基于單片機(jī)的直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)

摘要直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一，廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源幾乎都是用旋紐開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)電壓，調(diào)節(jié)精度不高、難控制、體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且經(jīng)常跳變，使用麻煩。將單片機(jī)數(shù)字控制技術(shù)融入直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)出的數(shù)字化直流穩(wěn)壓電源具有數(shù)碼顯示、數(shù)字輸入調(diào)壓、電壓調(diào)節(jié)精度高的特點(diǎn)。而且通過(guò)軟件編程，易于實(shí)現(xiàn)功能的擴(kuò)展。數(shù)控電源目前的開(kāi)展，主要朝著更高的數(shù)控精度和分辨率及更好的動(dòng)態(tài)特性；更好的環(huán)保性能；智能化與高可靠性；更廣泛的應(yīng)用方向開(kāi)展。本設(shè)計(jì)利用AT89S51作為主控芯片，控制數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊DAC0832的輸出電壓，通過(guò)運(yùn)算放大器OPA552放大輸出。設(shè)置四個(gè)按鍵，來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓的增減，并帶有數(shù)碼顯示模塊。可以到達(dá)每步0.1V的精度，輸出電壓范圍0~15V，電流可以到達(dá)200mA。關(guān)鍵詞：數(shù)控電源；AT89S51；DAC0832；OPA552AbstractDirectcurrentvoltage-stabilizedpowersupplyisoneofthecommonlyusedequipmentinelectronictechnology.It’swidelyusedinteaching,researchingandotherfields.Mostofthetraditionaldirectcurrentvoltage-stabilizedpowersupplyusetheknobswitchtoadjustthevoltage.Ithasthetroubleoflow-precisionanddifficulttocontrol.Thestructureiscomplexandthevolumeislarge.Thenumericalcontroltechniqueofsinglechipmicrocomputerisadoptedinthedesignofdirectcurrentvoltage-stabilizedpowersupplyforadigitalized.Havingnumeraldisplay,thedirectcurrentpowercanadjustvoltageprogrammablyanddifferentiatevoltageprecisely.Moreover,it’seasytohaveitsfunctionenlargedthroughtheprogrammer.Numericalcontroldirectcurrentvoltage-stabilizedpowersupplymainlytowardtohigh-precision,high-resolution,betterdynamiccharacteristics,betterenvironmentalperformance,intelligent,highreliabilityandwiderapplicationdirection.Inthisdesign,usingtheAT89S51asmainmoduletocontroltheoutputvoltageofDAC0832.ThevoltageismagnifiedbyamplifierOPA552.Inthissystem,thestepofvoltageiscontrolbyfourkeys,andthedisplaymoduleisalsodesigned.Thestepprecisionis0.1V,theoutputvoltageisrangefrom0Vto15Vandthecurrentisupto200mA.Keywords:Numericalcontrolpower；AT89S51；DAC0832；OPA552目錄摘要IAbstractII第1章緒論11.1課題的背景和意義11.2數(shù)控電源的開(kāi)展1第2章方案設(shè)計(jì)3第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)43.1主要電路的設(shè)計(jì)43.2具體電路介紹43.2.1主控單元電路43.2.2信號(hào)處理電路83.2.3電壓放大電路123.2.4按鍵電路143.2.5顯示電路15第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)184.1程序運(yùn)行原理184.2程序流程194.2.1延時(shí)子程序流程194.2.2拆分送顯存子程序流程194.2.3顯示子程序流程204.2.4主程序流程21第5章設(shè)計(jì)仿真及調(diào)試225.1WAVE6000集成調(diào)試軟件簡(jiǎn)介225.2程序調(diào)試的步驟23第6章電路調(diào)試及實(shí)驗(yàn)分析256.1實(shí)驗(yàn)儀器256.2電路焊接和調(diào)試256.3實(shí)際電壓與顯示電壓比照分析256.4系統(tǒng)誤差分析26結(jié)論27參考文獻(xiàn)28附錄1電路原理圖29附錄2程序清單30附錄3實(shí)物圖35致謝36第1章緒論1.1課題的背景和意義電源技術(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，效勞于各行各業(yè)。電力電子技術(shù)是電能的最正確應(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)開(kāi)展而來(lái)的現(xiàn)代信息技術(shù)革命，給電力電子技術(shù)提供了廣闊的開(kāi)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)。數(shù)控電源是從80年代才真正的開(kāi)展起來(lái)，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)的開(kāi)展提供了一個(gè)良好的根底。在以后的一段時(shí)間里，數(shù)控電源技術(shù)有了長(zhǎng)足的開(kāi)展。但其產(chǎn)品存在數(shù)控程度達(dá)不到要求、分辨率不高、功率密度比擬低、可靠性較差的缺點(diǎn)。