基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)設(shè)計

1、基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第1頁共3頁基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)設(shè)計（論文）目的及要求一、任務(wù)針對我國在城市照明上所存在的巨大的能源消耗而設(shè)計一套基于單片機智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)。通過智能控制器對功率單元進行控制，進而操控可變電抗 變換器來改變路燈的輸出電壓，通過改變路燈的光照來實現(xiàn)節(jié)能。矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。二、目的1在學(xué)習(xí)完單片機及相關(guān)課程的基礎(chǔ)上，進一步加深和鞏固所學(xué)的知識，培 養(yǎng)和提高學(xué)生查找資料、整理資料的能力。聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。2. 通過硬件設(shè)計、軟件編寫，使學(xué)生掌握用單片機組成應(yīng)用系統(tǒng)的方法，提高硬件設(shè)計、制作、焊接，軟件編寫、調(diào)試的能力。殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。3. 通過本

2、次設(shè)計鞏固單片機的接口、定時、中斷等基本知識，掌握外圍芯片 的基本知識。4. 熟練掌握用 Protel 99 繪制電路圖及 PCB 板的制作。三、要求1. 設(shè)計要求完成的基本功能：穩(wěn)壓控制功能；軟啟動功能；自動啟停功能；智能調(diào)壓控制功能等。2. 技術(shù)參數(shù)要求：1）穩(wěn)壓精度：2%基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第2頁共3頁2）響應(yīng)時間：w0.048s3 設(shè)備要求：計算機、MCS - 51 單片機仿真開發(fā)系統(tǒng)、常用集成電路芯片、 三極管、按鍵和 LED 數(shù)碼管。4設(shè)計說明書要求包括：目錄、標題、概述、方案總體設(shè)計（硬件、軟件、 框圖）、單元電路和單元軟件程序、電路總圖、硬件實物及軟件清單、系統(tǒng)調(diào)試 說

3、明、設(shè)計總結(jié)及改進意見、參考文獻等。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。5論文字數(shù) 2 萬3 萬字內(nèi)。6.論文格式嚴格按照學(xué)校規(guī)定的論文格式編排。四、附件1. 系統(tǒng)電路原理圖2. 列出完整元器件清單3. 印刷電路板圖4. 完整的程序清單五、進度安排1. 2010 年 12 月 20 日2011 年 1 月 10 日 要求理解畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，查閱相關(guān)資料；完成開題報告；完成中英文資料翻譯；彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。2. 2 月 16 日4 月 6 日要求根據(jù)所查閱的資料，完成論文提綱；1理解設(shè)計原理，進行程序設(shè)計；2設(shè)計相關(guān)電路設(shè)計、調(diào)試；基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第3頁共3頁3產(chǎn)品基本實現(xiàn)功能。3. 4 月

4、7 日4 月 12 日完成完整的畢業(yè)設(shè)計初稿；4. 4 月 13 日5 月 3 日完成完整的畢業(yè)設(shè)計論文終稿；一校：總體功能與思路；二校：功能細節(jié)、格式細節(jié)；5. 5 月 4 日5 月 17 日準備畢業(yè)設(shè)計論文答辯；6.5 月 18 日5 月 29 日 進行畢業(yè)論文答辯。六、參考書目1. 李廣第.單片機基礎(chǔ)M.北京航空航天出版社.2. 何立民.單片機應(yīng)用技術(shù)選編M.北京航空航天出版社.3.康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分)M.高等教育出版社.4.康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)(數(shù)字部分)M.高等教育出版社.5. 陳明熒.8051 單片機課程設(shè)計實訓(xùn)教材M.清華大學(xué)出版社.6. 吳金戍.8051 單片機實踐

5、與應(yīng)用M.清華大學(xué)出版社.7. 黃志偉.全國大學(xué)生電子競賽培訓(xùn)教程M.電子工業(yè)出版社.8. 揚本文，鄭旭東.城市路燈照明節(jié)能方案及運行管理J.湖北電力.2006(8) : 61-62 .9.江思敏.Protel 電路設(shè)計教程M.清華大學(xué)出版社.10. 芻 E 常茂，韓慶軍.國內(nèi)智能照明節(jié)電器設(shè)備的現(xiàn)狀與技術(shù)特 J.節(jié)能與環(huán)保，2(X)3(12) : 52-53 .謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第4頁共3頁指導(dǎo)教師：李月華2010 年 12 月 18 日基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第1頁共6頁本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告設(shè)計（論文）題目基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)的設(shè)計設(shè)計

6、（論文）題目來源自選課題設(shè)計（論文）題目類型工程設(shè)計起止時間2010.12 至 2011.6一、設(shè)計（論文）依據(jù)及研究意義：如今，照明路燈的數(shù)量越來越多，使得路燈的用電量占城市用電總量的比重越 來越大，在用電高峰期時，電網(wǎng)超負荷運行，電網(wǎng)電壓都低于額定值，在用電低谷 期供電電壓又高于額定值，當電壓高時不但影響照明設(shè)備的使用壽命， 而且耗電量 也大幅增加（電源電壓若增加 20%則耗電量增加 44%，當?shù)凸葧r，照明設(shè)備又 不能正常工作。所以，對城市路燈的設(shè)計已經(jīng)成為了當務(wù)之急， 特別是午夜之后車流量急劇減 少時，應(yīng)該適當?shù)年P(guān)閉路燈，節(jié)省用電。但是我國的既能省電又能延長路燈壽命的 技術(shù)相比國外卻是落

7、后了，特別是要針對我國的現(xiàn)狀并且吸取國外的技術(shù)經(jīng)驗才能 設(shè)計出符合我國的路燈控制技術(shù)。目前我國市場上有多種路燈節(jié)能控制產(chǎn)品，能達到一定節(jié)能效果，但就功能和 效果上還不能盡如人意，主要由以下幾類情況：采用自禍變壓器及磁飽和電抗器的降壓技術(shù)。 其不足是由于反應(yīng)速度較慢，用 電高峰時電壓降到非穩(wěn)定區(qū)，容易造成燈光閃滅，不能自動調(diào)節(jié)，同時如果電壓突 然升高，則不能避免燈具受到市電的瞬時高壓沖擊，對燈具的保護能力較差；相對 來說穩(wěn)壓功能較差。針對于磁飽和電抗器來說，除了上述不足外，其效率也普遍偏 低。采用電氣器件構(gòu)成的可控硅式設(shè)備。 該設(shè)備主要采取簡單的相控技術(shù)，不足之 處是元件容易發(fā)熱燒壞，由于采用相

