數(shù)字式可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)

1、數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與制作單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字可調(diào)穩(wěn)壓電源由于原理簡單、穩(wěn)定性好、精度高、本錢低、易實(shí)現(xiàn)等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到越來越廣泛的重視.通過對(duì)數(shù)字可調(diào)穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì),詳細(xì)介紹了AT89C52單片機(jī)及鍵盤掃描原理、數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示原理、定時(shí)中斷原理,從而了解單片機(jī)相關(guān)指令在各方面的應(yīng)用,同時(shí)還介紹了數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832的工作原理.系統(tǒng)由輔助電源、輸入鍵盤電路、單片機(jī)限制電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、輸出穩(wěn)壓電路、顯示電路等構(gòu)成,能輸出5V-15V電壓,步進(jìn)值為和IV.本文采用單片機(jī)和其他元件及外圍電路,開發(fā)一個(gè)數(shù)字式可調(diào)直流穩(wěn)壓電源,能夠設(shè)定輸出電壓值,電壓輸出和顯示.關(guān)鍵詞：單片機(jī)；直流穩(wěn)壓；

2、數(shù)字限制；D/A轉(zhuǎn)換AbstractSinglechipimplementationofdigitaladjustableregulatedpowersupplybecauseofitssimpleprinciple,goodstability,highprecision,lowcost,easytoimplement,andmanyotheradvantagesbymoreandmorewidelyattention.Throughtothedigitaladjustableregulatedpowersupplysystemdesign,detailedintroducesthesingl

3、e-chipmicrocomputerAT89C52andkeyboardscanningprinciple,dynamicdisplayofdigitaltubeprinciple,timinginterruptprinciple,tounderstandSCMrelatedinstructioninallaspectsoftheapplication,atthesametimealsointroducedDAC0832d/aconversionchipworks.Systemconsistsofauxiliarypowersupply,keyboardinputcircuit,single

4、-chipmicrocomputercontrolcircuit,d/aconversioncircuit,outputvoltageregulationcircuit,displaycircuitandsoon,canoutput5Vto15Vvoltage,thestepvalueofVand1V.Usingmicrocontrollerandothercomponentsandperipheralcircuit,thispaperdevelopedadigitaladjustabledcregulatedpowersupply,cansettheoutputvoltage,outputv

5、oltageanddisplay.Keywords:Singlechipmicrocomputer;Dcvoltage;Digitalcontrol;D/Aconversion1緒論數(shù)字可調(diào)穩(wěn)壓電源的背景及意義數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源的研究現(xiàn)狀及開展趨勢課題研究內(nèi)容2方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原理方案設(shè)計(jì)及論證昔誤！未定義書簽.昔誤！未定義書簽.昔誤！未定義書簽.方案比擬選擇主要元件介紹AT89C52DAC0832昔誤！未定義書簽.昔誤！未定義書簽.昔誤！未定義書簽.昔誤！未定義書簽.昔誤！未定義書簽.3數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)單元電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)主體電路穩(wěn)壓電源電路矩陣鍵盤電路數(shù)碼管顯示局部電路DAC08

6、32數(shù)模轉(zhuǎn)換局部電路輸出電壓限制單元電路.晶振及復(fù)位電路4數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件流程圖系統(tǒng)程序介紹初始化硬件程序鍵盤掃描程序鍵盤效勞程序數(shù)碼顯示程序5電路仿真6結(jié)論參考文獻(xiàn)致«t附錄1緒論數(shù)字可調(diào)穩(wěn)壓電源的背景及意義電源技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的工程技術(shù),效勞于各行各業(yè).電力電子技術(shù)是電能的最正確應(yīng)用技術(shù)之一.當(dāng)今電源技術(shù)融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、限制理論、材料等諸多學(xué)科領(lǐng)域.隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)開展而帶來的現(xiàn)代信息技術(shù)革命,給電力電子技術(shù)提供了廣闊的開展前景,同時(shí)也給電源技術(shù)提出了更高的要求.目前在電力電子器件方面,幾乎都為旋紐開關(guān)調(diào)節(jié)電壓,調(diào)節(jié)精度不高,而且經(jīng)常跳變,使

