基于單片機(jī)的可調(diào)電源設(shè)計(jì)說明

1、 PAGE16 / NUMPAGES17 基于單片機(jī)的可調(diào)電源設(shè)計(jì) 系部：信息與控制工程學(xué)院 專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 學(xué)號：11520208 ：帥 教師：付春秀 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目：單片機(jī)的可調(diào)電源設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的掌握STC89C52協(xié)同的設(shè)計(jì)方法；掌握單片機(jī)的編程方法；熟練利用KELL軟件進(jìn)行軟件仿真編程與程序下載的方法；掌握可調(diào)電源設(shè)計(jì)、AD轉(zhuǎn)換電路的原理與方法，顯示電路和AC到DC硬件電路的設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)可調(diào)電源，通過單片機(jī)可以知道電源的電壓值?？烧{(diào)電源具有以下基本功能：具有實(shí)時(shí)顯示電源值；要求誤差在5%之；設(shè)計(jì)時(shí)間與進(jìn)度安排設(shè)計(jì)時(shí)間共三周（2014.03.032014.

2、03.21），具體安排如下：周設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)容設(shè)計(jì)時(shí)間第一周了解可調(diào)電源設(shè)計(jì)的原理，設(shè)計(jì)單片機(jī)最小系統(tǒng)和外圍電路的原理圖，學(xué)習(xí)單片機(jī)開發(fā)軟件的使用。2014.03.032014.03.07第二周按照電路圖焊接電路板，學(xué)習(xí)單片機(jī)對各個模塊的編程驅(qū)動方法以與掌握各種利用KELL進(jìn)行編程，學(xué)習(xí)編程調(diào)試和整合方法2014.03.10 2014.03.14第三周軟件下載并調(diào)試程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的基本功能，完成并提交硬件設(shè)計(jì)作品與硬件課程設(shè)計(jì)說明書，課程設(shè)計(jì)答辯2014.03.17 2014.03.21指導(dǎo)教師評語與學(xué)生成績指導(dǎo)教師評語： 年 月 日成績指導(dǎo)教師簽字：目錄前言設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)目的設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)要求系

3、統(tǒng)硬件介紹單片機(jī)STC89C52簡介穩(wěn)壓調(diào)節(jié)模塊串口通信模塊數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊液晶顯示模塊系統(tǒng)軟件介紹Autium Designer 09軟件介紹Autium Designer 09界面與功能簡述KELL軟件的使用軟件編程與調(diào)試軟件設(shè)計(jì)主程序流程1. 前言 單片機(jī)又稱墊片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個芯片上，概括的將：一塊芯片集成了一臺計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 單片機(jī)自20世紀(jì)70年代以來，一極其高的性價(jià)比受到人們的重視和關(guān)注，所以應(yīng)用很廣發(fā)展很快。單片機(jī)的

4、體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)，對環(huán)境要求不高，加個人低廉，可靠性高，靈活性好，開發(fā)較為容易。例如：80C51系列單片機(jī)已有十多年的生命期，如今扔保持者上升的趨勢，就充分證明了這一點(diǎn)。單片機(jī)一起一系列優(yōu)點(diǎn)，近幾年得到迅猛發(fā)展和打規(guī)推廣，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，智能化儀器儀表，與通訊設(shè)備、日常消費(fèi)類產(chǎn)品等，并且已經(jīng)深入到工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)以與人民生活的各層次中，如車間流水線控制，自動化系統(tǒng)等。而美國公司ATMEL公司開發(fā)活生產(chǎn)了新型的8位單片機(jī)AT89系列單片機(jī)，它不但有一般MCS51單片機(jī)的所有特性，而且還擁有一些獨(dú)特的有點(diǎn)，此次設(shè)計(jì)中所用到的89C52單片機(jī)就是其中的一種。 單片

