數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)

1、 單位代碼：單位代碼： 005005 分分 類類 號：號： tn867 延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題題 目目： 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) 專專 業(yè)：業(yè)： 電子信息工程電子信息工程 姓姓 名名： 學(xué)學(xué) 號：號： 09030241210903024121 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 畢業(yè)時(shí)間：畢業(yè)時(shí)間： 二零一三年六月二零一三年六月 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) 摘要：本設(shè)計(jì)針對對普通直流電源一般不可以調(diào)節(jié)或調(diào)節(jié)范圍小的缺點(diǎn)設(shè)計(jì)出了一 種可調(diào)節(jié)，寬調(diào)節(jié)范圍的直流穩(wěn)壓電源。該直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)以 stc 單片機(jī)公司 的 89c52rc 單片機(jī)為核心，利用

2、10 位 da 芯片 tlc5615 作為 da 輸出，由單片 機(jī)由采樣電阻對輸出電壓進(jìn)行采樣處理，采用 c 語言進(jìn)行程序控制，輸出 09.9v，步進(jìn) 0.1v 的精確穩(wěn)壓輸出 關(guān)鍵詞：直流電流源；單片機(jī)；89c52rc；tlc5615 high precision dc current source based on 51 mcu abstract: for regular direct current voltage stabilizer accuracy is not high, and the adjusting range is small, we designed a direct

3、 voltage stabilizer with high precision and wide adjusting range. this system is based on the mcu of 89c52rc which product by stc. using a chip tlc5615 which with 10 bit as da output. by using the resister to process the output voltage. use the c language to control the system. so that it can output

4、 0+9.9v, and stepping for 0.1v adjustment function. key words: dc current;mcu;89c52rc;tlc5615 目 錄 1 引言 .1 2 設(shè)計(jì)原理 .1 3 單元電路的設(shè)計(jì) .2 3.1 da 的選擇與論證 .2 3.2 穩(wěn)壓輸出方案選擇與論證 .2 3.3 顯示模塊的選擇與論證 .3 3.4 輸入按鍵的選擇與論證 .3 4 本系統(tǒng)核心器件簡介 .3 4.1 stc89c52 單片機(jī) .3 4.2 tlc5615 芯片.4 4.3 tlc431 芯片 .5 4.4 lm324 芯片 .5 5 硬件電路設(shè)計(jì) .6 5.

5、1 電源電路 .6 5.2 da 輸出電路 .6 5.3 穩(wěn)壓輸出電路 .6 5.4 數(shù)碼管顯示電路.7 5.5 整體電路原理設(shè)計(jì) .8 6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .9 6.1 主程序流程圖 .9 6.2 da 轉(zhuǎn)換流程圖 .9 7 系統(tǒng)調(diào)試與仿真 .10 7.1 系統(tǒng)仿真 .10 7.2 da 輸出仿真： .11 7.3 pcb 制作.12 7.4 硬件調(diào)試 .13 7.5 軟件調(diào)試 .14 8 結(jié)束語 .15 參考文獻(xiàn) .16 致謝 .17 附錄一 程序清單 .18 1 引言 當(dāng)今社會人們極大的享受著電子設(shè)備帶來的便利，但是任何電子設(shè)備都有 一個(gè)共同的電路 -電源電路。大到超級計(jì)算機(jī)、小到袖珍計(jì)算

6、器，所有的電子 設(shè)備都必須在電源電路的支持下才能正常工作。當(dāng)然這些電源電路的樣式、復(fù) 雜程度千差萬別?？梢哉f電源電路是一切電子設(shè)備的基礎(chǔ)，沒有電源電路就不 會有如此種類繁多的電子設(shè)備 。 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源主要用微處理器等配合其它控制器件控制電源的電壓輸出， 實(shí)現(xiàn)數(shù)控可調(diào)，高精度輸出，過流保護(hù)，數(shù)字顯示等。其調(diào)節(jié)的范圍大，利用高精 度的 da 轉(zhuǎn)換器，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控電源高精度輸出，同時(shí)步進(jìn)可調(diào)。這種高精度的的 數(shù)控穩(wěn)壓電源可以滿足對電源要求比較高的場合。 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源還可以將輸出電壓值進(jìn)行采樣處理，再送回微處理器進(jìn)行處 理，從而實(shí)現(xiàn)輸出的閉環(huán)控制。還可以對輸出的電流進(jìn)行檢測，當(dāng)輸出過載時(shí)，可