7、用麻煩.數(shù)字化智能電源模塊是針對(duì)傳統(tǒng)智能電源模塊的缺乏提出的,數(shù)字化能夠減少生產(chǎn)過程中的不確定因素和人為參與的環(huán)節(jié),有效地解決電源模塊中諸如可靠性、智能化和產(chǎn)品一致性等工程問題,極大地提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的可維護(hù)性.對(duì)我們學(xué)生而言,在大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室和課程設(shè)計(jì)里,有一個(gè)穩(wěn)定可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源是很有必要的.因傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源輸出電壓是通過粗調(diào)波段開關(guān)及細(xì)調(diào)電位器來調(diào)節(jié)的,并由電壓表指示電壓值的大小.這種直流穩(wěn)壓電源存在讀數(shù)不直觀、電位器易磨損、穩(wěn)壓精度不高、不易調(diào)準(zhǔn)、電路構(gòu)成復(fù)雜、體積大等缺點(diǎn),而基于單片機(jī)限制的數(shù)字可調(diào)穩(wěn)壓電源能較好地解決以上問題.此題采用單片機(jī)和其它元器件及外圍電路,開發(fā)一個(gè)數(shù)字

8、式可調(diào)穩(wěn)壓電源.能夠設(shè)定輸出電壓值、電壓值輸出顯示等功能.通過此系統(tǒng)的設(shè)計(jì),也讓本人更深刻的掌握單片機(jī)根本原理,并熟悉一些外圍電路的擴(kuò)展,以及進(jìn)一步提升對(duì)C語言的軟件編程水平.數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源的研究現(xiàn)狀及開展趨勢電力電子技術(shù)已開展成為一門完整的、自成體系的高科技技術(shù),電源技術(shù)屬于電力電子技術(shù)的范疇.電源技術(shù)主要是為信息產(chǎn)業(yè)效勞的,信息技術(shù)的開展又對(duì)電源技術(shù)提出了更高的要求,從而促進(jìn)了電源技術(shù)的開展,兩者相輔相成才有了現(xiàn)今蓬勃開展的信息產(chǎn)業(yè)和電源產(chǎn)業(yè).迄今為止,電源已成為非常重要的根底科技和產(chǎn)業(yè),并廣泛應(yīng)用于各行業(yè),從日常生活到最尖端的科學(xué)都離不開電源技術(shù)的參與和支持,其開展趨勢為高頻、高效、

9、高密度化,低壓、大電流化和多元化.同時(shí),封裝結(jié)構(gòu)、外形尺寸日趨接近國際標(biāo)準(zhǔn)化,以適應(yīng)全球一體化市場的要求.當(dāng)前在國內(nèi)外電源產(chǎn)業(yè)中,占主導(dǎo)地位的產(chǎn)品有各種線性穩(wěn)壓電源、通訊用的AC/DC開關(guān)電源、交流變頻調(diào)速電源、電解電鍍電源、高頻逆變式整流焊接電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電力操作電源、正弦波逆變電源、UPS可靠高效低污染的光伏逆變電源、風(fēng)光互補(bǔ)型電源等.而產(chǎn)品價(jià)格、性能指標(biāo)、品牌效應(yīng)及使用壽命一直是用戶最關(guān)心的問題.這就促使國內(nèi)外電源生產(chǎn)商朝著應(yīng)用技術(shù)數(shù)字化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品性能綠色化、智能化的方向開展.數(shù)字化：在傳統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源中,限制局部是按模擬信號(hào)來設(shè)計(jì)和工作的.在六、七十年代,電力電子

10、技術(shù)完全是建立在模擬電路根底上的.但是現(xiàn)在數(shù)字式信號(hào)、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點(diǎn)：便于計(jì)算機(jī)處理限制、防止模擬信號(hào)的畸變失真、減小雜散信號(hào)的干擾提升抗干擾水平、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào),也便于自診斷、容錯(cuò)等技術(shù)的植入.模塊化：電源的模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化；其二是指電源單元的模塊化.模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機(jī)體積,更重要的是取消傳統(tǒng)連線,把寄生參數(shù)降到最小,從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低,提升系統(tǒng)的可靠性.大功率的電源,由于器件容量的限制和增加冗余、提升可靠性方面的考慮,一般采用多個(gè)獨(dú)立的模塊單元并聯(lián)工作,采

11、用均流技術(shù),所有模塊共同分擔(dān)負(fù)載電流,一旦其中某個(gè)模塊失效,其它模塊再平均分擔(dān)負(fù)載電流,極大的提升系統(tǒng)可靠性,即使萬一出現(xiàn)單模塊故障,也不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作.綠色化：電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義：首先是顯著節(jié)電,這意味著發(fā)電容量的節(jié)約,而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因,所以節(jié)電就可以減少對(duì)環(huán)境的污染；其次這些電源不能或少對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國際電工委員會(huì)IEC對(duì)此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn),如IEC555,IEC917,IEC1000等.20世紀(jì)末,各種有源濾波器和有源補(bǔ)償器的方案誕生,為21世紀(jì)批量生產(chǎn)各種綠色直流穩(wěn)壓電源產(chǎn)品奠定了根底.課題研究內(nèi)容本系統(tǒng)研究的直流穩(wěn)壓電源主要是符合智能化、數(shù)字化以及模塊化