5、機(jī)部也有和電腦功能類似的模塊，比如CPU、存、并行總線，還有和硬盤作用一樣的存儲器件，用它來做一些類似控制電路的不負(fù)雜電路。我們現(xiàn)在用的全自動滾輪洗衣機(jī)，排煙罩VCD等家電里可以看到它的身影。單片機(jī)是靠程序?qū)崿F(xiàn)功能的，并且可以修改，通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能。課程設(shè)計(jì)的目的 課程設(shè)計(jì)是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對學(xué)生進(jìn)行的一次綜合性專業(yè)設(shè)計(jì)訓(xùn)練。通過課程設(shè)計(jì)學(xué)生使學(xué)生獲得以下幾方面能力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。進(jìn)一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)一門或幾門相關(guān)專業(yè)課（或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課）理論知識，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、文獻(xiàn)查閱、報(bào)告撰寫等基本技能；培養(yǎng)學(xué)生實(shí)

6、踐動手能力與獨(dú)立分析和解決工程實(shí)際問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、創(chuàng)新意識，嚴(yán)肅認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。 3. 系統(tǒng)硬件介紹 3.1 單片機(jī)STC89C5289C52是INTEL公司MCS-51系列單片機(jī)中基本的產(chǎn)品，它采用INTEL公司可靠的CHMOS工藝技術(shù)制造的高性能8位單片機(jī)，屬于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51的HCMOS產(chǎn)品。它結(jié)合了HMOS的高速和高密度技術(shù)與CHMOS的低功耗特征，它基于標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，屬于80C51增強(qiáng)型單片機(jī)版本，集成了時(shí)鐘輸出和向上或向下計(jì)數(shù)器等更多的功能，適合于類似馬達(dá)控制等應(yīng)用場合。89C52置8位 HYPERLINK :/b

7、aike.baidu /view/363896.htm t _blank 中央處理單元、256字節(jié)部數(shù)據(jù)存儲器RAM、8k片程序存儲器（ROM）32個雙向輸入/輸出(I/O)口、3個16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和5個兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片時(shí)鐘振蕩電路。此外，89C52還可工作于低功耗模式，可通過兩種 HYPERLINK :/baike.baidu /view/37.htm t _blank 軟件選擇空閑和掉電模式。在空閑模式下凍結(jié)CPU而RAM HYPERLINK :/baike.baidu /view/281961.htm t _blank 定時(shí)器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式

8、下，保存RAM數(shù)據(jù)，時(shí)鐘振蕩停止，同時(shí)停止芯片其它功能。89C52有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)兩種封裝形式。 主要功能特性 標(biāo)準(zhǔn)MCS-51核和指令系統(tǒng) 片8kROM（可擴(kuò)充64kB外部存儲器） 32個雙向I/O口 256x8bit部RAM（可擴(kuò)充64kB外部存儲器） 3個16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器 時(shí)鐘頻率3.5-12/24/33MHz 向上或向下定時(shí)計(jì)數(shù)器 改進(jìn)型快速編程脈沖算法 6個中斷源 5.0V工作電壓 全雙工串行通信口 布爾處理器幀錯誤偵測 4層優(yōu)先級中斷結(jié)構(gòu)自動地址識別 兼容TTL和CMOS邏輯電平 空閑和掉電節(jié)省模式 PDIP(40)和PLCC(44)封裝形式

9、管腳說明VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1410710.htm t _blank 高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電

10、平時(shí)，將輸出電流，這是由于部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8

11、個帶部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口作為AT89C51的一些特殊功能口，管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口） P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入） P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個機(jī)

12、器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期

13、兩/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA / VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有部程序存儲器。注意加密方式1時(shí)，/EA將部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入與部時(shí)鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性外接石英晶體或者瓷諧振器以與電容C1、C2接在放大器的反饋回路（AT89C52部有一個用于構(gòu)成部振蕩器的高增益反相放大電路，XTAL1、XTAL