因此數(shù)控電源主要的開(kāi)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)控電源的開(kāi)展提供了有利的條件[1]。到90年代，隨著新的變換技術(shù)和控制理論的不斷開(kāi)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，己經(jīng)出現(xiàn)了數(shù)控精度到達(dá)0.05V的數(shù)控電源，功率密度到達(dá)每立方英寸50W的數(shù)控電源[2]。從組成上，數(shù)控電源可分成器件、主電路與控制等三局部。目前在電力電子器件方面，傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源通常采用電位器和波段開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié)，并由電壓表指示電壓值的大小。因此，電壓的調(diào)整精度不高，讀數(shù)欠直觀，電位器也易磨損，而且經(jīng)常跳變，使用麻煩。而基于單片機(jī)控制的直流穩(wěn)壓電源能較好地解決以上傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的缺乏。數(shù)控技術(shù)方面的開(kāi)展是以51系列單片機(jī)為主控單元電路的開(kāi)展和軟開(kāi)關(guān)技術(shù)等電子技術(shù)的完善為主要標(biāo)志。數(shù)字化那么應(yīng)屬于控制方面的重要開(kāi)展方向，隨著信息技術(shù)的突飛猛進(jìn)，將對(duì)數(shù)控電源技術(shù)的開(kāi)展起到巨大推進(jìn)作用。數(shù)控電源目前的開(kāi)展，主要朝著更高的數(shù)控精度和分辨率及更好的動(dòng)態(tài)特性；更好的環(huán)保性能；智能化與高可靠性；更廣泛的應(yīng)用等方向開(kāi)展[3]。1.2數(shù)控電源的開(kāi)展20世紀(jì)80年代，出現(xiàn)了一種開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源，這種電源是采用功率半導(dǎo)體器件作為開(kāi)關(guān)，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的占空比調(diào)整輸出電壓。開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路中的調(diào)整管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，因而功耗小，電路效率高。開(kāi)關(guān)電源的種類很多，按調(diào)整管與負(fù)載的連接方式可分為串聯(lián)和并聯(lián)型，串連開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路是降壓型電路，并聯(lián)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路是升壓型電路。按穩(wěn)壓的控制方式可分為脈沖寬度調(diào)制型〔PWM〕、脈沖頻率調(diào)制型〔PFM〕和混合調(diào)制型。這其中尤以PWM最為盛行，這種電源在穩(wěn)壓方面功能非常優(yōu)越，但在電壓輸出精度方面仍存在缺陷，旋鈕式電源遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)需求，數(shù)控技術(shù)的開(kāi)展給電源的開(kāi)展注入新的活力，數(shù)控逐漸成為一種趨勢(shì)[4]。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)的方便也是不可否認(rèn)的，其中數(shù)控直流穩(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，智能化方向開(kāi)展。近年來(lái)出現(xiàn)了不少的數(shù)控電源產(chǎn)品，例如數(shù)控三步仿金電鍍電源，具有自動(dòng)穩(wěn)壓功能和軟啟動(dòng)功能，時(shí)間在0~30秒內(nèi)可調(diào)；具有穩(wěn)壓限流功能，穩(wěn)壓狀態(tài)下輸出電流超過(guò)正常電流10%，電源會(huì)自動(dòng)進(jìn)入限流狀態(tài)；具有高可靠的過(guò)流，短路保護(hù)功能，輸出電流超過(guò)額定值的50%時(shí)，電源自動(dòng)封鎖輸出，同時(shí)發(fā)出聲和光報(bào)警[5]。隨著數(shù)控技術(shù)以及可編程器件的開(kāi)展，出現(xiàn)了一種可編程直流數(shù)控電源，其中最典型的就是3645A型數(shù)控電源，它是一種輸出電壓范圍在0~36V，負(fù)載工作電流可以到達(dá)3A的直流穩(wěn)壓電源，電壓及電流均可任意調(diào)節(jié)。其主要功能有：電壓設(shè)定、電流上限設(shè)定、電源輸出電壓上限設(shè)定、通訊設(shè)定、鍵盤(pán)鎖定功能、功率上限設(shè)定、保存選項(xiàng)設(shè)定等功能，電壓、電流、功率均以LCD顯示，畫(huà)面清晰、直觀，操作方便。數(shù)控程度已很高，但本錢(qián)太貴，不利于大批生產(chǎn)[6]。第2章方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)原理框圖如圖2-1所示。圖2-1方案設(shè)計(jì)原理框圖本方案是采用AT89S51芯片作為主控單元。AT89S51是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kbytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash程序存儲(chǔ)器和128bytes的隨機(jī)存儲(chǔ)器〔RAM〕，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，內(nèi)置功能強(qiáng)大的AT89S51為本設(shè)計(jì)提供了高性價(jià)比的解決方案。設(shè)置四個(gè)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓的+0.1V、－0.1V、+1V、－1V。該系統(tǒng)使用3個(gè)數(shù)碼管，采用動(dòng)態(tài)掃描驅(qū)動(dòng)方式，通過(guò)軟件編程的方法，可以顯示三位數(shù)，一個(gè)小數(shù)位，比方可以顯示10.5V。從整個(gè)原理框圖來(lái)看，該方案思路非常清晰，就是通過(guò)單片機(jī)控制DA的輸出電壓，通過(guò)運(yùn)算放大器放大輸出，而電壓大小在三位數(shù)碼管上顯示。采用軟件方法來(lái)解決電壓的步進(jìn)控制和電壓的顯示，使系統(tǒng)硬件更加簡(jiǎn)潔，各類功能易于實(shí)現(xiàn)。