畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)-大功率直流開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)管理資料

第1章緒論電源技術(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，服務(wù)于各行各業(yè)。電力電子技術(shù)是電能的最佳應(yīng)用技術(shù)之一。當(dāng)今電源技術(shù)融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等諸多學(xué)科領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)發(fā)展而來(lái)的現(xiàn)代信息技術(shù)革命，給電力電子技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展前景，同時(shí)也給電源提出了更高的要求。隨著數(shù)控電源在電子裝置中的普遍使用，普通電源在工作時(shí)產(chǎn)生的誤差，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的精確度。電源在使用時(shí)會(huì)造成很多不良后果，世界各國(guó)紛紛對(duì)電源產(chǎn)品提出了不同要求并制定了一系列的產(chǎn)品精度標(biāo)準(zhǔn)。只有滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，才能夠進(jìn)入市場(chǎng)。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品才能獲得進(jìn)出的通行證。數(shù)控電源是從80年代才真正的發(fā)展起來(lái)的，期間系統(tǒng)的電力電子理論開(kāi)始建立。這些理論為其后來(lái)的發(fā)展提供了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。在以后的一段時(shí)間里，數(shù)控電源技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。但其產(chǎn)品存在數(shù)控程度達(dá)不到要求、分辨率不高、功率密度比較低、可靠性較差的缺點(diǎn)。因此數(shù)控電源主要的發(fā)展方向，是針對(duì)上述缺點(diǎn)不斷加以改善。單片機(jī)技術(shù)及電壓轉(zhuǎn)換模塊的出現(xiàn)為精確數(shù)控電源的發(fā)展提供了有利的條件。新的變換技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，各種類型專用集成電路、數(shù)字信號(hào)處理器件的研制應(yīng)用，到90年代，，功率密度達(dá)到每立方英寸50W的數(shù)控電源。從組成上，數(shù)控電源可分成器件、主電路與控制等三部分。目前在電力電子器件方面，幾乎都為旋紐開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)電壓，調(diào)節(jié)精度不高，而且經(jīng)常跳變，使用麻煩數(shù)字化智能電源模塊是針對(duì)傳統(tǒng)智能電源模塊的不足提出的，數(shù)字化能夠減少生產(chǎn)過(guò)程中的不確定因素和人為參與的環(huán)節(jié)數(shù)，有效地解決電源模塊中諸如可靠性、智能化和產(chǎn)品一致性等工程問(wèn)題，極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的可維護(hù)性。電源采用數(shù)字控制，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn):1）易于采用先進(jìn)的控制方法和智能控制策略，使電源模塊的智能化程度更高，性能更完美。2）控制靈活，系統(tǒng)升級(jí)方便，甚至可以在線修改控制算法，而不必改動(dòng)硬件線路。3）控制系統(tǒng)的可靠性提高，易于標(biāo)準(zhǔn)化，可以針對(duì)不同的系統(tǒng)（或不同型號(hào)的產(chǎn)品），采用統(tǒng)一的控制板，而只是對(duì)控制軟件做一些調(diào)整即可。4）系統(tǒng)維護(hù)方便，一旦出現(xiàn)故障，可以很方便地通過(guò)RS232接口或RS485接口或USB接口進(jìn)行調(diào)試，故障查詢，歷史記錄查詢，故障診斷，軟件修復(fù)，甚至控制參數(shù)的在線修改、調(diào)試;也可以通過(guò)MODEM遠(yuǎn)程操作。5）系統(tǒng)的一致性好，成本低，生產(chǎn)制造方便。由于控制軟件不像模擬器件那樣存在差異，所以，其一致性很好。由于采用軟件控制，控制板的體積將大大減小，生產(chǎn)成本下降。6）易組成高可靠性的多模塊逆變電源并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)。為了得到高性能的并聯(lián)運(yùn)行逆變電源系統(tǒng)，每個(gè)并聯(lián)運(yùn)行的逆變電源單元模塊都采用全數(shù)字化控制，易于在模塊之間更好地進(jìn)行均流控制和通訊或者在模塊中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的均流控制算法（不需要通訊），從而實(shí)現(xiàn)高可靠性、高冗余度的逆變電源并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)。隨著人們生活水平的不斷提高,數(shù)字化控制無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一,它所給人帶來(lái)的方便也是不可否定的,其中數(shù)控制直流穩(wěn)壓電源就是一個(gè)很好的典型例子,但人們對(duì)它的要求也越來(lái)越高,要為現(xiàn)代人工作、科研，生活、提供更好的，更方便的設(shè)施就需要從數(shù)字電子技術(shù)入手，一切向數(shù)字化，智能化方向發(fā)展.本文所介紹的簡(jiǎn)易直流穩(wěn)壓電源計(jì)與傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源相比，具有操作方便，電壓穩(wěn)定度高的特點(diǎn)，其輸出電壓大小采用數(shù)字顯示，主要用于要求電源精度比較高的設(shè)備，或科研實(shí)驗(yàn)電源使用，并且此設(shè)計(jì)，沒(méi)有用到單片機(jī)，只用到了數(shù)字技術(shù)中的可逆計(jì)數(shù)器，D/A轉(zhuǎn)換器，譯碼顯示等電路，具有控制精度高，制作比較容易等優(yōu)點(diǎn)。輸出電壓范圍0-30v，電壓調(diào)整率Sv<%V；電流調(diào)整率Si<%A；紋波電壓〈峰峰值<=5mA；輸出電流1A具有過(guò)流保護(hù)和短路保護(hù)功能；用數(shù)字顯示輸出電壓采用51系列單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，通過(guò)改變輸入數(shù)字量來(lái)改變輸出電壓值，從而使輸出功率管的基極電壓發(fā)生變化，間接地改變輸出電壓的大小。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測(cè)實(shí)際輸出電壓值的大小，可以經(jīng)過(guò)ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及顯示。采用軟件方法來(lái)解決數(shù)據(jù)的預(yù)置以及電流的步進(jìn)控制，使系統(tǒng)硬件更加簡(jiǎn)潔，各類功能易于實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)以直流電源為核心，利用51系列單片機(jī)為主控制器，通過(guò)鍵盤來(lái)設(shè)置直流電源的輸出電流，，并可由數(shù)碼管顯示實(shí)際輸出電壓值和電壓設(shè)定值。利用單片機(jī)程控輸出數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器（DA0832）輸出模擬量，再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電電流的變化而輸出不同的電壓。單片機(jī)系統(tǒng)還兼顧對(duì)恒壓源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，輸出電壓經(jīng)過(guò)電流/電壓轉(zhuǎn)變后，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換芯片，實(shí)時(shí)把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)量，經(jīng)單片機(jī)分析處理，通過(guò)數(shù)據(jù)形式的反饋環(huán)節(jié)，使電壓更加穩(wěn)定，構(gòu)成穩(wěn)定的壓控電壓源。