8、控技術(shù)產(chǎn)生諧波污染電網(wǎng)， 使熒光燈和氣體燈 小停閃動，減損燈具壽命及相關(guān)附件的使用壽命，降低照明質(zhì)量，不綠化不環(huán)保， 國家相關(guān)規(guī)定已經(jīng)明確禁止使用這種無功補償技術(shù)設(shè)備，以系統(tǒng)節(jié)電濾波形式，主要是凈化電網(wǎng)，補充無功功率，補償電網(wǎng)，而對于有功電度表計量系統(tǒng)，缺少實際 節(jié)電效果。如今隨著直流電源技術(shù)的飛躍發(fā)展，整流系統(tǒng)由以前的分立元件和集成電路控 制發(fā)展為微機控制，從而使直流電源智能化，具有遙測、遙信、遙控的三遙功能，基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第2頁共6頁基本實現(xiàn)了直流電源的無人值守。 并且，在當今科技快速發(fā)展過程中，模塊化是直流電源的發(fā)展趨勢，并聯(lián)運行室電源產(chǎn)品大容量化地一個有效手段，可以通過設(shè)

9、計N+1 冗余電源系統(tǒng)，實現(xiàn)容量擴展，提高電源系統(tǒng)的可靠性、可用性，縮短維修、 維護時間。電流模塊電源采用電流型控制模式，集中式散熱技術(shù)，實時多人物監(jiān)控， 具有高效、高可靠、超低輻射，維護快捷等優(yōu)點，機箱結(jié)構(gòu)緊湊，防腐與散熱也作 了多方面的加強。它的應(yīng)用將會克服大功率電源的制造、運輸及維修等困難。而且和傳統(tǒng)可控硅電源相比節(jié)電 20%-30%節(jié)能優(yōu)勢，奠定了它將是未來大功率直流電源 的首選。近 20 年來，美國和日本照明節(jié)能集中在使用緊湊型熒光燈(CFL)和熒光燈采用鎮(zhèn)流器兩個方面。國外照明節(jié)能技術(shù)的發(fā)展具有以下特點(1) 大力推動綠色照明，在光源的材料，使用規(guī)范上加以有效管理，出臺了一系列的標

10、準和管理要求，將照明節(jié)能推廣到全民范圍；(2) 不斷提高功率器件性能要求，主要體現(xiàn)在鎮(zhèn)流裝置上技術(shù)提高。 通過對鎮(zhèn) 流器技術(shù)改進來提高照明設(shè)備的功率因素。本設(shè)計可以通過對外界光線和電壓信號的采集來控制路燈的自動啟停以及智 能調(diào)壓從而減少城市路燈照明耗電量，又對輸入電壓進行穩(wěn)壓調(diào)節(jié)來提高用電效 率，緩解許多地方電力供應(yīng)緊張和城市化加快對路燈需求數(shù)量增加之間的矛盾，同時可以延長照明設(shè)備使用壽命。參考文獻：1 鄒紅.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計M.北京:人民郵電出版社，2008.32 李祥臣模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教程M.北京:清華大學(xué)出版社.2005.33 先鋒工作室編著.單片機程序設(shè)計實例M.北京:清華大學(xué)出版社

11、,20024 湯毅剛，彭喜元,孟升衛(wèi),劉兆慶.MCS-51 單片機使用子程序設(shè)計M.哈爾濱:工社,2003 業(yè)大學(xué)出版陳明熒.8051 單片機課程設(shè)計實訓(xùn)教材M.北京:清華大學(xué)出版社,2003揚本文，鄭旭東.城市路燈照明節(jié)能方案及運行管理J.湖北電力,2006(8):61-62.7 鄒常茂，韓慶軍國內(nèi)智能照明節(jié)電器設(shè)備的現(xiàn)狀與技術(shù)特性J 節(jié)能與環(huán)保，基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第3頁共6頁2(X)3(12): 52-53.8 王新賢.通用集成電路速查手冊M.濟南:山東科學(xué)技術(shù)出版社，2002.99馬忠梅.單片機的 C 語言應(yīng)用程序設(shè)計M.北京:北京北航出版社，2003.10 潘新民王燕芳.微型

12、計算機控制技術(shù)M.北京:高等教育出版,2004.11 Jun-Lia n Zhang and Jia n-Xun Jin,An alysis of DC Power Tran smissi on UsingHigh Superc on duct ing CablesJ.Jour nal of Electro nic Scie nee and Tech nology of Chi na,2008.(2-10)12 S.Levialdi,NATO AST on Sigital image processingJ.1980(105-145)13 Power In tegratio n.l nc.To

13、pswich-GX datasheetsR.2000(TOP242-249)14 Power In tegrati on .I nc.Natio nal semic on ductor datasheetsR.200515 Clovis L.T on do.Scott E.Gimpel.The C An swer Book Soluti ons to the Exercises inThe C Programmi ng Lan guageR.2000二、設(shè)計(論文)主要研究的內(nèi)容、預(yù)期目標：(技術(shù)方案、路線)主要研究內(nèi)容：1. 利用光傳感器來控制繼電器開關(guān)路燈的設(shè)計；2. 對路燈電壓進行穩(wěn)壓控

14、制的設(shè)計；3. 對路燈電壓/電流進行反饋采樣的設(shè)計；4. 對采樣電壓進行調(diào)壓的設(shè)計?？傮w設(shè)計方案如下：1. 采集外界光信號，通過 A/D 轉(zhuǎn)換后輸入控制器。當外界光信號強度低于一定數(shù)值時，通過軟啟動開啟路燈。當光信號強度高于一定數(shù)值時，通過軟 啟動關(guān)閉路燈。這樣能起到節(jié)電的作用。光控電路流程圖如圖1 所示。2. 采集輸入電壓信號，通過交流/直流轉(zhuǎn)換、A/D 轉(zhuǎn)換后輸入控制器，與已設(shè)定的標準電壓值進行比較，并對輸入電壓進行穩(wěn)壓，然后將該電壓輸出并 驅(qū)動路燈。3. 通過時鐘來對路燈亮度進行調(diào)節(jié)，在午夜之后將路燈亮度進行降低，這樣既能維持路面的照明，又能節(jié)約用電?；趩纹瑱C的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第4頁共

