基于單片機(jī)的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)

設(shè)計〔論文〕目的及要求一、任務(wù)針對我國在城市照明上所存在的巨大的能源消耗而設(shè)計一套基于單片機(jī)智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)。通過智能控制器對功率單元進(jìn)行控制，進(jìn)而操控可變電抗變換器來改變路燈的輸出電壓，通過改變路燈的光照來實現(xiàn)節(jié)能。二、目的1.在學(xué)習(xí)完單片機(jī)及相關(guān)課程的根底上，進(jìn)一步加深和穩(wěn)固所學(xué)的知識，培養(yǎng)和提高學(xué)生查找資料、整理資料的能力。2.通過硬件設(shè)計、軟件編寫，使學(xué)生掌握用單片機(jī)組成應(yīng)用系統(tǒng)的方法，提高硬件設(shè)計、制作、焊接，軟件編寫、調(diào)試的能力。3.通過本次設(shè)計穩(wěn)固單片機(jī)的接口、定時、中斷等根本知識，掌握外圍芯片的根本知識。4.熟練掌握用Protel99繪制電路圖及PCB板的制作。三、要求1.設(shè)計要求完成的根本功能：穩(wěn)壓控制功能；軟啟動功能；自動啟停功能；智能調(diào)壓控制功能等。2．技術(shù)參數(shù)要求：1〕穩(wěn)壓精度：≤２％2〕響應(yīng)時間：≤0.048s3．設(shè)備要求：計算機(jī)、MCS－51單片機(jī)仿真開發(fā)系統(tǒng)、常用集成電路芯片、三極管、按鍵和LED數(shù)碼管。4．設(shè)計說明書要求包括：目錄、標(biāo)題、概述、方案總體設(shè)計〔硬件、軟件、框圖〕、單元電路和單元軟件程序、電路總圖、硬件實物及軟件清單、系統(tǒng)調(diào)試說明、設(shè)計總結(jié)及改良意見、參考文獻(xiàn)等。5．論文字?jǐn)?shù)2萬～3萬字內(nèi)。6.論文格式嚴(yán)格按照學(xué)校規(guī)定的論文格式編排。四、附件1.系統(tǒng)電路原理圖2.列出完整元器件清單3.印刷電路板圖4.完整的程序清單五、進(jìn)度安排1.2010年12月20日～2011年1月10日要求理解畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，查閱相關(guān)資料；完成開題報告；完成中英文資料翻譯；2.2月16日～4月6日要求根據(jù)所查閱的資料，完成論文提綱；①理解設(shè)計原理，進(jìn)行程序設(shè)計；②設(shè)計相關(guān)電路設(shè)計、調(diào)試；③產(chǎn)品根本實現(xiàn)功能。3.4月7日～4月12日完成完整的畢業(yè)設(shè)計初稿；4.4月13日～5月3日完成完整的畢業(yè)設(shè)計論文終稿；一校：總體功能與思路；二校：功能細(xì)節(jié)、格式細(xì)節(jié)；5.5月4日～5月17日準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計論文辯論；6．5月18日～5月29日進(jìn)行畢業(yè)論文辯論。六、參考書目1.李廣第.單片機(jī)根底[M].北京航空航天出版社.2．何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編[M].北京航空航天出版社.3．康華光.電子技術(shù)根底〔模擬局部〕[M].高等教育出版社.4．康華光.電子技術(shù)根底〔數(shù)字局部〕[M].高等教育出版社.5．陳明熒.8051單片機(jī)課程設(shè)計實訓(xùn)教材[M].清華大學(xué)出版社.6．吳金戍.8051單片機(jī)實踐與應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社.7．黃志偉.全國大學(xué)生電子競賽培訓(xùn)教程[M].電子工業(yè)出版社.8.揚本文,鄭旭東．城市路燈照明節(jié)能方案及運行管理[J]．湖北電力．2006(8)：61-62．9.江思敏.Protel電路設(shè)計教程[M].清華大學(xué)出版社

