簡易數(shù)顯穩(wěn)壓電源

..職稱教研室學(xué)生班級奇峰英電教研室畢業(yè)設(shè)計作業(yè)本設(shè)計題目：簡易數(shù)顯穩(wěn)壓電源設(shè)計時間：2009.4.122009.5.18設(shè)計任務(wù)：1.采用串聯(lián)反饋穩(wěn)壓電路2.用單片機(jī)控制輸出電壓3.使用DAC0832將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號4、使用ICL7107進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，驅(qū)動數(shù)碼管顯示畢業(yè)設(shè)計分?jǐn)?shù)老師的成績教師認(rèn)可成績小組防守得分防守得分辯護(hù)委員會評估成績國防委員會主席（簽名）摘要直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)中常用的設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域。本設(shè)計主要從串聯(lián)穩(wěn)壓、單片機(jī)控制、數(shù)顯等方面入手，介紹了單片機(jī)AT51、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片89CICL7107、數(shù)管和一些重要部件。介紹了串聯(lián)穩(wěn)壓原理、單片機(jī)控制原理、數(shù)顯原理等。本畢業(yè)設(shè)計主要采用單片機(jī)8051和數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832組成數(shù)控系統(tǒng)，對電流穩(wěn)壓電路進(jìn)行控制，并在電路中設(shè)置過流保護(hù)、數(shù)字顯示等功能。直流穩(wěn)壓電源采用串聯(lián)反饋穩(wěn)壓電路，反饋放大部分由電壓比較器LM324和三級管組成。顯示部分采用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ICL7107直接驅(qū)動數(shù)碼管顯示。另外，輸出電壓的大小可以通過按鍵在單片機(jī)中預(yù)制，每步可以0.1V。本次設(shè)計的數(shù)控數(shù)顯穩(wěn)壓電源的輸出電壓范圍為0-15V，具有很高的使用價值。關(guān)鍵詞微控制器,DAC0832,ICL7107,數(shù)碼管摘要直流電源是用電子設(shè)備，廣泛應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域。本設(shè)計主要是聯(lián)動穩(wěn)壓器、單片機(jī)控制、數(shù)顯，以對上AT89C51、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ICL7107、數(shù)字控制及整流器的一些重要元件、濾波原理、穩(wěn)壓器系列原理、單片機(jī)控制原理、數(shù)字顯示原理教育介紹。本次畢業(yè)設(shè)計是基于單片機(jī)8051和數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832數(shù)控控制系統(tǒng)組成穩(wěn)壓器右竄聯(lián)合控制電路，該電路設(shè)置過流保護(hù)、數(shù)字顯示等功能。直流電源采用反饋穩(wěn)壓串聯(lián)電路，大件采用反饋電壓比較器LM324和三管，電壓由單片機(jī)提供的數(shù)字量DAC0832由模擬量轉(zhuǎn)換為放大后提供。有的顯示器使用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ICL7107直驅(qū)數(shù)顯。另外，輸出電壓可以按單片機(jī)中按鍵的大小進(jìn)行預(yù)制，每步0.1V。設(shè)計的NC數(shù)字電源輸出電壓范圍為0-15V，具有很高的數(shù)值。關(guān)鍵詞：AT89C51,DAC0832,ICL7107,LED目錄摘要=1\*ROMAN我簡介1第1章基礎(chǔ)介紹31.1半導(dǎo)體二極管31.2半導(dǎo)體三極管41.3集成運(yùn)算放大器51.4模數(shù)轉(zhuǎn)換及顯示芯片ICL710771.5LED數(shù)碼管顯示接口101.6變壓器基礎(chǔ)知識12第2章單片機(jī)知識介紹152.1MCU15簡介2.2MCS-51系列單片機(jī)介紹17DAC0832簡介21第3章項(xiàng)目論證253.1三種不同的場景253.2三種方案比較26第四章穩(wěn)壓電源主模塊電路284.1穩(wěn)壓電源的基本組成284.2主機(jī)電路設(shè)計28第5章軟件設(shè)計345.1軟件設(shè)計概述345.2軟件設(shè)計的具體思路34第6章整體電路分析376.1穩(wěn)壓電源整體設(shè)計思路376.2.穩(wěn)壓原理解析37結(jié)論/展望41至42參考文獻(xiàn)42附錄43..介紹直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)中常用的設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的多功能直流穩(wěn)壓電源功能簡單、控制困難、可靠性低、干擾大、精度低、體積大、復(fù)雜度高。普通的直流穩(wěn)壓電源有很多種，但存在以下兩個問題：1）輸出電壓的調(diào)節(jié)有粗調(diào)（波段開關(guān)）和微調(diào)（電位器）兩種方式。這樣，當(dāng)需要準(zhǔn)確輸出輸出電壓，或者需要在小范圍內(nèi)（如1.05～1.07V）變化時，難度就更大了。另外，隨著使用時間的增加，波段開關(guān)和電位器難免接觸不良，影響輸出。2）穩(wěn)壓方式均為串聯(lián)式穩(wěn)壓電路，可限制或切斷電流進(jìn)行過載保護(hù)。電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，穩(wěn)壓精度不高。在家用電器和其他類型的電子設(shè)備中，通常需要電壓穩(wěn)定的直流電源。但在現(xiàn)實(shí)生活中，它是由220V交流電網(wǎng)供電的。這就需要通過變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路將交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電。濾波器用于過濾整流輸出電壓中的紋波。通常，傳統(tǒng)電路由濾波扼流圈和電容器組成。如果換成晶體管濾波器，可以減小直流電源的體積，減輕重量，晶體管對直流電源進(jìn)行濾波。直流穩(wěn)壓器可作為家用電器的電源，既降低了家用電器的成本，又減小了其體積，使家用電器小型化。傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源通常使用電位器和波段開關(guān)來調(diào)節(jié)電壓，電壓值由電壓表指示。因此電壓的調(diào)節(jié)精度不高，讀數(shù)不直觀，電位器易磨損?；趩纹瑱C(jī)控制的直流穩(wěn)壓電源可以較好地解決傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的上述不足。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是計算機(jī)技術(shù)的飛速進(jìn)步，現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用中使用的工控產(chǎn)品都需要低紋波、寬調(diào)節(jié)范圍的高壓電源，尤其是在一些高能物理領(lǐng)域，急需計算機(jī)或單片機(jī)控制的低壓電源。紋波，電源調(diào)節(jié)范圍寬。自1990年代后期以來，隨著對更高系統(tǒng)效率和更低功耗的需求，電信和數(shù)據(jù)通信設(shè)備的技術(shù)更新推動了電力行業(yè)的DC/DC電源轉(zhuǎn)換器更加靈活和智能。方向發(fā)展。1980年代，第一代分布式供電系統(tǒng)開始轉(zhuǎn)向20世紀(jì)后期更先進(jìn)的第四代分布式供電結(jié)構(gòu)，中間總線結(jié)構(gòu)。DC/DC電源行業(yè)面臨著新的挑戰(zhàn)，即如何將嵌入式電源智能系統(tǒng)和數(shù)字控制系統(tǒng)結(jié)合起來。早在1990年代中期，半導(dǎo)體廠商就開發(fā)了數(shù)控電源管理技術(shù)，與當(dāng)時廣泛使用的模擬控制方案相比，由于其成本效益，當(dāng)時并未被廣泛采用。由于車載電源管理的更廣泛應(yīng)用以及業(yè)界對節(jié)能和運(yùn)營優(yōu)化的關(guān)注，電力行業(yè)和半導(dǎo)體制造商開始共同開發(fā)稱為“數(shù)控電源”的新產(chǎn)品。如今，隨著直流電源技術(shù)的飛速發(fā)展，整流系統(tǒng)已經(jīng)從以前的分立元件和集成電路控制發(fā)展到微機(jī)控制，從而使直流電源智能化，具有遙測、遙控三大遙信令和遙控，基本實(shí)現(xiàn)直流供電。無人看管的所設(shè)計的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源主要由單片機(jī)系統(tǒng)、鍵盤、數(shù)碼管顯示器、D/A轉(zhuǎn)換電路、直流穩(wěn)壓電路組成。單片機(jī)系統(tǒng)選用89C51型單片機(jī)，包括4KROM。