7、以立即切斷輸出，保護(hù)電源不被燒壞。 2 設(shè)計(jì)原理 該方案以 stc 51 系列單片機(jī) 89c52 為控制核心，單片機(jī)控制 da 輸出模擬電 壓，然后經(jīng)過運(yùn)算放大器放大電壓，再經(jīng)功率管放大電流。通過采樣電路對輸出電 壓值進(jìn)行采樣，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。單片機(jī)對采樣值進(jìn)行處理，在顯示部分顯示設(shè)定電 壓值和輸出電壓值。若輸出超過當(dāng)前設(shè)定的值，則單片機(jī)啟動報(bào)警同時(shí)關(guān)閉輸出以 保護(hù)電源。系統(tǒng)的框圖結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示。 按鍵 顯示 單 片 機(jī) d/a 輸出放大電流 過流保護(hù) 輸出 電 源 供 電 圖 2-1 系統(tǒng)的框圖結(jié)構(gòu) 3 單元電路的設(shè)計(jì) 3.1 da 的選擇與論證 方案一：采用我們熟悉的 8 位 da，

8、dac0832； 方案二：采用我們熟悉的 10 位 da，tlc5615； 方案三：采用內(nèi)部自帶基準(zhǔn)源的 12 位 da max531。 對于方案一：選擇 dac0832 雖符合題目的要求，但是輸出精度不高，誤差大， 所以我們放棄方案一。 對于方案二：為 10 位 da，輸出精度更高，同時(shí)也可通過程序改進(jìn)精度，使 其變?yōu)榫雀叩牟竭M(jìn) 0.01v，同時(shí)該 da 芯片價(jià)格比較合理。 對于方案三：max531 內(nèi)部自帶 2.048v 基準(zhǔn)源，輸出精度高，但價(jià)格太貴， 本著滿足設(shè)計(jì)要求盡量節(jié)約成本的前提，我們放棄方案三。 綜上所述，我們選擇方案二。 3.2 穩(wěn)壓輸出方案選擇與論證 方案一：da 輸出

9、的電壓經(jīng)過集成運(yùn)算放大器進(jìn)行放大，再將放大之后的電壓 輸出到 lm317 的調(diào)節(jié)端，利用 lm317 能夠可調(diào)輸出，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出。下圖 2-1 是 方案一的原理圖： da 輸出lm317集成運(yùn)算放大輸出 ad 圖 3-1 方案一原理框圖 方案二：da 輸出的電壓經(jīng)過集成運(yùn)算放大器放大，再將放大之后的電壓與達(dá) 林頓管的基極相連，利用達(dá)林頓管放大電流，從而達(dá)到穩(wěn)定電壓輸出。下圖是方案 二的原理圖： da 輸出集成運(yùn)算放大 輸出 t1 r1 t2 圖 3-2 方案二原理框圖 對于方案一：可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出，但是由于 lm317 自身調(diào)節(jié)的范圍為 1.2v- 37v，而我們設(shè)計(jì)時(shí)要求為從 0v 輸出到

10、9.9v，所以不能滿足。 對于方案二：利用達(dá)林頓管的性質(zhì)，做成閉環(huán)回路控制。其輸出電壓不受負(fù)載 影響。當(dāng) da 輸出為 0 時(shí)，其輸出也為 0，所以滿足設(shè)計(jì)的要求。 綜合所述，所以我們選擇方案二。 3.3 顯示模塊的選擇與論證 方案一：采用 1602 液晶屏作為顯示模塊 方案二：采用四位共陽極數(shù)碼管作為顯示模塊 對于方案一：1602 可以顯示 2 行英文字符和數(shù)字，電路連接簡單，占用單片 機(jī) i/0 口少。缺點(diǎn)是顯示字符小，不易看清，價(jià)格太高，程序編寫復(fù)雜 對于方案二：采用數(shù)碼管至少要 4 位，則要占用 12 個(gè) i/o 口，數(shù)碼管顯示時(shí) 采用動態(tài)掃描功耗較低。顯示清楚，易于辨認(rèn)。程序編寫簡單

11、，價(jià)格低。缺點(diǎn)是顯 示信息量較少，不能顯示符號。 綜合考慮，我們決定選取方案二。 3.4 輸入按鍵的選擇與論證 方案一：采用 4*4 鍵盤 方案二：采用 5 按鍵，第一個(gè)和第二個(gè)加減 0.1v，第三個(gè)和第四個(gè)加減 1v， 第五個(gè)確認(rèn)輸出。 對于方案一：主要采用 4*4 的矩陣鍵盤，可以設(shè)置 0-9 和步進(jìn)，小數(shù)點(diǎn)等按鍵， 可以快速的輸入。但是 4*4 鍵盤占用的 pcb 面積較大，增加了 pcb 的成本，增加 了 pcb 的布線難度，并且得占用 8 個(gè)單片機(jī) i/0 口，這種方案不可取。 對于方案二：中雖不能直接輸入 0-9，但是可以通過“+”和“-”來實(shí)現(xiàn) 0-9 數(shù)字的輸入，這樣只占用了