所以選擇本方案。第3章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1主要電路的設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件電路局部主要包括：主控單元電路：采用51系列單片機(jī)AT89S51為主控單元。信號(hào)處理電路：數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊DAC0832。電壓放大電路：集成運(yùn)算放大器OPA552。人機(jī)接口電路：按鍵電路。顯示局部電路：8位并行數(shù)碼顯示管。附屬電路：包括晶體振蕩電路、重啟電路、參考電壓電路、濾波電路等。3.2具體電路介紹3.2.1主控單元電路采用51系列單片機(jī)AT89S51為主控單元。AT89S系列單片機(jī)是ATMEL公司研制生產(chǎn)的，優(yōu)越的性能價(jià)格比使其成為頗受歡送的單片機(jī)。AT89S系列與MCS-51系列單片機(jī)相比有兩大優(yōu)勢(shì)：第一，片內(nèi)程序存儲(chǔ)器采用閃存存儲(chǔ)器，使程序的寫(xiě)入更加方便；第二，提供了更小尺寸的芯片(AT89S2051/1051)，使整個(gè)硬件電路的體積更小。AT89S系列單片機(jī)有4種型號(hào)：AT89S51、AT89S52、AT89S2051、AT89S4051，其中AT89S2051/4051是ATMEL公司AT89S系列的新成員。它以較小的體積，良好的性能價(jià)格比受青睞，在家電產(chǎn)品、工業(yè)控制、計(jì)算機(jī)產(chǎn)品、醫(yī)療器械、汽車工業(yè)等應(yīng)用方面成為用戶降低本錢(qián)的首選器件。這里以AT89S51為代表對(duì)AT89S系列單片機(jī)做一闡述。AT89S51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kbytes的可系統(tǒng)編程的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。AT89S51單片機(jī)集Flash程序存儲(chǔ)器和通用8位微處理器于單片芯片中，功能強(qiáng)大，價(jià)位低，可為許多應(yīng)用場(chǎng)合提供高性價(jià)比的解決方案，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域[7]。AT89S51芯片的引腳圖如圖3-1所示：圖3-1AT89S51引腳圖主要性能參數(shù)：與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容4k字節(jié)在系統(tǒng)編程〔ISP〕Flash閃速存儲(chǔ)器1000次擦寫(xiě)周期4.0-5.5V的工作電壓范圍全靜態(tài)工作模式：0Hz-33MHz三級(jí)程序加密鎖128*8位內(nèi)部RAM32個(gè)可編程I/O口線兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源全雙工串行UART通道低功耗的閑置和掉電模式中斷可從空閑模式喚醒系統(tǒng)看門(mén)狗〔WDT〕及雙數(shù)據(jù)指針掉電標(biāo)識(shí)和快速編程特性片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路管腳說(shuō)明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。當(dāng)對(duì)管腳寫(xiě)“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址的低8位和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。在FIASH編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，此時(shí)P0外部須接上拉電阻P1口：P1口是一個(gè)帶內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。P1口管腳寫(xiě)入1后，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可用作輸入口，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉電阻的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低八位地址。P2口：P2口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路，當(dāng)P2口被寫(xiě)入“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，此時(shí)可作為輸入口。作為輸入口時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉電阻的緣故。當(dāng)P2口訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口線上的內(nèi)容，在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門(mén)電路。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉電阻拉為高電平，并可作為輸入端口。作輸入端時(shí)，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流〔ILL〕這是由于上拉電阻P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能可作為AT89S51的一些特殊功能口：P3.0RXD〔串行輸入口〕P3.1TXD〔串行輸出口〕P3.2〔外部中斷0〕P3.3〔外部中斷1〕P3.4T0〔定時(shí)器0〕P3.5T1〔定時(shí)器1〕P3.6〔外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通〕P3.7〔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)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。ALE/：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許管腳的輸出電平用于鎖存地址的低8位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。即使不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器，ALE端仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出正脈沖信號(hào)，因此它可用作對(duì)外部輸出脈沖或用于定時(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地址單元上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時(shí)ALE才起作用。