此數(shù)控直流穩(wěn)壓電源共有六部分，輸出電壓的調(diào)節(jié)是通過(guò)“+”，“-”兩鍵操作，控制可逆計(jì)數(shù)器分別作加，減計(jì)數(shù)，可逆計(jì)數(shù)器的二進(jìn)制數(shù)字輸出分兩路運(yùn)行：一路用于驅(qū)動(dòng)數(shù)字顯示電路，精確顯示當(dāng)前輸出電壓值；另一路進(jìn)入數(shù)模轉(zhuǎn)換電路（D/A轉(zhuǎn)換電路），數(shù)模轉(zhuǎn)換電路將數(shù)字量按比例，轉(zhuǎn)換成模擬電壓，然后經(jīng)過(guò)射極跟隨器控制,調(diào)整輸出級(jí)，輸出穩(wěn)定直流電壓。為了實(shí)現(xiàn)上述幾部分的正常工作，需要另制土15V，和±5V的直流穩(wěn)壓電源，及一組未經(jīng)穩(wěn)壓的12V~17V的直流電壓。此下所講的數(shù)控電源主要就是對(duì)此組電壓進(jìn)行控制，使輸出0~±5V的穩(wěn)定的可調(diào)直流電壓。此原理方框圖如下圖1-1所示。圖1-1原理方框圖第2章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)MCS—51單片機(jī)主要應(yīng)用特性MCS-51單片機(jī)是美國(guó)Intel公司于1980年推出的產(chǎn)品，與MCS-48單片機(jī)相比，它的結(jié)構(gòu)更先進(jìn)，功能更強(qiáng)，在原來(lái)的基礎(chǔ)上增加了更多的電路單元和指令,指令數(shù)達(dá)111條，MCS-51單片機(jī)可以算是相當(dāng)成功的產(chǎn)品，一直到現(xiàn)在，MCS-51系列或其兼容的單片機(jī)仍是應(yīng)用的主流產(chǎn)品，各高校及專業(yè)學(xué)校的培訓(xùn)教材仍用MCS-51單片機(jī)作為代表進(jìn)行理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)。我們也以這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。MCS-51系列單片機(jī)主要包括8031、8051和8751等通用產(chǎn)品，其主要功能如下：8位CPU?4kbytes程序存儲(chǔ)器(ROM)?128bytes的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)?32條I/O口線?111條指令，大部分為單字節(jié)指令?21個(gè)專用寄存器?2個(gè)可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)一個(gè)全雙工串行通信口?外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間為64kB?外部程序存儲(chǔ)器尋址空間為64kB?邏輯操作位尋址功能?雙列直插40PinDIP封裝?單一+5V電源供電MCS-51以其典型的結(jié)構(gòu)和完善的總線專用寄存器的集中管理，眾多的邏輯位操作功能及面向控制的豐富的指令系統(tǒng)，堪稱為一代“名機(jī)”，為以后的其它單片機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。正因?yàn)槠鋬?yōu)越的性能和完善的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致后來(lái)的許多廠商多沿用或參考了其體系結(jié)構(gòu)，有許多世界大的電氣商豐富和發(fā)展了MCS-51單片機(jī)，像PHILIPS、Dallas、ATMEL等著名的半導(dǎo)體公司都推出了兼容MCS-51的單片機(jī)產(chǎn)品，就連我國(guó)的臺(tái)灣WINBOND公司也發(fā)展了兼容MCS-51的單片機(jī)品種。近年來(lái)MCS-51獲得了飛速的發(fā)展，MCS-51的發(fā)源公司Intel由于忙于開(kāi)發(fā)PC及高端微處理器而無(wú)精力繼續(xù)發(fā)展自己的單片機(jī)，而由其它廠商將其發(fā)展，最典型的是PHILIPS和ATMEL公司，PHILIPS公司主要是改善其性能，在原來(lái)的基礎(chǔ)上發(fā)展了高速I/O口，A/D轉(zhuǎn)換器，PWM(脈寬調(diào)制)、WDT等增強(qiáng)功能，并在低電壓、微功耗、擴(kuò)展串行總線(I2C)和控制網(wǎng)絡(luò)總線(CAN)等功能加以完善。ATMEL公司推出的AT89Cxx系列兼容MCS-51的單片機(jī)，完美地將Flash(非易失閃存技術(shù))EPROM與80C51內(nèi)核結(jié)合起來(lái)，仍采用MCS-51的總體結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，F(xiàn)lash的可反擦寫程序存儲(chǔ)器能有效地降低開(kāi)發(fā)費(fèi)用，并能使單片機(jī)作多次重復(fù)使用。8051是MCS-51系列單片機(jī)中的代表產(chǎn)品，它內(nèi)部集成了功能強(qiáng)大的中央處理器，包含了硬件乘除法器、21個(gè)專用控制寄存器、4kB的程序存儲(chǔ)器、128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、4組8位的并行口、兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器、一個(gè)全雙工的串行口以及布爾處理器。MCS-51采用模塊式結(jié)構(gòu)，MCS-51系列中各種加強(qiáng)型單片機(jī)都是以8051為核心加上一定的新的功能部件后組成的，從而使它們完全兼容。表2-1為MCS-51系列單片機(jī)常用產(chǎn)品特性。表2-1MCS-51系列單片機(jī)常用產(chǎn)品特性型號(hào)片內(nèi)存儲(chǔ)器I/O線定時(shí)器/計(jì)數(shù)器片外尋址空間(KB)程序數(shù)據(jù)程序數(shù)據(jù)80514KROM128322個(gè)16位646487514KEPROM128322個(gè)16位64648031無(wú)128322個(gè)16位646480C514KROM128322個(gè)16位646487C514KEPROM128322個(gè)16位646480C31無(wú)128322個(gè)16位646480524KROM256323個(gè)16位646487524KEPROM256323個(gè)16位64648032無(wú)256323個(gè)16位6464MCS-51具有比較大的尋址空間，地址線寬達(dá)16條，即外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器的尋址范圍達(dá)216=64kB，這作為單片機(jī)控制來(lái)說(shuō)已是比較大的，這同時(shí)具備對(duì)I/O口的訪問(wèn)能力。此外，MCS-51采用模塊化結(jié)構(gòu)，可方便地增刪一個(gè)模塊就可使引腳和指令兼容的新產(chǎn)品，從而容易使產(chǎn)品形成系列化。由于MCS-51集成了幾乎完善的8位中央處理單元，處理功能強(qiáng)，中央處理單元中集成了方便靈活的專用寄存器，硬件的加、減、乘、除法器和布爾處理機(jī)及各種邏輯運(yùn)算和轉(zhuǎn)移指令，這給應(yīng)用提供了極大的便利。MCS-51的指令系統(tǒng)近乎完善，指令系統(tǒng)中包含了全面的數(shù)據(jù)傳送指令、完善的算術(shù)和邏輯運(yùn)算指令、方便的邏輯操作和控制指令、對(duì)于編程來(lái)說(shuō)，是相當(dāng)靈活和方便的。MCS-51單片機(jī)的工作頻率為2-12MHZ，當(dāng)振蕩頻率為12MHz時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期為1us，這個(gè)速度應(yīng)該說(shuō)是比較快的。MCS-51把微型計(jì)算機(jī)的主要部件都集成在一塊芯片上，使得數(shù)據(jù)傳送距離大大縮短，可靠性更高，運(yùn)行速度更塊。由于屬于芯片化的微型計(jì)算機(jī)，各功能部件在芯片中的布局和結(jié)構(gòu)達(dá)最優(yōu)化，抗干擾能力加強(qiáng)，工作亦相對(duì)穩(wěn)定。因此，在工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中，使用單片機(jī)是最理想的選擇。單片機(jī)屬于典型的嵌入式系統(tǒng)，所以它是低端控制系統(tǒng)最佳器件。鑒于MCS-51的以上特點(diǎn)，本文的設(shè)計(jì)就是基于MCS-51的8301型號(hào)單片機(jī)來(lái)設(shè)計(jì)的。系統(tǒng)面板設(shè)計(jì)及控制原理圖面板設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)面板如圖2-1所示。圖2-1控制面板在圖2-1中控制面板中設(shè)置了一個(gè)“+”一個(gè)“—”控制區(qū)兩個(gè)控制按鍵，兩個(gè)發(fā)光二極管（分別是警報(bào)指示、運(yùn)行指示）、三位數(shù)碼顯示管。