直流穩(wěn)壓電源是最常用的儀器設(shè)備，在科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)中必不可少。針對以上問題，我設(shè)計了一套以單片機(jī)為核心的智能直流電源。電源采用薄膜觸摸鍵盤，可設(shè)置輸出電壓值。輸出由單片機(jī)通過D/A控制，驅(qū)動模塊輸出穩(wěn)定電壓。同時，穩(wěn)壓方式采用單片機(jī)閉環(huán)控制。單片機(jī)通過A/D對輸出電壓進(jìn)行采樣，與設(shè)定值比較，有偏差則調(diào)整輸出。工作過程中，穩(wěn)壓電源的工作狀態(tài)（輸出電壓、電流等工作狀態(tài)）由單片機(jī)輸出驅(qū)動LED顯示屏，由鍵盤控制進(jìn)行動態(tài)邏輯切換.本課題研究以單片機(jī)為核心的智能型高精度簡易直流電源設(shè)計。電源采用數(shù)字調(diào)節(jié)、閉環(huán)實(shí)時監(jiān)控、輸出精度高、雙重過載保護(hù)功能，特別適用于各種高精度直流電源。需要的場合。第一章基礎(chǔ)介紹1.1半導(dǎo)體二極管1.1.1二極管原理加上相應(yīng)的引線和管子的PN結(jié)，就變成了半導(dǎo)體二極管。根據(jù)結(jié)構(gòu)，二極管有點(diǎn)接觸式和面接觸式兩種。由于二極管是PN結(jié)，當(dāng)然它具有單向?qū)щ娦?。?dāng) 外加正向電壓很低時，外電場無法克服PN結(jié)電場。電阻，所以正向電流很小，幾乎為零。當(dāng)正向電壓超過一定值時，電場大大減弱，電流迅速增大。這個一定值的正向電壓稱為死區(qū)電壓。通常硅管的死區(qū)電壓為0.5V，鍺管的死區(qū)電壓為0.1V左右。導(dǎo)通時的正向壓降，硅管約為0.6-0.8V，鍺管約為0.2-0.3V。當(dāng)對二極管施加反向電壓時，由于少數(shù)載流子的漂移運(yùn)動，會形成很小的反向電流。反向電流有兩個特點(diǎn)：一是隨溫度升高而迅速增長；一是當(dāng)反向電壓不超過一定范圍時，反向電流的大小基本不變。它與反向電壓的高低無關(guān)。因此，通常稱為反向飽和電流。當(dāng)外加反向電壓過高時，反向電流會突然增大 ，二極管失去單向?qū)щ娦?，這種現(xiàn)象稱為擊穿。二極管擊穿后，一般不能恢復(fù)原來的性能，就失效了。1.1.2二極管的主要參數(shù)：1最大整流電流最大整流電流是指二極管長期使用時通過二極管的最大正向平均電流。點(diǎn)接觸二極管的最大整流電流在幾十毫安以下。面接觸二極管的最大整流電流較大。2反向工作峰值電壓是為了保證二極管不被擊穿而給定的反向峰值電壓，一般為反向擊穿電壓的一半或三分之二。3反向峰值電流指反向工作峰值電壓加在二極管上時的反向電流值。1.1.3齊納管穩(wěn)壓管是一種特殊的表面接觸型半導(dǎo)體硅二極管。因?yàn)樗c電路中合適的電阻值配合后可以起到穩(wěn)定電壓的作用，所以稱為穩(wěn)壓管。齊納管工作在反向擊穿區(qū)。當(dāng)反向電壓在一定范圍內(nèi)變化時，反向電流很小。當(dāng)反向電壓升高到擊穿電壓時，反向電流突然急劇增加，穩(wěn)壓管反向擊穿。之后，雖然電流變化幅度很大，但穩(wěn)壓管兩端的電壓變化很小。利用這個特性，穩(wěn)壓管可以在電路中起到調(diào)節(jié)電壓的作用。穩(wěn)壓管不同于一般二極管，它的反向擊穿是可逆的。去除反向電壓后，穩(wěn)壓管恢復(fù)正常。但是，如果反向電流超過內(nèi)部限制，齊納管會因熱擊穿而損壞。1.2半導(dǎo)體三極管1.2.1三級管的工作原理半導(dǎo)體三極管（簡稱晶體管）是最重要的半導(dǎo)體器件。目前最常見的兩種是平板型和合金型。只要硅管是扁平型的，鍺管就是合金型的。無論平面型還是合金型，都有三層NPN或PNP，所以晶體管分為NPN型和PNP型兩種。每種分為基區(qū)、發(fā)射區(qū)和集電極區(qū)，分別引出基極B、發(fā)射極E和集電極C。每個類有兩個PN結(jié)?；鶇^(qū)和發(fā)射區(qū)之間的結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，基區(qū)和集電極區(qū)之間的結(jié)稱為集電極結(jié)。通常，晶體管的輸出特性曲線分為三個工作區(qū)：(1)擴(kuò)大面積輸出特性曲線的近水平部分是放大區(qū)域。在放大區(qū)域，Ic=βIB。放大區(qū)域也稱為線性區(qū)域，因?yàn)镮c和IB成比例。當(dāng)三極管工作在放大狀態(tài)時，發(fā)射結(jié)處于正向偏壓，集電極結(jié)處于反向偏壓，即對于NPN型管，UBE>0，UBC<0。(2)截止區(qū)域IB=0的曲線下方的區(qū)域稱為截止區(qū)域。當(dāng)IB=0時，Ic=ICEO。對于NPN型硅管，當(dāng)UBE<0.5V時，已經(jīng)開始截止，但為了可靠截止，常將UBE設(shè)置為小于等于0。-離開。(3)飽和區(qū)當(dāng)UCE<UBE時，集電極結(jié)正向偏置，晶體管工作在飽和狀態(tài)。在飽和區(qū)，IB的變化對Ic影響不大，兩者不成正比，放大區(qū)的β不能應(yīng)用于飽和區(qū)。在飽和時，發(fā)射結(jié)也正向偏置。1.2.2三極管的主要參數(shù)電流放大系數(shù)β當(dāng)三極管工作在動態(tài)狀態(tài)（有輸入信號）時，基極電流的變化為△IB，引起集電極電流的變化為△Ic?！鱅c與△IB之比稱為動態(tài)電流（AC）放大系數(shù)β=△Ic/△IB（公式1-1）集電極-基極反向截止電流ICBOICBO是集電極結(jié)反向偏壓導(dǎo)致發(fā)射極開路時集電極和基極區(qū)少數(shù)載流子漂移運(yùn)動形成的電流。集電極-發(fā)射極反向截止電流ICEOICEO是IB=0（基極開路）時的集電極電流，集電極結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。又因?yàn)樗坪跏侵苯訌募姌O到發(fā)射極穿透晶體管，所以也叫穿透電流。采集器最大內(nèi)容電流ICM當(dāng)集電極電流Ic超過一定值時，晶體管的β值會降低。當(dāng)β值下降到正常值的三分之二時，集電極電流稱為最大集電極含量電流ICM。收集器最大內(nèi)容耗散功率PCM由于集電極電流流過集電極結(jié)時會發(fā)熱，結(jié)溫會很高，會引起晶體管參數(shù)的變化。當(dāng)三極管因發(fā)熱而參數(shù)變化不超過含量值時，集電極消耗的最大功率稱為集電極最大含量耗散功率PCM。1.3集成運(yùn)算放大器目前廣泛使用的電壓型集成運(yùn)算放大器是一種具有高放大系數(shù)的直接耦合放大器。通過在集成電路的輸入和輸出之間連接不同的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)不同用途的電路。例如，信號放大、信號運(yùn)算（加法、減法、乘法、除法、對數(shù)、對數(shù)、反對數(shù)、平方、平方根等）、信號處理（濾波、調(diào)制）以生成和變換波形。集成運(yùn)算放大器的種類很多，可以應(yīng)用于不同的場合。1.3.1集成運(yùn)算放大器的基本組件集成運(yùn)算放大器一般由偏置電路、輸入級、中間級和輸出級四部分組成。此外，還有電平移位電路、短路保護(hù)電路等部分。(1)偏置電路：采用恒流源為各級提供穩(wěn)定的靜態(tài)電流。(2)輸入級：使用差分放大器降低零漂，增加輸入電阻。(3)中間級：采用一到兩級直接耦合放大器，提供足夠的電壓放大。(4)輸出級：功率放大器用于提高集成運(yùn)放的負(fù)載能力，為負(fù)載提供一定的功率。1.3.2集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)集成運(yùn)放的一些特性與其制造工藝密切相關(guān)，主要有以下幾點(diǎn)：1、集成電路制程中電感元件制造難度大；容量大于200pF的電容很難制造，而且性能很不穩(wěn)定，所以在集成電路中應(yīng)盡量避免使用電容。但運(yùn)放電路采用各級之間的直接耦合，基本不使用電容元件，適合集成度的要求。當(dāng)必須使用電容器時，通常使用外部方法。其次，運(yùn)放的輸入級采用差分放大電路，要求兩管性能相同。但是，集成電路中的每個晶體管都是通過相同的工藝在同一個硅片上制作的，很容易得到特性相似的晶體管差分對。由于管子在同一個硅片上，溫度性能基本一致，所以很容易制作出溫度漂移小的運(yùn)算放大器。第三，在集成電路中，比較合適的電阻值大致為100Ω～30kΩ。制作高阻值電阻成本高、面積大、阻值偏差大（10%～20%）。因此，在集成運(yùn)放中，常使用晶體管來代替電阻為恒流源。當(dāng)必須使用直流高阻電阻時，通常使用外部連接。1.3.3正確選擇集成運(yùn)算放大器集成運(yùn)算放大器是模擬集成電路中應(yīng)用最廣泛的器件之一。在由運(yùn)算放大器組成的各種系統(tǒng)中，由于應(yīng)用要求不同，對運(yùn)算放大器的性能要求也不同。在沒有特殊要求的地方，盡量使用通用的集成運(yùn)放，可以降低成本，輕松保證貨源。在一個系統(tǒng)中使用多個運(yùn)放時，盡量使用多運(yùn)放集成電路，如LM324、LF347等，它們是把四個運(yùn)放封裝在一起的集成電路。在實(shí)際選擇集成運(yùn)放時，除了品質(zhì)因數(shù)因素外，還應(yīng)考慮其他因素。比如信號源的性質(zhì)，是電壓源還是電流源；負(fù)載的性質(zhì)，集成運(yùn)放的輸出電壓和電流是否符合要求；環(huán)境條件下，集成運(yùn)放內(nèi)容工作范圍、工作電壓范圍、功耗和體積等因素是否滿足要求。1.3.4四運(yùn)放集成電路LM324LM324是四運(yùn)放集成電路，采用14腳雙列直插塑封，外觀如圖1-2所示。其部分包含四組相同形式的運(yùn)算放大器。除共用電源外，四組運(yùn)算放大器相互獨(dú)立。每組運(yùn)算放大器可以用圖1-1中的符號表示。它有5個引腳，其中“+”和“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-(-)為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與輸入端的信號相反；Vi+(+)為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號。與此輸入相同的相位。LM324的引腳排列如圖1-2所示。

