數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

數(shù)控穩(wěn)壓直流電源設(shè)計(jì)報(bào)告數(shù)控穩(wěn)壓直流電源設(shè)計(jì)報(bào)告 1 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)指標(biāo)及設(shè)計(jì) 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)指標(biāo)及設(shè)計(jì) 1 1 設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo) 本設(shè)計(jì)是線性數(shù)控直流電源 設(shè)計(jì)要求如下 1 電壓變化范圍 5 5 條件 2 輸出電壓可調(diào)范圍為 0 10V 1 2 本課題研究方法和目標(biāo)本課題研究方法和目標(biāo) 數(shù)控電源的主要研究思路 1 硬件部分 1 單片機(jī)采用 STC89C52 最小系統(tǒng)方案 采用數(shù)碼管和按鍵做人機(jī)界面 采用 DA 芯片作為主要的單片機(jī)系統(tǒng) 2 電壓調(diào)整靠調(diào)整輸入到 DA 的數(shù)字量來(lái)改變輸出電壓大小 再通過(guò)電 壓功率放大器將其放大 得到輸出電壓 2 軟件部分 1 鍵盤(pán)輸入程序用鍵盤(pán)掃描程序 將按鍵設(shè)置的電壓交給 D A 芯片產(chǎn) 生輸出電壓 2 單片機(jī)通過(guò) A D 芯片讀取當(dāng)前輸出電壓值 通過(guò)顯示程序 顯示在 數(shù)碼管上 2 硬件電路詳細(xì)設(shè)計(jì)硬件電路詳細(xì)設(shè)計(jì) 2 1 單片機(jī)系統(tǒng)外圍電路設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)外圍電路設(shè)計(jì) 在本次設(shè)計(jì)中 使用 AT89C52 單片機(jī) 其外圍電路有復(fù)位電路 晶振電路 按鍵電路 數(shù)碼管顯示和 D A 芯片接口電路 以下是電路的詳細(xì)設(shè)計(jì) 2 1 1 復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)在啟動(dòng)的時(shí)候都需要復(fù)位 使單片機(jī)系統(tǒng)處于初始狀態(tài) 然后開(kāi)始 工作 89 系列的單片機(jī)的 RET 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端 當(dāng)系統(tǒng)處于正常工 作狀態(tài) 振蕩器穩(wěn)定 RET 引腳上出現(xiàn) 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí) 單片機(jī) 就進(jìn)入數(shù)位狀態(tài) 但是如果引腳 RET 出現(xiàn)持續(xù)的高電平 單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù) 位狀態(tài) 9 復(fù)位通常有兩種基本形式 上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位 本次設(shè)計(jì)采用上電復(fù)位 電路圖如圖 2 1 所示 圖 2 1 復(fù)位電路 2 1 2 時(shí)鐘振蕩電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘振蕩電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)的 CPU 實(shí)質(zhì)上是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路 它的工作都是必須在時(shí) 鐘控制下進(jìn)行的 CPU 工作發(fā)出的控制信號(hào)在時(shí)間上的相互關(guān)系就是 CPU 的 時(shí)序問(wèn)題 9 CPU 的時(shí)序需要外部硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn) 既振蕩器和時(shí)鐘電路 51 單片機(jī)內(nèi) 部都有一個(gè)高增益反向放大器 用于構(gòu)成振蕩器 但是構(gòu)成時(shí)鐘 外部還需要 加一些附加電路 本次設(shè)計(jì)采用單片機(jī)外部加晶振構(gòu)成振蕩電路 如圖 4 2 所 示 圖 2 2 單片機(jī)振蕩電路 該振蕩電路時(shí)采用的單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘方式 是直接在引腳 XTAL1 和 XTAL2 兩端接晶振 就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器 