.10.鄒常茂,韓慶軍．國內(nèi)智能照明節(jié)電器設(shè)備的現(xiàn)狀與技術(shù)特[J]．節(jié)能與環(huán)保，2(X)3(12)：52-53．指導(dǎo)教師：李月華2010年12月本科生畢業(yè)設(shè)計〔論文〕開題報告設(shè)計〔論文〕題目基于單片機(jī)的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)的設(shè)計設(shè)計〔論文〕題目來源自選課題設(shè)計〔論文〕題目類型工程設(shè)計起止時間2023.12至2023.6設(shè)計〔論文〕依據(jù)及研究意義：如今，照明路燈的數(shù)量越來越多，使得路燈的用電量占城市用電總量的比重越來越大，在用電頂峰期時，電網(wǎng)超負(fù)荷運行，電網(wǎng)電壓都低于額定值，在用電低谷期供電電壓又高于額定值，當(dāng)電壓高時不但影響照明設(shè)備的使用壽命，而且耗電量也大幅增加〔電源電壓假設(shè)增加20%，那么耗電量增加44%〕，當(dāng)?shù)凸葧r，照明設(shè)備又不能正常工作。所以，對城市路燈的設(shè)計已經(jīng)成為了當(dāng)務(wù)之急，特別是午夜之后車流量急劇減少時，應(yīng)該適當(dāng)?shù)年P(guān)閉路燈，節(jié)省用電。但是我國的既能省電又能延長路燈壽命的技術(shù)相比國外卻是落后了，特別是要針對我國的現(xiàn)狀并且吸取國外的技術(shù)經(jīng)驗才能設(shè)計出符合我國的路燈控制技術(shù)。目前我國市場上有多種路燈節(jié)能控制產(chǎn)品，能到達(dá)一定節(jié)能效果，但就功能和效果上還不能盡如人意，主要由以下幾類情況：采用自禍變壓器及磁飽和電抗器的降壓技術(shù)。其缺乏是由于反響速度較慢，用電頂峰時電壓降到非穩(wěn)定區(qū)，容易造成燈光閃滅，不能自動調(diào)節(jié)，同時如果電壓突然升高，那么不能防止燈具受到市電的瞬時高壓沖擊，對燈具的保護(hù)能力較差;相對來說穩(wěn)壓功能較差。針對于磁飽和電抗器來說，除了上述缺乏外，其效率也普遍偏低。采用電氣器件構(gòu)成的可控硅式設(shè)備。該設(shè)備主要采取簡單的相控技術(shù)，缺乏之處是元件容易發(fā)熱燒壞，由于采用相控技術(shù)產(chǎn)生諧波污染電網(wǎng)，使熒光燈和氣體燈小停閃動，減損燈具壽命及相關(guān)附件的使用壽命，降低照明質(zhì)量，不綠化不環(huán)保，國家相關(guān)規(guī)定已經(jīng)明確禁止使用這種無功補償技術(shù)設(shè)備，以系統(tǒng)節(jié)電濾波形式，主要是凈化電網(wǎng)，補充無功功率，補償電網(wǎng)，而對于有功電度表計量系統(tǒng)，缺少實際節(jié)電效果。如今隨著直流電源技術(shù)的飛躍開展，整流系統(tǒng)由以前的分立元件和集成電路控制開展為微機(jī)控制，從而使直流電源智能化，具有遙測、遙信、遙控的三遙功能，根本實現(xiàn)了直流電源的無人值守。并且，在當(dāng)今科技快速開展過程中，模塊化是直流電源的開展趨勢，并聯(lián)運行室電源產(chǎn)品大容量化地一個有效手段，可以通過設(shè)計N+1冗余電源系統(tǒng)，實現(xiàn)容量擴(kuò)展，提高電源系統(tǒng)的可靠性、可用性，縮短維修、維護(hù)時間。電流模塊電源采用電流型控制模式，集中式散熱技術(shù)，實時多人物監(jiān)控，具有高效、高可靠、超低輻射，維護(hù)快捷等優(yōu)點，機(jī)箱結(jié)構(gòu)緊湊，防腐與散熱也作了多方面的加強。它的應(yīng)用將會克服大功率電源的制造、運輸及維修等困難。而且和傳統(tǒng)可控硅電源相比節(jié)電20%-30%節(jié)能優(yōu)勢，奠定了它將是未來大功率直流電源的首選。近20年來，美國和日本照明節(jié)能集中在使用緊湊型熒光燈(CFL)和熒光燈采用鎮(zhèn)流器兩個方面。國外照明節(jié)能技術(shù)的開展具有以下特點.(1)大力推動綠色照明，在光源的材料，使用標(biāo)準(zhǔn)上加以有效管理，出臺了一系列的標(biāo)準(zhǔn)和管理要求，將照明節(jié)能推廣到全民范圍;(2)不斷提高功率器件性能要求，主要表達(dá)在鎮(zhèn)流裝置上技術(shù)提高。