12、的特點(diǎn).主要是指系統(tǒng)有可編程模塊可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行智能限制.數(shù)字化主要是指系統(tǒng)輸出電壓通過7段數(shù)碼管顯示,并且可以通過按鍵對(duì)輸出電壓進(jìn)行連續(xù)步進(jìn)數(shù)字化調(diào)節(jié).模塊化是指系統(tǒng)由各個(gè)相關(guān)模塊組成,提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及可靠性.本論文總體概括了數(shù)字顯示可調(diào)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)原理,介紹了穩(wěn)壓電源的硬件電路設(shè)計(jì).在各章節(jié)中,突出講述了各功能模塊的設(shè)計(jì)思路,具體設(shè)計(jì)情況,以及模塊之間的聯(lián)系.本系統(tǒng)主要研究數(shù)字顯示可調(diào)穩(wěn)壓電源如何實(shí)現(xiàn)整流、濾波、穩(wěn)壓和輸出電壓顯示,也包含一些必要的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)2方案論證數(shù)字可調(diào)穩(wěn)壓電源可通過多種方案實(shí)現(xiàn),本文著重介紹了兩種比擬常用的方法,并進(jìn)行比擬和選擇其中一種最適合的方案.一

13、種是用單片機(jī)作為數(shù)控局部帶動(dòng)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片提供線性穩(wěn)壓電壓的參考電壓,另一種是AVRI片機(jī)的PW旗擬輸出方案設(shè)計(jì)及論證使用AT89C52單片機(jī)為核心限制器件,利用4X4鍵盤輸入數(shù)字量,經(jīng)過單片處理后將數(shù)字量送入數(shù)碼管顯示局部和DAC0832俞出模擬量,然后經(jīng)過運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)后進(jìn)行隔離放大,再穩(wěn)壓輸出.其原理框圖如下圖：圖方案一的原理框圖數(shù)控局部用AVR單片機(jī)的PWM&成開關(guān)電源,再利用AVR勺AD轉(zhuǎn)換對(duì)輸出電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)換,利用軟件進(jìn)行電壓調(diào)整以到達(dá)穩(wěn)壓.其原理框圖如下圖：LCD液晶顯示圖方案二的原理框圖方案比擬選擇優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于單片機(jī),系統(tǒng)工作在開環(huán)狀態(tài),對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換的精度要求較高

14、,設(shè)計(jì)成本低.缺點(diǎn)：功耗較大,LED數(shù)碼管輸出顯示不是系統(tǒng)的精確輸出電壓,須對(duì)它進(jìn)行軟件補(bǔ)償.優(yōu)點(diǎn)：硬件簡單,穩(wěn)壓的大局部工作由軟件完成,對(duì)單片機(jī)的運(yùn)行速度要求很高,利用手頭的ATmaga16單片機(jī)最高8MHZ：作頻率很難到達(dá)速度要求.對(duì)軟件要求較高,功耗小.缺點(diǎn)：輸出紋波電壓較大,對(duì)硬件的要求很高.方案二簡單的電路結(jié)構(gòu)起初對(duì)設(shè)計(jì)者很吸引,但是后來了解到AVR單片機(jī)的PWM的精度用于開關(guān)電源比擬勉強(qiáng),而且開關(guān)電源有個(gè)通病：紋波電壓大,考慮到設(shè)計(jì)目標(biāo)對(duì)電源的功耗要求不是很嚴(yán),同時(shí)為了保證紋波足夠小也鑒于自身對(duì)于52單片機(jī)和線性電源較為熟練,應(yīng)選擇方案一.主要元件介紹AT89C52AT89C521

15、一個(gè)低電壓,高性能CMOS骯單片機(jī),片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn),兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51旨令系統(tǒng),片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元,AT89C52t1片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用.功能特性：1、兼容MCS51旨令系統(tǒng)2、8kB可反復(fù)擦寫大于1000次FlashROM;3、32個(gè)雙向I/O口；4、256x8bit內(nèi)部RAM5、3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷；6、時(shí)鐘頻率0-24MHz7、2個(gè)串行中斷,可編程UARW行通道；8、2個(gè)外部中斷源,共8個(gè)中斷源；

16、,數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的工作原理框圖如圖1所示.主要包括三大局部：數(shù)字限制局部、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換局部D/A變換器及穩(wěn)壓電路.數(shù)字限制局部用+、-按鍵限制一可逆二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出輸入到D/A變換器,經(jīng)D/A器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓,此電壓經(jīng)過放大到適宜的電壓值后,去限制穩(wěn)壓電源的輸出,使穩(wěn)壓電源的輸出電壓以的步進(jìn)值增或減.9、2個(gè)讀寫中斷口線,3級(jí)加密位；10、低功耗空閑和掉電模式,軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能；11、有PDIPPQFPTQFPRPLC*幾種封裝形式,以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求.AT89C5提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器、256字節(jié)內(nèi)部RAM32個(gè)可編程I/O口線、