12、5 個(gè)單片機(jī) i/o 口，節(jié)約 3 個(gè) i/o 口，同時(shí) pcb 的面 積和成本也進(jìn)一步縮小。 綜上考慮，我們選擇方案二。 4 本系統(tǒng)核心器件簡介 4.1 stc89c52 單片機(jī) stc89c52 是 stc 公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能 cmos8 位微控制器，具有 8k 在系統(tǒng)可編程 flash 存儲器。stc89c52 使用經(jīng)典的 mcs-51 內(nèi)核，但做了很多 的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng) 51 單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 cpu 和在系統(tǒng)可編程 flash，使得 stc89c52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈 活、超有效的解決方案。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k 字節(jié)

13、 flash，512 字節(jié) ram，32 位 i/o 口線，看門狗定時(shí)器，內(nèi)置 4kb eeprom，max810 復(fù)位電路，3 個(gè) 16 位 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4 個(gè)外部中斷，一個(gè) 7 向量 4 級中斷結(jié)構(gòu)(兼容傳統(tǒng) 51 的 5 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu))，全雙工串行口。另外 stc89x52 可降至 0hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，cpu 停止工作，允許 ram、定時(shí)器/計(jì)數(shù) 器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，ram 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率 35mhz，6t/12t 可選。 圖 4-1

14、stc89c52 4.2 tlc5615 芯片 tlc5615 為美國德州儀器公司 1999 年推出的產(chǎn)品，是具有串行接口的數(shù) 模轉(zhuǎn)換器，其輸出為電壓型，最大輸出電壓是基準(zhǔn)電壓值的兩倍。帶有上電復(fù) 位功能，即把 dac 寄存器復(fù)位至全零。性能比早期電流型輸出的dac 要好。 只需要通過 3 根串行總線就可以完成 10 位數(shù)據(jù)的串行輸入，易于和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 的微處理器或微控制器 (單片機(jī))接口,適用于電池供電的測試儀表、移動電話 ,也 適用于數(shù)字失調(diào)與增益調(diào)整以及工業(yè)控制場合。 tlc5615 器件的引腳圖及各引腳功能如下圖： 圖 4-2 tlc5615 引腳圖 din：串行數(shù)據(jù)輸入端； sclk：

15、串行時(shí)鐘輸入端； /cs：芯片選用通端，低電平有效； dout：用于級聯(lián)時(shí)的串行數(shù)據(jù)輸出端； agnd：模擬地； refin：基準(zhǔn)電壓輸入端。 2v(vdd-2)； out：dac 模擬電壓輸出端； vdd：正電源端，4.55.5v，通常取 5v。 4.3 tlc431 芯片 德州儀器公司 (ti)生產(chǎn)的 tl431 是一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分 流基準(zhǔn)源。他的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意的設(shè)置到從verf(2.5v)到 36v 范圍內(nèi)的任何值。該器件的典型動態(tài)阻抗為0.2，在很多應(yīng)用中用它代 替齊納二極管，例如，數(shù)字電壓表，運(yùn)放電路，可調(diào)壓電源，開關(guān)電源等。 它的引腳圖如下： 圖 4

16、-3 tlc431 引腳圖 4.4 lm324 芯片 lm324 系列器件帶有真差動輸入的四運(yùn)算放大器。與單電源應(yīng)用場合的標(biāo) 準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。 該四放大器可以工作在低到 3.0 伏或者高到 32 伏的電源下，靜態(tài)電流為 mc1741 的靜態(tài)電流的五分之一。共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消除了在許 多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性。 lm324 的管腳連接圖如下： 圖 4-4 lm324 管腳連接圖 每一組運(yùn)算放大器可用圖 1 所示的符號來表示，它有 5 個(gè)引出腳，其中 “+” 、 “-”為兩個(gè)信號輸入端，“v+” 、 “v-”為正、負(fù)電源端，“vo”為輸出 端。兩個(gè)信號

17、輸入端中， vi-(-)為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 vo 的信號與 該輸入端的位相反； vi+(+)為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 vo 的信號與該輸 入端的相位相同。 5 硬件電路設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本系統(tǒng)可分為電源模塊、da輸出模塊和穩(wěn)壓輸出模塊三大 重要部分，缺一不可。 5.1 電源電路 電源電路采用的是直流線性穩(wěn)壓器組成。圖5-1為電源電路原理圖： c1 1000uf/35v c3 1000u f c2 104 c4 104 1 2 3 4 d 1 bridg e1 v in 1 gnd 2 v out 3 u 1 7815 v in 1 gnd 2 v out 3 u 2 7809