振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)直接送入內(nèi) 部時(shí)鐘電路 2 1 3 鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì)鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)為數(shù)控電源 所以需要鍵盤(pán)設(shè)置輸出電壓 按鍵電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單 如圖 4 3 所示 圖 2 3 按鍵電路 四個(gè)按鍵依次為電壓 1V 0 1V 1V 0 1V 與單片機(jī)的 P2 口連接 2 1 4 顯示電路設(shè)計(jì)顯示電路設(shè)計(jì) 89 系列單片顯示通常采用的是 LED 數(shù)碼管顯示或 LCD 顯示 兩個(gè)顯示它 們的接口方法是不同的 一般 LCD 配置了專(zhuān)門(mén)的驅(qū)動(dòng)電器 74ls244 在進(jìn)行信 息顯示時(shí) 只需要把信息寫(xiě)入驅(qū)動(dòng)電器的存儲(chǔ)器中即可 而數(shù)碼管顯示一般需 要的電流較大 數(shù)碼管顯示有兩種方式 靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示 在一般應(yīng) 用中主要是采用動(dòng)態(tài)掃描方式 本次設(shè)計(jì)采用 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示 電路 圖如下圖 2 4 所示 圖 2 4 1 74ls224 總線驅(qū)動(dòng)電路 圖 2 4 2 數(shù)碼管顯示電路輸出電壓測(cè)量 本設(shè)計(jì)采用共陰數(shù)碼管顯示 數(shù)碼管接在單片機(jī)的 P1 和 P2 口 所以單片 機(jī) P1 口需要加上拉電阻 2 1 5 單片機(jī)與單片機(jī)與 DA 接口電路接口電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 由于本次設(shè)計(jì)用 DA 轉(zhuǎn)換輸出 所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候采用了 DAC0808 單片控 制輸出電壓 DAC0808 與單片機(jī)接口電路如圖 2 5 所示 圖 2 5 DAC0808 與單片機(jī)接口電路 2 6 總電路圖的設(shè)計(jì)總電路圖的設(shè)計(jì) 如圖 2 6 總電路圖 圖 2 6 總電路圖 該中電路圖是在 protus 軟件里完成的 在繪圖時(shí)采用的是分模塊設(shè)計(jì) 以 便于理解和修改 各模塊又使用網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)連接 這樣使得電路更加簡(jiǎn)明 3 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 詳細(xì)敘述各個(gè)軟件模塊所實(shí)現(xiàn)的功能 詳細(xì)敘述各個(gè)軟件模塊所實(shí)現(xiàn)的功能 3 3 1 1 以下程序?yàn)槌跏蓟瘋€(gè)變量 即把個(gè)變量的初始值賦值為零 所以運(yùn)行程序時(shí) 給定電 壓為零 輸出電壓也為零 初始化變量 MAIN MOV R0 30H MOV R7 10H MOV P3 00H CLR C MOV 00H C LOOP MOV R0 00H INC R0 DJNZ R7 LOOP MOV R1 2FH LOOP1 LCALL DISPLAY LCALL SHUCHU 電壓 D A 轉(zhuǎn) 換輸出 JNB P1 0 WEIXUAN 進(jìn)入位 選狀態(tài) JNB P1 2 JIA 進(jìn)入加狀態(tài) JNB P1 3 JIAN 進(jìn)入減狀態(tài) AJMP LOOP1 3 2 位選程序是對(duì)輸出賦值時(shí) 按位選后 74ls244 進(jìn)入三態(tài)模式 電壓實(shí)測(cè)數(shù)碼管輸出 保持原值 位選程序 WEIXUAN LCALL DISPLAY JNB P1 0 WEIXUAN 去抖動(dòng) INC R1 MOV A R1 CJNE A 34H LOP1 MOV R1 30H LOP1 JNB P1 1 DUANXUAN 進(jìn)入 段選狀態(tài) JNB P1 0 WEIXUAN 進(jìn)入位 選狀態(tài) LCALL DISPLAY JNB P1 4 LOP2 進(jìn)入確定狀 態(tài) AJMP LOP1 LOP2 JNB P1 4 LOP2 去抖動(dòng) MOV R1 2FH AJMP LOOP1 3 3 位選選到哪一位后 通過(guò)段選對(duì)那一段進(jìn)行加一操作 按一下 加一 直到加到九 再按又變?yōu)闉榱?