另外，該引腳會(huì)被略微拉高，單片機(jī)在執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE無(wú)效。：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指令期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。/VPP：當(dāng)保持低電平時(shí)，那么在此期間訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器〔0000H-FFFFH〕，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)端保持高電平時(shí)，此期間訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電壓VPP。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：反向振蕩放大器的輸出端。振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石英晶體振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。由于輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的上下電平符合要求的寬度。芯片擦除：在并行編程模式，利用控制信號(hào)的正確組合并保持ALE/引腳200ns-500ns的低電平脈沖寬度即可完成擦除操作。在串行編程模式，芯片擦除操作是利用擦除指令進(jìn)行。在這種方式，擦除周期是自身定時(shí)的，大約為500ms。此外，AT89S51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在零頻率的條件下進(jìn)入靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作，但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串行口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所有其他芯片的功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。3.2.2信號(hào)處理電路D/A轉(zhuǎn)換器(DAC0832)引腳及功能介紹[8]：DAC0832為電壓輸入、電流輸出的R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)型的8位D/A轉(zhuǎn)換器，采用CMOS和薄膜Si-Cr電阻相容工藝制造，溫漂低，邏輯電平輸入與TTL電平兼容。它可直接與微處理器相連，采用雙緩沖存放器，這樣可在輸出的同時(shí)，采集下一個(gè)數(shù)字量，以提高轉(zhuǎn)換速度。DAC0832的內(nèi)部功能框圖如圖3-2所示。圖3-2DAC0832的內(nèi)部功能框圖引腳排列如圖3-3所示。圖3-3DAC0832的引腳排列圖DAC0832的組成：DAC0832主要由3局部組成，第一局部是8位D/A轉(zhuǎn)換器，輸出為電流形式；第二局部是兩個(gè)8位數(shù)據(jù)鎖存器構(gòu)成雙緩沖形式；第三局部是控制邏輯。單片機(jī)可利用控制邏輯通過(guò)數(shù)據(jù)總線向輸入鎖存器存數(shù)據(jù)，因控制邏輯的連接方式不同，可使D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸入具有雙緩沖、單緩沖和直通3種方式。當(dāng)、、及接低電平時(shí)，ILE接高電平，即不用寫(xiě)信號(hào)控制，使兩個(gè)存放器處于開(kāi)通狀態(tài)，外部輸入數(shù)據(jù)直通內(nèi)部8位D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸入端，這種方式稱為直通方式。當(dāng)、接低電平，使DAC0832中2個(gè)存放器中的一個(gè)處于開(kāi)通狀態(tài)，只控制一個(gè)存放器，這種工作方式叫做單緩沖工作方式。當(dāng)ILE為高電平，和為低電平，8位輸入存放器有效，輸入數(shù)據(jù)存入存放器。當(dāng)D/A轉(zhuǎn)換時(shí)，、為低電平，使8位D/A存放器有效，將數(shù)據(jù)置入D/A存放器中，進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。2個(gè)存放器均處于受控狀態(tài)，輸入數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)2個(gè)存放器緩沖控制后才進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換器。這種工作方式叫做雙緩沖工作方式[9]。DAC0832管腳定義說(shuō)明如下：：片選輸入端，低電平有效，與ILE共同作用，對(duì)信號(hào)進(jìn)行控制。ILE：輸入的鎖存信號(hào)，高電平有效，當(dāng)ILE=1且和均為低電平時(shí)，8位輸入存放器允許輸入數(shù)據(jù)；當(dāng)ILE=0時(shí)，8位輸入存放器鎖存數(shù)據(jù)。：寫(xiě)信號(hào)1，低電平有效，用來(lái)將輸入數(shù)據(jù)送入存放器中；當(dāng)=1時(shí)，輸入存放器的數(shù)據(jù)被鎖定；當(dāng)=0，ILE=1時(shí)，在為有效電平的情況下，才能寫(xiě)入數(shù)字信號(hào)。：寫(xiě)信號(hào)2，低電平有效，與組合，當(dāng)和均為低電平時(shí)，輸入存放器中的8位數(shù)據(jù)傳送給8位DAC存放器；=1時(shí)8位DAC存放器鎖存數(shù)據(jù)。：傳輸控制信號(hào)，低電平有效，控制有效。DI0~DI7：8位數(shù)字量輸入端，其中DI0為最低位，DI7為最高位。Iout1：DAC電流輸出1端，當(dāng)DAC存放器全為1時(shí)，輸出電流Iout1為最大；當(dāng)DAC存放器中全都為0時(shí)，輸出電流Iout1最小。Iout2：DAC電流輸出2端，輸出電流Iout1+Iout2＝常數(shù)。Rfb：芯片內(nèi)的反應(yīng)電阻引出端，用來(lái)作為外接運(yùn)算放大器的反應(yīng)電阻。在構(gòu)成電壓輸出DAC時(shí)，此端應(yīng)接運(yùn)算放大器的輸出端。Vref：參考電壓輸入端，通過(guò)該引腳將外部的高精度電壓源與片內(nèi)的R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)相連，其電壓范圍為-10~+10V。