系統(tǒng)控制原理圖500500IKIK11XI10KIXDCBAdeD/A.轉(zhuǎn)換部分^00100TTT13遼1TTo113nrnoVVO5V4.7K系統(tǒng)控制原理圖500500IKIK11XI10KIXDCBAdeD/A.轉(zhuǎn)換部分^00100TTT13遼1TTo113nrnoVVO5V4.7K調(diào)整箍出3DD15D2±lOOuF74LS48fgDAC0832T1X3卡EOKbKIMIsbETO計(jì)數(shù)部分4174LS192jDAC0832|L-IS3卡EDKbHlkclinternaDbCcBdAef74LS48gQB圖2-2系統(tǒng)控制原理圖微型處理器8031單片機(jī)是Intel公司生產(chǎn)的MCS-51系列單片機(jī)中的一種，除無(wú)片內(nèi)ROM外，其余特性與MCS-51單片機(jī)基本一樣。8031性能特點(diǎn)8031的主要性能包括:(1)與MCS-51位控制器產(chǎn)品系列兼容。寬工作電壓范圍，?6V。全靜態(tài)工作，可從0Hz至16Hz。128X8位內(nèi)部RAM。(5)32條可編程I/O線。(6)兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。(7)中斷結(jié)構(gòu)具有5個(gè)中斷源和2個(gè)優(yōu)先級(jí)8031硬件結(jié)構(gòu)及引腳功能8031的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)如圖2-3所示：PkQ匚Pkl匚P1.2匚P1.3匚Pl.4PkQ匚Pkl匚P1.2匚P1.3匚Pl.4匚P1.5匚P1.6匚P1.7匚(RXD)(TXP)(INTO)UNT7)(TO)XTAL2匚KTALI匚GND匚14023933543753663573S339321Q3111301229132S142715261625172Aia231B222021P3.1匚P3.2匚P3.3匚P3.4匚VGCPO.OfAD-O)PO.1(AD1)F0.2(AD-2)PD.3(AD3)FD.4CAD4)FD.5CAD-5)FD.6[AUejP0.7CAD-7)EAA/F戶ALE/PROG(A14)[A13}圖2-38031引腳圖在圖2-3中所示，8031單片機(jī)采用40引腳雙列直插封裝（DIP）形式。采用方形封裝工藝。由于受到引腳數(shù)目的限制，所以有一些引腳具有第二功能。在單片機(jī)的40條引腳中，有2條專用于主電源的引腳，2條外接晶體的引腳，4條控制和其它電源復(fù)用的引腳，32條輸入/輸出引腳。下面分別說(shuō)明這些引腳的名稱和功能。（1） 主電源引腳Vcc和GNDVcc:芯片主電源，正常工作時(shí)接+5V電源。GND：接電源地。（2） 時(shí)鐘振蕩引腳XTAL1和XTAL2XTAL1:接外部晶體的一端。在單片內(nèi)部，它是反相放大器的輸入端，該放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。在測(cè)外部時(shí)鐘電路時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，此引腳必須接地；對(duì)CHMOS單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。XTAL2:接外部晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部,接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端，振蕩器的頻率是晶體振蕩頻率。若采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳輸入外部時(shí)鐘脈沖；對(duì)于CHMOS單片機(jī)，此引腳應(yīng)懸空（3） 控制信號(hào)引腳RST/Vpd、ALE/PROG、PSEN和EA/Vpp。ALE/PRO了：地址鎖存使能輸出/編程脈沖輸入端。在擴(kuò)展系統(tǒng)時(shí)，ALE用于控制把P0口輸出的低8位地址鎖存起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)低8位地址和數(shù)據(jù)的隔離，P0口作為數(shù)據(jù)地址復(fù)用口線。當(dāng)訪問(wèn)單片機(jī)外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或外接I/O口時(shí)，ALE輸出脈沖的下降沿用低8位地址的鎖存信號(hào)；即使不訪問(wèn)單片機(jī)外部程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或外接I/O口，ALE端仍以晶振頻率的1/6輸出脈沖信號(hào)，因此可以作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)信號(hào)使用。但應(yīng)注意，此時(shí)不能訪問(wèn)單片機(jī)外部程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或外設(shè)I/O接口。PSE?。浩獬绦虼鎯?chǔ)器讀選通信號(hào)。在CPU向片外程序存儲(chǔ)器讀取指令和常數(shù)時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期PSEF兩次低電平有效。但在此期間，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或I/O接口時(shí)無(wú)效出現(xiàn)。EA/Vpp:訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)/編程電源輸入端。當(dāng)EA端輸入高電平時(shí)，單片機(jī)訪問(wèn)片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器，在低4KB地址時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的程序。當(dāng)EA輸入低電平時(shí)，CPU僅訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器。在對(duì)8751EPROM編程時(shí),此引腳接+21V的編程電壓VPP。RST/Vpd:復(fù)位/掉電保護(hù)信號(hào)輸入端。單片機(jī)上電后，只要在該引腳上輸入24個(gè)振蕩周期2個(gè)機(jī)器周期0寬度以上的高電平就會(huì)使單片機(jī)復(fù)位；若在RST與Vcc之間接一個(gè)10口F的電容，則可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)上電自動(dòng)復(fù)位。RST/Vpd具有復(fù)位功能,在主電源Vcc掉電期間，該引腳可接上+5V的備用電源。當(dāng)Vcc掉到低于規(guī)定的電平，而Vpd在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)時(shí)，+5V就向片內(nèi)RAM提供備用電源，以保持片內(nèi)RAM中的數(shù)據(jù)不丟失，復(fù)位后能繼續(xù)正常運(yùn)行。（4）輸入/輸出（I/O）引腳P0、P1、P2、P3（共32根）?:P0口是一個(gè)8位雙向I/O端口。在訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，它分時(shí)提供低8位地址和作8位雙向數(shù)據(jù)總線。在EPROM編程時(shí)，從P0口輸入指令字節(jié)；在驗(yàn)證程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)（驗(yàn)證時(shí)要外接上拉電阻）。P0口能一吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。?:P1口是8位準(zhǔn)雙向I/O端口。在EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它輸入低8位址。P1口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。?:P2口是8位準(zhǔn)雙向I/O端口。在CPU訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高8位地址。在對(duì)EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它輸出高8位地址。P2口可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。?:P3口是8位準(zhǔn)雙I/O端口。它是一個(gè)復(fù)用功能口。作為第一功能使用時(shí)，為普通I/O口，其功能和操作方法與P1口相同。作為第二功能使用時(shí)，各引腳的定義如表2-2所示。P3口的每一引腳均可獨(dú)立定義第一功能的輸入輸出或第二功能。P3口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。表2-2各口線的第二功能定義口線引腳第二功能