15、6頁圖 1 自動光控啟?？刂瞥绦蛄鞒虉D1r保留顯示設(shè)定值保護現(xiàn)場r原來的顯示設(shè)定值-差值圖 2 穩(wěn)壓判斷控制程序流程圖基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第5頁共6頁將采集到的電壓信號與額定電壓相比較，如果采樣電壓與額定電壓差值大于 1, 則判斷差值是否為負；否則顯示額定值。在判斷差值正負時，如果為負，在顯示值為額定值與差值之和，否則顯示值為單片機液晶屏顯示圖 3 總體設(shè)計圖總體設(shè)計圖如圖 3 所示。本設(shè)計是以單片機控制為核心，通過采集三端穩(wěn)壓器 輸出的電壓并將該電壓與設(shè)定電壓進行比較， 進而調(diào)整輸出電壓的大小，達到穩(wěn)壓 的目的。預(yù)期目標：能夠?qū)崿F(xiàn)以下幾個功能：穩(wěn)壓控制功能；自動啟停功能；智能調(diào)壓控制

16、功能三、設(shè)計（論文）的研究重點及難點： 研究重點：1、對路燈電壓進行穩(wěn)壓控制；2、對路燈進行智能啟停；3、對路燈電壓進行智能調(diào)壓。研究難點：1、電路電壓不穩(wěn)定，電壓波動幅度不能確定。2、不能確定在進行補償后的電壓是否與額定電壓相等。額定值與差值之差。穩(wěn)壓控制程序流程圖如圖2 所示。模數(shù)轉(zhuǎn)換器1電壓采樣A.XJU三端電流采樣穩(wěn)壓器ir電壓放大A.XJU二端穩(wěn)壓器光信號采集斗繼電器驅(qū)動電源信號反饋數(shù)模轉(zhuǎn)換器燈鍵盤控制基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第6頁共6頁四、設(shè)計（論文）研究方法及步驟（進度安排）：1、2010 年 12 月 20 日2011 年 1 月 10 日 要求理解畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，查閱相關(guān)

17、資 料；完成開題報告；完成中英文資料翻譯；2、2 月 16 日4 月 6 日要求根據(jù)所查閱的資料，完成論文提綱；1理解設(shè)計原理，進行程序設(shè)計；2設(shè)計相關(guān)電路設(shè)計、調(diào)試；3產(chǎn)品基本實現(xiàn)功能。3、4 月 7 日4 月 12 日完成完整的畢業(yè)設(shè)計初稿；4、4 月 13 日5 月 3 日完成完整的畢業(yè)設(shè)計論文終稿；一校：總體功能與思路；二校：功能細節(jié)、格式細節(jié)；5、5 月 4 日5 月 17 日準備畢業(yè)設(shè)計論文答辯；& 5 月 18 日5 月 29 日 進行畢業(yè)論文答辯五、進行設(shè)計（論文）所需條件：硬件：計算機，AT89C51 單片機，集成電路芯片，LED 數(shù)碼管，運算放大器,LED 顯示屏，三極管，

18、按鍵。軟件：MC& 51 單片機仿真開發(fā)系統(tǒng)，單片機開發(fā)板。在該設(shè)計中，軟件的設(shè)計起到舉足輕重的作用，因為系統(tǒng)工作的可靠性以 及穩(wěn)定性都是靠軟件（程序）來控制的。六、指導(dǎo)教師意見：簽名：年 月曰基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)i摘 要：在生活中，路燈照明是必不可少的， 它能使我們的道路更加明亮， 使我 們的城市更加美觀。 本文主要設(shè)計了一種基于 51 單片機為核心控制器的數(shù)控穩(wěn) 壓控制系統(tǒng)。該電路具有電壓可步進調(diào)制，對輸出電壓和電流信號進行調(diào)整以及 顯示，根據(jù)光照情況進行 LED 燈的開關(guān)功能。本文設(shè)計的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)主 要以 STC89C52 單片機為核心控制單元，先以光信號采集電路進行繼電器

19、驅(qū)動，再以數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832輸出參考電壓，并控制三端穩(wěn)壓器 LM317 輸出電壓，同時對輸出電壓/電流進行采樣，接著采用 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0832 對采樣的電壓、電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再通過單片機實現(xiàn)閉環(huán)控制。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是計算機技術(shù)的突飛猛進，人們節(jié)電意識的不斷提高，穩(wěn)壓控制電源將會成為城市建設(shè)的首選。廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。關(guān)鍵詞：單片機（MCU）；數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）；模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）；閉環(huán)控制基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)2Abstract: In life, street lamp lighting is indispensable, it can ma

20、ke our way more bright, tomake our city more beautiful. This paper designed a kind of 51 single-chipmicrocomputer as the core con troller based on the nu merical con trol voltage con trolsystem. This circuit has voltage can be stepping modulation, output voltage and currentsignal to adjust and displ

21、ay light situation, according to the switch function leds. Thisdesig n voltage con trol system mai nly lamps STC89C52 sin glechip con trol unit, firstwith the light signal acquisition circuit relay drivers, again with an alog-to-digital con version chip DAC0832 output, and con trols the three refere

22、 nee voltage stabilizer LM317output voltage, the output voltage/current simultaneously on sampli ng, the n adopts A/Dcon versi on chips for sampli ng ADC0832 voltage, curre nt into digital sig nals, the nthrough the SCM realiz ing closed-loop con trol. Along with the developme nt of scie neeand tech

23、 no logy, especially the rapid developme nt of computer tech no logy, peoplepower sav ing con scious ness rise ceaselessly, the control of the power supply voltagewill become urba n con struct ion of choice煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈 淚。Keywords: Micro Controller Unit (MCU) ; digital-to-analog converters (DAC)；digital

24、converter (ADC) ； closed-loop control鵝婭盡損鶴慘歷蘢鴛賴。目錄基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)31、.緒論1籟叢媽羥為贍債蟶練淨。1.1 國內(nèi)外研究狀況 . .2預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。1.2 論文的總體結(jié)構(gòu) . .4滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。2、 總體設(shè)計方案及各功能模塊硬件實現(xiàn) .4鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。2.1 總體設(shè)計方案及論證 .4擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。2.2 各功能模塊主要硬件實現(xiàn) . . 6贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。2.2.1 三端可調(diào)穩(wěn)壓器 .6壇搏鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。2.2.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 . . 7蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。2.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 . .