18、 v in 1 gnd 2 v out 3 u 3 7805 1 2 j3 +5v +15v v cc22v r21k d 2 led r1 0 上上上上 1 2 3 j1 con 3 圖 5-1 電源電路原理圖 5.2 da 輸出電路 da 輸出主要采用 10 位 da tlc5615，電壓基準(zhǔn)源采用 tl431 分壓得到。c5 為濾波電容，tl431 輸出電壓時(shí)，流過它的電流最低為 1ma，所以我們通過一個(gè) 2k 電阻使其工作電流大于 1ma。這樣其 1 腳對地的電壓就為基準(zhǔn)電壓 2.5v。如下 圖： din 1 sclk 2 cs 3 dout 4 agnd 5 vref 6 out 7

19、 vcc 8 u4 tlc5615 din sclk cs 2 1 3 d3 tl431 r3 2k vcc vref vref vcc vout c5 0.1uf da上上 圖 5-2 da 輸出電路 5.3 穩(wěn)壓輸出電路 穩(wěn)壓部分的原理框圖如下： da 輸出 集成運(yùn)算放大 電壓 功率管放大電流輸出 反饋 輸出電壓采樣報(bào)警 過流 圖 5-3 穩(wěn)壓部分原理框圖 穩(wěn)壓輸出放大輸出電路圖如下圖所示： 3 2 1 411 u6a lm324 r8 4.7k 5 6 7 u6b lm324 r19 9.1k r9 50k +15v vout 22v r10 1r0 1 2 j5 output v1v2

20、 上上上上 q5 tip122 c26 1000uf 圖 5-4 放大輸出電路圖 5.4 數(shù)碼管顯示電路 所有數(shù)碼管的段選全部連接在一起，如何能顯示不同的內(nèi)容呢？動態(tài)顯示是多 個(gè)數(shù)碼管，交替顯示，利用人的視覺暫留作用使人看到多個(gè)數(shù)碼管同時(shí)顯示。在編 程時(shí)，需要輸出段選和位選信號，位選信號選中其中一個(gè)數(shù)碼管，然后輸出段碼， 使該數(shù)碼管顯示所需要的內(nèi)容，延時(shí)一段時(shí)間后，再選中另一個(gè)數(shù)碼管，再輸出對 應(yīng)的段碼，高速交替。 在動態(tài)顯示程序中，各個(gè)位的延時(shí)時(shí)間長短是非常重要的，如果延時(shí)時(shí)間長， 則會出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象；如果延時(shí)時(shí)間太短，則會出現(xiàn)顯示暗且有重影。 圖 5-5 數(shù)碼管顯示電路 5.5 整體電路原理

21、設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)數(shù)控直流穩(wěn)壓源的系統(tǒng)整體硬件設(shè)計(jì)如圖 5-6 所示。 c1 1000uf/35v c3 1000uf c2 104 c6 104 c4 104 1 2 3 4 d1 bridge1 vin 1 gnd 2 vout 3 u1 7815 vin 1 gnd 2 vout 3 u2 7809 vin 1 gnd 2 vout 3 u3 7805 1 2 j3 +5v +15v vcc vcc ea/vp 31 x1 19 x2 18 reset 9 rd 17 wr 16 int0 12 int1 13 t0 14 t1 15 p10/t 1 p11/t 2 p12 3 p13 4

22、 p14 5 p15 6 p16 7 p17 8 p00 39 p01 38 p02 37 p03 36 p04 35 p05 34 p06 33 p07 32 p20 21 p21 22 p22 23 p23 24 p24 25 p25 26 p26 27 p27 28 psen 29 ale/p 30 txd 11 rxd 10 vcc 40 gnd 20 u5 8052 a bf c g d e dpy a 11 b 7 c 4 d 2 e 1 f 10 g 5 dp 3 dp a bf c g d e dpy dp a bf c g d e dpy dp a bf c g d e dp

23、y dp com2 9 com0 6 com1 8 com3 12 ds1 r11 100 r12 100 r13 100 r14 100 r15 100 r16 100 r17 100 r18 100 r7 1k r6 1k r5 1k r4 1k vcc q1 8550 e 1 c 3 b 2 q2 8550 q3 8550 q4 8550 0 1 2 3 4 5 6 7 s1 s2 s3 s4 s1 s2 s3 s4 din 1 sclk 2 cs 3 dout 4 agnd 5 vref 6 out 7 vcc 8 u4 tlc5615 din din sclk sclk cs cs

24、2 1 3 d3 tl431 r3 2k vcc vref vref vcc vout 3 2 1 411 u6a lm324 r8 4.7k 5 6 7 u6b lm324 r19 9.1k r9 50k +15v vout 22v 22v r10 1r0 1 2 j5 output v1v2 c5 104 r21k d2 led s1 sw-pb s2 sw-pb s3 sw-pb s4 sw-pb s5 sw-pb r24 10k r25 10k r26 10k r27 10k r28 10k vcc sw1sw2sw3sw4sw5 sw1 sw2 sw3 sw4 sw5 r1 0 上上

