可調(diào)線性穩(wěn)壓電源

四川師范大學(xué)成都學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)可調(diào)線性穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)TOC\o"1-5"\h\z學(xué)生姓名 XXX學(xué)號(hào)XXXXXXXXXX所在學(xué)院 電子工程學(xué)院專業(yè)名稱應(yīng)用電子技術(shù)/汽車電子技術(shù)班級(jí) 2012級(jí)指導(dǎo)教師 XXX四川師范大學(xué)成都學(xué)院

二。一五年五月可調(diào)線性穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)學(xué)生：余鳴鳳 指導(dǎo)老師：王北川內(nèi)容摘要：隨著時(shí)代的發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研及各個(gè)領(lǐng)域。本文將設(shè)計(jì)一種數(shù)控直流穩(wěn)壓電源，本電源由單片機(jī)電路、顯示電路、數(shù)模/轉(zhuǎn)換電路、放大電路四部分組成。其中單片機(jī)電路用于控制電壓信號(hào)的輸入，數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，顯示電路用于顯示電源輸出電壓的大小。同時(shí)本文分析了數(shù)字技術(shù)和模擬技術(shù)相互轉(zhuǎn)換的概念。該穩(wěn)壓電源與傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源相比，本設(shè)計(jì)具有操作方便，電源穩(wěn)定性高及輸出電壓大小采用數(shù)碼顯示的特點(diǎn)。數(shù)字化正負(fù)可調(diào)雙路直流穩(wěn)壓電源模塊是針對(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。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)AT89S52DAC0832LM393LM7915數(shù)碼管DesignofadjustablelinearregulatedpowersupplyAbstract：Withthedevelopmentofthetimes,digitalelectronictechnologyhasspreadtoourlives,work,researchandinvariousfields.Inthispaper,thedesignofaNCDCregulatedpowersupply,thepowersupplyiscomposedofMCUcircuit,displaycircuit,analog/conversioncircuit,amplifyingcircuitcomposedoffourparts.Thesinglechipcircuitisusedforcontrollingthevoltageoftheinputsignal,digital/analogconversioncircuitforconvertingadigitalsignaltoanalogsignals,adisplaycircuitfordisplayingtheoutputvoltage.Atthesametime,thispaperanalyzestheconceptofdigitaltechnologyandsimulationtechnologyofmutualconversion.Comparedwiththetraditionalregulatedpowersupplyregulatedpowersupply,thedesignhastheadvantagesofconvenientoperation,usingthehighstabilityofpowerandtheoutputvoltagedigitaldisplaycharacteristics.DigitalpositivenegativeadjustabledualDCregulatedpowersupplymoduleisputforwardaimingattheshortageoftraditionalintelligentpowermodule,digitalwillreducetheuncertainfactorsandhumanparticipationnumberintheproductionprocess,effectivelysolvetheproblemssuchasreliability,intelligentandproductconsistencyandotherengineeringpowermodule,whichgreatlyimprovetheproductionefficiencyandtheproductmaintainability.Keywords:AT89S52 DAC0832 LM393 LM7915digitaltube目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"前言 1\o"CurrentDocument"1系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21.1設(shè)計(jì)目的與要求 