25、9買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。2.2.4 運算放大器 . .11綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。2.2.5 液晶屏顯示 .12驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。3、 硬件模塊設(shè)計 .14貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。3.1 單片機控制模塊 . .14鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。3.2 穩(wěn)壓控制模塊 .15構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。3.3 電壓與電流采樣模塊 . .17輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩。3.4 顯示模塊 .18堯側(cè)閏繭絳闕絢勵蜆贅。3.5 鍵盤模塊 .20識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。3.6 光信號采集模塊 .20凍鈹鋨勞臘錯癇婦脛糴。3.7 繼電器驅(qū)動模塊 . .21恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。4、 軟件設(shè)計 .22鯊腎鑰詘褳鉀溈懼統(tǒng)庫。4.1 主

26、程序模塊 .22碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。4.2 電壓反饋比較子程序模塊 .23閿擻輳嬪諫遷擇植秘騖。4.3 按鍵掃描子程序模塊 . .24氬嚕躑竄貿(mào)懇彈濾頷澩。5、 系統(tǒng)測試 .25釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。5.1 硬件測試 .25慫闡譜鯪逕導(dǎo)嘯畫長涼。5.2 軟件調(diào)試 .26諺辭調(diào)擔鈧諂動禪瀉類?；趩纹瑱C的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)46 總結(jié)和展望 .參考文獻28嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。29熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機庫。致謝30鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏蘞。附錄一系統(tǒng)整體原理圖31紂憂蔣氳頑薟驅(qū)藥憫騖。附錄二系統(tǒng)源程序32穎芻莖峽餑億頓裊賠瀧。附錄三 PCB 圖45濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。附錄四實物圖46銚銻縵嚌鰻鴻鋟謎諏涼

27、附錄五元器件清單47擠貼綬電麥結(jié)鈺贖嘵類?；趩纹瑱C的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第1頁，共48頁電是工業(yè)的動力，是人類生活的源泉，如果沒了電，人類將失去光明，人類 生活將變成一片混亂。電能給我們帶來幸福，我們卻時時刻刻在浪費它，特別是 我們用的照明路燈，浪費得特別嚴重。賠荊紳諮侖驟遼輩襪錈?，F(xiàn)在，各個城市，大街小巷都裝有路燈，路燈已成為家喻戶曉的照明設(shè)備。 但我們并不知道，隨著照明路燈的劇增，路燈的用電量也在急劇增加。而且路燈 基本都采用高壓鈉燈（該燈功率大），區(qū)域內(nèi)供電電壓極不穩(wěn)定，波動范圍大。 尤其是在下半夜，電壓通常高達 250V 以上，致使燈泡損耗率極高。為節(jié)省能耗， 減少浪費，降低成本，有必要

28、進行改造。對城市路燈的設(shè)計已經(jīng)成為了當務(wù)之急， 特別是午夜之后車流量急劇減少時， 應(yīng)該適當?shù)年P(guān)閉路燈，節(jié)省用電。但是我國 的既能省電又能延長路燈壽命的技術(shù)相比國外卻是落后了，特別是要針對我國的現(xiàn)狀并且吸取國外的技術(shù)經(jīng)驗才能設(shè)計出符合我國的路燈控制技術(shù)。因此，我嘗試利用單片機來控制電壓的穩(wěn)定輸出，降低額外浪費。塤礙籟饈決穩(wěn)賽釙冊庫。本文主要介紹了如何利用單片機來控制穩(wěn)壓， 恒流輸出。本設(shè)計主要以三端 穩(wěn)壓電路來實現(xiàn)輸入電壓的穩(wěn)定，利用數(shù)模轉(zhuǎn)換電路來實現(xiàn)輸出電壓 /電流的采 集、反饋，接著讓單片機來控制輸出，從而形成一個閉環(huán)反饋回路。裊樣祕廬廂顫諺 鍘羋藺。1、緒論電源技術(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門

29、實踐性很強的工程技術(shù)，服務(wù)于各行各業(yè)。當今電源技術(shù)融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、材料等諸多學(xué)科領(lǐng)域。直流穩(wěn) 壓電源是電子技術(shù)常用的儀器設(shè)備之一， 廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域，是電 子實驗員、電子設(shè)計人員及電路開發(fā)部門進行實驗操作和科學(xué)研究所不可缺少的 電子儀器。在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源來供電。 而整個穩(wěn)壓 過程是由電源變壓器、整流、濾波、穩(wěn)壓等四部分組成。然而這種傳統(tǒng)的直流穩(wěn) 壓電源功能簡單、不好控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復(fù)雜度高。 普通的直流穩(wěn)壓電源品種有很多，但均存在以下二個問題：輸出電壓是通過粗調(diào) （波段開關(guān)）及細調(diào)（電位器）來調(diào)節(jié)。這樣，當輸出電壓需要精

30、確輸出，或需基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第2頁，共48頁要再一個小范圍內(nèi)改變時，困難就較大。另外，隨著使用時間的增加，波段開關(guān) 及電位器難免接觸不良，對輸出會有影響。穩(wěn)壓方式均是采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路， 對過載限流或截流型保護，電路構(gòu)成復(fù)雜，穩(wěn)壓精度也不高。倉嫗盤紲囑瓏詁鍬齊驚。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，以單片機為核心的新一代智能型穩(wěn)壓電源不但電 路簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，價格低廉，性能卓越，而且由于單片機具有計算和控制能力， 利用它對采樣數(shù)據(jù)進行各種計算，從而可排除和減少由于干擾信號和模擬電路引 起的誤差，提高穩(wěn)壓電源輸出電壓和控制電流精度，降低了模擬電路的要求。綻萬璉轆娛閬蟶鬮綰瀧。在家用電器和其他各類

31、電子設(shè)備中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。但在實際生活中，都是由 220V 的交流電網(wǎng)供電。這就需要通過變壓、整流、濾 波、穩(wěn)壓電路將交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電。濾波器用于濾去整流輸出電壓中的 紋波，一般傳統(tǒng)電路由濾波扼流圈和電容器組成， 若由晶體管濾波器來替代，則 可縮小直流電源的體積，減輕其重量，且晶體管濾波器直流電源不需直流穩(wěn)壓器 就能用作家用電器的電源，這既降低了家用電器的成本，又縮小了其體積，使家 用電器小型化。傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源通常采用電位器和波段開關(guān)來實現(xiàn)電壓的調(diào) 節(jié)，并由電壓表指示電壓值的大小。因此，電壓的調(diào)整精度不高，讀數(shù)欠直觀， 電位器也容易磨損。而基于單片機控制的直流穩(wěn)