17、3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、一個(gè)六向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)、一個(gè)全雙工用行通信口、片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路.同時(shí),AT89C52n1至0HZK靜態(tài)邏輯操作,并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式.空閑方式停止CPU勺工作,但允許RAM定時(shí)/計(jì)數(shù)器,串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作.掉電方式保存RAW的內(nèi)容,但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位AT89C52n腳如下圖XTAL1XTAL2pq.o/«ciPO1/AO1PO.2/ADC2P03fD3P0.4/ACMPQPO國四口6RtrRDDAO7戶NBASP21JA9P22/A10PSENP23/fllALEP2EAP2WF413p2部戶P1

18、.0/F2P3.0/RKDPlP1.2戶3&bTTOPI.3P3.VIKT1P1.4P3.4.TOPI.5P3.3T1agrfWJRP1787麗U2戈"33,.*'-融凄境怏一ICllFlrv.一179B-q加3031123kBcl7s圖AT89C52t腳圖AT89C52I片機(jī)弓I腳介紹： 主電源引腳VCC和VSS.VCC電源輸入端,VSSGND公用接地端. 時(shí)鐘電路引腳XATL1和XATL2分別用作晶體振蕩電路的反相器輸入端和輸出端.在使用外部振蕩電路時(shí),這兩個(gè)端子用來外接石英晶體,這個(gè)局部給單片機(jī)提供工作節(jié)拍,可稱為單片機(jī)的主頻. 限制信號(hào)引腳RSTVpd,ALE

19、/PROG,PSEN和iAVPP.由于單片機(jī)的很多引腳的使用方法相同,所以常把引腳分為限制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線.總線是指一類在使用方法上功能相同的引腳.這里講到得4條引腳可看成是單片機(jī)的限制總線. 4個(gè)8位I/O端口：P0、P1、P2和P3P0口第一功能是一個(gè)8位漏極開路型的雙向I/O口這時(shí)P0口可看成是用戶數(shù)據(jù)總線,第二功能是在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí),分別提供低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)總線.P1口是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口.P2口第一功能是內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口使用前有一個(gè)準(zhǔn)備動(dòng)作,第二功能是在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí),輸出高8位地址.P3口第一功能是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)

20、雙向I/O口.在系統(tǒng)中,這8個(gè)引腳都有各自的第二功能.DAC0832DAC08328位D/AK片,與DAC0830DAC083同屬于DAC0830列D/AE片,是美國國家半導(dǎo)體公司的產(chǎn)品,可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求.其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用,使得芯片的模擬電壓輸入05Vl間,芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32us,使多器件掛接和處理器制變的更加方便.通過DI數(shù)據(jù)輸入端,可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇DAC0832腳功能:DI7:8位數(shù)據(jù)輸入端；2. ILE:輸入數(shù)據(jù)允許鎖存信號(hào),高電平有效；3. /CS:片選端,低電平有效；4. /WR1:輸入存放器寫選通信號(hào),低電平有效；/WR2DACJ存器寫選通信

21、號(hào),低電平有效；5. /XFER:數(shù)據(jù)傳送信號(hào),低電平有效；6. IOUT1、IOUT2:電流輸出端.當(dāng)輸入數(shù)據(jù)全為0時(shí),IOUT1=0;當(dāng)輸入信號(hào)全為1時(shí),IOUT1為最大值,IOUT1+IOUT2=常數(shù)；7. RFB:反應(yīng)電流輸入端；8. UREF:基準(zhǔn)電壓輸入端；9. VCC:正電源端；AGND模擬地；DGND數(shù)字地.3數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源硬件電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用AT89C52單片機(jī)作為整機(jī)的限制單元,利用4X4鍵盤輸入數(shù)字量,通過限制單元輸出數(shù)字信號(hào),再經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器DA0832輸出模擬量,最后經(jīng)過運(yùn)算放大器隔離放大,限制輸出功率管的基極,隨著輸出功率管的基極電壓的變化,間接地改變輸出電

22、壓的大小單片機(jī)主體電路RP1U1L,J2.卜XTM1P0.0/ADOP0.3/ADAP0孫PD5/ADS叩印anaRSTPO7JQ仔之P2JJA9P22/A103SLEW1836.匚田3TLEDC436LEDC59拈_ED三5U_I=L>33空I-9安國31工22FPSENP23/A11ALEP24/A12EAP25/A13F77/A15P10/T2PSiORXDP11/T2EXF3.1/TXDP12F3ZINT0P13pa.snNTiP1WP3/E)P15P3.5EP16P36M/RP17P37W-iDLED3JLFD?110jJL匚5211312,13§14一15'