VCC：電源電壓輸入端，電源電壓范圍為+5~+15V，最正確狀態(tài)為+15V。DGND：數(shù)字電路接地端。AGND：模擬電路接地端，通常與DGND相連。為了將模擬電流轉(zhuǎn)換為模擬電壓，需把DAC0832的兩個(gè)輸出端Iout1和Iout2分別接到運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端，經(jīng)過(guò)一級(jí)運(yùn)放得到單極性輸出電壓U1。當(dāng)需要把輸出電壓轉(zhuǎn)換為雙極性輸出時(shí)，可由第二級(jí)運(yùn)放對(duì)U1及基準(zhǔn)電壓Vref反相求和，得到雙極性輸出電壓U2。如圖3-4所示，電路為8位數(shù)字量DI0~DI7經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為雙極性電壓輸出的電路圖[10]。圖3-4D/A轉(zhuǎn)換雙極性輸出電路圖第一級(jí)運(yùn)放的輸出電壓為：其中，D為數(shù)字量的十進(jìn)制數(shù)。第二級(jí)運(yùn)放的輸出電壓為：當(dāng)R1=R2=2R3時(shí)，那么DAC0832與AT89S51的連接：DAC0832是一種典型的8位轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部為雙緩沖存放器即輸入存放器和DAC存放器，和分別為相應(yīng)兩個(gè)存放器的寫(xiě)信號(hào)控制端，ILE為輸入鎖存使能端，高電平有效，為片選端，為傳輸控制端，它和共同控制DAC存放器的工作狀態(tài)。DAC0832有兩個(gè)接地端AGND〔模擬信號(hào)接地端〕和DGND〔數(shù)字信號(hào)接地端〕，一般情況下，這兩個(gè)地端均應(yīng)并聯(lián)接地。DAC0832有三種工作方式：直通工作方式，單緩沖工作方式，雙緩沖工作方式，在設(shè)計(jì)中選用單緩沖工作方式。DAC0832的D/A轉(zhuǎn)換電路為倒T型R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)，有Iout1和Iout2兩個(gè)電流輸出端，根據(jù)不同的電路組成，該芯片可以有兩種輸出模式，一種為電流輸出模式，這種模式基準(zhǔn)電壓加在Vref端，由Iout1和Iout2輸出的電流經(jīng)運(yùn)算放大器相加后輸出；另一種為電壓輸出模式，這種模式基準(zhǔn)電壓加在Iout1和Iout2之間，模擬電壓從Vref端輸出。本電路采用后一種模式，其基準(zhǔn)電壓通過(guò)電阻和LM336-5.0精密基準(zhǔn)電壓源組成的穩(wěn)壓電路提供，其基準(zhǔn)電壓為5.12V，作為電路設(shè)計(jì)的程序設(shè)計(jì)編碼基準(zhǔn)電壓。由于DAC0832為8位轉(zhuǎn)換器，所以采取把5.12V電壓等分256份，得出DAC0832每一步進(jìn)輸出的電壓值為0.02V。即：5.12V/256=0.02V。DAC0832與AT89S51的連接圖如圖3-5所示。圖3-5DAC0832與AT89S51的連接圖，和相連接P2.0，和相連共同接地，ILE接+5V，Iout1接參考電壓，Iout2接地，Rfb空置不用，而Vref作為電壓輸出端接集成放大器[11]。DAC0832的11腳Iout1接參考電壓，參考電壓電路如圖3-6所示。圖3-6參考電壓電路通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻調(diào)節(jié)LM336的輸出電壓為5.12V，所以在DAC的8腳輸出電壓的分辨率為5.12V/256=0.02V，也就是說(shuō)DAC0832輸入數(shù)據(jù)端每增加1，電壓增加0.02V。3.2.3電壓放大電路OPA552功能介紹[12]：OPA552是高電壓，大電流，低本錢(qián)的運(yùn)算放大器。它的最優(yōu)化增益是5或者更大，轉(zhuǎn)換率為24v/us，帶寬為12MHz。適合于，音頻，伺服，及測(cè)試應(yīng)用中。主要特性：寬供電范圍：±4V至±30V高輸出電流：最大輸出200mA低噪聲：14nV/充分保護(hù)：熱關(guān)閉輸出電流限制：熱關(guān)閉指示快速轉(zhuǎn)換率：24V/us寬頻帶寬度：12MHzOPA552的引腳圖如圖3-7所示。圖3-7OPA552的引腳圖OPA552的典型應(yīng)用電路如圖3-8所示。圖3-8OPA552的典型應(yīng)用電路OPA552與DAC0832的連接：OPA552與DAC0832的連接圖如圖3-9所示圖3-9OPA552與DAC0832的連接圖從電路圖可知，放大器輸出信號(hào)就是電源的輸出電壓，根據(jù)需要選擇不同的DAC0832輸入的數(shù)字量的值即可獲得不同的控制電壓〔DAC0832輸出電壓〕，進(jìn)而可獲得所需的輸出電壓值。DAC0832的電壓輸出端Vref接放大器OPA552的輸入端，放大器的放大倍數(shù)為〔10K+40K〕/10K=5，輸出的電壓分辨率=0.02V×5=0.1V。3.2.4按鍵電路本設(shè)計(jì)利用四個(gè)按鍵來(lái)控制輸出電壓的變化。按鍵電路如圖3-10所示：圖3-10按鍵電路KEY1為+0.1V按鍵，與單片機(jī)的P2.1相連，該鍵每按一次輸出電壓將在上一輸出值的根底上增加0.1V。KEY2為-0.1V按鍵，與單片機(jī)的P2.2相連，該鍵每按一次輸出電壓將在上一輸出值的根底上減少0.1V。KEY3為+1V按鍵，與單片機(jī)的P2.3相連，該鍵每按一次輸出電壓將在上一輸出值的根底上增加1V。KEY4為-1V按鍵，與單片機(jī)的P2.4相連，該鍵每按一次輸出電壓將在上一輸出值的根底上減少1V。3.2.5顯示電路74LS164的引腳及功能介紹[13]：74LS164是串行輸入/并行輸出移位存放器，有兩個(gè)串行數(shù)據(jù)DA、DB輸入端，使用時(shí)一般把它們連在一起；為清零輸入端，低電平有效，當(dāng)該端參加低電平時(shí)，存放器輸出Q0~Q7全為低電平。在正常情況下，清零輸入端接高電平，當(dāng)CP信號(hào)上升沿到來(lái)時(shí)，數(shù)據(jù)右移一位；Q0~Q7為并行數(shù)據(jù)輸出端，同時(shí)Q7端也是串行數(shù)據(jù)輸出端，對(duì)于串行輸入的數(shù)據(jù)，最先輸入的從Q7輸出，最后進(jìn)入的從Q0輸出。CP為移位脈沖。74LS164的管腳排列如圖3-11。圖3-1174LS164的管腳排列顯示電路的連接：顯示電路連接圖如圖3-12所示。圖3-12顯示電路連接圖顯示電路由三個(gè)共陰級(jí)的數(shù)碼管和一個(gè)74LS164組成。三個(gè)數(shù)碼管分別組成顯示電路的十位、個(gè)位、小數(shù)點(diǎn)位，比方可以顯示10.5V。由于三個(gè)數(shù)碼管至少需要21根I/O線，為節(jié)約資源，采用串行輸入并行輸出的74LS164進(jìn)行驅(qū)動(dòng)輸出。單片機(jī)的兩個(gè)并行口P1.4和P1.5分別作為74LS164的信號(hào)輸入口和時(shí)鐘控制信號(hào)。