14、2分別是該放大器的輸入和輸出端）中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。 為了使裝置能夠被外部 HYPERLINK :/baike.baidu /view/188811.htm t _blank 時(shí)鐘信號激活，XATL1應(yīng)該有效，而XTAL2應(yīng)該被懸空。由于輸入到部的時(shí)鐘信號電路通過了一個二分頻的信號，外部信號的工作周期比沒有別的要求，但是最大值和最小值的大小可以在數(shù)據(jù)表上觀察出來。 當(dāng)正常工作時(shí)，外部振蕩器可以計(jì)算出XTAL1上的電容，最大可達(dá)到100pF。這是由于振蕩器電容和反饋電容之間的相互作用。當(dāng)外部信號是標(biāo)準(zhǔn)高電平或者低電平時(shí)，電容不會超過20pF. 空置模式用戶的軟件都可以調(diào)用空置模式。當(dāng)單片機(jī)出于這

15、種模式，耗能就會自然降低。特殊功能端和板子上的隨機(jī)存儲器在空置狀態(tài)保持各自的電平。但是處理器阻止裝置執(zhí)行指令。空置模式會被激活如果端口處于復(fù)位狀態(tài)或者中斷系統(tǒng)有效。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)n 互補(bǔ)高性能金屬氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可擦可 編程只讀存儲器/只讀存儲器/中央處理器 n 12/24/33MHz操作 n 三個16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 n 可編程的時(shí)鐘輸出 n Up/Down定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 n 三級程序鎖定系統(tǒng) n 8K/16K/32K片程序存儲器 n 256字節(jié)片RAM n 改進(jìn)的快速脈沖編程算法 n 布爾處理器 n 32根可編程的輸入/輸出線 n 六個中斷源 n 可編程的串行通道帶有：幀錯誤檢測 自動地址識

16、別 n TTL和CMOS兼容邏輯電平 n 64K片外程序存儲空間 n 64K片外數(shù)據(jù)存儲空間 n MCS51單片機(jī)可兼容指令集 n 閑置節(jié)能和掉電模式 n ONCE（On-Circuit仿真）模式 n 四級中斷優(yōu)先級 n 擴(kuò)展溫度圍（40到85） 3.2穩(wěn)壓調(diào)節(jié)模塊LM117/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。LM117/LM317 的輸出電壓圍是1.2V至37V，負(fù)載電流最大為1.5A。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。LM117/LM317 置有過載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。通常 LM11

17、7/LM317 不需要外接電容，除非輸入濾波電容到 LM117/LM317 輸入端的連線超過 6 英寸（約 15 厘米）。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。LM117/LM317能夠有許多特殊的用法。比如把調(diào)整端懸浮到一個較高的電壓上，可以用來調(diào)節(jié)高達(dá)數(shù)百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過LM117/LM317的極限就行。當(dāng)然還要避免輸出端短路。還可以把調(diào)整端接到一個可編程電壓上，實(shí)現(xiàn)可編程的電源輸出。特性簡介可調(diào)整輸出電壓低到1.2V。保證1.5A 輸出電流。典型線性調(diào)整率0.01%。典型負(fù)載調(diào)整率0.1%。80dB 紋波抑制比。輸出短路保

18、護(hù)。過流、過熱保護(hù)。調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝。電壓圍LM117/LM317 1.25V 至 37V 連續(xù)可調(diào)。其封裝形式如下： 絕對最大額定值符號參數(shù)值單位VI-O輸入輸出電壓差40VIO輸出電流部限制Top工作結(jié)溫LM117-55到150LM217-25到150LM3170到125Ptot功耗部限制Tstg儲存溫度-65到150LM317工作原理：LM317的輸入最同電壓為30多伏，輸出電壓1.532V.電流1.5A.不過在用的時(shí)候要注意功耗問題.注意散熱問題。LM317有三個引腳.一個輸入一個輸出一個電壓調(diào)節(jié)。輸入引腳輸入正電壓,輸出引腳接負(fù)載, 電壓調(diào)節(jié)引腳一個引腳接電阻