10RD（串行輸入口）X11TD（串行輸出口）V12INTO（外部中斷0）13INT1（外部中斷1）14T（定時(shí)器0外部輸入）15T（定時(shí)器1外部輸入）16WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與脈沖）17RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖）系統(tǒng)擴(kuò)展8031具有很強(qiáng)的擴(kuò)展功能，允許擴(kuò)展各種外圍電路以補(bǔ)充片內(nèi)資源不足，適應(yīng)特定應(yīng)用的需要，擴(kuò)展內(nèi)容包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、I/O接口等擴(kuò)展結(jié)構(gòu)如圖2-4所示：AAAy8031數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器V卩VVAAAy8031數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器V卩VVU程序存儲(chǔ)器I/O接口圖2-48031系統(tǒng)擴(kuò)展結(jié)構(gòu)圖I/O接口的擴(kuò)展由于我們采集的數(shù)據(jù)量較多，因此CPU的I/O口線不夠用，所以我們使用8255A來(lái)擴(kuò)展I/O口，以滿足系統(tǒng)的要求。8255A是Intel公司生產(chǎn)的通用可編程并行I/O接口芯片。8031和8255A相連可為外設(shè)提供三個(gè)8位I/O端口，允許采用同步、異步和中斷方式傳送I/O數(shù)據(jù)。8255A內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)8255A內(nèi)部由四部分電路組成。它們是A口、B口和C口，A組控制器和B控制器，數(shù)據(jù)緩沖器及讀寫控制邏輯，如圖2-5所示。A口、B口和C口。A口、B口和C口均為8位I/O數(shù)據(jù)口，但結(jié)構(gòu)上略有差別。A口由一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出緩沖/鎖存器和一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖/鎖存器組成。B口由一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出緩沖/鎖存器和一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器組成。三個(gè)端口都可以和外設(shè)相連，分別傳送外設(shè)的輸入/輸出數(shù)據(jù)或控制信息。A、B組控制電路。這是兩組根據(jù)CPU的命令字控制8255工作方式的電路。A組控制A口及C口的高4位，B組控制B口及C口的低4位。數(shù)據(jù)總線緩沖器。它是一個(gè)8位的雙向三態(tài)驅(qū)動(dòng)器，用于與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連，傳送數(shù)據(jù)或控制信息。讀/寫控制邏輯。這部分電路接收MCS-51送來(lái)的讀/寫命令和選口地址，用于控制對(duì)8255A的讀/寫。圖2-58255A芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（2）引腳功能8255A有40條引腳，采用雙列直插式封裝。如圖2-6所示。