32、壓電源能較好地解決以上傳統(tǒng)穩(wěn) 壓電源的不足。驍顧燁鶚巰瀆蕪領(lǐng)鱺賻。1.1 國內(nèi)外研究狀況在我國，以電力電子學(xué)為核心技術(shù)的電源產(chǎn)業(yè)，從二十世紀60 年代中期開始形成，到了 90 年代以來，電源產(chǎn)業(yè)進入快速發(fā)展時期。一方面，電源產(chǎn)業(yè)規(guī) 模的發(fā)展在加快；另一方面，在國家自然科學(xué)基金的資助下或創(chuàng)新意識指導(dǎo)下， 我國電力電子技術(shù)的研究從吸收消化和一般跟蹤發(fā)展到前沿跟蹤和基礎(chǔ)創(chuàng)新，電源產(chǎn)業(yè)界涌現(xiàn)了一些技術(shù)難度較大， 具有國際先進水平的產(chǎn)品，而且還產(chǎn)生了一 大批具有代表性的研究成果和產(chǎn)品；目前國內(nèi)還開展了跟蹤國際多方面前沿性課 題的研究或基礎(chǔ)創(chuàng)新研究。但是我國電源產(chǎn)業(yè)與發(fā)達國家相比，存在著很大的差 距和不足

33、:在電源產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性、開發(fā)投入、生產(chǎn)規(guī)模、工藝水平、先進 檢測設(shè)備、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、持續(xù)創(chuàng)新能力等方面的差距為10-15 年。瑣釙濺曖惲錕縞馭篩涼?；趩纹瑱C的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第3頁，共48頁目前我國市場上有多種路燈節(jié)能控制產(chǎn)品，能達到一定節(jié)能效果，但就功能 和效果上還不能盡如人意，主要由以下幾類情況：鎦詩涇艷損樓紲鯗餳類。采用自禍變壓器及磁飽和電抗器的降壓技術(shù)。其不足是由于反應(yīng)速度較慢，用電高峰時電壓降到非穩(wěn)定區(qū)，容易造成燈光閃滅，不能自動調(diào)節(jié)，同時如果電 壓突然升高，則不能避免燈具受到市電的瞬時高壓沖擊，對燈具的保護能力較差；相對來說穩(wěn)壓功能較差。針對于磁飽和電抗器來說，除了上述不足

34、外，其效率也 普遍偏低。櫛緶歐鋤棗鈕種鵑瑤錟。采用電氣器件構(gòu)成的可控硅式設(shè)備。 該設(shè)備主要采取簡單的相控技術(shù)，不足 之處是元件容易發(fā)熱燒壞，由于采用相控技術(shù)產(chǎn)生諧波污染電網(wǎng)， 使熒光燈和氣 體燈小停閃動，減損燈具壽命及相關(guān)附件的使用壽命，降低照明質(zhì)量，不綠化不環(huán)保，國家相關(guān)規(guī)定已經(jīng)明確禁止使用這種無功補償技術(shù)設(shè)備，以系統(tǒng)節(jié)電濾波形式，主要是凈化電網(wǎng)，補充無功功率，補償電網(wǎng)，而對于有功電度表計量系統(tǒng)， 缺少實際節(jié)電效果。轡燁棟剛殮攬瑤麗鬮應(yīng)。如今隨著直流電源技術(shù)的飛躍發(fā)展，整流系統(tǒng)由以前的分立元件和集成電路 控制發(fā)展為微機控制，從而使直流電源智能化，具有遙測、遙信、遙控的三遙功 能，基本實現(xiàn)了直

35、流電源的無人值守。并且，在當今科技快速發(fā)展過程中，模塊 化是直流電源的發(fā)展趨勢，并聯(lián)運行室電源產(chǎn)品大容量化地一個有效手段， 可以 通過設(shè)計 N+1 冗余電源系統(tǒng)，實現(xiàn)容量擴展，提高電源系統(tǒng)的可靠性、可用性，縮短維修、維護時間。電流模塊電源采用電流型控制模式，集中式散熱技術(shù)，實 時多人物監(jiān)控，具有高效、高可靠、超低輻射，維護快捷等優(yōu)點，機箱結(jié)構(gòu)緊湊， 防腐與散熱也作了多方面的加強。它的應(yīng)用將會克服大功率電源的制造、 運輸及 維修等困難。而且和傳統(tǒng)可控硅電源相比節(jié)電20%-30%節(jié)能優(yōu)勢，奠定了它將是未來大功率直流電源的首選。峴揚爛滾澗輻灄興渙藺。近 20 年來，美國和日本照明節(jié)能集中在使用緊湊型

36、熒光燈(CFL)和熒光燈采 用鎮(zhèn)流器兩個方面。國外照明節(jié)能技術(shù)的發(fā)展具有以下特點.詩叁撻訥燼憂毀厲鋨驁。(1) 大力推動綠色照明，在光源的材料，使用規(guī)范上加以有效管理，出臺了 一系列的標準和管理要求，將照明節(jié)能推廣到全民范圍；則鯤愜韋瘓賈暉園棟瀧。(2) 不斷提高功率器件性能要求，主要體現(xiàn)在鎮(zhèn)流裝置上技術(shù)提高。通過對基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第4頁，共48頁鎮(zhèn)流器技術(shù)改進來提高照明設(shè)備的功率因素。脹鏝彈奧秘孫戶孿釔賻。1.2 論文的總體結(jié)構(gòu)第一部分主要是介紹本設(shè)計的背景、 意義以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，還介紹了本 設(shè)計的主要研究內(nèi)容。第二部分主要介紹了本設(shè)計總的設(shè)計思路并提出了幾種方案的實現(xiàn)與論證

37、，并對該方案運用的基礎(chǔ)知識和所使用的器件作出了扼要的介紹。鰓躋峽禱紉誦幫廢掃減。第三部分主要詳細闡述了各個模塊的整體結(jié)構(gòu)以及設(shè)計框圖，包括單片機控制系統(tǒng)模塊、穩(wěn)壓控制模塊、電壓/電流采樣模塊、繼電器驅(qū)動模塊、顯示模塊、 光信號采集模塊和鍵盤模塊。稟虛嬪賑維嚌妝擴踴糶。第四部分主要闡述了軟件設(shè)計的思路以及軟件設(shè)計流程圖。第五部分主要對該系統(tǒng)進行測試及誤差分析。第六部分是對本設(shè)計進行總結(jié)。2、總體設(shè)計方案及各功能模塊硬件實現(xiàn)2.1 總體設(shè)計方案及論證根據(jù)設(shè)計要求，我設(shè)計了以下三種方案：方案一，設(shè)計開關(guān)電源。在前期方案設(shè)計中采用 PWM 脈寬調(diào)制。它的功耗 小，效率高， 穩(wěn)壓范圍寬， 電路形式靈活多