P1.0、P1.1、P1.2分別接十位、個(gè)位、小數(shù)位的片選端。Q0~Q7(第3~6和10~13引腳)并行輸出端分別接在LED顯示器的a-dp各段對(duì)應(yīng)的引腳上。LED的8個(gè)段選端通過(guò)電阻和74LS164的并行輸出口即8根選線相連接。采用動(dòng)態(tài)掃描驅(qū)動(dòng)方式[14]。顯示數(shù)據(jù)以串行方式從AT89S51的P1.4口輸出送往移位存放器74LS164的A、B端，然后將變成的并行數(shù)據(jù)從輸出端Q0~Q7輸出，選中LED相應(yīng)的段。位選碼由AT89S51的P1.0~P1.2口輸出低電平，以對(duì)數(shù)碼管LED1~LED3進(jìn)行位選控制，這樣，3個(gè)數(shù)碼管便輪流顯示。由于人眼的殘留效應(yīng)，這3個(gè)數(shù)碼管看上去幾乎是同時(shí)顯示。第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1程序運(yùn)行原理軟件要實(shí)現(xiàn)的功能是：鍵盤(pán)對(duì)單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)，單片機(jī)對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，送到8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器〔DAC0832〕，再送到數(shù)碼管顯示，實(shí)現(xiàn)數(shù)字量對(duì)電壓的控制。本程序的設(shè)計(jì)思路是：當(dāng)電源翻開(kāi)的時(shí)候，單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位，存放器清零，DAC0832清零，再轉(zhuǎn)換成BCD碼送到數(shù)碼顯示局部，電源應(yīng)該顯示零。這時(shí)候程序循環(huán)檢測(cè)是否有按鍵信號(hào)，如果KEY1按下，電壓值加0.1V，把它送到DAC0832并且顯示。如果KEY2按下，電壓值減0.1V，把它送到DAC0832并且顯示。如果KEY3按下，電壓值加1V，把它送到DAC0832并且顯示。如果KEY4按下，電壓值減1V，把它送到DAC0832并且顯示。該系統(tǒng)的軟件編程采用MCS－51系列單片機(jī)匯編語(yǔ)言完成。本程序的運(yùn)行原理是：設(shè)計(jì)中CPU的工作任務(wù)是單一的，程序的工作過(guò)程是當(dāng)系統(tǒng)上電復(fù)位后，默認(rèn)輸出0伏電壓，然后掃描KEY1，KEY2，KEY3，KEY4鍵，當(dāng)KEY1，KEY2，KEY3，KEY4有鍵按下時(shí)，程序跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)的按鍵處理程序，經(jīng)按鍵程序處理后，再調(diào)用顯示子程序。完成顯示與輸出操作后，繼續(xù)掃描此四個(gè)按鍵。程序設(shè)計(jì)需要考慮的主要問(wèn)題有兩個(gè)方面。一方面要找出數(shù)字量與輸出電壓的關(guān)系，這是程序設(shè)計(jì)的依據(jù)；另一方面要建立顯示值與輸出電壓值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這是程序設(shè)計(jì)是否成功的標(biāo)志。因?yàn)樵诒鞠到y(tǒng)中，顯示的輸出電壓值不是直接從輸出電路中通過(guò)檢測(cè)得到的，因此顯示與輸出并不存在直接聯(lián)系。為了使顯示值與實(shí)際輸出值相一致，在程序編寫(xiě)時(shí)，必須人為地將兩者建立某種關(guān)系。采用的方法是：在程序存儲(chǔ)器中建立WORDTAB表格，存放數(shù)碼顯示器0-9字符所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)[15]。編寫(xiě)拆分送顯存子程序BIN_BCD，把要顯示的數(shù)據(jù)按位拆分，送入不同的顯存單元。分別存放在內(nèi)存RAM中32H單元，31H單元和30H單元。這三個(gè)單元分別存放數(shù)碼顯示器十位的字符，個(gè)位的字符和小數(shù)位的字符。這樣就能使顯示值與輸出值保持一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，即顯示器能準(zhǔn)確地顯示出電源輸出電壓值的大小，到達(dá)電路設(shè)計(jì)的目的。由于理論計(jì)算與實(shí)際情況還存在著一定的差異，為了使顯示值更加接近實(shí)際輸出值，本電路在裝配時(shí)需要對(duì)輸出電壓進(jìn)行校正。方法是：將輸出電壓調(diào)至15V(顯示器顯示值)選用精確度較高的數(shù)字萬(wàn)用表對(duì)實(shí)際輸出電壓值進(jìn)行校正，通過(guò)調(diào)整可調(diào)電阻使實(shí)際輸出電壓到達(dá)15V；然后再將輸出電壓調(diào)至0V(均為顯示器顯示值)，同樣用數(shù)字表進(jìn)行校正。如此反復(fù)校正幾次，就能使顯示器的顯示值和實(shí)際的輸出值一致，到達(dá)較好的效果。具體程序見(jiàn)附錄。4.2程序流程4.2.1延時(shí)子程序流程圖4-1延時(shí)子程序流程圖4.2.2拆分送顯存子程序流程圖4-2拆分送顯存子程序流程圖4.2.3顯示子程序流程圖4-3顯示子程序流程圖4.2.4主程序流程圖4-4主程序流程圖第5章設(shè)計(jì)仿真及調(diào)試5.1WAVE6000集成調(diào)試軟件簡(jiǎn)介WAVE6000集成調(diào)試軟件在以前的版本根底上增加了許多功能，特別是在窗口管理、工程管理和源文件編輯工具上做了較大改良，在WAVE6000環(huán)境下的所有窗口均可以放在窗口的同一塊區(qū)域，各窗口可以直接切換，節(jié)省了窗口的面積，使窗口管理更有效。WAVE6000還增強(qiáng)了工程管理和源文件編輯方面的功能，使得工程、文件切換更方便，有效地后退、前進(jìn)功能使得修改程序更方便。新增加的書(shū)簽窗口和斷點(diǎn)窗口可以有效地管理斷點(diǎn)和書(shū)簽，使得程序員無(wú)需在眾多的代碼和斷點(diǎn)中逐行查詢，斷點(diǎn)信息和書(shū)簽信息在各自的窗口中顯示一目了然[16]。工程窗口是用戶和源程序文件、目標(biāo)文件和用戶設(shè)置等的橋梁，通過(guò)工程窗口可以建立工程、設(shè)置工程、添加源程序到工程、編譯工程等工程操作。信息窗口顯示工程操作和文件操作后的詳細(xì)信息，例如翻開(kāi)工程、保存工程、工程編譯過(guò)程以及出錯(cuò)信息等等。在一個(gè)工程調(diào)試之前，必須經(jīng)過(guò)新建工程、設(shè)置工程、添加模塊和包含文件、保存工程、編譯工程，最后進(jìn)入調(diào)試工程，其中的所有成功和錯(cuò)誤信息都會(huì)在該窗口中顯示，因此用戶在調(diào)試工程前，需要觀察此窗口是否有錯(cuò)誤信息，待排除錯(cuò)誤前方可正確調(diào)試工程。