341-03-3_ys2227_u1234cl.-67DDDDDDDD■A'AAA'A'A'AA-ppppppppRDWRAO341-03-3_ys2227_u1234cl.-67DDDDDDDD■A'AAA'A'A'AA-ppppppppRDWRAOAlRESETS255APBOPB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PCOPCIPC2PC3PC4PC5PC6PC7IB19

7U

IT2223

g2514T6T7T7TO圖2-68255A引腳圖數(shù)據(jù)總線（8條）：DO?D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線，8255A與CPU數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng)CPU執(zhí)行輸入輸出指令時(shí)，通過(guò)它實(shí)現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的讀/寫操作，控制字和狀態(tài)信息也通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送?？刂瓶偩€（6條）：RESET:復(fù)位信號(hào)，輸入高電平有效。一般和單片機(jī)的復(fù)位相連，復(fù)位后，8255A所有內(nèi)部寄存器清0,所有口都為輸入方式。CS:片選信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí)有效，表示芯片被選中，允許8255A與CPU進(jìn)行通訊。RD:讀信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí)，允許8255A通過(guò)數(shù)據(jù)總線向CPU發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)字。WR:寫入信號(hào)，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí)，允許CPU將數(shù)據(jù)或控制字寫入8255A。AO、A1：地址輸入線。當(dāng)=0,芯片被選中時(shí)，這兩位的4種組合00、01、10、11分別用于選擇A、B、C口和控制寄存器。其組合如表2-3。表2-38255A控制信號(hào)功能表CSA1A2RDWR端口地址端口功能0000100HA口讀A口0001000HA口寫A口0010101HB口讀B口0011001HB口寫B(tài)口0100102HC口寫C口0101002HC口讀C口0111003H控制口寫控制字1XXXXXX總線咼阻③并行I/O總線（24條）：這些總線用于和外設(shè)相連，分別與A、B、C口相對(duì)應(yīng)，用于8255A和外設(shè)之間傳送數(shù)據(jù)，共分三組：PAO?PA7:端口A輸入輸出線，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。PB0?PB7:端口B輸入輸出線，一個(gè)8位的I/O鎖存器，一個(gè)8位的輸入輸出緩沖器。PCO?PC7:端口C輸入輸出線，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器，一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。④電源線（2條）：VCC為+5V電源線，允許變化±10%；GND為地線。8255A方式控制字8255A有兩個(gè)控制字：方式控制字和C口單一置復(fù)位控制字。用戶通過(guò)程序可以把這兩個(gè)控制字送到8255A的控制寄存器（A1A0=11B）,以設(shè)定8255A的工作方式和C口各位狀態(tài)。這兩個(gè)控制字以D7位狀態(tài)作為標(biāo)志。8255A各端口工作于什么方式和是輸入還是輸出方式，是由方式控制字決定的。方式控制字格式如圖2-7所示。D7為控制字標(biāo)志位，若D7=1,則本控制字為方式控制字，若D7=0,則本控制字為C口單一置復(fù)位控制字。D6?D3為A組控制位。其中，D6和D5位A組方式選擇位：若D6D5=00，則A組設(shè)定為方式0；若D6D5=01，則A組設(shè)定為方式1：若D6D5=1x（x為任意），則A組設(shè)定為方式2。D4為A口輸入/輸出控制位：若D4=0,則PA0?PA7，用于輸出數(shù)據(jù)；若D4=0,則PA0?PA7用于輸入數(shù)據(jù)。D3位C口高4位輸入/輸出控制位:若D3=0,則PC4?PC7為輸出數(shù)據(jù)方式；若D3=1,則PC4?PC7為輸入方式。

圖2-7方式控制字D2?DO為B組控制位，其作用和D6?D3類似。其中，D2為方式選擇位，若D2=0,則B組設(shè)定為方式0,若D2=l,則B組設(shè)定為方式1。D1為B口輸入/輸出控制位，D1=0,則PBO?PB7用于輸出數(shù)據(jù)，若D1=1,則PBO?PB7用于輸入數(shù)據(jù)。DO為C口低4位輸入/輸出控制位，若D0=0,則PCO?PC3用于輸出數(shù)據(jù)，若D0=1,則PCO?PC3用于輸入數(shù)據(jù)。如圖2-8所示：圖2-8置位控制字8255A的工作方式

8255A有三種工作方式：方式0(ModeO)、方式1(Model)和方式2(Mode2)。正確的選用方式控制字,并把它通過(guò)程序送給8255A的控制字寄存器就可設(shè)定8255A的工作方式。方式0(基本輸入/輸出方式)：這種方式不需要任何選通信號(hào)。A口、B口及C口的兩個(gè)4位口中的任何一個(gè)端口都可以被設(shè)定為輸入或輸出。輸出鎖存,輸入不鎖存。根據(jù)控制字D4、D3、D1、DO位的變化，方式0有16種不同的輸入、輸出組合方式。方式1(選通輸入/輸出方式)：這種方式下，A口、B口、C口分為兩組。A組包括A口和C口的高4位，A口可由編程設(shè)定為輸入口或輸出口,C口的高四位則用來(lái)作為輸入/輸出操作的控制和同步信號(hào)；B組包括B口和C口的低4位，B口可由編程設(shè)定為輸入口或輸出口，C口的低四位則用來(lái)作為輸入/輸出操作的控制和同步信號(hào)。A口和B口的輸入輸出數(shù)據(jù)都被鎖存。方式2(雙向總線方式)：這種方式下，A口為8位雙向總線口，C口的PC3?PC7用來(lái)作為輸入/輸出操作的控制和同步信號(hào)；B口和C口的PC0?PC2則可編程為方式0或方式1工作。8255A與CPU8031的接口8255A與CPU8031的接口連線如圖2-9所示。圖2-98255A與CPU8031的接線圖8255A與單片機(jī)間有3組連線：D7 :RD、WR、RESET等3根控制線與單片機(jī)的同名引腳互連；片選端CS則與P2口相連；A1、A0兩根地址線與單片機(jī)的兩個(gè)I/O引腳連接。存儲(chǔ)功能擴(kuò)展