25、上上 上上上上上 上上 上上上上上上上 上上上上 da上上 x1 x2 y1 12m c7 30p c9 30p x1 x2 rst c8 104 vcc r29 1k rst 上上上上 0 1 2 3 4 5 6 7 10 9 8 u6c lm324 r33 10k r23 10k r32 20k r22 20k r20 10k r21 20k 上上上tl431上上上上 r31 4.7k d4 red r30 4.7k q5 tip122 +15v vcc 1 2 3 4 j4 con4 vcc rx tx tx rx 1 2 3 j1 con3 5 4 2 312 u15a lm339 +

26、15v c26 1000uf r33 10k 圖 5-6 系統(tǒng)整體硬件設(shè)計(jì)圖 6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 6.1 主程序流程圖 開始 初始化 d/a轉(zhuǎn)化 設(shè)置輸出電 壓值 掃描鍵盤 顯示設(shè) 置值 y n 圖 6-1 系統(tǒng)總流程圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要分為 da 輸出，ad 采集，顯示，按鍵，報(bào)警這幾個(gè)部分。 通電之后，程序先初始化，判斷鍵盤有無輸入，若無輸入，則繼續(xù)等待輸入。若有 輸入，則讀取輸入的值，并相應(yīng)的改變輸出，并顯示輸出。輸出時(shí)對輸出的電壓進(jìn) 行檢測，再送回單片機(jī)進(jìn)行處理，同時(shí)檢測報(bào)警電路與單片機(jī)的接口，看電平有無 變化，若發(fā)現(xiàn)報(bào)警電路啟動，則說明過載，此時(shí)應(yīng)關(guān)閉 da 輸出，并發(fā)出聲光報(bào)警。 如

27、果沒有過載，則繼續(xù)輸出，并顯示。 6.2 da 轉(zhuǎn)換流程圖 da 轉(zhuǎn)換流程圖，如下如圖 6-2 所示。 yes 程序入口 初始化 讀取鍵盤 輸入數(shù)據(jù) 輸出數(shù)據(jù) 到 da 數(shù)據(jù)=900 輸出 no 圖 6-2 da 轉(zhuǎn)換流程圖 7 系統(tǒng)調(diào)試與仿真 7.1 系統(tǒng)仿真 proteus 軟件是英國 labcenter electronics 公司出版的 eda 工具軟件。它不 僅具有其它 eda 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。 它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步， 但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科 技工作者的青睞。 pr

28、oteus 是世界上著名的 eda 工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試 到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到pcb 設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到 產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。 是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 pcb 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三 合一的設(shè)計(jì)平臺，其處理器模型支持 8051、hc11、pic10/12/16/18/24/30/dspic33、avr、arm、8086 和 msp430 等，2010 年即將增加 cortex 和 dsp 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器 模型。在編譯方面，它也支持 iar、keil 和 mplab 等多種編譯 。 proteus 軟件具有其它 eda

29、 工具軟件(例：multisim)的功能。這些功能是 ： (1)原理布圖 (2)pcb 自動或人工布線 (3)spice 電路仿真 圖 7-1proteus 系統(tǒng)界面 7.2 da 輸出仿真： 為了檢測硬件電路與程序，對 da 輸出與顯示部分做了仿真，其仿真圖如下圖 所示。輸出從 0-9.9v，步進(jìn) 0.1v。 cs din sclk fb vout over rs rw en sclk cs din a b c d e f g dp a b c d e f g dp a b c d e f g dp 1 2 3 4 1 2 3 4 fb v2 fb2 v1 vout fb2 xtal2 18

30、 xtal1 19 ale 30 ea 31 psen 29 rst 9 p0.0/ad0 39 p0.1/ad1 38 p0.2/ad2 37 p0.3/ad3 36 p0.4/ad4 35 p0.5/ad5 34 p0.6/ad6 33 p0.7/ad7 32 p1.0/t2 1 p1.1/t2ex 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 p3.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int1 13 p3.4/t0 14 p3.7/rd 17 p3.6/wr 16 p3.5/t1 15 p2.7/a15

31、28 p2.0/a8 21 p2.1/a9 22 p2.2/a10 23 p2.3/a11 24 p2.4/a12 25 p2.5/a13 26 p2.6/a14 27 u1 at89c52 sclk 2 cs 3 din 1 dout 4 out 7 refin 6 u2 tlc5615c(l)p over v=0.000341547 q1 tip122 +15v fb2 v=0.00429029 r5 14.7k r6 10k 5 6 7 411 u3:b lm324 62% rv1 5k over v=0.000341547 u3:b(op) v=0.533621 vout v=0.00