觀察窗口用于顯示工程中的所有變量和用戶自定義變量，能顯示常量、函數(shù)入口地址、數(shù)組變量、結(jié)構(gòu)變量、共用體變量、指針變量等多種復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型。用戶可以添加用戶變量、設(shè)置變量類型，使用結(jié)合影子存儲(chǔ)器、時(shí)效分析等功能分析用戶程序、數(shù)據(jù)。變量一旦被修改，將很醒目的顯示被修改正；支持直接修改變量的值，以方便程序的局部調(diào)試。斷點(diǎn)窗口用于記錄、顯示用戶在上次退出環(huán)境時(shí)設(shè)置的所有斷點(diǎn)的信息〔包括無(wú)效斷點(diǎn)〕，例如所在的文件、所在行的行號(hào)、PC值、是否有效等信息。在該窗口用戶可以刪除任意一個(gè)斷點(diǎn)，或者迅速查找到該斷點(diǎn)所在程序的位置。書(shū)簽窗口同斷點(diǎn)窗口類似，書(shū)簽窗口用來(lái)管理用于記錄、顯示用戶在上次退出環(huán)境時(shí)的所有書(shū)簽的信息，例如所在文件、所在行的行號(hào)；用戶可以在窗口中刪除任意一個(gè)書(shū)簽、迅速查找所在行。外設(shè)〔包括端口、定時(shí)器、串行口、中斷〕菜單和相應(yīng)的窗口是由SFR窗口寄生出來(lái)的外設(shè)菜單，專門(mén)用來(lái)顯示外部設(shè)備的狀態(tài)和相應(yīng)的設(shè)置，可以通過(guò)該窗口生成用戶修改設(shè)置后的匯編源碼、C源碼，用戶可以脫離常用的手冊(cè)直接修改各外設(shè)的工作方式，然后產(chǎn)生源碼。設(shè)置文本編輯器窗口根據(jù)用戶的喜好，可以設(shè)置文本編輯區(qū)的顏色屬性和文本屬性。5.2程序調(diào)試的步驟1、建立新程序。選擇文件→新建文件，出現(xiàn)一個(gè)文件名為NONAME1的源程序窗口，在此窗口中輸入源程序。2、保存程序。選擇文件→保存文件或文件→另存為，給出文件所要保存的位置，例如：C:\WAVE6000\SAMPLES文件夾，再給出文件名MY1.ASM。保存文件，文件保存后，程序窗口上文件名變成了：C:\WAVE6000\SAMPLES\MY1.ASM3、建立新工程。選擇文件→新建工程，新建工程會(huì)自動(dòng)分三步走：參加模塊文件。在參加模塊文件的對(duì)話框中選擇剛剛保存的文件MY1.ASM，按翻開(kāi)鍵。如果是多模塊工程，可以同時(shí)選擇多個(gè)文件再翻開(kāi)。參加包含文件。在參加包含文件對(duì)話框中，選擇所要參加的包含文件〔可多項(xiàng)選擇〕。如果沒(méi)有包含文件，按取消鍵。保存工程。在保存工程對(duì)話框中輸入工程名稱。MY1無(wú)須加后綴。軟件會(huì)自動(dòng)將后綴設(shè)成“.PRJ〞。按保存鍵將工程存在與源程序相同的文件夾下。工程保存好后，如果工程是翻開(kāi)的，可以看到工程中的“模塊文件〞已有一個(gè)模塊“MY1.ASM〞，如果工程窗口沒(méi)有翻開(kāi)，可以選擇窗口→工程窗口來(lái)翻開(kāi)?？梢酝ㄟ^(guò)仿真器設(shè)置快捷鍵或雙擊工程窗口第一行選擇仿真器和要仿真的單片機(jī)。4、設(shè)置工程選擇設(shè)置→仿真器設(shè)置或按“仿真器設(shè)置〞快捷圖標(biāo)或雙擊工程窗口的第一行來(lái)翻開(kāi)“仿真器設(shè)置〞對(duì)話框。在“仿真器〞欄中，選擇仿真器類型和配置的仿真頭以及所要仿真的單片機(jī)。在“語(yǔ)言〞欄中，“編譯器選擇〞根據(jù)本設(shè)計(jì)程序選擇為“偉福匯編器〞。5、編譯程序選擇工程→編譯或按編譯快捷圖標(biāo)或F9鍵，編譯工程。在編譯過(guò)程中，如果有錯(cuò)可以在信息窗口中顯示出來(lái)，雙擊錯(cuò)誤信息，可以在源程序中定位所在行。糾正錯(cuò)誤后，再次編譯直到?jīng)]有錯(cuò)誤。在編譯之前，軟件會(huì)自動(dòng)將工程和程序存盤(pán)。在編譯沒(méi)有錯(cuò)誤后，就可調(diào)試程序了。6、調(diào)試程序選擇執(zhí)行→跟蹤或按跟蹤快捷圖標(biāo)或按F7鍵進(jìn)行單步跟蹤調(diào)試程序。單步跟蹤就是一條指令一條指令地執(zhí)行程序，假設(shè)有子程序調(diào)用，也會(huì)跟蹤到子程序中去?？梢杂^察程序每步執(zhí)行的結(jié)果，“→〞所指的就是下次將要執(zhí)行的程序指令。由于條件編譯或高級(jí)語(yǔ)言優(yōu)化的原因，不是所有的源程序都能產(chǎn)生機(jī)器指令。源程序窗口最左邊的“o〞代表此行為有效程序，此行產(chǎn)生了可以執(zhí)行的機(jī)器指令。將光標(biāo)移到程序想要暫停的地方，選擇執(zhí)行→執(zhí)行到光標(biāo)處或F4鍵或彈出菜單的“執(zhí)行到光標(biāo)處〞，程序全速執(zhí)行到光標(biāo)所在行。設(shè)置斷點(diǎn)，將光標(biāo)移到源程序窗口的左邊灰色區(qū)，光標(biāo)變成“手指圈〞，單擊左鍵設(shè)置斷點(diǎn)，也可以用彈出菜單的“設(shè)置/取消斷點(diǎn)〞功能或用Ctrl+F8組合鍵設(shè)置斷點(diǎn)。如果斷點(diǎn)有效圖標(biāo)為“紅圓綠勾〞，無(wú)效斷點(diǎn)的圖標(biāo)為“紅圓黃叉〞。斷點(diǎn)設(shè)置好后，就可以用全速執(zhí)行的功能，全速執(zhí)行程序，當(dāng)程序執(zhí)行到斷點(diǎn)時(shí)，會(huì)暫停下來(lái)，這時(shí)可以觀察程序中各變量的值，及各端口的狀態(tài)，判斷程序是否正確。利用上述方法反復(fù)調(diào)試，直到程序到達(dá)設(shè)計(jì)的目的。第6章電路調(diào)試及實(shí)驗(yàn)分析6.1實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)面包板，單片機(jī)仿真器，編程器，示波器，實(shí)驗(yàn)電源，電烙鐵，吸錫器，剪刀，剝線鉗，電線假設(shè)干，鑷子，數(shù)字萬(wàn)用表，螺絲刀等。6.2電路焊接和調(diào)試電路調(diào)試過(guò)程中遇到的問(wèn)題和解決方法：1、電路線路比擬多，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?，F(xiàn)象，整理線路后能夠正常顯示。2、在放大器的輸入端串聯(lián)10K的電阻，在輸入端和輸出端加100K反應(yīng)電位器，調(diào)節(jié)電位器使得輸出電壓數(shù)值和顯示值相等。3、制作和測(cè)試-24V電源時(shí)，由于沒(méi)有認(rèn)真參考整流管的接法和7924的芯片資料，出現(xiàn)整流電容爆裂。4、數(shù)碼顯示出現(xiàn)問(wèn)題，檢查電路發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)虛焊，重焊后能正常顯示。