23、71G817OXTAL1OXT心QRSTOVCCOD*.TAOQATM6DATA2OMTA3ODTA4ODAT帖OmTA6OMT岡7OATB9C；2圖單片機(jī)主體接口局部電路為了防止畫出的原理圖繁雜,畫圖時(shí)統(tǒng)一使用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào),如圖中所示：單片機(jī)的P0口即LED頷LEDP乍為LEDR碼管的顯示輸出端口,接數(shù)碼管的八個(gè)段選端口,由于單片機(jī)的P0口內(nèi)部沒有上拉電阻,所以使用時(shí)需要在外部為其加上上拉電阻,至三個(gè)I/O口即LED3至LED1分別接三個(gè)數(shù)碼管的位選端口；單片機(jī)的P3口接4X4矩陣鍵盤,用來對(duì)輸出電壓進(jìn)行限制；單片機(jī)的P1與DAC0832勺八位數(shù)碼輸入端連接,用來輸出數(shù)字量信號(hào),XATL1和XA

24、TL2接晶振局部電路；RST位復(fù)位電路接口.穩(wěn)壓電源電路直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器T、整流、濾波和穩(wěn)壓電路四局部組成,其原理框圖如下圖.電網(wǎng)供應(yīng)的交流電壓u1(220V,50Hz)經(jīng)電源變壓器降壓后,得到符合電路需要的交流電壓u2,然后由整流電路變換成方向不變、大小隨時(shí)間變化的脈動(dòng)電壓u3,再用濾波器濾去其交流分量,就可得到比擬平直的直流電壓uIo但這樣的直流輸出電壓,還會(huì)隨交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)或負(fù)載的變動(dòng)而變化.在對(duì)直流供電要求較高的場合,還需要使用穩(wěn)壓電路,以保證輸出直流電壓更加穩(wěn)定圖直流穩(wěn)壓電源框圖其中：(1)電源變壓器：是降壓變壓器,它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓,并送給

25、整流電路,變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定.(2)整流電路：利用單向?qū)щ娫?把50Hz的正弦交流電變換成脈動(dòng)的直流電.(3)濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大局部加以濾除,從而得到比擬平滑的直流電壓.(4)穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定,不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化.所以通過220V勺交流電壓由變電器轉(zhuǎn)化所直流電壓,然后通過5408進(jìn)行整波,通過50V的2200UF勺電容進(jìn)行濾波,然后通過7815和7915轉(zhuǎn)化成+15VFP-15V,+15奴通過azo"Tw.+'：.-0國圖穩(wěn)壓電源電路矩陣鍵盤電路在本系統(tǒng)中使用4X4矩陣鍵盤來實(shí)現(xiàn)輸出電

26、壓值的設(shè)定其硬件電路及功能如圖所示.每個(gè)按鍵的名稱圖中也已經(jīng)標(biāo)明,在程序中對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描后會(huì)取出一個(gè)數(shù)值,根據(jù)取出的數(shù)值就可以判斷被按下的是哪一個(gè)按鍵,然后跳入相應(yīng)的鍵盤效勞程序,其硬件電路如下圖：圖矩陣鍵盤電路4X4矩陣鍵盤在軟件設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)的功能如下：按設(shè)置鍵開始設(shè)定電壓,數(shù)碼管不顯示,依次對(duì)十位、個(gè)位、十分位進(jìn)行設(shè)置,每輸入一個(gè)有效按鍵數(shù)碼管亮一位,輸入錯(cuò)誤按設(shè)置鍵可重新開始,按下確認(rèn)鍵后電壓輸出.在正常情況下即沒有按下設(shè)置鍵時(shí)按數(shù)字鍵無效,但是可以直接按步進(jìn)鍵對(duì)輸出電壓進(jìn)行設(shè)置,設(shè)置完仍要按下確認(rèn)鍵才能將設(shè)置的電壓值輸出.矩陣式鍵盤掃描原理：鍵盤是由假設(shè)干按鍵所組成的開關(guān)矩陣,它是微型計(jì)