圖1-1運(yùn)算放大器示意圖

圖1-2LM324引出線由于LM324四運(yùn)放電路具有供電電壓寬、靜態(tài)功耗低、單電源供電、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種電路中。1.4模數(shù)轉(zhuǎn)換及顯示芯片ICL7107ICL7107是一種應(yīng)用非常廣泛的集成電路。內(nèi)含3個1/2位數(shù)字A/D轉(zhuǎn)換器，可直接驅(qū)動LED數(shù)碼管。下面我們介紹她的一個典型應(yīng)用電路——數(shù)字電壓表的制作。其電路如附圖所示。制作時，用于數(shù)顯的數(shù)碼管是共陽極型的，2K可調(diào)電阻最好是多圈電阻，分壓電阻是誤差小的金屬膜電阻，其他器件可以是正品。電路稍作修改，還可以演進(jìn)很多電路，如數(shù)顯電流表、數(shù)顯溫度計等。1.4.1ICL7107引腳及各引腳功能ICL7107A/D轉(zhuǎn)換器是將模擬和數(shù)字電路集成在一個芯片上的大規(guī)模CMOS集成電路。它具有低功耗、高輸入阻抗和低噪聲?？芍苯域?qū)動共陽極LED顯示屏。需要額外的驅(qū)動裝置來簡化轉(zhuǎn)換電路。其引腳排列及功能如圖1-3所示，各端子功能見附表1-1。圖1-3ICL7107引腳功能圖表1-1ICL710引腳功能表終端名稱功能V+和V-電源正負(fù)極aU到gU個位、十位、百位的筆劃驅(qū)動信號依次連接到個位、十位、百位數(shù)碼管對應(yīng)的筆劃電極上。aT~gTaH~gH阿布克千位行程驅(qū)動信號，接千位數(shù)碼管a、b行程電極下午負(fù)極性表示的輸出端接千位數(shù)碼管的g段。PM低時顯示負(fù)號INT積分器輸出，連接到積分電容器緩沖區(qū)緩沖放大器的輸出端接積分電阻AZ積分器和比較器的反相輸入端，連接自動歸零電容IN+,IN-模擬輸入端分別連接輸入信號的正端和負(fù)端。通訊模擬信號公共端，即模擬地C外部參考電壓端子參考電壓的正端和參考電壓的負(fù)端測試測試端。該端子通過一個500Ω電阻連接到邏輯電路的公共地。用作“測試指示”時，與V+短接后，所有LED筆劃亮，并顯示數(shù)字-1888。OSC~OSC時鐘振蕩器的終端，由外部阻容元件組成的多諧振蕩器由CC7107構(gòu)成的3?位直流數(shù)字電壓表外圍元件的功能為：R1和C1是時鐘振蕩器的RC網(wǎng)絡(luò)。R2和R3是參考電壓的分壓電路。R2使參考電壓V=1VR4、C3為輸入端阻容濾波電路，提高電壓表的抗干擾能力，增強(qiáng)其過載能力。C2和C4分別是參考電容和自動歸零電容。R5和C5分別為積分電阻和積分電容。CC7107的第21腳（GND）為邏輯地，第37腳（TEST）通過芯片部分的500Ω電阻連接到GND。芯片本身功耗小于15mW（不含LED），無需額外驅(qū)動器件即可直接驅(qū)動共陽極LED顯示屏。正常亮度下，每個數(shù)碼管的全亮沖程電流約為40-50mA。CC7107沒有特殊的小數(shù)點(diǎn)驅(qū)動信號。使用時，可將共陽極數(shù)碼管的共陽極接至V+。小數(shù)點(diǎn)接GND時亮，接V+時滅。1.4.2ICL7107使用注意事項(xiàng)1、識別管腳：將芯片的第一個管腳放在芯片上，面向模型字符，然后第一個管腳在芯片的左下方。也可以把芯片的缺口放在左邊，左下角是第一腳。許多制造商在第一只腳旁邊用一個小圓點(diǎn)標(biāo)記。知道第一個引腳后，逆時針走，然后是引腳2到40。（引腳1和引腳40相距較遠(yuǎn)）。2.記住關(guān)鍵點(diǎn)的電壓：芯片的第一個管腳是電源，正確的電壓是DC5V。第36腳為參考電壓，正確值為100mV，第26腳為負(fù)電源腳，正確電壓值為負(fù)，-3V到-5V為正常，但不能為正電壓或零電壓。芯片第31腳為信號輸入腳，可輸入±199.9mV的電壓。一開始可以接地，形成“0”3、注意芯片27、28、29腳的元件值。它們是0.22uF、47K、0.47uF電阻電容網(wǎng)絡(luò)。這三個元件屬于芯片的集成網(wǎng)絡(luò)，不能使用陶瓷電容。連接到芯片33、34腳的104電容也不能使用陶瓷電容。4、注意地腳：芯片的電源地為21腳，模擬地為32腳，信號地為30腳，參考地為35腳。通常，這4個引腳接地。在要求苛刻的應(yīng)用中（例如測量電阻或比率測量），引腳30或35可以不接地并根據(jù)需要連接到其他電壓。5、負(fù)電壓產(chǎn)生電路：使用7905等芯片可以直接從電路外部提供負(fù)電壓電源，但這需要正負(fù)電源供電。通常，通過使用+5V電源來解決問題的簡單方法。比較常用的方法是使用ICL7660或NE555等電路來獲取，需要增加硬件成本。我們通常使用一個NPN晶體管、兩個電阻和一個電感來放大信號。將芯片38腳的振蕩信號接一個20K-56K的電阻串聯(lián)在三極管的“B”極上，并在三極管的“C”極上串聯(lián)一個1。電阻（保護(hù)）和一個電感（增加交流放大倍數(shù)），正常工作時，三極管的“C”極電壓為2.4V-2.8V為最佳。這樣在三極管的“C”極有一個放大的交流信號，這個信號經(jīng)過兩個4u7電容和兩個1N4148二極管組成倍壓整流電路，負(fù)電壓可以供給ICL7107的26腳。這個電壓，最好在-3.2V到-4.2V之間。6、如果以上所有連接和電壓值都正常，并且沒有“短路”或“開路”故障，則電路應(yīng)正常工作。使用電位器和指針萬用表的電阻X1檔位，我們可以分別調(diào)節(jié)50mV、100mV和190mV三個電壓，依次輸入到ICL7107的第31腳。數(shù)碼管應(yīng)分別顯示50.0、100.0、190.0。的值，內(nèi)容有2-3個字的誤差。如果相差太大，可以微調(diào)36腳的電壓。7、比率讀數(shù)：將31腳和36腳短接，即把參考電壓作為信號輸入到芯片的信號端。此時數(shù)碼管顯示的數(shù)值最好是100.0，一般在99.7-100.3之間，越接近100.0越好。這個測試是看芯片比例讀數(shù)的轉(zhuǎn)換，與參考電壓的具體mV無關(guān)，不能外接讀數(shù)。如果太壞，需要更換芯片。8.ICL7107也常用于±1.999V范圍。此時將芯片27、28、29腳的元件值換成0.22uF、470K、0.047uF阻容網(wǎng)絡(luò)，36腳基準(zhǔn)調(diào)為1.000V。它可以在±1.999V范圍內(nèi)使用。1.5LED數(shù)碼管顯示接口1.5.1LED數(shù)碼管LED數(shù)碼管是以發(fā)光二極管為顯示領(lǐng)域的數(shù)字顯示器件。圖1-4a是0.5inLED數(shù)碼管的外形及管腳圖，其中7個發(fā)光二極管對應(yīng)a~g筆段形成“”字形，另一個發(fā)光二極管Dp為小數(shù)觀點(diǎn)。因此，這種LED圖1-4LED數(shù)碼管LED數(shù)碼管根據(jù)電路中的連接方式可分為共陰極型和普通型，如圖1-4中b和c所示。共陽極型是將各段LED的正極連在一起作為公共端COM，公共端COM接高電平，各筆段a~g和Dp通過接控制端限流電阻。當(dāng)某一筆段的控制端為低電平時，該筆段發(fā)光，為高電平時，不發(fā)光?？刂茙讉€段發(fā)光顯示一定的數(shù)字或字符。共陰極型是將每個數(shù)字發(fā)光二極管的負(fù)極連在一起，作為公共端COM對地，通過限流電阻接高電平時某段發(fā)光。LED數(shù)碼管根據(jù)其外形尺寸有多種形式，最常用的是0.5in和0.8in；根據(jù)顯示顏色，也有多種形式，主要是紅色和綠色；目前顯示器的亮度不同，這是由于發(fā)光二極管的材料不同造成的。LED數(shù)碼管的使用與發(fā)光二極管相同。根據(jù)材料不同，正向壓降一般為1.5～2V，額定電流為10mA，最大電流為40mA。靜態(tài)顯示取10mA為宜。可以增加動態(tài)掃描顯示，電流可以是脈沖的，但一般不超過40mA。