間的地址資源，因此P0口可P2口通常不被通用并行輸入/輸出接口。P3口除了可以被用作通用并行輸入/輸出接口外，還具有表3.1所示的第二功能。如果不對單片機(jī)的輸入/輸出口進(jìn)行擴(kuò)展，通常能用作通用并行輸入/輸出接口的端口僅剩下P1口。綜上所述，并行通信方式的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳送速度快，所有的數(shù)據(jù)位同時(shí)傳送，缺點(diǎn)是電路比較復(fù)雜，一個(gè)并行的數(shù)據(jù)有多少位，就需要多少條傳輸線。3.3.3 串行輸入/輸出口概述 采用串行通信方式時(shí)，所有的數(shù)據(jù)位按一定的順序、通過一條傳輸線逐個(gè)地進(jìn)行傳送。它的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單，僅一條傳輸線；缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳送速度慢，89C51系列單片機(jī)提供的同步通信和異步通信兩種串行通信模

38、式。串行通信的接受部分具有緩沖能力，即已經(jīng)受到的第一個(gè)字節(jié)在被讀取之前就可以開始接受第二個(gè)字節(jié)。但是應(yīng)當(dāng)注意的是，如果第2個(gè)字節(jié)完成接受，而第一個(gè)字節(jié)仍沒有被讀取，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)將被丟失。串行輸入/輸出具有獨(dú)立的發(fā)送和接受緩沖寄存器，它們共同被稱為串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器（SBUF），并占用特殊功能寄存器的同一地址（99H）。發(fā)送緩沖寄存器只能寫入不能讀出，接受緩沖寄存器只能讀出不能寫入，因此他們的區(qū)分可以通過指令來實(shí)現(xiàn)。串行輸入/輸出的數(shù)據(jù)使用引腳RXD和引腳TXD可以同時(shí)接受和發(fā)送數(shù)據(jù)。引腳RXD和引腳TXD也就是引腳P3.0和引腳P3.1，這里它們被按P3口的第2功能來使用。 串行輸入/輸出口

39、的工作方式89C51串行口的工作方式可以分為4種工作方式。這4種工作方式的簡述如下：1）工作方式0串行口工作方式0為同步移位寄存器方式。在這種方式下，串行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收都是通過引腳RXD進(jìn)行，引腳TXD用來傳送同步移位脈沖。串行數(shù)據(jù)一幀的位數(shù)為8位，傳輸時(shí)低位在前，高位在后。數(shù)據(jù)傳送的波特率是固定的，為單片機(jī)時(shí)鐘頻率的1/12。如果單片機(jī)的時(shí)鐘脈沖頻率為12MHZ，則數(shù)據(jù)傳送的波特率是1MB。串行工作方式0的數(shù)據(jù)傳輸波特率不受電源控制寄存器（PCON）中SMOD位的影響。2）工作方式1串行口工作方式1為異步通信方式。串行數(shù)據(jù)一幀的數(shù)據(jù)為10位：1位起始位、8位數(shù)據(jù)位和一位停止位。數(shù)據(jù)位傳輸時(shí)

40、低位在前，高位在后。串行數(shù)據(jù)的發(fā)送通過引腳TXD進(jìn)行，串行數(shù)據(jù)的接收都是通過引腳RXD進(jìn)行。數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈适强勺兊摹?）工作方式2串行口工作方式2為異步通信方式。串行數(shù)據(jù)一幀的數(shù)據(jù)為11位：1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位可編程位和一位停止位。數(shù)據(jù)位傳輸時(shí)低位在前，高位在后，緊接著是可編程位。串行數(shù)據(jù)的發(fā)送通過引腳TXD進(jìn)行，串行數(shù)據(jù)的接收都是通過引腳RXD進(jìn)行。數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈适枪潭ǖ?。是單片機(jī)時(shí)鐘頻率的1/32或是1/64。具體工作在哪一種波特率由電源控制寄存器(PCON)SMOD位的內(nèi)容決定，當(dāng)SMOD位被置1，波特率是單片機(jī)時(shí)鐘頻率的1/32；當(dāng)SMOD位被清0，波特率是單片機(jī)時(shí)鐘頻率的