19、(200左右)在輸出引腳,另一個接可調(diào)電阻(幾K)接于地.輸入和輸出引腳對地要接濾波電容. 串口通信模塊33.1 串行通信 串行通信是指通信的發(fā)送方和接收方之間數(shù)據(jù)信息的傳輸實(shí)在單根數(shù)據(jù)線上，以每次一個二進(jìn)制位移動。串行通信分為異步通信和同步通信方式，而異步通信方式是比較常用的傳送方式。在異步通信方式中，數(shù)據(jù)時(shí)一幀一幀傳送和接收的，每幀的數(shù)據(jù)格式由一位起始位，58位數(shù)據(jù)位，一位奇偶校驗(yàn)位和一位停止位組成，在發(fā)送和接收端可以有各自的時(shí)鐘來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，這兩個時(shí)鐘源彼此獨(dú)立，互不同步，但必須與字符位數(shù)的波特率保持一致。 在PC機(jī)中一般有兩個標(biāo)準(zhǔn)的RS-232C串行接口COM1和COM2，M

20、SC-52單片機(jī)帶有一個全雙工串行接口：TxD、RxD，通過編程可實(shí)現(xiàn)串行通信。MAX232發(fā)送/接收器MAXIM公司的MAX232接收/發(fā)送器是為滿足EIA/TIA-232E標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的，具有低功耗，波特率高，單電源工作，外電路簡單，接收器輸出為TTL/COMS等優(yōu)越性。一片MAX232有兩組發(fā)送接收通路，芯片部有一個電源變壓器，可以把輸入的+5V電源變換為RS-232C輸出電平所需的正負(fù)十伏電壓，MAX232外圍只要接5個容值為1uf的電解容和去耦電容。3.3.3 串口通信接口設(shè)計(jì) MAX232可以用作單片機(jī)與單片機(jī)之間，單片機(jī)與PC機(jī)之間進(jìn)行符合RS-232C串行標(biāo)準(zhǔn)的接口電路，MAX2

21、32具有驅(qū)動能力。不需要外加驅(qū)動電路，因此只要將串行通信設(shè)備的發(fā)送、接收端與之相應(yīng)的管教連接就可。3.3.4 MAX232簡介MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路,使用+5v單電源供電。部結(jié)構(gòu)基本可分三個部分：第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個電源，提供給RS-232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個數(shù)據(jù)通道。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（R2IN）、9腳（R2O

22、UT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5v）。 該產(chǎn)品是由儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標(biāo)準(zhǔn)的芯片。由于電腦串口rs232電平是-10v +10v，而一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的信號電壓是ttl電平0 +5v,max232就是用來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的,該器件包含2驅(qū)動器、2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供TIA/

23、EIA-232-F電平。該器件符合TIA/EIA-232-F標(biāo)準(zhǔn)，每一個接收器將TIA/EIA-232-F電平轉(zhuǎn)換成5-V TTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA-232-F電平。主要特點(diǎn) 1、單5V電源工作2、 LinBiCMOSTM工藝技術(shù)3、 兩個驅(qū)動器與兩個接收器4、 30V輸入電平5、低電源電流：典型值是8mA6、符合甚至優(yōu)于ANSI標(biāo)準(zhǔn) EIA/TIA-232-E與ITU推薦標(biāo)準(zhǔn)V.28MAX232 獲得正負(fù)電源的方法 在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，我們時(shí)常要用到數(shù)/模（D/A）或者模/數(shù)(A/D)變換以與其它的模擬接口電路，這里面要經(jīng)常用到正負(fù)電源，例如： 9V,-9V; 12V,-12V.這些電源僅僅作為數(shù)字和模擬控制轉(zhuǎn)換接口部件的小功率電源。 在控制板上，我們有的只是 5V 電源，可又有很多方法獲得非 5V 電源。 1.外接；2.DC-DC 變換在這里我介紹一塊大家常用的芯片：MAX232. MAX232 是 TTL-RS232 電平轉(zhuǎn)換的典型芯片，按照芯片的推薦電路，取振蕩電容為uF