38、樣， 功耗小， 效率高。 在制作過程中 發(fā)現(xiàn)， PWM占空比的線性變化使相應(yīng)的電流呈非線性變化，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)濾波電 容的存在對占空比很小的 PWM 波積分效果明顯，導(dǎo)致電壓的非線性變化更顯 著，特別是 PWM 占空比很小時（希望得到輸出的電壓很小），利用單片開關(guān)電 源的 PWM 技術(shù)控制開關(guān)的占空比來調(diào)整輸出電壓的，以達到穩(wěn)定輸出的目的。 但用數(shù)字量控制的作用更加明顯。陽簍埡鮭罷規(guī)嗚舊巋錟。方案二，用 D/A 和運算放大器做電流源，即采用 D/A 輸出調(diào)節(jié)晶體管的偏 置電流（電壓）。采用此方案能有效的縮短調(diào)節(jié)時間，并能提高輸出精度。設(shè)計 方案，包括了微控制器模塊、穩(wěn)壓控制模塊、顯示模塊、鍵盤模塊

39、四部分構(gòu)成，形成開環(huán)控制。方案原理圖如圖 2.1 所示。溈氣嘮戇萇鑿鑿櫧諤應(yīng)。方案三，用 D/A 芯片和三端穩(wěn)壓控制芯片來實現(xiàn)穩(wěn)壓控制，即采用 D/A 輸 出調(diào)節(jié)晶體管的偏置電流（電壓）：使用電壓、電流采樣電路，通過 A/D 轉(zhuǎn)換實 現(xiàn)閉環(huán)基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第5頁，共48頁控制。本設(shè)計主要是通過 MCU 控制 D/A 的輸出電壓大小，通過放大器放基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)大，給穩(wěn)壓模塊作為輸出的參考電壓，真正的電壓、電流是由穩(wěn)壓模塊輸出。采 用此方案是對方案二的改進，能有效的縮短調(diào)節(jié)時間，進一步提高輸出精度。該 設(shè)計方案，主要由單片機控制模塊，穩(wěn)壓控制模塊，電壓/電流采樣模塊，顯示

40、模塊，鍵盤模塊，光信號采集模塊，繼電器輸出模塊七部分組成。液晶屏顯示電 路，該模塊使用 LCD1602 液晶顯示屏，可以清晰的顯示分別組成顯示電路的十 位、個位、小數(shù)點位，同時還能顯示英文名稱和電壓/電流單位。系統(tǒng)整體設(shè)計萬框圖如圖 2.2 所示。鋇嵐縣緱虜榮產(chǎn)濤團藺。圖 2.1 方案原理圖基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第6頁，共48頁圖22系統(tǒng)整體設(shè)計方框圖2.2 各功能模塊主要硬件實現(xiàn)2.2.1 三端可調(diào)穩(wěn)壓器在進行穩(wěn)壓器選擇時，我挑選了以下兩種三端穩(wěn)壓器來進行比較分析。方案一，7805 是三端正電源穩(wěn)壓電路，它是 5V 固定電壓輸出，應(yīng)用非常廣 泛。其內(nèi)部有過流保護、過熱保護以及安全工作區(qū)

41、得保護，使它基本上不會損壞。如果能夠提供足夠的散熱片，它就能夠提供大于 1.5A 的輸出電流。雖然 7805 是 按照固定電壓值來設(shè)定的，但是當接入適當?shù)耐獠科骷螅湍塬@得各種不同的 電壓和電流。謾飽兗爭詣繚鮐癩別濾。方案二，LM317 是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。在 輸出電壓范圍為 1.2V 到 37V 時能夠提供超過 1.5A 的電流。此穩(wěn)壓器非常易于 使用，只需要兩個外部電阻來設(shè)置輸出電壓。 此外還使用內(nèi)部限流、熱管段和安 全工作區(qū)補償使之基本能防止燒斷保險絲。咼鉉們歟謙鴣餃競蕩賺。LM317 服務(wù)于多種應(yīng)用場合，包括局部穩(wěn)壓等。該器件還可以用來制作一 種可編程的輸

42、出穩(wěn)壓器，或者，通過在調(diào)整點和輸出之間接一個固定電阻，LM317 可用作一種精密穩(wěn)流器?，撝C齷蘄賞組靄縐嚴減。因為要求輸出電壓可調(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器。 在可調(diào)式集成穩(wěn) 壓器中，317 系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，337 系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào) 的負電壓，其可調(diào)范圍為 1.2V37V，最大輸出電流為 1.5A。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過 流、過熱保護電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點。其 電壓調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構(gòu)成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源，LM317 典型電路如圖 2.3 所示。當穩(wěn)壓器離電源濾波器有一定距離時Cin 是必需的。Co 對穩(wěn)定性而言不必要，但改進瞬態(tài)響應(yīng)。

43、麩肅鵬鏇轎騍鐐縛縟糶。Vout=1.25V （1 + 理）+IadjR2（式 2.1）納Ri疇鰻吶鄖禎斂膩鰲錟。式 2.1 中，1.25 是集成穩(wěn)壓塊輸出端與調(diào)整端之間的固有參考電壓Vref，此基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第7頁，共48頁電壓加于給定電阻 R1 兩端，將產(chǎn)生一個恒定電流通過輸出電壓調(diào)節(jié)電位器R2。電阻 R1 常取值 120Q240Q，與其并聯(lián)的電容器 C 可進一步減小輸出電壓的紋 波。風(fēng)攆鮪貓鐵頻鈣薊糾廟。綜合以上兩種方案，從性能以及電路需求上考慮，本設(shè)計采用方案二，因為 LM317 以及 LM337 電路能夠連續(xù)可調(diào)電壓/電流，而且 LM317 可輸出正電壓，LM337 可輸

44、出負電壓。滅曖駭諗鋅獵輛覯餿藹。LM317圖 2.3 LM317 應(yīng)用電路222數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 TLC5620 是帶有 4 個電壓輸出型的 8 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器， DAC0832 是一種常用的 CMOS 數(shù)模轉(zhuǎn)換器，以下是對這兩種數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的方案比較。鐒 鸝餉飾鐔閌貲諢癱騮。方案一，TLC5620 帶有緩沖參考輸入（高阻抗）。DAC 模塊輸出電壓范圍為 1 或 2 倍的參考電壓，TLC5620 是單向的。這個器件使用很簡單，有一個 5V 的 單電源供電。上電復(fù)位功能可以保證重啟動條件。攙閿頻嶸陣澇諗譴隴瀘。對TLC5620的數(shù)字控制是通過一個簡單的3線串行總線完成， 并且與 CMOS