21.1.1設(shè)計(jì)目的 22.1.2設(shè)計(jì)要求 21.2設(shè)計(jì)步驟 21.2.1總體設(shè)計(jì)思路 21.2.2設(shè)計(jì)方案 21.3方案的選擇 31.3.1數(shù)字控制部分 31.3.2顯示及輸出部分 31.4系統(tǒng)框圖 31.5本章小結(jié) 4\o"CurrentDocument"2統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 42.1主控制部分 4AT89S52簡(jiǎn)述 42.2信號(hào)控制部分 6A/D轉(zhuǎn)換電路 62.2.2信號(hào)放大電路 72.3LED數(shù)碼管顯示電路 72.3.1顯示驅(qū)動(dòng)電路 82.4按鍵部分 92.5輸出部分 102.5.1三端穩(wěn)壓芯片7815概述 102.5.2三端穩(wěn)壓芯片7915概述 102.6整機(jī)原理圖 112.7本章小結(jié) 11\o"CurrentDocument"3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 123.1軟件程序框圖 123.2數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì) 123.3本章小結(jié) 13\o"CurrentDocument"4系統(tǒng)安裝及指標(biāo)測(cè)試 144.1系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試 144.2系統(tǒng)調(diào)試誤差分析 14 14\o"CurrentDocument"結(jié)論 15致謝 16\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn)： 17\o"CurrentDocument"附錄1：整機(jī)電路原理圖 18四川師范大學(xué)成都學(xué)院專科畢業(yè)設(shè)計(jì)可調(diào)線性穩(wěn)壓電源前言電源技術(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，己出現(xiàn)了數(shù)控精度達(dá)到0.05V的數(shù)控電源，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)字化正負(fù)可調(diào)雙路直流穩(wěn)壓電源模塊是針對(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)：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?？刂旗`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?？刂葡到y(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。系統(tǒng)維護(hù)方便，一旦出現(xiàn)故障，可以很方便地通過(guò)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)試等操作也很方便。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。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)。1系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)目的與要求1.1.1設(shè)計(jì)目的學(xué)習(xí)基本理論在實(shí)踐中綜合運(yùn)用的初步經(jīng)驗(yàn)，掌握模擬電路設(shè)計(jì)的基本方法、設(shè)計(jì)步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計(jì)與調(diào)試能力。學(xué)會(huì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法和性能指標(biāo)測(cè)試方法。培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力2.1.2設(shè)計(jì)要求正負(fù)可調(diào)雙路直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)；電壓源的正負(fù)可調(diào)范圍：+2V?+12V；-2V?-12V；雙路跟蹤可調(diào)；4.6位數(shù)碼管顯示。1.2設(shè)計(jì)步驟1.2.1總體設(shè)計(jì)思路方案一：采用模擬電路與數(shù)字電路相結(jié)合的方法，搭建電路進(jìn)行調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)指標(biāo)。方案二：采用數(shù)控方法來(lái)控制電壓的輸入輸出，整體電路包括鍵盤電路，數(shù)碼管顯示電路，單片機(jī)電路，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路，模擬信號(hào)放大電路，最終經(jīng)負(fù)載電路輸出。