32、514719 +15v 2 3 4 5 6 7 8 9 1 rp1 respack-8 43% rv2 100 3 2 1 u8 tl431 +5v r1 1k r2 1k 92% rv3 5k u2(refin) v=2.04881 r3 1 v1 v=0.00514719 v2 v=0.00429029 v2 i=0.000858188 +5v r4 10k r7 10k 3 2 1 411 u3:a lm324 10 9 8 411 u3:c lm324 r8 20k r10 20k 42% rv4 10k r11 5k +15v r10(2) v=0.0425589 rv4(3) v=

33、8.03408 +15v 50% rv5 10 volts +0.00 amps 0.00 d2 led-yellow 圖 7-2 系統(tǒng)仿真 cs din sclk fb vout over rs rw en sclk cs din a b c d e f g dp a b c d e f g dp a b c d e f g dp 1 2 3 4 1 2 3 4 fb v2 fb2 v1 vout fb2 xtal2 18 xtal1 19 ale 30 ea 31 psen 29 rst 9 p0.0/ad0 39 p0.1/ad1 38 p0.2/ad2 37 p0.3/ad3 36 p

34、0.4/ad4 35 p0.5/ad5 34 p0.6/ad6 33 p0.7/ad7 32 p1.0/t2 1 p1.1/t2ex 2 p1.2 3 p1.3 4 p1.4 5 p1.5 6 p1.6 7 p1.7 8 p3.0/rxd 10 p3.1/txd 11 p3.2/int0 12 p3.3/int1 13 p3.4/t0 14 p3.7/rd 17 p3.6/wr 16 p3.5/t1 15 p2.7/a15 28 p2.0/a8 21 p2.1/a9 22 p2.2/a10 23 p2.3/a11 24 p2.4/a12 25 p2.5/a13 26 p2.6/a14 27 u

35、1 at89c52 sclk 2 cs 3 din 1 dout 4 out 7 refin 6 u2 tlc5615c(l)p over v=0.000341547 q1 tip122 +15v fb2 v=0.00429029 r5 14.7k r6 10k 5 6 7 411 u3:b lm324 62% rv1 5k over v=0.000341547 u3:b(op) v=0.533621 vout v=0.00514719 +15v 2 3 4 5 6 7 8 9 1 rp1 respack-8 43% rv2 100 3 2 1 u8 tl431 +5v r1 1k r2 1k

36、 92% rv3 5k u2(refin) v=2.04881 r3 1 v1 v=0.00514719 v2 v=0.00429029 v2 i=0.000858188 +5v r4 10k r7 10k 3 2 1 411 u3:a lm324 10 9 8 411 u3:c lm324 r8 20k r10 20k 42% rv4 10k r11 5k +15v r10(2) v=0.0425589 rv4(3) v=8.03408 +15v 50% rv5 10 volts +0.00 amps 0.00 d2 led-yellow 圖 7-3 系統(tǒng)仿真 7.3 pcb 制作 pcb

37、制作把系統(tǒng)的電路原理圖設(shè)計(jì)好以后。下一步工作就是進(jìn)行實(shí)物制作了， 而實(shí)物制作的第一步就是對電路進(jìn)行排版布線。過程如下： (1)電路原理圖的布局 在器件布局的過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：一個(gè)模塊及其附屬的一些分離元器件 應(yīng)盡量放到一起；不同的電路模塊盡量劃分清晰，使得在調(diào)試過程中多電路的檢 查能夠一目了然；較容易發(fā)熱的元器件盡量放到電路的邊緣，有利于散熱。 (2)布線 pcb 布線的好壞對系統(tǒng)性能有直接的影響，在高頻電路表現(xiàn)的尤為突出，所 以，在進(jìn)行電路布線時(shí)還需注意以下幾點(diǎn)：模擬地和數(shù)字地應(yīng)分開接地，避免數(shù) 字信號和模擬信號會相互干擾；每一根走線，能短則短，不要為了盲目追求少跳 線而繞遠(yuǎn)路，因?yàn)榫€越

38、短電阻越小，干擾也會越?。浑娫淳€和地線盡量從電路板 的邊緣走線，且電源線盡量畫的比一般線寬略粗一些；走線在改變方向時(shí)應(yīng)該走 45角或曲線，避免直角的拐角。 (3)打印與轉(zhuǎn)印 打印時(shí)要注意油紙不能折疊，打印的設(shè)置必須準(zhǔn)確，只留下底層的走線和焊盤。 而在轉(zhuǎn)印時(shí)首先覆銅板要刷洗干凈，以免在轉(zhuǎn)印時(shí)油墨不能完全的轉(zhuǎn)??；其次，轉(zhuǎn) 印機(jī)必須預(yù)熱到機(jī)器發(fā)出提示音，這表明，轉(zhuǎn)印機(jī)已經(jīng)準(zhǔn)備好轉(zhuǎn)印了；第三，轉(zhuǎn)印 機(jī)的轉(zhuǎn)印速度檔位應(yīng)放在“正?！睓n位，板子的類型應(yīng)放在“印刷板” 檔位。第 四，在轉(zhuǎn)印時(shí)，注意油紙上的走線圖必須能夠完整的附在覆銅板上，一塊板子最好 轉(zhuǎn)印兩次，確保把油墨完全的轉(zhuǎn)印到覆銅板上。 (4)腐蝕 將