通過對鎮(zhèn)流器技術(shù)改良來提高照明設(shè)備的功率因素。本設(shè)計可以通過對外界光線和電壓信號的采集來控制路燈的自動啟停以及智能調(diào)壓從而減少城市路燈照明耗電量，又對輸入電壓進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)節(jié)來提高用電效率，緩解許多地方電力供給緊張和城市化加快對路燈需求數(shù)量增加之間的矛盾，同時可以延長照明設(shè)備使用壽命。參考文獻(xiàn)：[1]鄒紅.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計[M].北京:人民郵電出版社，2023.3[2]李祥臣.模擬電子技術(shù)根底教程[M].北京:清華大學(xué)出版社.2005.3[3]先鋒工作室編著.單片機(jī)程序設(shè)計實例[M].北京:清華大學(xué)出版社,2002[4]湯毅剛,彭喜元,孟升衛(wèi),劉兆慶.MCS-51單片機(jī)使用子程序設(shè)計[M].哈爾濱:工社,2003業(yè)大學(xué)出版[5]陳明熒.8051單片機(jī)課程設(shè)計實訓(xùn)教材[M].北京:清華大學(xué)出版社,2003[6]揚本文,鄭旭東．城市路燈照明節(jié)能方案及運行管理[J].湖北電力,2006(8)：61-62．[7]鄒常茂,韓慶軍．國內(nèi)智能照明節(jié)電器設(shè)備的現(xiàn)狀與技術(shù)特性[J]．節(jié)能與環(huán)保，2(X)3(12)：52-53．[8]王新賢.通用集成電路速查手冊[M].濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社，2002.9[9]馬忠梅.單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計[M].北京:北京北航出版社，2003.[10]潘新民王燕芳.微型計算機(jī)控制技術(shù)[M].北京:高等教育出版,2004.[11]Jun-LianZhangandJian-XunJin,AnalysisofDCPowerTransmissionUsingHighSuperconductingCables[J].JournalofElectronicScienceandTechnologyofChina,2023.(2-10)[12]S.Levialdi,NATOASTonSigitalimageprocessing[J].1980(105-145)[13]PowerIntegration.Inc.Topswich-GXdatasheets[R].2000(TOP242-249)[14]PowerIntegration.Inc.Nationalsemiconductordatasheets[R].2005[15]ClovisL.Tondo.ScottE.Gimpel.TheCAnswerBookSolutionstotheExercisesinTheCProgrammingLanguage[R].2000設(shè)計〔論文〕主要研究的內(nèi)容、預(yù)期目標(biāo)：〔技術(shù)方案、路線〕主要研究內(nèi)容：利用光傳感器來控制繼電器開關(guān)路燈的設(shè)計；對路燈電壓進(jìn)行穩(wěn)壓控制的設(shè)計；對路燈電壓/電流進(jìn)行反響采樣的設(shè)計；對采樣電壓進(jìn)行調(diào)壓的設(shè)計?？傮w設(shè)計方案如下：采集外界光信號，通過A/D轉(zhuǎn)換后輸入控制器。當(dāng)外界光信號強度低于一定數(shù)值時，通過軟啟動開啟路燈。當(dāng)光信號強度高于一定數(shù)值時，通過軟啟動關(guān)閉路燈。這樣能起到節(jié)電的作用。光控電路流程圖如圖1所示。采集輸入電壓信號，通過交流/直流轉(zhuǎn)換、A/D轉(zhuǎn)換后輸入控制器，與已設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓值進(jìn)行比擬，并對輸入電壓進(jìn)行穩(wěn)壓，然后將該電壓輸出并驅(qū)動路燈。通過時鐘來對路燈亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，在午夜之后將路燈亮度進(jìn)行降低，這樣既能維持路面的照明，又能節(jié)約用電。