27、算機(jī)最常用的輸入設(shè)備,用戶可以通過鍵盤向計(jì)算機(jī)輸入指令,地址和數(shù)據(jù).通常單片機(jī)系統(tǒng)采用非編碼鍵盤.非編碼鍵盤通過軟件來識(shí)別鍵盤上的閉合鍵,它具有結(jié)構(gòu)簡單、使用靈活等特點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng).組成鍵盤的按鍵有觸點(diǎn)式和非觸點(diǎn)式兩種,單片機(jī)中的按鍵一般由機(jī)械觸點(diǎn)構(gòu)成.按鍵的讀取容易引起誤操作,抖動(dòng)時(shí)間的長短由按鍵的機(jī)械特性決定,一般為510ms,為了使CPU能正確讀出口線的狀態(tài),對(duì)于每一次按鍵只做一次響應(yīng),這就必須考慮如何去抖動(dòng).常用的去抖動(dòng)方法有兩種：硬件法和軟件法,單片機(jī)通常采用軟件法去抖動(dòng).由于鍵盤的觸點(diǎn)在閉合和斷開的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng),這時(shí)觸點(diǎn)的邏輯電平是不穩(wěn)定的,如不采取妥善處理的話,

28、將引起按鍵命令錯(cuò)誤或重復(fù)執(zhí)行,在這里采用軟件延時(shí)的方法來避開抖動(dòng),延時(shí)時(shí)間10ms.4X4矩陣式鍵盤如圖的按鍵識(shí)別方法：行掃描法又稱逐行掃描查詢法,是一種常用的按鍵識(shí)別方法,其過程如下：為判斷鍵盤是否有鍵按下,將全部列線置為低電平,全部行線置為高電平,然后讀行線的狀態(tài).只要有一行的電平為低電平,那么表明鍵盤中有按鍵按下.然后依次將行線置為低電平,即在置某根行線為低電平時(shí),其它行線為高電平.在確定某根行線位置為低電平后逐行檢測各列的電平狀態(tài).假設(shè)某列線為低電平,那么該列線與置低電平的行線相交叉處的按鍵就是閉合鍵.數(shù)碼管顯示局部電路本系統(tǒng)中數(shù)碼顯示局部采用三位共陽極八段數(shù)碼管,5210PNP三極管

29、作為驅(qū)動(dòng),如下圖.三個(gè)數(shù)碼管的段選端即數(shù)據(jù)輸入端口公用單片機(jī)的P0口,采用動(dòng)態(tài)顯示,每次只顯示一個(gè)數(shù)碼管,具體過程為：先將十位數(shù)送到第一個(gè)數(shù)碼管顯示,延時(shí)一段時(shí)間后,將個(gè)位數(shù)送到第二個(gè)數(shù)碼管顯示,延時(shí)一段時(shí)間后,將十分位數(shù)送到第三個(gè)數(shù)碼管顯示,延時(shí)一段時(shí)間后重復(fù)執(zhí)行此過程,只要設(shè)置好延時(shí)的時(shí)間,在一定范圍內(nèi)人眼是分辨不出三位數(shù)碼管是循環(huán)顯示的,人眼看到的效果是三個(gè)數(shù)碼管同時(shí)顯示,這樣就到達(dá)了動(dòng)態(tài)顯示的效果.這樣做既可以節(jié)省單片機(jī)的I/O口,又可以節(jié)省掉靜態(tài)顯示時(shí)所用到得鎖存器,使電路看起來更加簡潔.圖數(shù)碼顯示電路DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換局部電路本系統(tǒng)中利用通用型數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832等鍵盤輸

30、入經(jīng)單片機(jī)處理的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量電流,以實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能.DAC083犯一種電流型芯片,前面已經(jīng)介紹過它的工作原理,在本數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)中,由于所處理的數(shù)字量較少,所以采用它的直通工作方式,即CSWR1IOUT2AGNDWR2XFEF®地；ILE、VREFS+5V電源,它的數(shù)據(jù)輸入口DO-D7分別與單片機(jī)的相連,從IOUT1引腳輸出模擬量電流接同相比例放大電路.其電路連接如下圖.DATA3ODATA2ODATA1ODATAOORFBOCSVCCWRiILE(BY1/BY2)GNDW國DI3XFERDI2D4DI1DI5DIODI6VREFDI7RFBIOUT2GNDIOUT11

31、312DATA4DATA5DATA6DATA?LQUT2L0UT1圖DAC0832直通方式連接電路DAC0832t8個(gè)輸入端其中每個(gè)輸入端是8位二進(jìn)制數(shù)中的一位,有兩個(gè)模擬輸出端.輸入可有256個(gè)不同的二進(jìn)制組態(tài),輸出為256個(gè)電壓之一,即輸出電壓不是整個(gè)電壓范圍內(nèi)的任意值,而只能是256個(gè)可能值.輸出電壓限制單元電路電壓調(diào)整電路的工作電路如下圖.圖輸出電壓限制單元晶振及復(fù)位電路利用芯片內(nèi)部的振蕩器,然后再XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體振蕩器簡稱晶振,就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器,發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路.外界晶振時(shí),C1和C2的值選為20pF.為了減小寄生電容,更好地保證振蕩器穩(wěn)定、可