1.5.2LED數(shù)碼管顯示方式及典型應(yīng)用電路LED數(shù)碼管顯示電路在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中可分為靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。(1)靜態(tài)顯示方式在靜態(tài)顯示模式下，顯示的每一場需要一個8位I/O口控制，并且I/O口必須有鎖存功能，一個N位顯示器需要N個8位I/O口，和公共端口可以直接連接到+5V（共陽極）或地（共陰極）。顯示時，每個域代碼從I/O控制端口輸出并保持不變，直到CPU刷新顯示。也就是說，每個場的開關(guān)狀態(tài)保持不變。靜態(tài)顯示方式編程比較簡單，但占用大量I/O線，即軟件簡單，硬件成本高，一般適用于顯示位數(shù)較少的場合。(2)動態(tài)掃描顯示方式當(dāng)需要大量顯示位數(shù)時，為了簡化電路，降低硬件成本，通常采用動態(tài)掃描顯示電路。所謂動態(tài)掃描顯示電路就是把所有顯示每個位的相同場線連在一起，每個位的a段連在一起，b段連在一起……g段連在一起，一共8段，由一個8位I/O口控制，每個位的公共端（共陽或共陰COM）由另一個I/O口控制，如圖1-5所示。這種連接方法將多位場線連接在一起。輸出域碼時，由于同時選擇多個域，每個位會顯示相同的內(nèi)容。因此，要顯示不同的內(nèi)容。必須依次顯示。即在某一時刻，只有某一位的字位線處于門控狀態(tài)（共陰極LED數(shù)碼管為低電平，共陽極為高電平），其他位的字位線為處于關(guān)閉狀態(tài)。同時，在字段行上輸出與要顯示的字符對應(yīng)的字段代碼。此刻，只有這一個在顯示，其他的都是黑暗的。也是在下一個瞬間，單獨(dú)顯示下一個，從而輪流顯示，循環(huán)掃描。由于人類的視覺保留效應(yīng)，人們看到的是多個比特同時穩(wěn)定顯示。圖1-5動態(tài)顯示LED數(shù)碼管接法本設(shè)計為靜態(tài)顯示，如電路圖所示。顯示屏由5個LED數(shù)碼管組成。輸入只有兩個信號，它們是串行數(shù)據(jù)線DIN和移位信號CLK。5個串行/并行移位寄存器芯片74LS164首尾相連。每個芯片的并行輸出作為LED數(shù)碼管的段碼。1.6變壓器基礎(chǔ)知識變壓器幾乎用于所有電子產(chǎn)品。它的原理很簡單，但是變壓器的繞線過程會根據(jù)不同的應(yīng)用（不同的用途）有不同的要求。變壓器的主要作用是：電壓變換；阻抗變換；隔離;1.6.1變形金剛的基礎(chǔ)當(dāng)在初級線圈兩端施加正弦交流電壓U1時，導(dǎo)線中有交流電流I1，并產(chǎn)生交變磁通ф1，沿初級線圈和次級線圈形成閉合磁路。鐵心。在次級線圈中感應(yīng)出互感電勢U2，ф1也在初級線圈上感應(yīng)出自感電勢E1。E1的方向與外加電壓U1的方向相反，幅值相近，從而限制了I1的大小。為了維持磁通ф1的存在，需要一定的功耗，變壓器本身也有一定的損耗。此時雖然次級未接負(fù)載，但初級線圈中仍有一定電流。該電流稱為“空載電流”?！薄Ｈ绻渭壗迂?fù)載，次級線圈會產(chǎn)生電流I2，從而產(chǎn)生磁通量ф2。ф2的方向與ф1的方向相反，相互抵消，從而使鐵芯中的總磁通量減少，使初級自感電壓E1減小，結(jié)果I1增大?？梢?，初級電流與次級負(fù)載密切相關(guān)。當(dāng)次級負(fù)載電流增大時，I1增大，ф1也增大，而ф1增加的部分正好補(bǔ)足了被ф2抵消的部分磁通，從而保持鐵芯內(nèi)總磁通不變。如果不考慮變壓器的損耗，可以認(rèn)為理想變壓器二次負(fù)載消耗的功率是一次電源從電源獲得的電功率。變壓器可以根據(jù)需要通過改變二次線圈的匝數(shù)來改變二次電壓，但不能改變內(nèi)容負(fù)載所消耗的功率。1.6.2變壓器損耗當(dāng)變壓器初級繞組通電時，線圈產(chǎn)生的磁通量在鐵芯中流動。因?yàn)殍F芯本身也是導(dǎo)體，所以在垂直于磁力線的平面上會感應(yīng)出一個電勢。該電位在鐵芯截面上形成閉合回路并產(chǎn)生電流。它看起來像一個漩渦，所以它被稱為“漩渦”。這種“渦流”增加了變壓器的損耗，增加了變壓器鐵芯加熱變壓器的溫升?！皽u流”造成的損失稱為“鐵損”。此外，繞制變壓器需要大量的銅線。這些銅線具有電阻。當(dāng)電流流動時，電阻會消耗一定的功率。這部分損失通常作為熱量消耗。我們稱這種損失為“銅損”。.因此，變壓器的溫升主要是由鐵損和銅損引起的。由于變壓器中存在鐵損和銅損，其輸出功率總是小于輸入功率。出于這個原因，我們引入了一個效率參數(shù)來描述這一點(diǎn)，η=輸出功率/輸入功率。1.6.3變壓器材料要繞制變壓器，我們必須對變壓器相關(guān)的材料有一定的了解。為此，我將介紹這些知識。1芯材：變壓器使用的鐵芯材料主要有鐵片、低硅片、高硅片。在鋼板中添加硅可以降低鋼板的導(dǎo)電率，增加電阻率。它可以減少渦流，減少損耗。我們通常將加硅鋼板稱為硅鋼片。變壓器的好壞與硅鋼片的好壞有很大關(guān)系。硅鋼片的好壞通常用磁通密度B來表示。一般黑鐵片的B值是6000-8000，低硅片是9000-11000，高硅片是12000-16000，2繞組變壓器常用的材料有

漆包線、沙包線、絲包線，最常用的是漆包線。對電線的要求是導(dǎo)電性好，絕緣漆層有足夠的耐熱性，有一定的耐腐蝕性。一般情況下，最好使用Q2型的高強(qiáng)度滌綸漆包線。3絕緣材料在繞組變壓器中，線圈架層之間的隔離和繞組之間的隔離應(yīng)采用絕緣材料。一般變壓器框架材料可以用酚醛紙板做，層可以用聚酯薄膜或紙隔離，繞組可以用黃蠟做隔離。

4浸漬材料：變壓器繞線后，最后一道工序是浸漬絕緣漆，可以增強(qiáng)變壓器的機(jī)械強(qiáng)度，提高絕緣性能，延長使用壽命。一般來說，甲酚清漆可用作浸漬材料。第2章單片機(jī)知識介紹2.1單片機(jī)簡介SCM(SingleChipMicrocomputer)，即MicroController，是將微機(jī)的主要部件集成在一個芯片上的單片機(jī)。主要包括微處理器（CPU）、存儲器（ROM、RAM）、輸入/輸出端口（1/0端口）、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等功能部件。單片機(jī)自1970年代問世以來，取得了長足的進(jìn)步，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、測量控制、工業(yè)自動化、智能接口和智能儀器儀表等眾多領(lǐng)域。例如：單片機(jī)與傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)合，簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)智能化控制，成為新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品；采用單片機(jī)，組成各種工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等；在大型工業(yè)測控系統(tǒng)中，單片機(jī)控制和管理接口，與計算機(jī)主機(jī)并行工作，可以大大提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度。2.1.1單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和組成目前單片機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有兩種：一種是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開使用，即哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)，目前的單片機(jī)大部分都有這種結(jié)構(gòu)。另一種是采用類似于PC的馮諾依曼原理，不對程序和數(shù)據(jù)存儲器做邏輯上的區(qū)分，即Princeton用來存放用戶程序，可分為EPROM、OTP、ROM還有FLASH等類。EPROM型存儲器編程后，其容量可被紫外線擦除，用戶可反復(fù)使用，特別適合開發(fā)過程，但EPROM型單片機(jī)價格昂貴。帶有ROM型（掩模型）存儲器的MCU價格最低，適合大批量生產(chǎn)。OTP型（一次性可編程）單片機(jī)介于EPROM和ROM型單片機(jī)之間。它的內(nèi)容是由用戶編寫的，但只能寫一次。Flash型（flash型）單片機(jī)內(nèi)容用戶使用編程工具或在線快速修改程序代碼，可反復(fù)使用，一經(jīng)推出就受到廣大用戶的歡迎。隨機(jī)存取存儲器（RAM）：用于在程序運(yùn)行時存儲工作變量和數(shù)據(jù)。由于RAM的制造工藝復(fù)雜，價格遠(yuǎn)高于ROM，單片機(jī)的RAM非常珍貴，通常只有幾十到幾百個字。節(jié)日。最近出現(xiàn)了EEPROM或FLASH類型的數(shù)據(jù)存儲器，方便用戶存儲不經(jīng)常更改的數(shù)據(jù)等重要信息。單片機(jī)通常還有專用寄存器和通用寄存器，它們是單片機(jī)中速度最快的存儲器，但通常存儲空間較小。中央處理器（CPU）：是單片機(jī)的核心單元，通常由算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU和控制單元組成。與人腦一樣，CPU決定著單片機(jī)的計算能力和處理速度。并行輸入/輸出（I/O）端口：通常是一個獨(dú)立的雙向端口，任何端口都可以作為輸入模式或輸出模式，可以通過軟件編程設(shè)置。