開啟路燈開啟路燈光信號信號采集控制器判斷是否有光照射？N關(guān)閉路燈Y圖1自動光控啟?？刂瞥绦蛄鞒虉D保存顯示設(shè)定值保存顯示設(shè)定值|實際值-設(shè)定差值|大于1?原來的顯示設(shè)定值+差值恢復(fù)現(xiàn)場顯示結(jié)果返回NNYY保護(hù)現(xiàn)場實際值<設(shè)定值？原來的顯示設(shè)定值-差值圖2穩(wěn)壓判斷控制程序流程圖將采集到的電壓信號與額定電壓相比擬，如果采樣電壓與額定電壓差值大于1，那么判斷差值是否為負(fù)；否那么顯示額定值。在判斷差值正負(fù)時，如果為負(fù)，在顯示值為額定值與差值之和，否那么顯示值為額定值與差值之差。穩(wěn)壓控制程序流程圖如圖2所示。模數(shù)轉(zhuǎn)換模數(shù)轉(zhuǎn)換器三端穩(wěn)壓器電壓采樣電流采樣電源單片機(jī)液晶屏顯示鍵盤控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器三端穩(wěn)壓器光信號采集燈信號反響繼電器驅(qū)動電壓放大圖3總體設(shè)計圖總體設(shè)計圖如圖3所示。本設(shè)計是以單片機(jī)控制為核心，通過采集三端穩(wěn)壓器輸出的電壓并將該電壓與設(shè)定電壓進(jìn)行比擬，進(jìn)而調(diào)整輸出電壓的大小，到達(dá)穩(wěn)壓的目的。預(yù)期目標(biāo)：能夠?qū)崿F(xiàn)以下幾個功能：穩(wěn)壓控制功能；自動啟停功能；智能調(diào)壓控制功能三、設(shè)計〔論文〕的研究重點及難點：研究重點：1、對路燈電壓進(jìn)行穩(wěn)壓控制；2、對路燈進(jìn)行智能啟停；3、對路燈電壓進(jìn)行智能調(diào)壓。研究難點：1、電路電壓不穩(wěn)定，電壓波動幅度不能確定。2、不能確定在進(jìn)行補償后的電壓是否與額定電壓相等。設(shè)計〔論文〕研究方法及步驟〔進(jìn)度安排〕：1、2010年12月20日～2011年1月10日要求理解畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，查閱相關(guān)資料；完成開題報告；完成中英文資料翻譯；2、2月16日～4月6日要求根據(jù)所查閱的資料，完成論文提綱；①理解設(shè)計原理，進(jìn)行程序設(shè)計；②設(shè)計相關(guān)電路設(shè)計、調(diào)試；③產(chǎn)品根本實現(xiàn)功能。3、4月7日～4月12日完成完整的畢業(yè)設(shè)計初稿；4、4月13日～5月3日完成完整的畢業(yè)設(shè)計論文終稿；一校：總體功能與思路；二校：功能細(xì)節(jié)、格式細(xì)節(jié)；5、5月4日～5月17日準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計論文辯論；6、5月18日～5月29日進(jìn)行畢業(yè)論文辯論進(jìn)行設(shè)計〔論文〕所需條件：硬件：計算機(jī)，AT89C51單片機(jī)，集成電路芯片，LED數(shù)碼管，運算放大器，LED顯示屏，三極管，按鍵。軟件：MCS－51單片機(jī)仿真開發(fā)系統(tǒng)，單片機(jī)開發(fā)板。在該設(shè)計中，軟件的設(shè)計起到舉足輕重的作用，因為系統(tǒng)工作的可靠性以及穩(wěn)定性都是靠軟件〔程序〕來控制的。指導(dǎo)教師意見：簽名：年月日摘要：在生活中，路燈照明是必不可少的，它能使我們的道路更加明亮，使我們的城市更加美觀。本文主要設(shè)計了一種基于51單片機(jī)為核心控制器的數(shù)控穩(wěn)壓控制系統(tǒng)。該電路具有電壓可步進(jìn)調(diào)制，對輸出電壓和電流信號進(jìn)行調(diào)整以及顯示，根據(jù)光照情況進(jìn)行LED燈的開關(guān)功能。