32、靠地工作,振蕩器和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)引腳XATL1與XATL2s近.晶振電路如下圖.C1圖晶振電路單片機(jī)的外部復(fù)位電路上有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種,本系統(tǒng)采用上電加按鍵手動(dòng)復(fù)位方式,其電路圖如下圖,當(dāng)復(fù)位按鍵按下后,復(fù)位端通過小電阻與+5V電源接通,電容迅速放電,使RST引腳為高電平；當(dāng)復(fù)位按鍵彈起后,+5V電源通過大電阻對(duì)電容重新充電,RST引腳端出現(xiàn)復(fù)位正脈沖,其持續(xù)時(shí)間取決于RC電路的時(shí)問常數(shù).圖復(fù)位電路4數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)的功能是：鍵盤對(duì)單片機(jī)輸入數(shù)據(jù),單片機(jī)對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后送給LED數(shù)碼顯示局部,然后再送給DAC0832以實(shí)現(xiàn)數(shù)字量對(duì)

33、模擬量電壓的限制.軟件局部的主程序主要完成鍵盤的掃描、判斷、處理和電壓值的輸出,而數(shù)碼顯示局部主要在中斷處理程序中完成.系統(tǒng)軟件流程圖圖為主程序流程圖,程序一開始對(duì)硬件進(jìn)行初始化,包括對(duì)單片機(jī)端口的定義,開中斷及對(duì)定時(shí)器0進(jìn)行置初值,然后進(jìn)入鍵盤判斷程序,首先通過鍵盤掃描判斷是否有按鍵按下,假設(shè)有按鍵按下那么進(jìn)入鍵盤效勞程序,假設(shè)沒有那么繼續(xù)多鍵盤進(jìn)行掃描.圖主程序流程圖另外,程序中還有中斷程序,主要是用于隔一段時(shí)間執(zhí)行一次數(shù)碼顯示程序,具體設(shè)計(jì)將在后面介紹.跟據(jù)前面介紹,4X4矩陣鍵盤在軟件設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)的功能如下：按設(shè)置鍵開始設(shè)定電壓,數(shù)碼管不顯示,依次對(duì)十位、個(gè)位、十分位進(jìn)行設(shè)置,每輸入一個(gè)

34、有效按鍵數(shù)碼管亮一位,輸入錯(cuò)誤按設(shè)置鍵可重新開始,超過515V視為無效操作,按下確認(rèn)鍵后電壓輸出.在正常情況下即沒有按下設(shè)置鍵時(shí)按數(shù)字鍵無效,但是可以直接按步進(jìn)鍵對(duì)輸出電壓進(jìn)行設(shè)置,設(shè)置完仍要按下確認(rèn)鍵才能將設(shè)置的電壓值輸出.系統(tǒng)程序介紹本系統(tǒng)軟件系統(tǒng)使用C語言編寫.C語言的單片機(jī)的應(yīng)用中,由于其邏輯性強(qiáng),可讀性好,比匯編語言靈活,目前越來越多的人從普遍使用匯編語言到逐漸使用C語言開發(fā),市場上幾種常見的單片機(jī)均有其C語言開發(fā)環(huán)境.因此,在本系統(tǒng)中,考慮到C語言的這些優(yōu)點(diǎn),采用了C語言作為軟件的設(shè)計(jì)語言.在本文前幾章介紹了數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源的原理圖及硬件設(shè)計(jì)的根底上,進(jìn)行軟件部分的設(shè)計(jì).本程序包

35、含初始化程序、主程序、鍵盤掃描判斷程序、鍵盤效勞程序、數(shù)字電壓送數(shù)模轉(zhuǎn)換器程序、數(shù)碼管顯示程序、中斷效勞程序.下面就如何通過C語言編程實(shí)現(xiàn)數(shù)控可調(diào)作簡要說明.初始化硬件程序初始化硬件包括對(duì)單片機(jī)端口的定義,對(duì)P1口作為數(shù)字電壓輸出端口的定義：#defineDAP1；對(duì)設(shè)置標(biāo)志位的定義：staticunsignedcharshezhi=0；在沒有按下設(shè)置鍵時(shí),標(biāo)志位shezhi為0,按下設(shè)置鍵后shezhi=1.另外還有其他全局變量的定義、子函數(shù)的聲明、數(shù)碼管字符顯示表格的定義等.在主程序中,初始化程序如下：TMOD=0x11;ewYork:呂jejeemODOGOOCOEnglewoodCli

36、ffs,1990:1-23.2童詩白,華成英.模擬電子技術(shù)根底M.北京：高等教育出版社,2001.3尹建華,張惠群.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)M.北京：高等教育出版社,2003.4譚浩強(qiáng),張基溫,唐永炎.C語言程序設(shè)計(jì)教程M.北京：高等教育出版社,1992.5趙文博,劉文濤.單片機(jī)程序設(shè)計(jì)M.北京：人民郵電出版社,2005.6劉文濤,單片機(jī)語言典型應(yīng)用設(shè)計(jì)M.北京：人民郵電出版社,2005.7王增福,魏永明.新編線性直流穩(wěn)壓電源M.北京：電子工業(yè)出版社,2004.8Keith,.,POWERSUPPLYHANDBOOKM,HammondManufacturingCompany,Ltd,2005.