1.2.2設(shè)計(jì)方案方案一：采用根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的工作原理框圖如圖2-1所示。主要包括四大部分：數(shù)字控制部分、鍵盤電路，單片機(jī)電路，顯示電路，信號(hào)處理電路組成。其中信號(hào)處理電路包括數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路，模擬信號(hào)放大電路，輸出信號(hào)調(diào)整電路，這些電路都可以使用單片機(jī)控制比較方便。它是采用單片機(jī)完成整個(gè)數(shù)控部分的功能，同時(shí)，8051作為一個(gè)智能化的可編程器件，便于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展。方案二中，使用模擬器件很多，造成系統(tǒng)電路內(nèi)部工作復(fù)雜，中間相互關(guān)聯(lián)多，抗干擾能力差。1.3方案的選擇為了便于本次設(shè)計(jì)需要，此次電壓源設(shè)計(jì)選用方案一。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。采用軟件方法來(lái)解決數(shù)據(jù)的預(yù)置以及電流的控制，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。1.3.1數(shù)字控制部分正負(fù)可調(diào)雙路直流穩(wěn)壓電源的數(shù)控部分采用51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壓值，并由數(shù)碼管進(jìn)行顯示實(shí)際輸出的電壓值和電壓設(shè)定值。1.3.2顯示及輸出部分該數(shù)控電壓源的顯示部分采用六位數(shù)碼管顯示。通過(guò)鍵盤電路給定所要輸出的電壓值，在使用鍵盤完成輸出電壓調(diào)整后，輸出電壓對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)被送入單片機(jī)，電壓值被經(jīng)過(guò)處理后送入數(shù)碼管顯示。該顯示電路既可以用來(lái)顯示所要輸出的電壓值，也可以用來(lái)顯示鍵盤電路的調(diào)整過(guò)程，使輸出的電壓值可以被直觀的觀察到。該雙路直流穩(wěn)壓電源的輸出部分由數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路，放大電路，穩(wěn)壓電路組成。由單片機(jī)控制輸入電源信號(hào)的產(chǎn)生，然后將輸出的數(shù)字電壓信號(hào)經(jīng)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生相應(yīng)的模擬電壓信號(hào)，再經(jīng)放大電路及相應(yīng)的穩(wěn)壓調(diào)整電路，最后輸出所需電壓值。1.4系統(tǒng)框圖該穩(wěn)壓電源的整體系統(tǒng)電路由鍵盤電路，單片機(jī)電路，顯示電路，信號(hào)處理電路組成。其中信號(hào)處理電路包括數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路，模擬信號(hào)放大電路，輸出信號(hào)調(diào)整四川師范大學(xué)成都學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)電路，最后經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓的電壓值經(jīng)負(fù)載輸出。系統(tǒng)框圖如下：圖1.4-1正負(fù)可調(diào)雙路直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)框圖1.5本章小結(jié)本章主要提出了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目與要求，介紹了系統(tǒng)的方案論證與選擇，考慮到設(shè)計(jì)的精度要求和作品最終的實(shí)用性，該電壓源的設(shè)計(jì)方案采用數(shù)控方法設(shè)計(jì)?；趩纹瑱C(jī)原理設(shè)計(jì)該電壓源主要有設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)潔，精度高，便于電壓調(diào)整和系統(tǒng)功能擴(kuò)展，節(jié)省資源等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定了系統(tǒng)方框圖和整機(jī)電路圖，該電壓源的電路主要包括鍵盤部分，單片機(jī)部分，顯示部分，數(shù)亨模擬轉(zhuǎn)換部分，電壓放大部分，電壓調(diào)整部分構(gòu)成。本章主要對(duì)各部分主要內(nèi)容做了大概的介紹，以便于讀者對(duì)后面章節(jié)內(nèi)容的了解。