45、版本兼容，易于和所用主流微處理器和微控制器接口。 11 位的命令字由 8 位數(shù) 據(jù)位、2 位 DAC 模塊選擇位和 1 位范圍位組成，范圍位允許輸出范圍在 1 或 2 倍之間選擇。DAC 寄存器是雙緩沖的，允許一套完整的新值寫入器件，通過控 制 LDAC 端所有 DAC 輸出都可以同時更新。數(shù)字輸入的施密特觸發(fā)器特性可以 抑制高頻噪聲。趕輾雛紈顆鋝討躍滿賺。14 針的小外形封裝使得模擬信號的數(shù)字控制功能可以應(yīng)用于要求節(jié)省空間 的情況?；趩纹瑱C的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第8頁，共48頁TL5620 的工作溫度范圍是 0C到 70C。TLC5620 不需要外部微調(diào)。夾 覡閭輇駁檔驀遷錟減。TLC5620

46、 是用 4 個電阻串 DAC 模塊實現(xiàn)的。每個電阻串的一端接到 GND 端，另一端接到參考輸入緩沖的輸出端。 通過使用電阻串可以維持單調(diào)性。 線性 依賴于電阻元件的匹配和輸出緩沖的性能。由于輸入帶有緩沖， DAC 對參考源 總是呈現(xiàn)高阻抗。視絀鏝鴯鱭鐘腦鈞欖糲。方案二，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。DAC0832 是一個 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換芯片，單電源供電，從+5V+15V 均可正常 工作，基準電壓的范圍為土 10V，電流建立時間為 1us,CMOS 工藝，低功耗 20mm。 它由一個 8 位輸入寄存器、1 個 8 位 DAC 寄存器和 1

47、 個 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器組成。偽澀錕攢鴛擋緬鐒鈞錠。它旨在直接與 8080，8048，8085, Z80 及其他通用的微型處理器進行相接。 存儲的硅鉻 R-2R 電阻梯形網(wǎng)絡(luò)將參考電流分開，并為電路提供合適的溫度處理 特性（全范圍最大線性溫度誤差的 0.05%）。電路利用 CMOS 電流開關(guān)和控制邏 輯來取得最少的電能損耗和最小的輸出泄露電流誤差。特殊的電路也能提供 TTL 邏輯輸入電壓的水平兼容。雙緩沖可以使這些D/A 轉(zhuǎn)換器在獲取下一個數(shù)位字時輸出相應(yīng)一個數(shù)位字的電壓。這就使得任何一個D/A 轉(zhuǎn)換器均可進行同步更新。DAC0832 邏輯框圖和引腳排列如圖 2.4 所示。緦徑銚膾齲轎級鏜

48、撟廟。DAC0832 的電路簡單，電流建立時間短，購買容易，故選擇方案二。基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第9頁，共48頁圖 2.4 DAC0832 邏輯框圖和引腳排列DAC0832 利用 WR1、WR2、ILE、XFER 控制信號可以構(gòu)成三種不同的工作 方式。1、 直通方式：當 WRi=WR2=o 時，數(shù)據(jù)可以從輸入端經(jīng)兩個寄存器直接進 入 D/A 轉(zhuǎn)換器。2、 單緩沖方式：兩個寄存器之一始終處于直通，即 WRi=o 或 WR2=o,另一 個寄存器處于受控狀態(tài)。3、 雙緩沖方式：兩個寄存器均處于受控狀態(tài)。這種工作方式適用于多模擬 信號同時輸出的應(yīng)用場合。本設(shè)計中 DAC0832 的 CS 和 W

49、R1 連接后接單片機的 P3.0, WR2 和 XEFR 接 地，讓DAC083 工作在單緩沖方式下。2.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片TLC548 是一款以開關(guān)電容逐次逼近原理工作且轉(zhuǎn)換速度較快的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯 片，而ADC0832 則能夠進行數(shù)據(jù)校驗，減小數(shù)據(jù)誤差。以下對這兩款模數(shù)轉(zhuǎn)換 芯片進行方案選擇。騅憑鈳銘僥張礫陣軫藹。1 20IE1AGND 碼DACDR0832)$Do 一V緬一D了陽_一10 11如145 7LLDACW210 DGND基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第10頁，共48頁方案一，TLC548 是美國德州儀器公司生產(chǎn)的 8 位串行 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片，可 與通用微處理器、控制器通過 C

50、LK、CS、DATA OUT 三條口線進行串行接口。 是以開關(guān)電容逐次逼近原理工作的 8 位串行 A/D 芯片，供電范圍為 3V6V,控 制口線少，時序簡單，轉(zhuǎn)換速度快，功耗低，價格便宜，適用于低功耗的袖珍儀 器上的單路 A/D 采樣，也可將多個器件并聯(lián)使用。具有4MHz 片內(nèi)系統(tǒng)時鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時間最長 17 卩 s, TLC548 允許的最高轉(zhuǎn)換速率為 45500 次/s，TLC549 為 40000 次/s?？偸д{(diào)誤差最大為土 0.5LSB,典型功耗值為 6mW。采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準轉(zhuǎn)換范圍，VREF-接地， (VREF+) VREF-1V，可用

51、于較小信號的米樣。癘騏鏨農(nóng)剎貯獄顥幗騮。TLC548 具有片內(nèi)系統(tǒng)時鐘，該時鐘與 I/O CLOCK 是獨立工作的，無須特 殊的速度或相位匹配。當 CS 為高時，數(shù)據(jù)輸出(DATA OUT)端處于高阻狀態(tài)， 此時 I/O CLOCK 不起作用。這種 CS 控制作用允許在同時使用多片 TLC548 時， 共用 I/O CLOCK，以減少多路(片)A/D 并用時的 I/O 控制端口。TLC548 還可方 便地與具有串行外圍接口 (SPI)的單片機或微處理器配合使用，也可與 51 系列通 用單片機連接使用。鏃鋝過潤啟婭澗駱讕濾。方案二，ADC0832 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種 8 位分別率、雙

52、通道 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達 256 級。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在 05V 之間。芯片轉(zhuǎn)換時間僅為 32us，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(zhuǎn)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得更加方便。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。榿貳軻謄壟該檻鯔塏賽。在正常情況下，ADC0832 與單片機的接口應(yīng)為 4 條數(shù)據(jù)線，分別為 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(shè)計時可以將 DO 與 DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。邁