本文設(shè)計的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)主要以STC89C52單片機(jī)為核心控制單元，先以光信號采集電路進(jìn)行繼電器驅(qū)動，再以數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832輸出參考電壓，并控制三端穩(wěn)壓器LM317輸出電壓，同時對輸出電壓/電流進(jìn)行采樣，接著采用A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0832對采樣的電壓、電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再通過單片機(jī)實現(xiàn)閉環(huán)控制。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷開展，特別是計算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，人們節(jié)電意識的不斷提高，穩(wěn)壓控制電源將會成為城市建設(shè)的首選。關(guān)鍵詞：單片機(jī)〔MCU〕；數(shù)模轉(zhuǎn)換器〔DAC〕；模數(shù)轉(zhuǎn)換器〔ADC〕；閉環(huán)控制Abstract:Inlife,streetlamplightingisindispensable,itcanmakeourwaymorebright,tomakeourcitymorebeautiful.Thispaperdesignedakindof51single-chipmicrocomputerasthecorecontrollerbasedonthenumericalcontrolvoltagecontrolsystem.Thiscircuithasvoltagecanbesteppingmodulation,outputvoltageandcurrentsignaltoadjustanddisplaylightsituation,accordingtotheswitchfunctionleds.ThisdesignvoltagecontrolsystemmainlylampsSTC89C52singlechipcontrolunit,firstwiththelightsignalacquisitioncircuitrelaydrivers,againwithanalog-to-digitalconversionchipDAC0832output,andcontrolsthethreereferencevoltagestabilizerLM317outputvoltage,theoutputvoltage/currentsimultaneouslyonsampling,thenadoptsA/DconversionchipsforsamplingADC0832voltage,currentintodigitalsignals,thenthroughtheSCMrealizingclosed-loopcontrol.Alongwiththedevelopmentofscienceandtechnology,especiallytherapiddevelopmentofcomputertechnology,peoplepowersavingconsciousnessriseceaselessly,thecontrolofthepowersupplyvoltagewillbecomeurbanconstructionofchoice.Keywords:MicroControllerUnit(MCU)；digital-to-analogconverters(DAC)；digitalconverter(ADC)；closed-loopcontrol目錄1、緒論11.1國內(nèi)外研究狀況21.2論文的總體結(jié)構(gòu)32、總體設(shè)計方案及各功能模塊硬件實現(xiàn)42.1總體設(shè)計方案及論證42.2各功能模塊主要硬件實現(xiàn)62.2.1三端可調(diào)穩(wěn)壓器62.2.2數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片72.2.3模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片92.2.4運算放大器112.2.5液晶屏顯示113、硬件模塊設(shè)計133.1單片機(jī)控制模塊133.2穩(wěn)壓控制模塊143.3電壓與電流采樣模塊163.4顯示模塊173.5鍵盤模塊183.6光信號采集模塊193.7繼電器驅(qū)動模塊204、軟件設(shè)計214.1主程序模塊214.2電壓反響比擬子程序模塊224.3按鍵掃描子程序模塊235、系統(tǒng)測試245.1硬件測試245.2軟件調(diào)試256、總結(jié)和展望28參考文獻(xiàn)29致謝30附錄一系統(tǒng)整體原理圖31附錄二系統(tǒng)源程序32附錄三PCB圖45附錄四實物圖46附錄五元器件清單47電是工業(yè)的動力，是人類生活的源泉，如果沒了電，人類將失去光明，人類生活將變成一片混亂。