39、油紙上的電路圖轉(zhuǎn)印到覆銅板后，接著就要把多余的銅腐蝕掉。不過在剛轉(zhuǎn) 印好的時(shí)候，首先應(yīng)檢查是否轉(zhuǎn)印完整，若有斷線、走線空心的問題，必須用油墨 筆將斷線補(bǔ)起來，空心的走線填完整。確保轉(zhuǎn)印工序完成后，就可以將電路板放入 fecl3 溶液里進(jìn)行腐蝕了，俗稱“爛板” 。如果有條件，可以將腐蝕液加熱，再放 入電路板，這樣能夠有效的提高腐蝕的速度。 (5)打孔 腐蝕好的板子，在洗凈之后就可以打孔了，打孔時(shí)尤其要注意孔的大小不能將 焊盤的銅箔完全打掉，否則焊接時(shí)，焊盤沒有銅箔就無法進(jìn)行焊接了。 最后，打孔完成，用砂紙將毛糙磨平，這樣 pcb 板的制作就順利完成了。 7.4 硬件調(diào)試 做硬件焊接完成之后，我們

40、必須對硬件進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)其中可能存在的問題， 并對其進(jìn)行改進(jìn)。 硬件調(diào)試的方法有兩種： 方案一用萬用表和其他儀器儀表進(jìn)行檢測 方案二采用軟件測試硬件的方法進(jìn)行檢測 方法分析： 這兩種方法各有優(yōu)點(diǎn)，方法一能直接準(zhǔn)確的確定元件的故障所在點(diǎn)，并直接進(jìn) 行故障排除。但是此方法必須對元件進(jìn)行一一檢測，檢測的過程非常慢。對于一個(gè) 大系統(tǒng)和元件比較多的電路來說，此種方法不適合 方法二用軟件來控制硬件，編寫某一電路的控制程序，看這部分的電路的運(yùn)行 結(jié)果是否與書的軟件控制的效果一致。如果不一致，則證明這部分電路有問題。這 種方法可以迅速的判斷某一部分電路的故障，對于大系統(tǒng)來說，這種方法可以縮小 故障的范圍，再對

41、所出現(xiàn)的故障進(jìn)行排除，節(jié)約系統(tǒng)調(diào)試的時(shí)間。 這個(gè)數(shù)控直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)中，我們把電路分成幾個(gè)小模塊，采取方法一和方 法二相結(jié)合的測試方法進(jìn)行測試。 測試步驟： (1)用萬用表對電路中的電源線進(jìn)行測量，我們先用萬用表的蜂鳴檔，將萬用 表的紅黑表筆接到電路電源線進(jìn)行測量，若發(fā)現(xiàn)蜂鳴器響，則證明電源線有短路。 如蜂鳴器沒有響，則證明電源線無短路現(xiàn)象。 (2)再用蜂鳴檔對單片機(jī)的電源、晶振、復(fù)位等電路進(jìn)行測量，看有沒有連接 好。若連接正常，則對系統(tǒng)進(jìn)行通電。通電前先撥出單片機(jī)。 (3)測量單片機(jī)的工作電壓?？词欠裾?，若不正常。再用萬用表進(jìn)行檢測， 排除電源故障。 (4)若電源工作正常，插上單片機(jī)。編程

42、控制，數(shù)碼管的亮滅，以及數(shù)碼管按 鍵等，看是否正常。若都正常，測證明電路硬件連接無誤。若有故障，再用萬用表 對出故障的模塊進(jìn)行檢測。 7.5 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試是建立在硬件調(diào)試的基礎(chǔ)之上的。調(diào)試完硬件之后，我們就開始編寫 程序，對程序進(jìn)行調(diào)試。我們先畫出程序的流程圖，然后根據(jù)流程圖來編寫程序。 程序編寫調(diào)試方法： 方法一：根據(jù)流程圖，直接編寫。 方法二：先編寫部分模塊的程序，再對模塊程序進(jìn)行整合。 方法分析： 方法一中直接根據(jù)流程圖寫，適合小規(guī)模的程序，對于大規(guī)模的程序不適合， 且程序的可移植性差。 方法二中可以移植相似的程序，節(jié)約程序編寫的工作量。對于大規(guī)模的程序比 較適合。程序的編寫也相對