2統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)2.1主控制部分2.1.1AT89S52簡(jiǎn)述AT89S52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。具有8K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器，可擦除的的只讀存儲(chǔ)器(PEROM),ATMEL的AT89S52是一種高效微控制器。AT89S52單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定、32可編程I/O線、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、5個(gè)中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和掉電模式、片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。AT89S51引腳圖如圖下圖所示：P1.0匚P1.1cPl.2P1.0匚P1.1cPl.2匚Pl.3匚Pl.4匚Pl.5匚Pl.6匚Pl.7匚RST/VpD匚RXD/P3.0匚TXD/P3.1匚1NT0/P3.2匚TNT1/P3.3匚T0/P3.4匚T1/P3.5匚WR/P3.6匚RD/P3.7匚XTAL2匚XTAL1匚GND匚0123456789011-O7?001111nnu1111111111ox-0987654321098765432143333333333222222222=1VccP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P05/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7ZZ)EA/VppALE/PROGPSENP2.7/A15P2.6/A14P2.5/A13P2.4/A12P2.3/A11P2.2/A10P2.1/A9P2.0/A8圖2.1.1-1AT89S51引腳圖電源引腳：電源引腳接入單片機(jī)的工作電源。VCC（40腳）：接+5V電源；VSS（20腳）：接地。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/麗廠：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無(wú)效。時(shí)鐘引腳：兩個(gè)時(shí)鐘引腳XTAL1和XTAL2外接品體與片內(nèi)的反相放大器構(gòu)成了一個(gè)振蕩器，它為單片機(jī)提供了時(shí)鐘控制信號(hào)。XTAL1（19腳）：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸XTAL2（18腳）：來(lái)自反向振蕩器的輸出。P0，P1,P2口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開(kāi)路雙向I/O口，每腳可吸收8個(gè)LS型TTL負(fù)載。當(dāng)I/O口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P1口四川師范大學(xué)成都學(xué)院?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL負(fù)載，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P3□:P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL負(fù)載。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口。P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2/INT0（外部中斷0）P3.3/INT1（外部中斷1）P3.4T0（記時(shí)器0外部輸入）.5T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7/RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。2.2信號(hào)控制部分信號(hào)處理部分是該系統(tǒng)電路的重要組成部分，其主要作用是處理由單片機(jī)送來(lái)的數(shù)字信號(hào)，將其以模擬穩(wěn)壓的形式輸出。電路的組成主要包括D/A轉(zhuǎn)換電路，放大電路。2.2.1A/D轉(zhuǎn)換電路DAC0832芯片介紹，DAC0832引腳圖如圖3-2所示：DAC0832是一種典型的8位轉(zhuǎn)換器，它能直接與MCS-51單片機(jī)相連接，其主要特性如下：（1） 電流輸出，穩(wěn)定時(shí)間為1us；（2） 可雙緩沖輸入，單緩沖輸入或直接數(shù)字輸入；（3） 單一電源供電（+5-+15V）；120 2193184DAC175083216&157143139121011■VCCILEWE2/XFER/DI3D12DI4D11DIODI7I0UT2R￡bI0UT1VEEFDI5DI6CS/WR1/圖2.2.1-2DAC0832引腳圖DAC0832的各引腳及功能如下：DI0-DI7：8位數(shù)字信號(hào)輸入端，與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連，用于接受單片機(jī)送來(lái)的待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，DI7為最高位。