現(xiàn)代單片機(jī)的I/O口也有不同的功能。有的有上拉或下拉電阻，有的有開漏輸出，有的可以提供足夠的電流直接驅(qū)動外部設(shè)備。I/O是單片機(jī)的重要資源，也是衡量單片機(jī)功能的重要指標(biāo)之一。串行輸入/輸出端口：用于單片機(jī)與串行設(shè)備或其他單片機(jī)之間的通信。串行通信可分為同步和異步，可以通過硬件或通用串行收發(fā)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。不同的微控制器可能提供不同的標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口，如USART、SPI、I2C、MicroWire等。定時器/計數(shù)器（T/C）：微控制器單元用于對外部事件（脈沖等輸入信號）進(jìn)行精確定時或計數(shù)）。一些微控制器單元具有多個定時器/計數(shù)器。系統(tǒng)時鐘：通常需要外部石英晶體或其他振蕩源提供時鐘信號輸入，有的使用RC振蕩器。以上就是單片機(jī)的基本組成?，F(xiàn)代單片機(jī)增加了許多新的功能元件，如模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（D/A）、溫度傳感器、液晶（LCD）驅(qū)動電路、電壓監(jiān)控、看門狗（WDT)電路、低壓檢測(LVD)電路等。2.1.2微控制器的類型單片機(jī)可按應(yīng)用領(lǐng)域、通用性、總線結(jié)構(gòu)分類。(1)按應(yīng)用領(lǐng)域可分為：家用型、工控型、通訊型、個人信息終端等。（2）按通用性可分為：普通型和特殊型（如計費(fèi)費(fèi)率表、電子記事本）。(3)按總線結(jié)構(gòu)可分為：總線型和非總線型。單片機(jī)的供電狀態(tài)根據(jù)提供的存儲器類型可分為以下五種狀態(tài)。(1)MASKROM類：程序在芯片封裝過程中通過掩膜工藝制成ROM區(qū)，如80C51，適合量產(chǎn)。(2)EPROM型：UV可擦寫存儲器如87C51較貴。(3)ROMless類：無ROM存儲器，如80C31，電路擴(kuò)展復(fù)雜，使用較少。(4)OTPROM類：可寫一次性程序。(5)FlashROM(MTPROM)型：可多次燒寫的存儲器，如89C51、52等89C，成本低，便于開發(fā)調(diào)試，在惡劣環(huán)境下可靠性不如OTPROM。2.1.3單片機(jī)應(yīng)用SCM，即MicroController，是將微機(jī)的主要部件集成在一個芯片上的單片機(jī)。主要包括微處理器（CPU）、存儲器（ROM、RAM）、輸入/輸出端口（1/0端口）、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等功能部件。單片機(jī)自1970年代問世以來，取得了長足的進(jìn)步，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、測量控制、工業(yè)自動化、智能接口和智能儀器儀表等眾多領(lǐng)域。例如：單片機(jī)與傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)合，簡化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)智能化控制，成為新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品；采用單片機(jī)，組成各種工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等；在大型工業(yè)測控系統(tǒng)中，單片機(jī)控制和管理接口，與計算機(jī)主機(jī)并行工作，可以大大提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度。2.2MCS-51系列單片機(jī)介紹MCS-51單片機(jī)是英特爾公司推出的享譽(yù)全球的高性能低功耗非易失性存儲器和數(shù)字集成電路一流半導(dǎo)體。其EEPROM電可擦除技術(shù)、閃存技術(shù)和質(zhì)量、可靠性高的生產(chǎn)技術(shù)。在CMOS器件生產(chǎn)領(lǐng)域，英特爾先進(jìn)的設(shè)計水平、優(yōu)秀的生產(chǎn)工藝和封裝技術(shù)一直處于世界領(lǐng)先地位。這些技術(shù)用于單片機(jī)的生產(chǎn)，使單片機(jī)在結(jié)構(gòu)、性能、功能等方面也具有優(yōu)良的品質(zhì)。有明顯的優(yōu)勢。英特爾的單片機(jī)是世界上獨(dú)一無二的性能卓越的單片機(jī)。在計算機(jī)周邊設(shè)備、通訊設(shè)備、自動化工業(yè)控制、航空航天設(shè)備、儀器儀表及各種消費(fèi)類產(chǎn)品中具有廣闊的應(yīng)用前景。2.2.1MCS-51系列單片機(jī)的主要性能特點(diǎn)MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品有8051、8751、8031，它們的基本組成和基本性能是一樣的。常用術(shù)語MCS-51一般是指以8051為核心的單片機(jī)。8051是ROM型單片機(jī)，帶有4KB掩碼ROM，即單片機(jī)出廠時，程序已被廠家固化在程序存儲器中；如果寫在里面，當(dāng)需要修改的時候，可以先用UV橡皮擦擦掉，然后再寫新的程序；8031芯片沒有ROM，使用時需要接一個EPROM。此外，8051、8751、8031的結(jié)構(gòu)完全相同，都具有以下特點(diǎn)：(1)面向控制的8位CPU。(2)128B的切片數(shù)據(jù)存儲器。(3)可尋址64KB的片外程序存儲器。(4)可尋址64KB的片外數(shù)據(jù)存儲器。(5)32條雙向且可單獨(dú)尋址的I/O線。(6)一個全雙工異步串口。(7)兩個16位定時器/計數(shù)器。(8)5個中斷源，2個中斷優(yōu)先級。(9)片上時鐘振蕩器。(10)采用高性能HMOS生產(chǎn)工藝生產(chǎn)。(11)布爾處理（位操作）能力。(12)包含111條基本指令，其中單機(jī)周期指令64條。2.2.2MCS-51系列單片機(jī)整體結(jié)構(gòu)MCS-51單片機(jī)由8個部件組成，即中央處理器（CPU）、片上數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、片上程序存儲器（ROM/EPROM）、輸入/輸出接口（I/O端口，分為P0端口、P1端口端口、P2端口和P3端口）?？删幊檀卸丝凇⒍〞r器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)和特殊功能寄存器。每個部分由外部總線連接。MCS-51系列單片機(jī)框圖如圖2-1所示。MCS-51系列單片機(jī)整體結(jié)構(gòu)框圖2.2.3MCS-51系列單片機(jī)引腳功能圖2-2是MCS-51系列MCU的管腳結(jié)構(gòu)圖，為雙列直插式封裝(DIP)。這些引腳的功能如下所述。圖2-2MCS-51系列MCU引腳圖(1)主電源引腳VCC：電源端子。GND：接地端。(2)連接到晶體引腳XTAL1和XTAL2XTAL1：連接到外部晶振的引腳。在單片機(jī)部分，它是一個反相放大器的輸入，它構(gòu)成了一個芯片振蕩器。使用外部振蕩器時，對于HMOS單片機(jī)，此引腳應(yīng)接地；對于CHMOS單片機(jī)，此引腳用作驅(qū)動端。XTAL2：另一個連接到外部晶振的引腳。在MCU部分，是上述振蕩器的反相放大器的輸出。使用外接振蕩器時，對于HMOS單片機(jī)，該管腳接收振蕩器的信號，即信號直接接到時鐘發(fā)生器的輸入端；對于CHMOS單片機(jī)，此腳懸空不接。(3)或與其他電源引腳RESET/VPD、ALE/、、/VPP復(fù)用RESET/VPD：當(dāng)振蕩器運(yùn)行時，該引腳上兩個機(jī)器周期的高電平將復(fù)位微控制器；VCC掉電時，該管腳可以接備用電源，防止RAM中的數(shù)據(jù)丟失；當(dāng)VCC降至指定電平以下且VPD在其指定電壓范圍內(nèi)（5+0.5V或5-0.5V）時，VPD為外部RAM提供備用電源。ALE/:MCS-51系列單片機(jī)在訪問外部存儲器時，使用P0端口作為低8位地址輸出端口和數(shù)據(jù)輸入/輸出端口。為了不混淆地址和數(shù)據(jù)，通常先致地址，再致數(shù)據(jù)。ALE（地址鎖存內(nèi)容）鎖存端口P0輸出的低8位地址，從而實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分離。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍會周期性地出現(xiàn)一個恒定頻率的正脈沖信號（此頻率為振蕩器頻率的1/6）。因此，它可以用作外部輸出的時鐘，或用于計時目的。但是請注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時都會跳過一個ALE脈沖。如果需要，可以通過計算特殊用途寄存器(SFR)區(qū)域中8EH位置的D0位置來禁用ALE操作。在此位置數(shù)之后，ALE將僅在執(zhí)行MOVX或MOVC指令期間有效。此外，該引腳會被弱拉高。