41、1/64。在發(fā)送時(shí)，數(shù)據(jù)幀中可編程位的值取決于串行口控制寄存器(SCON)的位TB8。例如把程序狀態(tài)字(PSW)的位P的值送入TB8可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠媾夹ｒ?yàn)。在接收時(shí)，數(shù)據(jù)幀中的可編程位送入串行口控制寄存器(SCON)的位RB8，停止位這時(shí)被丟失。4）工作方式3串行口工作方式3除數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈适强勺兊耐?，其他與工作方式2相同。串行輸入/輸出口的工作控制寄存器控制串行輸入/輸出口工作的控制寄存器有兩個(gè)：串行口控制寄存器(SCON)和電源控制寄存器(PCON)。 串行口控制寄存器(SCON)串行口控制寄存器(SCON)在特殊功能寄存器中的字節(jié)地址為98H，它既可以進(jìn)行字節(jié)尋址，也可以進(jìn)行位尋址

42、。這個(gè)寄存器的格式如表3.2所示。表3.2 串行口控制寄存器(SCON)的格式數(shù)據(jù)位D7D6D5D4D3D2D1D0SCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI在表3.2中，每一位的具體功能如下。SM0和SM1：串行口工作方式控制位，工作方式的功能說明如表3.3所示。表3.3 串行口的工作方式SM0 SM1工作方式 功能說明000 同步移位寄存器方式 01 18位異步通信方式,波特率可變1029位異步通信方式,波特率為focs/32或focs/641 13 9位異步通信方式,波特率可變 REN：串行接收使能控制位。TB8：串行工作方式2和3時(shí)被發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)。RB8：串行工作方式2和

43、3時(shí)被接收的第9位數(shù)據(jù)。 TI：發(fā)送中斷標(biāo)志位。 RI：接收中斷標(biāo)志位。 電源控制寄存器(PCON)電源控制寄存器(PCON)在特殊功能寄存器中的字節(jié)地址為87H，它沒有位尋址功能，只能進(jìn)行字節(jié)尋址。這個(gè)寄存器的格式如表3.4所示。表3.4 電源控制寄存器(PCON)的格式數(shù)據(jù)位 D7D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0PCONSMOD GF1 GF0 PD IDL復(fù)位值 0 X X X 0 0 0 0電源控制寄存器(PCON)中僅有D7位SMOD，在串行輸入/輸出口中的控制中被應(yīng)用，它被用來控制串行通信的波特率。SMOD為1時(shí)的波特率是它為0時(shí)的2倍。3.3.4 數(shù)碼管數(shù)碼管是單片機(jī)應(yīng)用

44、電路中常用的顯示器件。每個(gè)數(shù)碼管由8個(gè)發(fā)光二極管組成。數(shù)碼管有共陰極和共陽極兩種類型。共陰極數(shù)碼管內(nèi)部8個(gè)二極管的陰極被連接在一起和引腳com相接，在使用是引腳應(yīng)接低電平，當(dāng)數(shù)碼管其余的某個(gè)引腳接高電平，則相應(yīng)的發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。共陽極數(shù)碼管com端應(yīng)接高電平，當(dāng)數(shù)碼管其余的某個(gè)引腳接低電平，則相應(yīng)的發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。各數(shù)碼管的原理圖和電路符號圖如下圖3.4（a）、（b）、（c）、（d）所示。（a）共陰數(shù)碼管原理圖 （b）共陽數(shù)碼管原理圖（c）共陰數(shù)碼管電路符號圖 （d）共陽數(shù)碼管電路符號圖圖3.4 數(shù)碼管的原理圖和電路符號圖3.3.5 基于串行輸入/輸出口的數(shù)碼管電路如前所述，89C51芯片

45、提供的并行輸入/輸出口是有限的，因此必須想辦法進(jìn)行擴(kuò)展。應(yīng)用串行工作方式0的同步移位寄存器方式是擴(kuò)展輸入/輸出能力的一種方法。串行口工作方式0的輸出時(shí)序圖3.5所示。圖3.5 串行口工作方式0的輸出時(shí)序圖當(dāng)向串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器SBUF寫入一個(gè)數(shù)據(jù)，在引腳RXD和引腳TXD將自動(dòng)產(chǎn)生如圖3.5所示的信號。引腳RXD輸出數(shù)據(jù)，引腳TXD輸出同步移位時(shí)鐘。同步移位時(shí)鐘的周期等于單片機(jī)的工作周期，因此輸出一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)需要8個(gè)單片機(jī)的工作周期。串行口輸出一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)需要8個(gè)單片機(jī)的工作周期這一點(diǎn)在編程時(shí)應(yīng)該注意，不能連續(xù)地編寫兩條向串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器(SBUF)寫入數(shù)據(jù)的指令。因?yàn)槿绻谝粋€(gè)數(shù)據(jù)還沒