53、蔦賺陘賓唄擷鷦訟 湊。由于 ADC0832 據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出，穩(wěn)定性能強，雖然轉(zhuǎn)換速度沒有TCL548快，但是 TCL548 適用于低功耗的袖珍儀器。綜合各方面因素，方案二更適合本 設(shè)計。嶁硤貪塒廩袞憫倉華糲。ADC0832 引腳功能及引腳圖如圖 2.5 所示，實物圖如圖 2.6 所示?；趩纹瑱C的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第11頁，共48頁CS-J1J8一險（他“CII0 27-C.KCH1 6-DOGND-5DI圖 2.5 ADC0832 引腳圖排列諼碼戇沖巋鳧薩錠。ADC0832 引腳功能:1、CS :片選使能，低電平芯片使能。2、CH0：模擬輸入通道 0,或作為 IN+/-使用3、CH1:模擬輸入

54、通道 1,或作為 IN+/-使 用。4、GND :芯片參考 0 電位（地）。5、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(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。7、CLK :芯片時鐘輸入。8、Vcc/REF :電源輸入及參考電壓輸入（復(fù) 用）。224 運算放大器運算放大器 OP07 芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器集成 電路。由于 OP07 具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對于 OP07A 最大為 25uV），所 以 OP07 在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。OP07 同時具有輸入偏置電流 低（OP07A 為2nA）和開環(huán)增益高（對于 OP07A 為 300V/mV ）的特點，這種 低失調(diào)

55、、高開環(huán)增益的特性使得 OP07 特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感 器的微弱信號等方面。而且 OP07 具有極低的失調(diào)電壓溫漂，非常低的輸入噪聲 電壓幅度及長期穩(wěn)定等特點。該運放可防范應(yīng)用于穩(wěn)定積分、精密絕對值電路、比較器及微弱信號的精確放大。劇妝諢貰攖蘋塒呂侖廟。OP07 具有以下幾個特點：1、低輸入偏置電流：1.8nA。圖 2.6 ADC0832 實物圖該櫟NDEP8(Plastic Package)基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第12頁，共48頁2、低失調(diào)電壓漂移：0.5uV/C。3、超穩(wěn)定，時間：2 卩 V/month 最大。4、高電源電壓范圍：出 V 至 i22V。5、超低偏移：1

56、50uV 最大。因此，本設(shè)計采用 OP07 作為運算放大器。2.2.5 液晶屏顯示LCD1602 可以在 LCD 顯示屏上完整顯示 32 個英文字符和日文等一些字符， 適合顯示英文文字信息量較小的地方，可以應(yīng)用在計算器、頻率計、信號發(fā)生器、 時鐘等產(chǎn)品上。LCD1602 弓 I 腳如圖 3.4 所示。臠龍訛驄椏業(yè)變墊羅蘄。LCD1602 顯示屏性能及特點：1、顯示容量：16X2 個字符。2、芯片工作電壓：4.5-5.5V。3、工作電流 2MA (5V)不包括背光電流。4、模塊最佳工作電壓為 5V。5、字符尺寸：2.95X4.35mm。&帶有英文和日文字庫，使用方便。LCD1602 顯示屏引腳功

57、能表如表 2.1 所示。表 2.1 LCD 引腳定義引腳號引腳名電平輸入/輸出作用1VSS電源地2VCC電源(+5V)3VEE對比調(diào)整電壓4RS0/1輸入0=輸入指令，仁輸入數(shù)據(jù)5R/W0/1輸入0=向 LCD 寫入指令或數(shù)據(jù)仁從 LCD 讀取信息6E1,1-0輸入使能信號，1 時讀取信息，基于單片機的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)10 （下降沿）執(zhí)行指令7DB00/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線 Iine0 （最低位）8DB10/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線 line19DB20/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線 line210DB30/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線 line311DB40/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線 line412DB50/1輸入

58、/輸出數(shù)據(jù)總線 line513DB60/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線 line614DB70/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線 line715A+VCCLCD 背光電源正極16K接地LCD 背光電源負極2.3 本章小結(jié)綜合以上各個方案的論證，本設(shè)計總原理框圖如圖2.7 所示。本設(shè)計主要采用常用的STC89C52 單片機芯片作為控制器，P0 口和DAC0832 的數(shù)據(jù)口直接相連，D/A 的電壓輸出端接放大器 OP07 的輸入端，設(shè) 定放大器的放大倍數(shù)為 5，輸出到電壓模塊 LM317 的電壓分辨率 0.1V。所以， 當 MCU 輸出數(shù)據(jù)增加 1 的時候，最終輸出電壓增加 0.1V，當調(diào)節(jié)電壓的時候， 可以以每次 0

59、.1V 的梯度增加或降低電壓。本主電路的原理是通過 MCU 控制 D/A 的輸出電壓大小，通過放大器放大，給穩(wěn)壓模塊作為最終輸出的參考電壓，真正 的電壓、電流還是由穩(wěn)壓模塊 LM317輸出。這樣整個電路就能形成一個閉環(huán)系 統(tǒng)，通過對輸出電壓、電流的采集反饋，從而對輸出電壓進行穩(wěn)壓、恒流調(diào)節(jié)。鰻順褸悅漚縫輾屜鴨騫?；趩纹瑱C的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第14頁，共48頁圖 2.7 系統(tǒng)原理框圖3、硬件模塊設(shè)計3.1 單片機控制模塊單片機控制模塊主要以 51 系列的 STC89C52 芯片為核心，P0 口接液晶顯示屏 LCD1602 作為輸出數(shù)據(jù)顯示傳輸， 同時 P2.0、 P2.1、 P2.2 是液晶 L

60、CD 控制端 口；P1口接 DAC0832 作為輸出數(shù)據(jù)傳輸，P3.0 為 DAC0832 控制端口； P3.1, P3.2，P3.3 接3 個獨立鍵盤作為輸入數(shù)據(jù)傳輸；P2.5,P2.6, P2.7 接 ADC0832 作為輸入/輸出數(shù)據(jù)傳輸。單片機控制電路如圖 3.1 所示。單片機 RESET 腳所接電 路中，開關(guān) KEY1 起至 U 復(fù)位的作用。隸誆熒鑒獫綱鴣攣駘賽?；趩纹瑱C的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)第15頁，共48頁3.2 穩(wěn)壓控制模塊該穩(wěn)壓控制模塊主要由 DAC0832、LM337、LM317 及運放 OP07 組成。主 要是用DAC0832 輸出的參考電壓去控制 LM317 輸出大小變化