電能給我們帶來幸福，我們卻時時刻刻在浪費它，特別是我們用的照明路燈，浪費得特別嚴(yán)重?，F(xiàn)在，各個城市，大街小巷都裝有路燈，路燈已成為家喻戶曉的照明設(shè)備。但我們并不知道，隨著照明路燈的劇增，路燈的用電量也在急劇增加。而且路燈根本都采用高壓鈉燈〔該燈功率大〕，區(qū)域內(nèi)供電電壓極不穩(wěn)定，波動范圍大。尤其是在下半夜，電壓通常高達(dá)250V以上，致使燈泡損耗率極高。為節(jié)省能耗，減少浪費，降低本錢，有必要進(jìn)行改造。對城市路燈的設(shè)計已經(jīng)成為了當(dāng)務(wù)之急，特別是午夜之后車流量急劇減少時，應(yīng)該適當(dāng)?shù)年P(guān)閉路燈，節(jié)省用電。但是我國的既能省電又能延長路燈壽命的技術(shù)相比國外卻是落后了，特別是要針對我國的現(xiàn)狀并且吸取國外的技術(shù)經(jīng)驗才能設(shè)計出符合我國的路燈控制技術(shù)。因此，我嘗試?yán)脝纹瑱C(jī)來控制電壓的穩(wěn)定輸出，降低額外浪費。本文主要介紹了如何利用單片機(jī)來控制穩(wěn)壓，恒流輸出。本設(shè)計主要以三端穩(wěn)壓電路來實現(xiàn)輸入電壓的穩(wěn)定，利用數(shù)模轉(zhuǎn)換電路來實現(xiàn)輸出電壓/電流的采集、反響，接著讓單片機(jī)來控制輸出，從而形成一個閉環(huán)反響回路。1、緒論電源技術(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門實踐性很強的工程技術(shù)，效勞于各行各業(yè)。當(dāng)今電源技術(shù)融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、材料等諸多學(xué)科領(lǐng)域。直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的儀器設(shè)備之一，廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域，是電子實驗員、電子設(shè)計人員及電路開發(fā)部門進(jìn)行實驗操作和科學(xué)研究所不可缺少的電子儀器。在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源來供電。而整個穩(wěn)壓過程是由電源變壓器、整流、濾波、穩(wěn)壓等四局部組成。然而這種傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源功能簡單、不好控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復(fù)雜度高。普通的直流穩(wěn)壓電源品種有很多，但均存在以下二個問題：輸出電壓是通過粗調(diào)〔波段開關(guān)〕及細(xì)調(diào)〔電位器〕來調(diào)節(jié)。這樣，當(dāng)輸出電壓需要精確輸出，或需要再一個小范圍內(nèi)改變時，困難就較大。另外，隨著使用時間的增加，波段開關(guān)及電位器難免接觸不良，對輸出會有影響。穩(wěn)壓方式均是采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，對過載限流或截流型保護(hù)，電路構(gòu)成復(fù)雜，穩(wěn)壓精度也不高。隨著電子技術(shù)的不斷開展，以單片機(jī)為核心的新一代智能型穩(wěn)壓電源不但電路簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，價格低廉，性能卓越，而且由于單片機(jī)具有計算和控制能力，利用它對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行各種計算，從而可排除和減少由于干擾信號和模擬電路引起的誤差，提高穩(wěn)壓電源輸出電壓和控制電流精度，降低了模擬電路的要求。