由于我們需要保存一定的數(shù)據(jù)，而8031片內(nèi)沒(méi)有程序存儲(chǔ)功能，因此，EA管腳總是接低電平。根據(jù)保存的數(shù)據(jù)量需要，我們選用了EPROM2764為外擴(kuò)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。鎖存器74LS373的引腳及功能74LS3731如圖2-10所示，74LS373是帶三態(tài)緩沖輸出的8D鎖存器，由于單片機(jī)的三總線結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)線與地址線的低8位共用P0口，因此必須用地址鎖存器將地址信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)區(qū)分開(kāi)。74LS373的鎖存控制端直接與單片機(jī)的鎖存控制信號(hào)ALE相連，在ALE的下降沿鎖存低8位地址。其中，D0?D7為數(shù)據(jù)輸入端；Q0?Q7為數(shù)據(jù)輸出端；OE為三態(tài)允許控制端（低電平有效）；LE為鎖存允許端。74LS3731I1579圖2-1074LS373引腳該片如何工作由功能表2-4決定，表中L為低電平、H為高電平、Z為高阻抗（相當(dāng)開(kāi)路）X為任意電平，一般將OE接低電平，LE接ALE就能正常工作。表2-474LS373真值表OELEDnQnLHHHLHLLLLLLLLHHHXXZ2764EPROM

紫外線擦除電可編程只讀存儲(chǔ)器EPROM是國(guó)內(nèi)用得較多的程序存儲(chǔ)器。EPROM芯片上有一個(gè)玻璃窗口，在紫外線照射下，存儲(chǔ)器中的各位信息均變1，即處于擦除狀態(tài)。擦除干凈的EPROM可以通過(guò)編程器將應(yīng)用程序固化到芯片中。本次設(shè)計(jì)所選用的是2764EPROM。（1）2764的概述這是一種可以擦去重寫的只讀存儲(chǔ)器。通常用紫外線對(duì)其窗口進(jìn)行照射，即可把它所存儲(chǔ)的內(nèi)容擦去。之后，又可以對(duì)其重新進(jìn)行編程，寫入新的內(nèi)容。一旦寫入，其存儲(chǔ)的內(nèi)容可以長(zhǎng)期（幾十年）地保存，即使去掉電源電壓，也不會(huì)影響它所存儲(chǔ)的內(nèi)容。圖2-11為通用的EPROM2764的引腳圖，它的容量為8KX8bit。8K表示有8X1024個(gè)存儲(chǔ)單元，8位表示每個(gè)單元存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的寬度是8位。前者確定了地址線的位數(shù)是12位（A0?A12）,后者確定了數(shù)據(jù)線的位數(shù)是8位（DO?D7）。目前，除了串行存儲(chǔ)器之外，一般情況下，我們使用的都是8位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。單一+5V供電，工作電流為75mA,維持電流為35mA,讀出時(shí)間最大為250ns，DIP28封裝。2764—8KEPROMA7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVppA122764—8KEPROMA7A6A5A4A3A2A1A0D0D1D2GNDVppA12圖2-112764引腳圖PGMA8A9A11OEA10CED7D6D5D4D3（2）引腳功能其中，A0?A12為地址線；D0?D7為數(shù)據(jù)線；CE為片選線；OE是讀線；PGM是編程輸入；Vpp為編程電源。除了12條地址線和8條數(shù)據(jù)線之外，CE為片選線，低電平有效。也就是說(shuō),只有當(dāng)CE為低電平時(shí)，2764才被選中，否則，2764不工作。（3）EPROM2764和鎖存器74LS373與8031組成最小系統(tǒng)8031單片機(jī)擴(kuò)展一片2764程序存儲(chǔ)器電路如圖2-12所示。

地址線。單片機(jī)擴(kuò)展片外存儲(chǔ)器時(shí)，地址是由P0和P2口提供的。圖2-11中，2764的13條地址線（AO?A12）中，低8位AO?A7通過(guò)鎖存器74LS373與P0口連接，高4位A8??,P2口本身有鎖存功能。注意，鎖存器的鎖存使能端LE必須和單片機(jī)的ALE管腳相連。2J45&78L0-22J45&78L0-2亠:沖J-cIPLCUTpi：oPLl.iTP01PL2P02PL3P03PL4F04PL5P05PL6PC?PL7P07RXDALEJPTKEINTOINTLTDP3：iT1P21WRPMRDP23P24P25EAATP26P27FSEbT39/3S/:.-1 4/兀736/H835./?413創(chuàng)/33”]72230 ]1DOcoDLc.1D2D33D4C.4D53D6AD7C7LEOF2105 9ba712615 51641932224232124232A0DOALDIA2D2A3D3A4D4A5D5A6D6A7D7A8A9AnAllAL2IoIoVPP圖2-128031擴(kuò)展2764EPROM硬件接線圖數(shù)據(jù)線。2764的8位數(shù)據(jù)線直接與單片機(jī)的P0口相連。因此，P0口是一個(gè)分時(shí)復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)線?？刂凭€。CPU執(zhí)行2764中存放的程序指令時(shí)，取指階段就是對(duì)2764行讀操作。注意，CPU對(duì)EPROM只能進(jìn)行讀操作，不能進(jìn)行寫操作。CPU對(duì)2764的讀操作控制都是通過(guò)控制線實(shí)現(xiàn)的。2764控制線的連接有以下幾條：CE:。OE:接8031的讀選通信號(hào)端。在訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，只要端出現(xiàn)負(fù)脈沖,即可從2764中讀出程序。輸入/輸出接口系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸入/輸出接口系統(tǒng)就是指人與計(jì)算機(jī)之間建立聯(lián)系、交換信息的輸入/輸出設(shè)備