46、有被全部發(fā)送出，再向串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器(SBUF)寫入一個(gè)數(shù)據(jù)，新寫入的數(shù)據(jù)將覆蓋沒有完成發(fā)送的第一個(gè)數(shù)據(jù)的剩余內(nèi)容，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤。引腳RXD的輸出數(shù)據(jù)不能直接送入數(shù)碼管，這是因?yàn)榇袛?shù)據(jù)通過一條線輸出，而數(shù)碼管的工作則同時(shí)需要8個(gè)輸入信號。使用8位移位寄存器74LS164可以把串行信號轉(zhuǎn)換成數(shù)碼管所需要的并行信號以滿足數(shù)碼管的需要5。74LS164的功能表如表3.5所示。表3.5 74LS164的功能表 輸 入 輸 出MRCLKDsaDsb Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7 0×××00 0000 00 10××Q00Q10Q20Q30Q

47、40Q50Q60Q701111Q00Q10Q20Q30Q40Q50Q6010 ×0Q00Q10Q20Q30Q40Q50Q601×00Q00Q10Q20Q30Q40Q50Q60由于本設(shè)計(jì)中需要用到兩個(gè)數(shù)碼管，所以需要兩個(gè)74LS164來驅(qū)動(dòng)兩個(gè)數(shù)碼管。從單片機(jī)TXD引腳來的同步移位信號同時(shí)加到兩個(gè)74LS164的引腳CLK，從單片機(jī)RXD引腳來的串行數(shù)據(jù)信號加到第1個(gè)74LS164的串行數(shù)據(jù)輸入口，從第一個(gè)74LS164的引腳Q7移出的串行數(shù)據(jù)再加到第2個(gè)74LS164的串行數(shù)據(jù)輸入口。在采用同步移位方式的串行輸出時(shí)，沒傳送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)需要8個(gè)機(jī)器周期6，因此兩個(gè)顯示代碼的

48、輸出語句間隔必須大于8個(gè)機(jī)器周期。基于串行輸出口的2位數(shù)碼管顯示電路如下圖3.6所示。圖3.6 基于串行輸出口的2位數(shù)碼管顯示電路圖。3.4 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路3.4.1 DAC0832數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器有并行輸入模式和串行輸入模式，前者如DAC0832，后者如DAC7611。考慮到器件的購買方便和價(jià)格，這里采用DAC0832。由于本設(shè)計(jì)的電源只需要一路輸出，為簡化電路組裝和程序設(shè)計(jì)，DAC0832的硬件電路采用單緩沖方式接口電路。按照所處理的信號，電路可以分為模擬電路和數(shù)字電路。在模擬電路中，信號的特征為幅度連續(xù)和時(shí)間連續(xù)，如話筒輸出的語音信號或者溫度傳感器輸出的反映溫度

49、變化的信號。在數(shù)字電路中，信號的特征為幅度離散和時(shí)間離散，如許多識字電路中的輸出信號7。自然界中大多數(shù)物理量的變化都是連續(xù)的，但是單片機(jī)屬于數(shù)字電路，因此當(dāng)語音信號和反映溫度變化這樣的連續(xù)信號在應(yīng)用單片機(jī)處理之前必須轉(zhuǎn)換成離散信號，完成這種功能的器件稱為模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。同樣單片機(jī)完成信號處理后，很多情況下還需要把離散的信號轉(zhuǎn)換成為聯(lián)系的模擬信號，完成這種功能的器件稱為數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器8。本節(jié)以DAC0832數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器為例介紹數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用。3.4.2 DAC0832數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的介紹DAC0832數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器是一種接口與MCS51系列單片機(jī)完全兼容，具有8位分辨率的數(shù)字