在家用電器和其他各類電子設(shè)備中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。但在實際生活中，都是由220V的交流電網(wǎng)供電。這就需要通過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓電路將交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電。濾波器用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般傳統(tǒng)電路由濾波扼流圈和電容器組成，假設(shè)由晶體管濾波器來替代，那么可縮小直流電源的體積，減輕其重量，且晶體管濾波器直流電源不需直流穩(wěn)壓器就能用作家用電器的電源，這既降低了家用電器的本錢，又縮小了其體積，使家用電器小型化。傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源通常采用電位器和波段開關(guān)來實現(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，電位器也容易磨損。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。1.1國內(nèi)外研究狀況在我國，以電力電子學(xué)為核心技術(shù)的電源產(chǎn)業(yè)，從二十世紀(jì)60年代中期開始形成，到了90年代以來，電源產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速開展時期。一方面，電源產(chǎn)業(yè)規(guī)模的開展在加快;另一方面，在國家自然科學(xué)基金的資助下或創(chuàng)新意識指導(dǎo)下，我國電力電子技術(shù)的研究從吸收消化和一般跟蹤開展到前沿跟蹤和根底創(chuàng)新，電源產(chǎn)業(yè)界涌現(xiàn)了一些技術(shù)難度較大，具有國際先進(jìn)水平的產(chǎn)品，而且還產(chǎn)生了一大批具有代表性的研究成果和產(chǎn)品;目前國內(nèi)還開展了跟蹤國際多方面前沿性課題的研究或根底創(chuàng)新研究。但是我國電源產(chǎn)業(yè)與興旺國家相比，存在著很大的差距和缺乏:在電源產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性、開發(fā)投入、生產(chǎn)規(guī)模、工藝水平、先進(jìn)檢測設(shè)備、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、持續(xù)創(chuàng)新能力等方面的差距為10-15年。目前我國市場上有多種路燈節(jié)能控制產(chǎn)品，能到達(dá)一定節(jié)能效果，但就功能和效果上還不能盡如人意，主要由以下幾類情況：采用自禍變壓器及磁飽和電抗器的降壓技術(shù)。其缺乏是由于反響速度較慢，用電頂峰時電壓降到非穩(wěn)定區(qū)，容易造成燈光閃滅，不能自動調(diào)節(jié)，同時如果電壓突然升高，那么不能防止燈具受到市電的瞬時高壓沖擊，對燈具的保護(hù)能力較差;相對來說穩(wěn)壓功能較差。針對于磁飽和電抗器來說，除了上述缺乏外，其效率也普遍偏低。采用電氣器件構(gòu)成的可控硅式設(shè)備。該設(shè)備主要采取簡單的相控技術(shù)，缺乏之處是元件容易發(fā)熱燒壞，由于采用相控技術(shù)產(chǎn)生諧波污染電網(wǎng)，使熒光燈和氣體燈小停閃動，減損燈具壽命及相關(guān)附件的使用壽命，降低照明質(zhì)量，不綠化不環(huán)保，國家相關(guān)規(guī)定已經(jīng)明確禁止使用這種無功補償技術(shù)設(shè)備，以系統(tǒng)節(jié)電濾波形式，主要是凈化電網(wǎng)，補充無功功率，補償電網(wǎng)，而對于有功電度表計量系統(tǒng)，缺少實際節(jié)電效果。