5、反復(fù)調(diào)節(jié)電路，使得符合設(shè)計(jì)要求。6.3實(shí)際電壓與顯示電壓比照分析表6-1顯示電壓與實(shí)際電壓對(duì)照表實(shí)際電壓(V)顯示電壓(V)相對(duì)誤差0.000.00.00%0.480.54.16%0.981.02.04%1.481.51.35%1.992.00.50%2.482.50.81%2.983.00.67%3.483.50.58%3.994.00.25%實(shí)際電壓(V)顯示電壓(V)相對(duì)誤差4.494.50.22%4.995.00.20%5.495.50.18%6.006.00.00%6.506.50.00%6.997.00.14%7.497.50.13%8.008.00.00%8.508.50.00%9.009.00.00%9.509.50.00%10.0110.00.10%10.5010.50.00%11.0111.00.09%11.5111.50.09%12.0212.00.17%12.5112.50.08%13.0113.00.08%13.5113.50.07%14.0114.00.07%14.5114.50.07%15.0115.00.07%6.4系統(tǒng)誤差分析系統(tǒng)的主要誤差來(lái)源于三個(gè)方面：1、DAC0832的量化誤差。DAC0832為8位D/A轉(zhuǎn)換器，滿量程為15V的量化誤差為±(1/2)LMBS=±(1/2)×(1/28)×15V≈±30mV。滿度歸一化的相對(duì)誤差為：±(1/2)×(1/28)=±0.2%。2、基準(zhǔn)電壓溫漂引入的誤差。LM336在0~40℃范圍內(nèi)漂移不大于4mV，故相對(duì)誤差=±2mV/5V=±0.04%3、由功率放大器引入的誤差(主要考慮OPA552的溫漂)引入的附加誤差為±100μV。結(jié)論本設(shè)計(jì)利用AT89S51作為主控芯片，控制數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊DAC0832的輸出電壓，通過(guò)運(yùn)算放大器OPA552放大輸出。設(shè)置四個(gè)按鍵，來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓的增減，并帶有數(shù)碼顯示模塊?？梢缘竭_(dá)每步0.1V的精度，輸出電壓范圍0~15V，電流可以到達(dá)200mA。具有精度高，使用方便，硬件電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，可以用在對(duì)直流電壓要求較高的設(shè)備上，或在科研實(shí)驗(yàn)室中當(dāng)作實(shí)驗(yàn)電源使用。相信隨著單片機(jī)位數(shù)的提升，以及數(shù)模轉(zhuǎn)換精度的提高，數(shù)控的精確度會(huì)不斷得到提升。參考文獻(xiàn)[1]劉楚湘,杜勇,尤雙楓.基于單片機(jī)的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)[J].新疆師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2007,26(1):50-52.[2]萬(wàn)中波.基于單片機(jī)控制的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源[J].湖南科技學(xué)院學(xué)報(bào),2007,28(4):31-33.[3]夏克祖.實(shí)驗(yàn)用直流穩(wěn)壓電源的改制[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2004,20(5):53-54.[4]WIDLARRJ.NewDevelopmentsinICvoltageregulators[J].IEEEJournalofSolid-StateCircuits,2004,6(1):2-7.[5]陳學(xué)清,黃世震.一種新型數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)[J].通信電源技術(shù),2006,28(2):27-29.[6]賀洪江,李憲紅,閻舒靜.一種高精度數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)[J].河北建筑科技學(xué)院學(xué)報(bào),2004,17(1):36-39.[7]ThomasFloyd.ElectronicDevices[M].5thed.NewJersey:Prentice-HallInc,2003:67-71.[8]徐鳳霞,齊躍斗,楊欣宇.等單片機(jī)原理及應(yīng)用教程[M].哈爾濱:黑龍江科技出版社,2003:109-114.[9]張毅剛,彭喜元,姜守達(dá),等.新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2003:203-210.[10]沈紅衛(wèi).單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例與分析[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003:56-61.[11]薛永毅.新型電源電路應(yīng)用實(shí)例[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005:23-31.[12]王新賢.通用集成電路速查手冊(cè)[M].濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社,2004:103-107.[13]JacobMillman,ArvinGrabel.Microelectronices[M].2nded.NewYork:McGraw-HillBookCompany,2004:122-127.[14]黃菊生.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2007:132-138.[15]楊振江,杜鐵軍,李群.流行單片機(jī)實(shí)用子程序及應(yīng)用實(shí)例[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2006:56-58.[16]李勛,劉源.單片機(jī)實(shí)用教程[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2004:54-62.附錄1電路原理圖附錄2程序清單;DISEQUP1SIBITP1.4;定義驅(qū)動(dòng)74LS164的數(shù)據(jù)腳為P1.4CLKBITP1.5;74LS164的時(shí)鐘SW1BITP2.1;加一按鍵SW2BITP2.2;減一按鍵SW3BITP2.3;加十按鍵SW4BITP2.4;減十按鍵DBUFEQU30H;顯存首地址BUFEQU21H;定義數(shù)據(jù)緩沖器HLEQU22H;定義上限存儲(chǔ)單元LLEQU23H;定義下限存儲(chǔ)單元;MOVSP,#60HMOVBUF,ACLRP2.0MO