接口，就是人機(jī)交互接口。這些輸入/輸出設(shè)備主要有鍵盤和顯示器等。它們是系統(tǒng)中必不可少的輸入、輸出設(shè)備，是控制系統(tǒng)與操作人員之間交互的窗口。“+”,“-”鍵控制的可逆計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)此部分電路主要用兩按鈕開(kāi)關(guān)作為電壓調(diào)整鍵，與可逆計(jì)數(shù)器的加計(jì)數(shù)CPU時(shí)鐘輸入端和減計(jì)數(shù)CPD時(shí)鐘輸入端相連，可逆計(jì)數(shù)器采用兩片四位十進(jìn)制同步加/減計(jì)數(shù)集成塊74LS192級(jí)聯(lián)而成。74LS192是雙時(shí)鐘，可預(yù)置數(shù)，異步復(fù)位，十進(jìn)制（BCD碼）可逆計(jì)數(shù)器。與之功能相同的還有其它芯片，比較容易找到。由于輸出電壓從0V到30V可以調(diào)節(jié)，所以74LS192兩計(jì)數(shù)器總計(jì)數(shù)范圍從00000到11101（即0?30V）,而74LS192本身為十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器，所以只需一塊這樣的芯片級(jí)聯(lián)就可以達(dá)到目的，此芯片封裝和工作模式表如下圖2-13所示。P1□Q1□QOP1□Q1□QODcpdDdpuBQ2DQ3D74LS192輸入匚作模式加時(shí)鐘減時(shí)種MR上升沿HLH加計(jì)數(shù)器H上升沿LH減訃數(shù)器H異羽復(fù)位LL保持圖2-13芯片封裝和工作模式表PL是低電平有效的預(yù)置數(shù)允許端，PL=0時(shí)，預(yù)置數(shù)輸入端P0~P3上的數(shù)據(jù)被置入計(jì)數(shù)器。MR是高電平有效的復(fù)位端，MR=1時(shí)，計(jì)數(shù)器被復(fù)位，所有輸出端都為低電平。CPU是加計(jì)數(shù)時(shí)鐘，CPD是減計(jì)數(shù)時(shí)鐘，當(dāng)CPU=CPD=1時(shí)，計(jì)數(shù)器處于保持狀態(tài)，不計(jì)數(shù)。當(dāng)CPD=1，CPU由0變?yōu)?時(shí)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值加1”；當(dāng)CPU=1,CPD由0”變1”時(shí)，計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值減1”。TCU是進(jìn)位輸出端，當(dāng)加計(jì)數(shù)器達(dá)到最大計(jì)數(shù)值時(shí)，即達(dá)到5時(shí)，TCU在后半個(gè)時(shí)鐘周期（CPU=0）內(nèi)變成低電平，其他情況均為高電平。TCU是借位輸出端，當(dāng)減計(jì)數(shù)器計(jì)到零時(shí)，TCD在時(shí)鐘的后半個(gè)周期（CPD=0）內(nèi)變成低電平，其他情況下均為高電平。為實(shí)現(xiàn)100進(jìn)制的計(jì)數(shù)可把第一塊芯片的TCU，TCD分別接后一級(jí)的CPU，CPD就可以級(jí)聯(lián)使用，這就達(dá)到了0?5的計(jì)數(shù)。顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)為了使操作人員及時(shí)掌握生產(chǎn)情況，在一般的微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)或者智能儀器當(dāng)中，都配有顯示程序。本次設(shè)計(jì)采用LED數(shù)碼顯示。LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及顯示原理常用的顯示器件有：①顯示和記錄儀表，②CRT顯示終端，③LED或者LCD顯示器，④大屏幕顯示器。本次設(shè)計(jì)所采用的是LED數(shù)碼管。LED數(shù)碼管具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，功耗低，響應(yīng)速度快，易于匹配，壽命長(zhǎng)，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。LED數(shù)碼管是由發(fā)光二極管組成，由于材料的不同，可以發(fā)出各種單色光線。發(fā)光二極管可以有多種組成形式，其中7段數(shù)碼管應(yīng)用最多，根據(jù)發(fā)光二極管內(nèi)部的連接方式不同，又有共陰極或共陽(yáng)極兩種形式。如圖2-14所示圖2-14LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu)74LS138結(jié)構(gòu)及功能74LS138為3線到8線譯碼器，當(dāng)一個(gè)選通端（G1）為高電平，另外2個(gè)選通端G2A和G2B為低電平時(shí)可以將地址端（A、B、C）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。利用G1、G2A和G2B可以級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成24線譯碼器引腳結(jié)構(gòu)如圖2-15所示。m vi_| 勺丄丄-±±圖2-15所示。m vi_| 勺丄丄-±±亠丄ni^h-4CJ圖2-1574LS138引腳圖其引腳功能為：A、B、C為譯碼地址輸入端；G1為選通端；G2A、G2B為選通端（低電平有效）；Y0~Y7為譯碼輸出端（低電平有效）。74LS377結(jié)構(gòu)及功能74LS377是一種8D觸發(fā)器，它的E端是控制端、CLK端是時(shí)鐘端，當(dāng)它的端為低電平時(shí)只要在CLK端產(chǎn)生一個(gè)正跳變，DI—D7將被鎖存到QO—Q7端輸出在其他情況下QO—Q7端的輸出保持不變。其引腳圖和功能表如圖2-16所示。匚匸1|匸匸匚匚匚匸匸QEMQDQDDQM心Q7HD5D4Q4CLnnnnnnrmrw匚匸1|匸匸匚匚匚匸匸QEMQDQDDQM心Q7HD5D4Q4CLnnnnnnrmrw功能表CLK操作1X保持X1I?0彳鎖存圖2-1674LS377引腳及功能顯示電路顯示電路接線圖，如圖2-17所示