43、比較輕松?？梢怨?jié)約程序的編寫時(shí)間。 在本系統(tǒng)中，我們采取方法二來進(jìn)行軟件的編寫與調(diào)試 程序編寫和調(diào)試方法： (1)建立主程序，定義各端口。 (2)寫出數(shù)碼管、按鍵的模塊程序。 (3)對各模塊程序進(jìn)行整合。 (4)對整合的模塊進(jìn)行調(diào)試。 (5)對最終的程序進(jìn)行優(yōu)化。 8 結(jié)束語 這次設(shè)計(jì)數(shù)控直流穩(wěn)壓電源，是畢業(yè)前對我們大學(xué)四年所學(xué)知識的一個(gè)檢驗(yàn)。 檢驗(yàn)我們的硬件設(shè)計(jì)能力，軟件設(shè)計(jì)能力，還有查閱資料與人溝通等各方面的能力。 同時(shí)也將我們大學(xué)四年的知識運(yùn)用到實(shí)踐中。 在設(shè)計(jì)的過程中，我首先設(shè)計(jì)硬件，要畫原理圖。以前的課程中學(xué)過 protel99se 這個(gè)畫圖軟件。但是由于長時(shí)間沒有用，并且那時(shí)上這個(gè)

44、門時(shí)練習(xí)不多 也不怎么熟練，所以在設(shè)計(jì)原理圖的過程中很吃力，不得不查找 protel99se 的相關(guān) 資料，再進(jìn)行畫圖。經(jīng)過幾天的查找資料看其操作教程，最后完成了原理圖設(shè)計(jì)。 在編寫軟件時(shí)，為了能盡快把程序調(diào)試好，我學(xué)習(xí)了 proteus 仿真軟件，利用 這個(gè)仿真軟件，在線實(shí)時(shí)調(diào)試程序。因?yàn)槔?proteus 在程序編譯完成后，就可以 直接運(yùn)行程序。而如果不仿真，則每次要將編譯完成的代碼通過下載線下載到單片 機(jī)里面，再通電運(yùn)行，這樣很浪費(fèi)時(shí)間。所以我先在 proteus 仿真軟件里面進(jìn)行仿 真，仿真好了之后，再下載到單片機(jī)里面進(jìn)行檢驗(yàn)。 在寫程序時(shí)，也遇到了不少問題，自己平時(shí)沒有經(jīng)常的練習(xí)寫

45、程序，所以在面 對這樣一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，不知道從哪里下手。于是在網(wǎng)上找了相關(guān)的例程來學(xué)習(xí)。經(jīng)過 幾天的學(xué)習(xí)，終于找到一點(diǎn)當(dāng)年寫程序的感覺了。在調(diào)試的過程中雖然遇到一些困 難，但是通過請教周圍的朋友，最終得以解決。 完成硬件與軟件的設(shè)計(jì)之后，再回顧此電源的設(shè)計(jì)，心中感慨萬千，從理論到 實(shí)踐，讓我明白了，學(xué)校里面學(xué)了很多很多的東西，但是我們要和實(shí)踐相結(jié)合，否 則就是空理論。只有將理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐，才能真正的走出校門，走向社會，完成從 學(xué)生到社會型人才的轉(zhuǎn)變。 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 1鄒紅.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)m.北京:人民郵電出版社,2008.3 2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,200

46、5.3 3童詩白,華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)m.北京:高等教育出版社,2006.1 4邱關(guān)源.電路(第四版)m.北京:高等教育出版社,2006.4 5李群芳,張士軍,黃建.單片微型計(jì)算機(jī)與接口技術(shù)(第二版)m.北京:電子工業(yè)出版社, 2007.12 6劉文濤.單片機(jī)語言 c51 典型應(yīng)用設(shè)計(jì)m.北京:人民郵電出版社,2006.5 7于永,戴佳,常江.51 單片機(jī)實(shí)例精講m.北京:電子工業(yè)出版社,2007.4 8曹鳳.微機(jī)數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用m.四川:電子科技大學(xué)出版社,2002.8 9胡壽松.自動控制原理m.北京:科學(xué)出版社,2007.1 10潘永雄,沙河,劉向陽.電子線路 cad 實(shí)用教程(第二版)

47、m.陜西:西安電子科技大學(xué)出版 社,2006.9 致謝 在論文完成之際，我要忠心的感謝身邊給予過我莫大幫助的老師、同學(xué)和 朋友，致以他們最誠摯的謝意。 本研究及學(xué)位論文是在我的指導(dǎo)教師邵思飛的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成 的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染 和激勵著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，邵老師都始終給予我細(xì)心的指 導(dǎo)和不懈的支持。邵老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研 究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵，這讓我在整個(gè)論文的撰寫過程中學(xué)習(xí)到了很多 關(guān)于課題研究方面的知識。 真誠的感謝參加論文評審和答辯的各位老師，感謝你們的辛勤勞動和即將 從你們那里獲得的有益教誨