當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，該設(shè)置禁止ALE位無效。：程序存儲器內(nèi)容（）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。當(dāng)AT89C51/LV51從外部程序存儲器取指令（或常數(shù)）時，每個機(jī)器周期有效兩次（即輸出2個脈沖）。但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，兩個有效信號都不會出現(xiàn)。/VPP：當(dāng)端子保持高電平時（接Vcc端子），CPU執(zhí)行程序存儲器中的程序。但是當(dāng)PC（程序計數(shù)器）值超過0FFFH（對于8051/8751/5180C）或1FFFH（對于8032）時，它會自動切換到訪問外部寄存器。當(dāng)EA保持低電平時，無論是否有任何程序存儲器，都只訪問外部程序存儲器。(4)輸出引腳P0.0～P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～P2.7和P3.0～P3.7。端口P0(P0.0~P0.7)：端口P0是一個雙向8位三態(tài)I/O端口。訪問外部存儲器時，可將低8位地址線和8位數(shù)據(jù)線在時間上分開；燒寫EPROM時進(jìn)入和退出指令字節(jié)，驗(yàn)證程序時輸出指令字節(jié)。端口0可以驅(qū)動8個LSTTL輸入。端口P1(P1.0~P1.7)：端口P1是一個帶有上拉電阻的8位雙向I/O端口。在EPROM編程和程序驗(yàn)證期間，它接受低8位地址并可以驅(qū)動4個LSTTL輸入。PortP2(P2.0~P2.7)：PortP2為8位雙向I/O口，帶上拉電阻。訪問外部存儲器時，致高8位地址，可驅(qū)動4個LSTTL輸入。端口P3(P3.0~P3.7)：端口P3是一個帶有上拉電阻的8位雙向I/O端口。在MCS-51系列MCU中，這8個引腳具有各自的輔助功能。在實(shí)際工作中，大多數(shù)情況下都會用到P3口的輔助功能。表2-1列出了P3端口的第二個功能。兩個功能。表2-1P3端口的第二個功能端口引腳復(fù)用功能P3.0RXD（串行輸入端口）P3.1TXD（串行輸出端口）3.2（外部中斷0）3.3（外部中斷1）P3.4T0（定時器0的外部輸入）3.5T1（定時器1的外部輸入）3.6（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）3.7（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）2.2.4MCS-51系列單片機(jī)的主要組成部分不管是什么類型的微機(jī)，一般都是由中央處理器、存儲器和I/O接口組成。MCS-51系列單片機(jī)也是由中央處理器、內(nèi)存和I/O接口三大部分組成。(1)CPU：是單片機(jī)的核心部分。它的功能是讀取和分析每條指令，并根據(jù)每條指令的功能要求控制各個組件執(zhí)行相應(yīng)的操作。MCS-51系列單片機(jī)有一個8位CPU，由運(yùn)算器和控制器組成。運(yùn)算單元主要包括算術(shù)和邏輯運(yùn)算單元ALU、累加器ACC、寄存器B、暫存器、程序狀態(tài)寄存器、布爾處理器和十進(jìn)制調(diào)整電路。控制器包括時鐘發(fā)生器、時序控制邏輯、指令寄存器、指令解碼器、程序計數(shù)器、程序地址寄存器、數(shù)據(jù)指針寄存器和堆棧指針。(2)存儲器：MCS-51系列單片機(jī)物理上有4個存儲空間，片內(nèi)程序存儲器和片外程序存儲器，片上數(shù)據(jù)存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器。8051芯片有4KB片內(nèi)程序存儲器和256B片外數(shù)據(jù)存儲器。此外，還可以片外擴(kuò)展64KB的程序存儲器和64KB的數(shù)據(jù)存儲器。(3)并行I/O8051有4個8位并行輸入輸出口，分別記為P0、P1、P2、P3，共32線。實(shí)際上它們是特殊功能寄存器中的4個。每個并行I/O端口都可以用作輸入和輸出，因此稱為雙向I/O端口。但這4個通道的功能并不完全相同，因此它們的結(jié)構(gòu)設(shè)計也不同。這里將詳細(xì)介紹這些I/O端口的結(jié)構(gòu)，以便掌握它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并在使用中采用不同的策略。2.3DAC0832介紹DAC0832是一款可以將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號的芯片。它是一個8位分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片，與處理器完全兼容。具有價格低廉、界面簡單、易于轉(zhuǎn)換控制等優(yōu)點(diǎn)。在應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。2.3.1引腳及其功能DAC0832是雙列直插式8位D/A轉(zhuǎn)換器。它可以完成從數(shù)字輸入到模擬（電流）輸出的轉(zhuǎn)換。圖2-3和圖2-4分別是DAC0832的引腳圖和部分結(jié)構(gòu)圖。其主要參數(shù)如下：分辨率為8位，轉(zhuǎn)換時間為1μs，滿量程誤差為±1LSB，參考電壓為(+10～-10)V，電源為(+5～+15)V，邏輯電平輸入與TTL兼容。從圖2-4可以看出，DAC0832中有兩級鎖存器。第一級鎖存器稱為輸入寄存器，其內(nèi)容鎖存信號為ILE。第二級鎖存器稱為DAC寄存器。鎖存信號也稱為通道控制信號/XFER。圖2-3DAC0832引腳圖如圖2-4所示，當(dāng)ILE為高電平，片選信號/CS和寫信號/WR1為低電平時，輸入寄存器控制信號為1。此時，輸入寄存器的輸出隨輸入而變化。之后，當(dāng)/WR1圖2-3DAC0832引腳圖對于二級鎖存器，當(dāng)傳輸控制信號/XFER和寫信號/WR2均為低電平時，二級鎖存控制信號為高電平，8位DAC寄存器的輸出隨輸入而變化。之后，當(dāng)/WR2由低電平變?yōu)楦唠娖綍r，控制信號變?yōu)榈碗娖?，因此輸入寄存器的信息被鎖存到DAC寄存器中。圖2-4中其余引腳的功能定義如下：(1)、DI7~DI0：8位數(shù)據(jù)輸入端，DI7為最高位。(2)、IOUT1：模擬電流輸出端1，當(dāng)DAC寄存器中的數(shù)據(jù)全為1時，輸出電流最大，當(dāng)DAC寄存器中的數(shù)據(jù)全為0時，輸出電流為0。(3)、IOUT2：模擬電流輸出端2，IOUT2和IOUT1之和為常數(shù)，即IOUT1+IOUT2=常數(shù)。(4)、RFB：反饋電阻端，DAC0832已經(jīng)有反饋電阻，所以RFB端可以直接接外接運(yùn)放的輸出端，相當(dāng)于在輸出端和輸入端之間接一個反饋電阻之間的運(yùn)算放大器。(5)、VREF：參考電壓輸入端，此端可接正電壓或負(fù)電壓，它決定了模擬電壓值從0到255的數(shù)字量轉(zhuǎn)換的幅度，VREF在(+10?-10）V。VREF端連接到D/A部分的T形電阻網(wǎng)絡(luò)。(6)、Vcc：芯片供電電壓，在(+5~15)V左右。(7)、AGND：模擬地，即模擬電路的接地端。(8)、DGND：數(shù)字地。圖2-4DAC0832結(jié)構(gòu)圖2.3.2DAC0832的工作原理DAC0832可以處于三種不同的操作模式：直通模式：當(dāng)ILE接高電平時，,,都接數(shù)字地，DAC處于直通模式。8位數(shù)字量一旦到達(dá)DI7~DI0的輸入端子，立即加到8位D/A轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。成模擬量。例如，在組成波形發(fā)生器的情況下，就需要使用這種方法，即將要產(chǎn)生的基本波形的數(shù)據(jù)存儲在ROM中，不斷地把數(shù)據(jù)取出并送到DAC進(jìn)行處理。轉(zhuǎn)換成電壓信號。單緩沖模式：只要兩個寄存器中的任何一個以直通模式連接，并且使用另一個鎖存數(shù)據(jù)，DAC就可以處于單緩沖操作模式?？倓t做法是將總和接地并使DAC寄存器處于直通模式。另外，將ILE接高電平，接端口地址解碼信號，接CPU的信號，這樣就可以通過MOVX指令選擇端口，使和有效。,開始數(shù)模轉(zhuǎn)換。雙緩沖模式：雙緩沖模式下的D/A轉(zhuǎn)換主要在以下兩種情況下需要。在程序的控制下，先將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸入到輸入寄存器中，然后在一定的時間開始D/A轉(zhuǎn)換。這樣可以先選擇端口，然后將數(shù)據(jù)寫入輸入寄存器；然后可以選擇端口，將輸入寄存器內(nèi)容寫入DAC寄存器，實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換。在需要同步進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換的多通道DAC系統(tǒng)中，可以采用雙緩沖的方式，在不同時間將要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)輸入到各個DAC的輸入寄存器中，然后啟動一個轉(zhuǎn)換命令同時進(jìn)行多個DAC轉(zhuǎn)換。