50、/模擬轉(zhuǎn)換器芯片。它的封裝形式如圖3.7所示。圖 3.7 DAC0832數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器封裝外型圖在圖 3.7中, 對各引腳信號說明如下：（1）DI7DI0：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入。（2）：片選信號（輸入），低電平有效。（3）ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許信號（輸入），高電平有效。（4）：第1寫信號（輸入），低電平有效。上述兩個(gè)信號控制輸入寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式；當(dāng)ILE=1和=0時(shí)，為輸入寄存器直通方式；當(dāng)ILE=1和=1時(shí)，為輸入寄存器鎖存方式。（5）：第2寫信號（輸入），低電平有效。（6）：數(shù)據(jù)傳送控制信號（輸入），低電平有效。上述兩個(gè)信號控制DAC寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式；當(dāng)=0

51、和=0時(shí)，為DAC寄存器直通方式；當(dāng) =1和=0時(shí)，為DAC寄存器鎖存方式。（7）Iout1：電流輸出1。 （8）Iout2：電流輸出2。DAC轉(zhuǎn)換器的特性之一是：Iout1+Iout2=常數(shù)。（9）Rfb反饋電阻端。0832是電流輸出，為了取得電壓輸出，需在電壓輸出端接運(yùn)算放大器，Rfb即為運(yùn)算放大器的反饋電阻端。運(yùn)算放大器的接法如圖3.8所示。 （10）Vref：基準(zhǔn)電壓，其電壓可正可負(fù)，范圍-10V+10V。（11）GND：數(shù)字/模擬接地端。圖3.8 運(yùn)算放大器接法3.4.3 DAC0832數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的單緩沖方式接口DAC0832數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器有兩種與單片機(jī)的接口方式：單緩沖方式

52、和雙緩沖方式。當(dāng)系統(tǒng)中只需要一路數(shù)字/ 模擬轉(zhuǎn)換，或者雖然需要多路數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換，但是多路數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換之間不需要同步輸出時(shí)，采用單緩沖方式可以簡化電路連接和程序編寫。當(dāng)系統(tǒng)中需要多路數(shù)字/ 模擬轉(zhuǎn)換，同時(shí)多路數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換之間需要同步輸出時(shí)，采用雙緩沖方式是必須的選擇。而本設(shè)計(jì)中只需要一路輸出，故采用單緩沖方式。圖3.9 DAC 0832 單緩沖方式接口電路原理圖由于DAC0832數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器是電流輸出型，即它的輸出電流與輸入數(shù)字信號成正比，圖3.9中運(yùn)算放大器用來把電流輸出信號轉(zhuǎn)換成電壓輸出信號。運(yùn)算放大器的輸出在送往負(fù)載的同時(shí)也送到DAC0832數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的引腳Rfb用作反饋信

53、號。引腳Vref的基準(zhǔn)電源由DAC0832數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的供電電源提供，這樣就簡化了電路結(jié)構(gòu)。對于DAC0832數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的控制線，引腳ILE直接與供電電源相連接，引腳和與單片機(jī)的地址輸出線P2.7相連接，引腳和與單片機(jī)的寫數(shù)控制引腳P3.6相連接。在這樣的連線情況下，當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行指令MOVX DPTR， A時(shí)，單片機(jī)的輸出信號時(shí)序完全滿足DAC0832數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的工作要求。首先當(dāng)單片機(jī)給出DAC0832數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的地址信號，即單片機(jī)引腳P2.7輸出低電平信號，則數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的引腳和的電平將滿足要求。在這種情況下。接著單片機(jī)給出低電平的寫控制信號，則數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的引

54、腳和的電平滿足要求。在這種情況下，輸入鎖存器和DAC寄存器的輸出都隨著輸入的狀態(tài)變化。最后單片機(jī)給出的寫控制信號的上跳邊沿同時(shí)完成輸入鎖存器和DAC寄存器輸出的鎖存來完成數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換。只要單片機(jī)的地址輸出線P2.7引腳輸出低電平即可滿足DAC0832數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器所需要的地址要求。如果使其他地址輸出引腳為高電平，則DAC0832數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的地址為7FFFH。DAC0832的輸入數(shù)據(jù)和輸出模擬電壓的對應(yīng)關(guān)系可以由表3.6看出。表3.6 8位D/A轉(zhuǎn)換器在單極性輸出時(shí)的輸入/輸出關(guān)系 數(shù) 字 量模擬量11111111±VREF(255/256) 10000001±VREF(129/256)10000000±VREF(128/256)01111111±VREF(127/256