評(píng):為片選端，當(dāng)瓦為高電平時(shí)，本芯片被選中。ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制端，高電平有效。WR1:第一級(jí)輸入寄存器寫選通控制，低電平有效。當(dāng)CS=0，ILE=1，WR1=0時(shí)，數(shù)據(jù)信號(hào)被鎖存到第一級(jí)8位輸入寄存器中。XFER:數(shù)據(jù)傳送控制，低電平有效。WR2:DAC寄存器寫選通控制端，低電平有效。當(dāng)XFER=0，WR2=0時(shí)，輸入寄存器狀態(tài)傳入8位DAC寄存器中。Iout1:D/A轉(zhuǎn)換器電流輸出1端，輸入數(shù)字量全“1”時(shí)，Iout最大，輸入數(shù)字量全“0”時(shí)，Iout最小。Iout2：D/A轉(zhuǎn)換器電流輸出2端，Iout1+Iout2=常數(shù)。VCC:電源輸入端，可在+5V-+15V范圍內(nèi)。DGND:數(shù)字信號(hào)地。AGND：模擬信號(hào)地，最好與基準(zhǔn)電壓共地。一般情況下，這兩個(gè)地端均并聯(lián)接地。2.2.2信號(hào)放大電路該電壓放大電路主要由放大器構(gòu)成，由電路圖可知運(yùn)算放大器的反饋來(lái)自數(shù)控電源的輸出端，下面是有關(guān)運(yùn)算放大器LM393的介紹：?jiǎn)坞娫垂╇娫?—30V；雙電源供電；+15V—-15V。所有運(yùn)算放大器都沒(méi)有“地”引腳，所有正負(fù)電源對(duì)運(yùn)放來(lái)說(shuō)都是相對(duì)于腳VCC的單電源供電。2.3LED數(shù)碼管顯示電路本雙路直流穩(wěn)壓電源的數(shù)據(jù)顯示采用數(shù)碼管電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常使用LED作為顯示器，在需多位LED顯示時(shí)，為了簡(jiǎn)化電路，降低成本，常將所有門的選線并聯(lián)在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，而共陽(yáng)I/O線受控制，實(shí)現(xiàn)各部分時(shí)選通。如圖3-3所示為6位LED動(dòng)態(tài)顯示接口電路。顯示部分電路圖如下圖所示：

LED0.39壓1V■3Vcc8vccITU11210GG:CmJ14EEEE2ES2U10574HC573U10774HC573LED0.39壓1V■3Vcc8vccITU11210GG:CmJ14EEEE2ES2U10574HC573U10774HC573gnK512345678 giK612345678U10974HC573U11074HC573圖2.3-3正負(fù)雙路直流穩(wěn)壓電源的顯示電路電路圖由鍵盤電路將所要輸出電壓的數(shù)值送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理后將該數(shù)值一方面送給信號(hào)處理電路，同時(shí)該數(shù)據(jù)被送給顯示電路去顯示。該顯示電路由數(shù)碼管和鎖存器組成。數(shù)碼管的外型結(jié)構(gòu)如圖3-4a）所示。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種類型，其結(jié)構(gòu)分別如圖3-4b）和圖3-4c）所示。gfCiNDabip#12315

a）外型結(jié)構(gòu)edGKDc邸b）共陰極gfCiNDabip#12315

a）外型結(jié)構(gòu)edGKDc邸b）共陰極圖2.3-1數(shù)碼管內(nèi)部電路圖本系統(tǒng)電路采用動(dòng)態(tài)顯示，其亮度不如靜態(tài)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較多時(shí)間，但采用動(dòng)態(tài)顯示方式比較節(jié)省I/O口，而且硬件電路也較靜態(tài)顯示簡(jiǎn)單。2.3.1顯示驅(qū)動(dòng)電路MCS-51單片機(jī)受引腳數(shù)的控制，P0口兼用數(shù)據(jù)線和低8位地址線，為了將它們分離出來(lái)，需要在單片機(jī)外部增加顯示驅(qū)動(dòng)電路。本設(shè)計(jì)選用驅(qū)動(dòng)芯片74HC573。74HC573是一種帶有三態(tài)門的8D鎖存器，其引腳圖如圖3-5所示。對(duì)其引腳說(shuō)明如下:D7—D0：8位數(shù)據(jù)輸入線。Q0—Q7：8位數(shù)據(jù)輸出線。G：數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號(hào)，高電平有效。當(dāng)該信號(hào)為高電平時(shí)外部數(shù)據(jù)選通到內(nèi)部鎖存器，跳變時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存到鎖存器中。