首先，使用3條輸出指令選擇3個端口，分別將數(shù)據(jù)寫入每個DAC的輸入寄存器。當(dāng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，進(jìn)行一次寫操作，同時對3個D/A的DAC寄存器進(jìn)行門控。同步轉(zhuǎn)換。2.3.3DAC0832的應(yīng)用圖2-5是單片機(jī)與DAC0832在直通模式下的輸出連接圖。運(yùn)放輸出電路的輸出電壓為UOUT=-(D/256)*VREF。輸出電壓UOUT=－(64/256)*5V=－1.25V，輸出過程可由一條指令MOVP1,#40H完成。圖2-5DAC0832直連圖第3章項(xiàng)目論證3.1三種不同的場景3.1.1計劃一本方案采用傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)管方案，主要特點(diǎn)是使用一組計數(shù)器來完成系統(tǒng)的控制功能。二進(jìn)制計數(shù)器的輸出經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換，控制誤差放大的參考電壓，控制輸出步長。十進(jìn)制計數(shù)器驅(qū)動數(shù)碼管顯示解碼后的輸出電壓值。為了使系統(tǒng)正常工作，需要保證雙計數(shù)器同步工作。框圖如圖3-1所示。圖3-1方案一3.1.2方案2該方案與方案1的不同之處在于它使用一組十進(jìn)制計數(shù)器。它一方面完成電壓的解碼和顯示，另一方面它的輸出作為EPROM的地址輸入，EPROM的輸出經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換，控制誤差放大.參考電壓來實(shí)現(xiàn)輸出步進(jìn)。由于只使用了一組計數(shù)器，避免了第一種方案中保證雙計數(shù)器同步的問題，但由于控制數(shù)據(jù)被編程到EPROM中，降低了系統(tǒng)設(shè)計的靈活性?？驁D如圖3-2所示。圖3-2方案二3.1.3方案3本方案控制部分采用8051單片機(jī)，輸出部分經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后經(jīng)穩(wěn)定功率放大后得到。由于采用單片機(jī)，整個系統(tǒng)可編程，大大增加了系統(tǒng)的靈活性。框圖如圖3-3所示。圖3-3方案三3.2三種方案比較（1）方案1和2的數(shù)控部分采用中小型器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)控部分，使用的芯片較多，使得控制電路部分的接口信號繁瑣，相互關(guān)聯(lián)其他，抗干擾能力差（例如方案1中的雙芯片）一旦計數(shù)器不同步，會導(dǎo)致顯示電壓或輸出電壓不一致）。第三種方案，采用8051單片機(jī)完成整個數(shù)控部分的功能。同時8051單片機(jī)為智能可編程器件，便于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展。(2)在輸出部分方案1和2中，使用線性穩(wěn)壓電源通過改變其參考電壓來增加/減少輸出階躍。這樣，整流濾波后的紋波對輸出的影響就不容忽視。在第三種方案中，運(yùn)算放大器用作前級的功率放大電路。由于運(yùn)算放大器具有較大的電源電壓抑制，輸出端的紋波可以大大降低。電壓。 方案一和方案二中，為了抑制紋波，在線性穩(wěn)壓電源輸出端并聯(lián)的大電容降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，使得輸出電壓難以快速跟蹤改變輸入（如頻率更高的三角波等）。3號輸出電壓波形與D/A轉(zhuǎn)換的輸出波形相同。它不僅可以輸出直流電平，而且只要事先生成波形的量化數(shù)據(jù)，就可以產(chǎn)生多種波形輸出，使系統(tǒng)成為具有一定驅(qū)動能力的信號源。(3)顯示部分的方案一和方案二中的顯示輸出是直接解碼并顯示電壓量化值，顯示值為D/A轉(zhuǎn)換的輸入量。由于D/A轉(zhuǎn)換和電源驅(qū)動電路引入的誤差，顯示值與電源實(shí)際輸出值可能存在較大偏差。方案三中使用了三位半模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ICL7107，直接對輸出電壓進(jìn)行采樣，顯示實(shí)際輸出電壓值。一旦系統(tǒng)工作異常，預(yù)設(shè)值與輸出值偏差過大，設(shè)計者可利用該信號進(jìn)行處理(4)補(bǔ)充說明如前所述，雖然第三種方案相對于前兩種有很多優(yōu)勢，但第一種和第二種方案并非不能完成設(shè)計，而且在某些方面（如電路結(jié)構(gòu)簡單等）也各有優(yōu)勢。一個很重要的考慮是系統(tǒng)采用單片機(jī)，進(jìn)一步擴(kuò)展功能更加方便。第四章穩(wěn)壓電源主模塊電路4.1穩(wěn)壓電源的基本組成整個穩(wěn)壓電源由整流濾波環(huán)節(jié)、分壓電路、輸出采樣電路、反饋放大電路、串聯(lián)穩(wěn)壓電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和顯示電路組成。電通過交流變壓器獲得小交流電，再經(jīng)整流橋整流，獲得單向脈動電流。經(jīng)大電容濾波后得到直流電，經(jīng)串聯(lián)穩(wěn)壓后輸出直流電壓。輸出前先對輸出電壓進(jìn)行采樣與參考電壓比較，再通過反饋放大控制穩(wěn)壓管，最終達(dá)到0-15V所需電壓。在這個過程中，如果由于市電或負(fù)載的變化而導(dǎo)致輸出電壓發(fā)生變化，則輸出電壓的變化將通過輸出采樣電路與參考電壓進(jìn)行比較，然后將差值放大反饋給齊納管。保持輸出電壓穩(wěn)定。在這一系列過程中，參考電壓的來源是通過按鍵在單片機(jī)中設(shè)置參考電壓的數(shù)字量。經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832轉(zhuǎn)換成模擬量后，放大得到所需的參考電壓。在穩(wěn)壓電源電路中，我們設(shè)計了過流保護(hù)電路。當(dāng)輸出短路或電流過大時，保護(hù)電路會控制穩(wěn)壓管使其在一段時間內(nèi)不工作，從而保護(hù)大功率穩(wěn)壓管的安全。4.2主機(jī)電路設(shè)計穩(wěn)壓電源由不同模塊的電路組成，每個模塊的電路可以獨(dú)立成一個小單元。4.2.1整流濾波電路1、單相橋式整流電路：-相橋式整流電路是由四個二極管連接組成一個電橋，如圖4-1所示，我們首先分析一下它的工作情況。圖4-1單相橋式整流電路在變壓器副邊電壓u的正半周，其極性為上正下負(fù)（圖4-1），即a的電位高于b點(diǎn)，二極管D1和D3導(dǎo)通，D2和D4關(guān)斷，電流i1的路徑為a→D1→R2→D3→b。此時，負(fù)載電阻=12\*ALPHABETICRL上獲得半波電壓。在電壓u的負(fù)半周，變壓器二次側(cè)的極性為上負(fù)下正，即b點(diǎn)電位高于a點(diǎn)電位。因此，D1和D3關(guān)斷，D2和D4導(dǎo)通，電流i2的路徑是b→D2→RL→D4→a。同樣，在負(fù)載電阻上獲得半波電壓。2、電容濾波電路：圖4-2是一個簡單的過濾器。電容濾波器是根據(jù)電路狀態(tài)變化時電容端電壓不能跳變的原理制成的。下面分析電容濾波器的工作原理。圖4-2單相半波整流電路接電容濾波由圖4-2可知，二極管導(dǎo)通時，一方面給負(fù)載供電，同時給電容C充電。忽略二極管正向壓降，充電電壓Uc對應(yīng)上升的正弦電壓U。供電電壓U達(dá)到最大值，Uc也達(dá)到最大值。然后U和Uc都開始下降，U按正弦規(guī)律下降，當(dāng)U<Uc時，二極管在反向電壓作用下截止，電容對負(fù)載電阻RL放電，負(fù)載仍有電流，Uc根據(jù)電容放電曲線減小。在U的下一個正半周，當(dāng)U>Uc時，二極管再次導(dǎo)通，電容再次充電，重復(fù)上述過程。電容兩端的電壓Uc即為輸出電壓Uo，輸出電壓的脈動與不加電容濾波相比大大減小，電壓更高。在空載情況下（RL=∞），忽略二極管正向壓降，Uo=1.414U，圖中U為變壓器次級電壓有效值。但是，隨著負(fù)載的增加（RL減小，Io增大），放電時間常數(shù)RLC減小，放電加速，Uo減小。整流電路的輸出電壓Uo與輸出電流Io（即負(fù)載電流）的變化曲線稱為整流電路的外特性曲線。由此可見，與不帶電容的濾波器相比，輸出電壓隨負(fù)載電阻的變化較大。變化，即外特性差，或負(fù)載能力差。通常我們?nèi)o=1.2U使用電容濾波時，輸出電壓的脈動程度與電容的放電時間常數(shù)RLC有關(guān)。RLC越大，脈動越小。為了得到比較平坦的輸出電壓，一般要求RL≥(10-15)1/ωc，即RLC≥(3-5)T/2。其中T是電源交流電壓的周期。另外，由于二極管導(dǎo)通時間短（導(dǎo)通角小于180°），但電容器的充電電荷等于一個周期的放電電荷，即通過的電流的平均值通過電容器為零。平均值約等于負(fù)載電流Io的平均值，所以iD的峰值一定很大，造成電流沖擊，容易損壞管子，所以在選擇二極管時要考慮到這一點(diǎn).總之，電容濾波電路簡單，輸出電壓Uo高，脈動小；但外特性差，有電流影響。