段選程序 DUANXUAN LCALL DISPLAY JNB P1 1 DUANXUAN 去抖動(dòng) MOV A R1 MOV R0 A MOV A R0 INC A CJNE A 10 L1 MOV A 00H L1 MOV R0 A LCALL DISPLAY AJMP LOP1 3 4 按確認(rèn)鍵 可以進(jìn)入三態(tài)模式 再按一下 可對(duì)設(shè)定電壓十分位進(jìn)行加 5 或減 5 操作 對(duì)應(yīng)的輸出值也相應(yīng)的發(fā)生改變 加 1 程序 JIA LCALL DISPLAY JNB P1 2 JIA 去抖動(dòng) MOV A 30H JZ Y4 AJMP MAIN Y4 CLR C MOV A 33H ADD A 5 ACALL BIJIAO1 MOV 33H A MOV C 00H MOV A 32H ADDC A 00H MOV 00H C 存進(jìn)位 ACALL BIJIAO1 MOV 32H A MOV C 00H MOV A 31H ADDC A 00H MOV 00H C 存進(jìn)位 ACALL BIJIAO1 MOV 31H A MOV A 00H ADDC A 00H MOV 30H A Y3 AJMP LOOP1 BIJIAO1 CJNE A 0AH Y1 MOV A 00H SETB C MOV 00H C AJMP Y2 Y1 CLR C Y2 RET 減 5 程序 JIAN LCALL DISPLAY JNB P1 3 JIAN 去抖動(dòng) MOV A 30H JNZ Y7 MOV A 31H JNZ Y7 MOV A 32H JNZ Y7 MOV A 33H JNZ Y7 MOV 30H 01H AJMP LOOP1 Y7 CLR C MOV A 33H SUBB A 5 JZ Y8 MOV A 05H Y8 MOV 33H A MOV A 32H SUBB A 00H ACALL BIJIAO2 MOV 32H A MOV A 31H SUBB A 00H ACALL BIJIAO2 MOV 31H A MOV A 30H SUBB A 00H MOV 30H A AJMP LOOP1 BIJIAO2 JNC Y9 MOV A 09H Y9 RET 3 5 以下為 DA 轉(zhuǎn)換子程序 單片機(jī)把設(shè)定好的電壓值送到 DA 把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量通 過(guò)電壓功率放大器輸出 電壓 D A 轉(zhuǎn)換輸出子程序 SHUCHU SETB RS0 MOV A 30H JZ Y5 MOV A 200 AJMP Y6 Y5 MOV A 30H SWAP A ORL A 31H MOV B 20 MUL AB MOV 45H A MOV A 32H MOV B 2 MUL AB ADD A 45H MOV 45H A MOV A 33H MOV B 5 DIV AB ADD A 45H MOV 45H A Y6 MOV DPTR TAB2 MOVC A A DPTR MOV P3 A CLR RS0 ACALL CLZ 調(diào)用電壓測(cè)量值 子程序 RET 3 6 以下為電壓測(cè)量子程序 它完成功能主要是測(cè)量出輸出電壓值 存儲(chǔ)在寄存器類(lèi) 此值是送到顯示模塊顯示的值 調(diào)用電壓測(cè)量值子程序 CLZ MOV 48H A MOV R0 34H MOV R6 4 LOOP7 MOV B 10 MUL AB MOV 62H A MOV A B MOV R0 A ADD A 62H MOV 63H A MOV A R0 ADDC A 00H MOV R0 A MOV A 63H INC R0 DJNZ R6 LOOP7 RET 3 7 以下為顯示子程序 它完成功能主要是從單片機(jī)中取數(shù) 然后再送到數(shù)碼管顯示 先送段碼 再送位碼 顯示子程序 DISPLAY MOV A 01H MOV R7 8 MOV R0 30H LOOP2 MOV P2 A MOV 10H A MOV A R0 MOV DPTR TAB1 MOVC A A DPTR MOV 60H A MOV A R0 CJNE A 31H M1 M3 MOV A 60H ANL A 7FH MOV 60H A AJMP M2 M1 CJNE A 34H M2 AJMP M3 M2 MOV P0 60H LCALL DS1MS INC R0 MOV A 10H RL A MOV 10H A DJNZ R7 LOOP2 RET 3 8 以下是一個(gè)延時(shí)子程序 完成的主要功能是延時(shí) 1ms 延時(shí) 1ms 子程序 DS1MS MOV TMOD 01H MOV TH0 0FCH MOV TL0 18H SETB TR0 LOOP3 JBC TF0 NOOP SJMP LOOP3 NOOP CLR TR0 RET 4 將 將 hex 文件下載仿真文件下載仿真 4 1 將 kell 軟件編寫(xiě)程序后產(chǎn)生的 hex 文件 將 hex 文件下載到單片機(jī)中 進(jìn)行硬件仿真 下圖為初始狀態(tài)顯示 如圖 4 1 所示 圖 4 1 初始狀態(tài) 4 2 打開(kāi)仿真器后 然后進(jìn)行加操作 每次步進(jìn)值為 0 05V 如圖