LE&AD&iWM.s.-5sfMDPYJ-3B5_DP圖2-17顯示電路原理圖d_L1D2DW拒SD37DQbLE&AD&iWM.s.-5sfMDPYJ-3B5_DP圖2-17顯示電路原理圖d_L1D2DW拒SD37DQbE君DAC0832工作原理介紹數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，采用兩塊DAC0832集成塊，它是一個(gè)8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路，這里只使用高4位數(shù)字量輸入端。由于DAC0832不包含運(yùn)算放大器，所以需要外接一個(gè)運(yùn)算放大器相配，才構(gòu)成完整的D/A轉(zhuǎn)換器，低位DAC輸出模擬量經(jīng)9：1分流器分流后與高位DAC輸出模擬量相加后送入運(yùn)放，具體實(shí)現(xiàn)，由900Q和100Q的電阻相并聯(lián)分流實(shí)現(xiàn)，運(yùn)放將其轉(zhuǎn)換成與數(shù)字端輸入的數(shù)值成正比的模擬輸出電壓，運(yùn)放采用具有調(diào)零的低噪聲高速優(yōu)質(zhì)運(yùn)放NE5534。具體封裝圖如下圖2-18所示。

口LjQnLJEZgEZE:店抽辺亞左dldoEF口LjQnLJEZgEZE:店抽辺亞左dldoEF旺XD:VR陀DAC0S3221圖2-18封裝圖DAC0832芯片主要功能引腳的名稱和作用如下：d7~d0：8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸入端；ILE：輸入鎖存允許，高電平有效；CS:片選信號(hào)，低電平有效；WR1,WR2:寫選通信號(hào)，低電平有效；XFER:轉(zhuǎn)移控制信號(hào)，低電平有效；Rf：內(nèi)接反饋電阻，Rf=15KQ；I0UT1，I0UT2：輸出端，其中I0UT1和運(yùn)放反相輸入相連，IOUT2和運(yùn)放同相輸入端相連并接地端；Vcc:電源電壓，Vcc的范圍為+5V?+15V；Vwf：參考電壓，范圍在-10V?+10V;GND：接地端。DAC0832芯片的特點(diǎn)DAC0832最具特色是輸入為雙緩沖結(jié)構(gòu)，數(shù)字信號(hào)在進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換前，需經(jīng)過(guò)兩個(gè)獨(dú)立控制的8位鎖存器傳送。其優(yōu)點(diǎn)是D/A轉(zhuǎn)換的同時(shí)，DAC寄存器中保留現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，而在輸入寄存器中可送入新的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中多個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器內(nèi)容可用一公共的選通信號(hào)選通輸出。由于DAC0832輸出級(jí)沒(méi)有加集成運(yùn)放，所以需外加NE5534相配適用。NE5534封裝如下圖2-19所示。IN-為反相輸入端OUT為輸出端；Balance為平衡輸入端,主要作用是,使內(nèi)部電路的差動(dòng)放大電路處于平衡狀態(tài)；COMp/Bal的作用為,通過(guò)調(diào)節(jié)外接電阻,以達(dá)到改善放大器的性能和輸出電壓;VCC-和Vcc+為正負(fù)電源供；調(diào)整輸出級(jí)采用運(yùn)放作射極跟隨器，使調(diào)整管的輸出電壓精確地與D/A轉(zhuǎn)換器輸出電壓保持一致。調(diào)整管采用大功率達(dá)林頓管，確保電路的輸出電流值達(dá)到設(shè)計(jì)要求。數(shù)控電源各部分工作所需的±15V和±5V電源由固定集成穩(wěn)壓器7815、7915、和7805提供，調(diào)整管所需輸入電壓，經(jīng)簡(jiǎn)單整流，濾波即可得到，但要求能提供5A的電流。輸出電壓的調(diào)整，電阻來(lái)完成的，此反饋電阻的主要作用是，把輸出電壓反饋到NE5534的輸入級(jí)的反向輸入端，當(dāng)同相輸入IN+和反向輸入端IN-有差別是，調(diào)整輸出電壓使之趨于穩(wěn)定，從而達(dá)到調(diào)整輸出電壓的目的。調(diào)節(jié)步驟如下：輸入數(shù)字00000，短接Rel、Re、Rf調(diào)運(yùn)放調(diào)零電位器Rw,用數(shù)字萬(wàn)用表檢測(cè),使輸出電壓Vo=0±1mV。輸入數(shù)字11101，調(diào)整Re1、Re2、Rf使輸出電壓Vo達(dá)到預(yù)定的滿量程30V。主要技術(shù)指標(biāo)本文所設(shè)計(jì)數(shù)控直流電源的電壓輸出范圍為 0?30V,輸出紋波電壓不大于10mv,輸出電流為1A。本電源輸出電壓大小尚受限制，在需要較高輸出電壓時(shí)，在不改變調(diào)節(jié)精度（即步進(jìn)電壓值）前提下,只要增加計(jì)數(shù)器的級(jí)聯(lián)數(shù)和相應(yīng)D/A轉(zhuǎn)換器的個(gè)數(shù),擴(kuò)大數(shù)顯指示范圍,配合選用高電壓輸出運(yùn)放,就能輕易地滿足要求。當(dāng)需要正負(fù)對(duì)稱輸出電壓時(shí),只要另增一組電源,對(duì)D/A轉(zhuǎn)換器及調(diào)整輸出電路稍作改動(dòng)即可達(dá)到目的。電源除了220V的電源，我們還選擇了LM7805三端穩(wěn)壓器產(chǎn)生一個(gè)±5V的電源。其電路如圖2-18所示。丄圖2-18+5V電源電路三端固定輸出集成穩(wěn)壓器，它是一種串連調(diào)整式穩(wěn)壓器。它將全部電路集成在單塊硅片上，整個(gè)集成穩(wěn)壓電路只有輸入、輸出和公共三個(gè)引出端，使用非常方便。典型的有78xx正電壓輸出系列，79xx負(fù)電壓輸出系列。當(dāng)輸入的電壓VI、輸出電流10或溫度變化時(shí)，輸出電壓V0可保持不變；另外，當(dāng)輸出短路?？墒馆敵鲭娏鱅0限制為一