37、9范立南.單片微型計(jì)算機(jī)限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.北京：人民郵電出版社,2004.10蔡明生.電子設(shè)計(jì)M.北京：高等教育教育出版社,2004.11 FamilyofSingleChipMicrocomputersM.NewYork:EnglewoodCliffs,1990.12 EmbeddedMicrocontrollers.NewYork:EnglewoodCliffs,1995.13胡桂陽.用單片機(jī)制作直流穩(wěn)壓可調(diào)電源J.電子世界,2005.14肖金球.單片機(jī)原理與接口技術(shù)M.北京：清華大學(xué)出版社,2004.15毛敏.MCS-51系列單片機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用實(shí)踐教程M.北京：高等教育出版社,2006.本設(shè)

38、計(jì)是在我的指導(dǎo)老師陳淑靜老師的悉心指導(dǎo)下完成的,她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度一直在鼓勵(lì)著我.從題目的選擇到最終完成設(shè)計(jì),她都給我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持.她淵博的知識(shí)、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪.另外,我還要特別感謝一些同學(xué)對(duì)我的無私幫助,使我得以順利完成論文,在此我衷心地感謝他們.最后,我要感謝我的父母,同時(shí)再次對(duì)關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)們表示衷心地感謝！附錄電路總圖一:、5二s愛HE-Fqliold:ila里二:.E-£Bllu國£m£S£FnHn*二nu*s£421101A-stt-,二91fnsfl-o-HaarAf>=Erc-rl

39、-*t5IHr.三逅匕-<s-2135電路總圖二:數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源程序:#include""#definekey_pointP3#definedisp_pointP0#defineDAP1#define11P2_7#definel2P2_6#definel3P2_5voiddelay10ms(void);voidnum_key(unsignedcharshuma);voidkey(void);voidadd1(void);voiddec1(void);voidadd01(void);voiddec01(void);voidselect(void);voidshuch

40、u(void);staticunsignedcharbit_shuma=0;staticunsignedcharnum1=0;staticunsignedcharnum2=5;staticunsignedcharnum3=0;unsignedcharshezhi=0;unsignedcharled_010=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;unsignedcharled_110=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10;/主程序/voidmain(void)TMOD=0x

41、11;TH0=(65536-5000)/256;TL0=(65536-5000)%25;EA=1;ET0=1;TR0=1;shuchu();while(1)(key();)/鍵盤掃描程序/voidkey(void)(unsignedcharX,Y,Z;while(Y=key_point);key_point=0xff;key_point=0x0f;if(key_point!=0x0f)(delay10ms();if(key_point!=0x0f)(X=key_point;key_point=0xf0;Y=key_point;Z=X|Y;)elseZ=0;switch(Z)(/數(shù)字鍵case0

42、x00:break;case0xb7:num_key(0);break;case0x7e:num_key(1);break;case0xbe:num_key(2);break;case0xde:num_key(3);break;case0x7d:num_key(4);break;case0xbd:num_key(5);break;case0xdd:num_key(6);break;case0x7b:num_key(7);break;case0xbb:num_key(8);break;case0xdb:num_key(9);break;case0x77:select();break;/設(shè)置鍵ca

43、se0xd7:shuchu();break;/確認(rèn)鍵case0xee:add1();break;/步進(jìn)力口1case0xed:dec1();break;/步進(jìn)減1case0xeb:add01();break;/步進(jìn)力口case0xe7:dec01();break;/步進(jìn)減/數(shù)字鍵處理程序/voidnum_key(unsignedcharshuma)if(shezhi=1)if(+bit_shuma>=4)bit_shuma=1;switch(bit_shuma)case1:if(shuma<2)num1=shuma;elsebit_shuma-;break;case2:if(num1=0&&shuma>4)|(num1=1&&shuma<6)num2=shuma;elsebit_shuma-;break;case3:if(!(num1=1&&num2=5)|shuma=0)num3=shuma;elsebit_shuma-;break;)/步進(jìn)加1子程序/voidaddl(void)(if(n