0E/_120Q0_2719_Q7DO_3418_D7D1_4H17_D6Q1_5C16_Q6笠_6515_Q5D2_7714_D5D3_8313_D4Q3_91204圖2.盆1-11鎖存器74HQ57；3的引腳圖OT:數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，低電平有效。當(dāng)該信號(hào)為低電平時(shí)，三態(tài)門打開(kāi)，鎖存器中數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)輸出線。74HC573功能表如表3-6所示：表2.3.1-14HC573功能表0E/GD0111010000K不變2.4按鍵部分 1高阻態(tài)按鍵接口具有的功能：鍵掃描功能，即檢測(cè)是否有鍵按下；鍵識(shí)別功能，確定被按下的鍵所在的行列的位置；產(chǎn)生相應(yīng)的鍵的代碼；按鍵采用中斷方式與單片機(jī)相連，其中行和列占用了51單片機(jī)的P1口，四列除了分別使用5.1K的電阻上拉至VCC外，還和74HC573的輸入相連接，與門對(duì)應(yīng)輸出接單片機(jī)的外部中斷輸入引腳，用于在有鍵按下時(shí)申請(qǐng)中斷。2.5輸出部分輸出電路主要由三端穩(wěn)壓器7815和7915構(gòu)成。這里介紹用一塊7815和一塊7915三端穩(wěn)壓器對(duì)稱連接，即可獲得一組正負(fù)對(duì)稱的穩(wěn)壓電源，經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓處理的電壓值最后經(jīng)負(fù)載輸出2.5.1三端穩(wěn)壓芯片7815概述如圖3-7所示，引腳號(hào)標(biāo)注方法是按照引腳電位從高到底的順序標(biāo)注的。引腳①為最高電位，③腳為最低電位，②腳居中。從圖中可以看出，不論正壓還是負(fù)壓，②腳均為輸出端。對(duì)于7815正壓系列，輸入是最高電位，自然是①腳，地端為最低電位，即③腳。在7815系列中，散熱片和地相連接。U1LM7815GND圖2.5.1-1LM7815芯片內(nèi)部電路圖2.5.2三端穩(wěn)壓芯片7915概述對(duì)于7915負(fù)壓系列，輸入為最低電位，自然是③腳，而地端為最高電位，即①腳，如圖3-8所示。此外，還應(yīng)注意，散熱片總是和最低電位的第③腳相連。在7915系列中，散熱片和輸入端相連接。圖2.5.2-1LM7915內(nèi)部芯片電路圖2.6整機(jī)原理圖圖2.6-1正負(fù)可調(diào)雙路直流穩(wěn)壓電源電路原理圖圖2.6-1正負(fù)可調(diào)雙路直流穩(wěn)壓電源電路原理圖~Pt||1kEY2.7本章小結(jié)本章是該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)章節(jié)，在本章中對(duì)該數(shù)控電壓源的各部分內(nèi)容作了詳細(xì)的介紹，將該系統(tǒng)設(shè)計(jì)重點(diǎn)分為數(shù)控部分，顯示部分，信號(hào)處理部分，電壓放大部分及輸出電壓調(diào)整部分。在本章中對(duì)各部分內(nèi)容都做了詳細(xì)的介紹，其中對(duì)數(shù)控部分介紹主要包括MCS-51芯片各引腳功能和對(duì)輸入信號(hào)的處理。對(duì)信號(hào)處理部分介紹包括DAC0832芯片的引腳功能介紹。對(duì)顯示電路部分介紹主要詳細(xì)介紹了數(shù)碼管顯示方式和8位鎖存器74HC573的引腳圖，本設(shè)計(jì)考慮到實(shí)際情況采用動(dòng)態(tài)顯示方式。放大電路主要采用兩片放大器構(gòu)成。電壓調(diào)整部分采用LM7815和LM7915構(gòu)成，其中7815作為+12V輸出，7915作為-12V輸出。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1軟件程序框圖正負(fù)可調(diào)雙路直流穩(wěn)壓電源的軟件程序框圖如圖4-1所示:圖4.1-1正負(fù)可調(diào)雙路直流穩(wěn)壓電源程序組成框圖圖4.1-1正負(fù)可調(diào)雙路直流穩(wěn)壓電源程序組成框圖3.2數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)該數(shù)控電壓源的數(shù)據(jù)顯示采用數(shù)碼管來(lái)實(shí)現(xiàn)。在該部分電路設(shè)計(jì)中，單片機(jī)與顯示電路之間的數(shù)據(jù)傳輸采用串行通信方式，單片機(jī)工作在串行口工作方式0，即同步移位寄存器方式。相關(guān)的顯示子程序如下：xian()(P2=tab[a];P1=1;P1=0;P2=tab[b];P1=2;P1=0;P2=tab[3];P1=4;P1=0;P2=tab[a];P1=8;P1=0;P2=tab[b];P1=0x10;P1=0;P2=tab[c];P1=0x20;P1=0;}3.3本章小結(jié)本章主要介紹了該數(shù)控穩(wěn)壓電源的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在該章中給出了軟件設(shè)計(jì)的程序框圖和部分編程。