因此，電容濾波器一般用于要求輸出電壓高、負(fù)載電流小、變化小的應(yīng)用場合。通常使用極性電容器。4.2.2串聯(lián)穩(wěn)壓電路直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流器、濾波器和穩(wěn)壓電路四部分組成。電網(wǎng)提供的交流電壓u1（220V，50Hz）經(jīng)電源變壓器降壓得到滿足電路需要的交流電壓u2，再經(jīng)整流電路轉(zhuǎn)換成同方向的脈動電壓u3并隨時間變化幅度，再用濾波器濾掉其交流分量，即可得到比較直的直流電壓u1。但是，這樣的直流輸出電壓也會隨著交流電網(wǎng)電壓的波動或負(fù)載的變化而變化。在對直流供電要求較高的場合，還需要穩(wěn)壓電路來保證輸出直流電壓更加穩(wěn)定。直流穩(wěn)壓電源的整流部分是單相橋式整流和電容濾波電路。穩(wěn)壓部分為串聯(lián)式穩(wěn)壓電路，由調(diào)節(jié)元件組成；比較放大器；采樣電路；參考電壓和過流保護(hù)電路晶體管和電阻器。整個穩(wěn)壓電路是一個電壓串聯(lián)負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。穩(wěn)壓過程如下：當(dāng)電網(wǎng)電壓波動或負(fù)載變化導(dǎo)致輸出直流電壓變化時，采樣電路取出一部分輸出電壓送至比較放大器。比較參考電壓，產(chǎn)生的誤差信號經(jīng)三極管放大后送到調(diào)節(jié)管的基極，使調(diào)節(jié)管改變其管壓降來補(bǔ)償輸出電壓的變化，從而達(dá)到目的是穩(wěn)定輸出電壓。由于在穩(wěn)壓電路中，調(diào)節(jié)管與負(fù)載串聯(lián)，所以流過它的電流與負(fù)載電流一樣大。當(dāng)輸出電流過大或發(fā)生短路時，穩(wěn)壓管會因電流過大或電壓過高而損壞，因此需要對穩(wěn)壓管進(jìn)行保護(hù)。串聯(lián)反饋調(diào)節(jié)晶體管穩(wěn)壓電路比參量穩(wěn)壓電路復(fù)雜得多。它是一個閉環(huán)反饋系統(tǒng)，所以它必須有一個執(zhí)行元件和一個反饋分支。一般情況下，它包括調(diào)節(jié)管、采樣電路、參考電壓源和誤差比較放大等主要部分。調(diào)節(jié)管是閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行器，其余為反饋控制支路所必需的。示意圖如下圖4-3所示。圖4-3串聯(lián)反饋穩(wěn)壓電源框圖從框圖中可以看出，輸入電壓經(jīng)過調(diào)整元件調(diào)整后，變?yōu)榉€(wěn)定的輸出電壓，其執(zhí)行動作是在誤差比較放大器的控制下進(jìn)行的。采樣電路與參考電壓進(jìn)行比較，比較后的誤差信號送至放大器，增強(qiáng)反饋控制效果。參考電壓調(diào)節(jié)電路的穩(wěn)壓原理是改變調(diào)節(jié)元件的動態(tài)電阻，增大或減小流過調(diào)節(jié)元件的電流，使限流電阻上的壓降發(fā)生變化，從而使輸出電壓基本穩(wěn)定。串聯(lián)反饋調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電路的電壓原理是調(diào)節(jié)元件的動態(tài)電阻，動態(tài)電阻隨輸出電壓的變化而自動變化。如果輸出電壓因負(fù)載電阻的減小而降低，調(diào)節(jié)元件的動態(tài)電阻會自動變小，從而減小調(diào)節(jié)元件兩端的壓降，保證輸出電壓趨于原值。如果由于電網(wǎng)電壓升高或負(fù)載變化導(dǎo)致輸出電壓偏高，則調(diào)節(jié)原理與其過程正好相反。4.2.3電源電路設(shè)計1.+5V電源電路設(shè)計圖4-4，本次設(shè)計的0→15V串聯(lián)穩(wěn)壓電源中的單片機(jī)DAC0832和ICL7107的電源由上述電路供電。圖4-47805構(gòu)成的+5V供電電路W7805系列穩(wěn)壓電路的部分也是串聯(lián)晶體管穩(wěn)壓電路。這種穩(wěn)壓器只有三個端子：輸入端1、輸出端2和公共端3，因此也被稱為三端集成穩(wěn)壓器。使用時，輸入端、輸出端和公共端之間只并聯(lián)一只電容。Ci用于抵消輸入端長接線的感應(yīng)效應(yīng)，防止自激振蕩，接線不長時不需要。Co是為了防止在負(fù)載電流瞬間增加或減少時，輸出電壓波動很大。Ci一般在0.1～1uF之間；Co可以使用1uF。W7800系列輸出固定正電壓為5V、8V、12V、15V、18V、24V。2.±12V發(fā)生電路圖4-5運(yùn)放電源電路從圖3-5可以看出±12V產(chǎn)生電路主要由LM7812和LM7912組成，其中LM7812可以產(chǎn)生+12V電壓，LM7912可以產(chǎn)生-12V電壓，電容作用同上在+5V電路中。電容器的工作方式相同。該電路產(chǎn)生的電壓主要是給運(yùn)放供電。4.2.4數(shù)顯電路設(shè)計圖4-6顯示了采樣電路由圖4-6（a）可知，輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為：Uo=0.1Ui(公式4-1)所以選擇0.1V電壓表頭。而圖4-6（b）是串聯(lián)在電路中，分壓器很小，但流過的電流卻很大，所以要選用1V的電流表頭。圖4-7儀表顯示電路數(shù)顯電路采用單片機(jī)CMOS雙積分A/D轉(zhuǎn)換器ICL7107，可實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，可直接驅(qū)動數(shù)碼管顯示，如圖3-7所示。ICL7107具有高輸入阻抗，可以單電源供電。除了雙積分A/D轉(zhuǎn)換等一整套數(shù)字電路外，還具有高度穩(wěn)定的參考電壓，提供比較電壓和測量電壓，并配有脈沖振蕩和分頻電路，用于模擬積分開關(guān)和數(shù)字電路控制和顯示。顯示電路由ICL7107、4個七端共陽極數(shù)碼管及少量外圍元件組成。電路采用單電源+5V供電（由7805穩(wěn)壓塊提供）。由于是小電流電路，所以用兩個二極管穩(wěn)定電壓，得到Uref=1V。這樣，滿量程為2V。當(dāng)輸入Input（31腳）接COM（30腳）電壓為2V時，顯示為1999。在實(shí)際電路中，Rw1和Rw2分壓得到小于2V的電壓和電流，即通過穩(wěn)壓源中的限流采樣電阻轉(zhuǎn)換成電壓顯示，數(shù)碼管顯示31/2位。子電路要特別注意：一般來說ICL7107顯示的滿量程是200mV，但也可以顯示2V以下的值，所以在設(shè)計這個電路之前，我們先把輸出電壓衰減十倍，然后將其連接到ICL7107的模擬輸入。這種情況下，ICL7107外圍電路的連接方式也不同。調(diào)整到1.000V，使?jié)M量程為2V。第5章軟件設(shè)計5.1軟件設(shè)計概述傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源通常使用電位器和波段開關(guān)來調(diào)節(jié)電壓，電壓值由電壓表指示。因此電壓的調(diào)節(jié)精度不高，讀數(shù)不直觀，電位器易磨損?；趩纹瑱C(jī)控制的直流穩(wěn)壓電源可以較好地解決傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的上述不足。單片機(jī)控制是通過按鍵控制輸出電壓，按鍵的使用壽命比電位器或波段開關(guān)長很多。另外，單片機(jī)控制可以使輸出電壓在一定范圍內(nèi)升高或降低，克服了電位器或波段開關(guān)控制時電壓調(diào)節(jié)過慢的缺點(diǎn)。圖5-1說明了由微控制器控制的穩(wěn)壓電源。圖5-1MCU控制圖5.2軟件設(shè)計的具體思路本設(shè)計采用單片機(jī)控制輸出電壓的大小。具體設(shè)計如下：單片機(jī)的P0口作為數(shù)據(jù)傳輸口，用于向DAC0832傳輸數(shù)據(jù)，然后通過DAC0832將代表電壓的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬信號。然后用該量來控制串聯(lián)穩(wěn)壓電路來控制輸出電壓的大小，而數(shù)字量的大小由單片機(jī)中的數(shù)據(jù)預(yù)先設(shè)定，這些數(shù)據(jù)可以用鍵盤調(diào)出。常用的51芯片做控制器，P0口直接接DAC0832的數(shù)據(jù)口，DA的/CS和/WR1接P2.0，/WR2和/XEFR接地,使DA工作在單緩沖模式。DA的11腳接參考電壓。參考電壓電路如圖4-2所示。LM336的輸出電壓通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻調(diào)節(jié)到5.12V，所以DAC的8腳輸出電壓的分辨率為5.12V/256=0.02V，也就是說，每次DA輸入數(shù)據(jù)端子增加1，電壓增加0.02V。圖5-2參考電壓供電電路DA的電壓輸出端連接到放大器LM324的輸入端。放大器的放大倍數(shù)為R8/(R8+R9)=1K/(1K+4K)=5，輸出到電壓模塊LM350的電壓分辨率=0.02V×5=0.1V。因此，當(dāng)MCU輸出數(shù)據(jù)增加1時，最終輸出電壓增加0.1V。調(diào)節(jié)電壓時，電壓可以