數(shù)控電壓源的工作原理

1、第3章 數(shù)控電壓源的工作原理3.1 整機(jī)電路框圖數(shù)控電壓源的電路框圖如圖3.1所示：圖3.1 數(shù)控電壓源電路框圖3.2 工作原理本設(shè)計(jì)介紹了以89S52單片機(jī)為控制單元，以數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832輸出參考電壓，以該參考電壓控制電壓轉(zhuǎn)換模塊LM350的輸出電壓大小的數(shù)控電壓源。通過(guò)改變送給單片機(jī)的數(shù)字量而達(dá)到改變輸出電壓的方法。通過(guò)三端穩(wěn)壓器LM350達(dá)到輸出電壓的穩(wěn)定。3.2.1 DA轉(zhuǎn)換電路工作原理本設(shè)計(jì)是采用DAC0832實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的數(shù)模轉(zhuǎn)換，其數(shù)據(jù)口與P0口直接相連，DA的和連接后接P3.4，和接單片機(jī)的端，讓DA工作在單緩沖方式下。DA的8腳接參考電壓，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，在本次設(shè)計(jì)中的參考電壓

2、用5V電壓，所以在DAC的8腳輸出電壓的分辨率為5V/256=0.01950.02V，也就是說(shuō)DA輸入數(shù)據(jù)端每增加1，電壓增加0.02V。再在DA的電壓輸出端接運(yùn)放LM324，將DA的輸出電流轉(zhuǎn)換成電壓。改變P0口的數(shù)據(jù)便可改變0832的輸出電壓，如當(dāng)P000H時(shí)，DAC0832的輸出電壓就應(yīng)為0V。其電路圖如圖3.2所示。圖3.2 DA轉(zhuǎn)換電路3.2.2 電壓調(diào)整電路工作原理圖3.3 電壓輸出電路圖本設(shè)計(jì)的輸出電壓采用LM350三端調(diào)整穩(wěn)壓器進(jìn)行調(diào)整，先將0832的輸出電壓用UA741進(jìn)行反相放大，由于從LM324輸出的電壓是負(fù)電壓，所以UA741接成負(fù)反饋放大電路，通過(guò)調(diào)節(jié)電位器可以調(diào)節(jié)運(yùn)

3、放的電壓放大倍數(shù)。UA741的輸出端通過(guò)電阻接到LM350的調(diào)整端，通過(guò)改變UA741的輸出電壓可以控制LM350的輸出電壓，也就是數(shù)控電壓源的最終輸出電壓值，其電壓輸出電路圖如圖3.3所示。由于LM350的輸出電壓Vout=1.25V(1+R0/R13)，由電路圖知R13是個(gè)定值，而R0則是由R12和下面的電路來(lái)確定的，可知R0是個(gè)變量，所以LM350的輸出電壓與R0是成線性關(guān)系變化的。通過(guò)調(diào)節(jié)VR2，即可調(diào)節(jié)LM350的輸出電壓。 LED顯示方式靜態(tài)顯示所謂靜態(tài)顯示，是指顯示器顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)段的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止。這種顯示方法每一位都需要有一個(gè)8位輸出控口控制。靜態(tài)顯示時(shí)，較

4、小的驅(qū)動(dòng)電流就可以得到較高的顯示亮度，所以可由接口芯片直接驅(qū)動(dòng)。并行輸出顯示位數(shù)越多需要I/O口越多。 圖4.5 三位一體LED外觀引腳圖動(dòng)態(tài)顯示本次設(shè)計(jì)用到的是六位動(dòng)態(tài)顯示，動(dòng)態(tài)顯示是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼管，如圖4.5中所示，各位數(shù)碼管的段控線相應(yīng)并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位的I/O口控制，但是8路驅(qū)動(dòng)采用74LS244總線驅(qū)動(dòng)器作為數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)器，各位的位控線(即公共陰極或陽(yáng)極)由另外的I/O口線控制，同時(shí)也必須接有74LS244作為驅(qū)動(dòng)器，在74LS244輸出端必須接有500限流電阻接到電源，這種電路的特點(diǎn)是節(jié)省I/O口線，硬件電路相對(duì)靜態(tài)顯示方式簡(jiǎn)單，但是也有其缺點(diǎn)如：顯示高度不如靜態(tài)

5、顯示方式，而且在顯示位數(shù)較多時(shí)，CPU要依次掃描，占用CPU較多的時(shí)間。在本次設(shè)計(jì)中，我們采用的是共陰極的三位一體的LED，其外觀引腳如圖4.5所示，A、B、C分別為三個(gè)數(shù)碼顯示的位控引腳，其顯示原理與單個(gè)LED的顯示原理完全相同，在此不再贅述。 顯示電路原理圖顯示電路原理圖如圖4.6所示：圖4.6顯示電路原理圖4.5 D/A轉(zhuǎn)換電路D/A轉(zhuǎn)換電路主要由AT89S52（單片機(jī)）、數(shù)碼轉(zhuǎn)換器DAC0832及LM324運(yùn)算放大器等芯片組成。AT89S52的P0口作為數(shù)據(jù)端口與DAC0832的8位數(shù)據(jù)線相連。本系統(tǒng)中，因?yàn)镃PU的工作任務(wù)是單一的，而且數(shù)據(jù)傳送的目的地址也是單一的，因此，DAC083

6、2采用單緩沖的工作方式，該芯片的(低電平有效)、四個(gè)使能端均與地相接處于有效狀態(tài)，這個(gè)工作方式不需要給DAC0832分配地址空間，CPU的P1口的數(shù)據(jù)變化直接反映到DAC0832的輸出端。4.6 電源電路在本次設(shè)計(jì)中，由于要給運(yùn)放LM324和UA741供電，所以要自制電源。在此次設(shè)計(jì)中，我設(shè)計(jì)了一個(gè)可以輸出正負(fù)12伏的電源。主要以7800系列(輸出正電壓)和7900系列（輸出負(fù)電壓）做成電源電路。線性電源由15V變壓器經(jīng)過(guò)全波整流，電容整流濾波，通過(guò)三端穩(wěn)壓管7812、7912穩(wěn)壓為芯片AT89S52、DAC0832、LM324、UA741、數(shù)碼管等提供電壓。4.6.1 穩(wěn)壓器78L12和79L12三端固定穩(wěn)壓器，三端只有3個(gè)引出端子，具有應(yīng)用時(shí)外接元件少，使用方便，性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。通常有78L12（正電源）系列和79L125（負(fù)電源）系列，其結(jié)構(gòu)外觀如右圖4.7所示：它由輸出腳OUT，輸入腳和接地腳GND組成，它的書(shū)室穩(wěn)壓輸出值為正負(fù)12V，由它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可知，除增加了一級(jí)啟動(dòng)電路外，其余部分 圖4.7 7812引腳圖與串聯(lián)穩(wěn)壓電路完全一樣，其基準(zhǔn)電壓源的穩(wěn)定性更高，采取的電容必須是漏電流較小的坦電容，或者是電