首先單片機(jī)被初始化，始化工作完成以后，單片機(jī)通過(guò)執(zhí)行一條自跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句來(lái)等待操作者通過(guò)鍵盤輸入產(chǎn)生的中斷信號(hào)。當(dāng)操作者按下按鍵，單片機(jī)將進(jìn)入外部中斷1的中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)程序中經(jīng)過(guò)軟件去抖動(dòng)，然后判斷哪一個(gè)按鍵被按下。鍵盤處理，數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的控制和數(shù)據(jù)的顯示都在外部中斷1的中斷服務(wù)程序中完成。這些工作完成以后，單片機(jī)將退出中斷，繼續(xù)執(zhí)行自跳轉(zhuǎn)語(yǔ)句來(lái)等待操作者再次輸入需要產(chǎn)生的輸出電壓值。該數(shù)控穩(wěn)壓電源的顯示部分采用數(shù)碼管來(lái)實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)與顯示電路之間的數(shù)據(jù)傳輸采用串行通信方式，單片機(jī)工作在串行口工作方式0，即同步移位寄存器方式。4系統(tǒng)安裝及指標(biāo)測(cè)試4.1系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試在設(shè)計(jì)完成以后，要對(duì)單元電路進(jìn)行聯(lián)合測(cè)試，檢驗(yàn)他們是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。檢查的項(xiàng)目包括輸出電壓范圍，在整個(gè)輸出電壓范圍內(nèi)的步進(jìn)調(diào)整值，輸出的最大電流和電路的工作情況。數(shù)控電源系統(tǒng)的供電由直流穩(wěn)壓電源提供，需要提供3種電壓的電源：+5V，+12V電源和-12V電。輸出電壓范圍和步進(jìn)調(diào)整值由三用表測(cè)量。當(dāng)數(shù)控電源的輸出端連接在不同負(fù)載電阻時(shí)，由于輸出電流不同，輸出電壓也不同。這里分別列出當(dāng)負(fù)載電阻RL為10KQ，500Q和100Q時(shí)數(shù)控電源的要求輸出電壓值。實(shí)測(cè)電壓值，絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。當(dāng)負(fù)載電阻RL為10KQ時(shí)，：要求輸出電壓1.0v時(shí)，絕對(duì)誤差為0.02，相對(duì)誤差為2.1實(shí)測(cè)輸出電壓為0.98v。當(dāng)負(fù)載電阻RL為500Q時(shí)，要求輸出電壓1.0v時(shí)，絕對(duì)誤差為-0.02,相對(duì)誤差為2.1，實(shí)測(cè)輸出電壓為0.99v。當(dāng)負(fù)載電阻RL為100Q時(shí)，要求輸出電壓1.0v時(shí)，絕對(duì)誤差為-0.02,相對(duì)誤差為1.0，實(shí)測(cè)輸出電壓為1.01v。4.2系統(tǒng)調(diào)試誤差分析4.2.1電路調(diào)試過(guò)程中錯(cuò)誤分析電路線路比較多，容易出現(xiàn)短路現(xiàn)象，數(shù)碼顯示由于短路出現(xiàn)顯示不正常顯示，整理線路后能夠正常顯示.制作和測(cè)試-12V電源時(shí)，由于沒(méi)有認(rèn)真參考整流管的接法和7915的芯片資料，出現(xiàn)兩次電容爆裂。數(shù)碼管顯示出現(xiàn)問(wèn)題，檢查電路發(fā)現(xiàn)有一位數(shù)碼管是共陰極，不符合電路要求，換為共陽(yáng)極數(shù)碼管后問(wèn)題得到解決。穩(wěn)壓管7815的輸出端輸出電壓，檢查電路，發(fā)現(xiàn)輸出端需要增加一個(gè)電容，增加后問(wèn)題得到解決。綜合分析可以知道在測(cè)試電路的過(guò)程中可能帶來(lái)的誤差因素有：測(cè)得輸出電流時(shí)接觸點(diǎn)之間的微小電阻造成的誤差；電流表內(nèi)阻串入回路造成的誤差；測(cè)得紋波電壓時(shí)示波器造成的誤差；示波器，萬(wàn)用表本身的準(zhǔn)確度而造成的系統(tǒng)誤差；可以通過(guò)以下的方法去改進(jìn)此電路:減小接觸點(diǎn)的微小電阻；根據(jù)電流表的內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果可以進(jìn)行修正；測(cè)得紋波時(shí)示波器采用手動(dòng)同步；采用更高精確度的儀器去檢測(cè)；結(jié)論通過(guò)本次設(shè)計(jì)，讓我們更進(jìn)一步的了解到直流穩(wěn)壓電源的工作原理以及它的要求和性能指標(biāo).也讓我們認(rèn)識(shí)到在此次設(shè)計(jì)電路中所存在的問(wèn)題;而通過(guò)不斷的努力去解決這些問(wèn)題.在解決設(shè)計(jì)問(wèn)題的同時(shí)自己也在其中有所收獲.我們這次設(shè)計(jì)的這個(gè)直流穩(wěn)壓電源電路；采用了電壓調(diào)整管DAC0