如今隨著直流電源技術(shù)的飛躍開展，整流系統(tǒng)由以前的分立元件和集成電路控制開展為微機(jī)控制，從而使直流電源智能化，具有遙測、遙信、遙控的三遙功能，根本實現(xiàn)了直流電源的無人值守。并且，在當(dāng)今科技快速開展過程中，模塊化是直流電源的開展趨勢，并聯(lián)運行室電源產(chǎn)品大容量化地一個有效手段，可以通過設(shè)計N+1冗余電源系統(tǒng)，實現(xiàn)容量擴(kuò)展，提高電源系統(tǒng)的可靠性、可用性，縮短維修、維護(hù)時間。電流模塊電源采用電流型控制模式，集中式散熱技術(shù)，實時多人物監(jiān)控，具有高效、高可靠、超低輻射，維護(hù)快捷等優(yōu)點，機(jī)箱結(jié)構(gòu)緊湊，防腐與散熱也作了多方面的加強。它的應(yīng)用將會克服大功率電源的制造、運輸及維修等困難。而且和傳統(tǒng)可控硅電源相比節(jié)電20%-30%節(jié)能優(yōu)勢，奠定了它將是未來大功率直流電源的首選。近20年來，美國和日本照明節(jié)能集中在使用緊湊型熒光燈(CFL)和熒光燈采用鎮(zhèn)流器兩個方面。國外照明節(jié)能技術(shù)的開展具有以下特點.(1)大力推動綠色照明，在光源的材料，使用標(biāo)準(zhǔn)上加以有效管理，出臺了一系列的標(biāo)準(zhǔn)和管理要求，將照明節(jié)能推廣到全民范圍;(2)不斷提高功率器件性能要求，主要表達(dá)在鎮(zhèn)流裝置上技術(shù)提高。通過對鎮(zhèn)流器技術(shù)改良來提高照明設(shè)備的功率因素。1.2論文的總體結(jié)構(gòu)第一局部主要是介紹本設(shè)計的背景、意義以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，還介紹了本設(shè)計的主要研究內(nèi)容。第二局部主要介紹了本設(shè)計總的設(shè)計思路并提出了幾種方案的實現(xiàn)與論證，并對該方案運用的根底知識和所使用的器件作出了扼要的介紹。第三局部主要詳細(xì)闡述了各個模塊的整體結(jié)構(gòu)以及設(shè)計框圖，包括單片機(jī)控制系統(tǒng)模塊、穩(wěn)壓控制模塊、電壓/電流采樣模塊、繼電器驅(qū)動模塊、顯示模塊、光信號采集模塊和鍵盤模塊。第四局部主要闡述了軟件設(shè)計的思路以及軟件設(shè)計流程圖。第五局部主要對該系統(tǒng)進(jìn)行測試及誤差分析。第六局部是對本設(shè)計進(jìn)行總結(jié)。2、總體設(shè)計方案及各功能模塊硬件實現(xiàn)2.1總體設(shè)計方案及論證根據(jù)設(shè)計要求，我設(shè)計了以下三種方案：方案一，設(shè)計開關(guān)電源。在前期方案設(shè)計中采用PWM脈寬調(diào)制。它的功耗小，效率高，穩(wěn)壓范圍寬，電路形式靈活多樣，功耗小，效率高。在制作過程中發(fā)現(xiàn)，PWM占空比的線性變化使相應(yīng)的電流呈非線性變化，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)濾波電容的存在對占空比很小的PWM波積分效果明顯，導(dǎo)致電壓的非線性變化更顯著，特別是PWM占空比很小時〔希望得到輸出的電壓很小〕，利用單片開關(guān)電源的PWM技術(shù)控制開關(guān)的占空比來調(diào)整輸出電壓的，以到達(dá)穩(wěn)定輸出的目的。但用數(shù)字量控制的作用更加明顯。方案二，用D/A和運算放大器做電流源，即采用D/A輸出調(diào)節(jié)晶體管的偏置電流〔電壓〕。采用此方案能有效的縮短調(diào)節(jié)時間，并能提高輸出精度。設(shè)計方案，包括了微控制器模塊、穩(wěn)壓控制模塊、顯示模塊、鍵盤模塊四局部構(gòu)成，形成開環(huán)控制。方案原理圖如圖2.1所示。方案三，用D/A芯片和三端穩(wěn)壓控制芯片來實現(xiàn)穩(wěn)壓控制，即采用D/A輸出調(diào)節(jié)晶體管的偏置電流〔電壓〕：使用電壓、電流采樣電路，通過A/D轉(zhuǎn)換實現(xiàn)閉環(huán)控制。本設(shè)計主要是通過MCU控制D/A的輸出電壓大小，通過放大器放大，給穩(wěn)壓模塊作為輸出的參考電壓，真正的電壓、電流是由穩(wěn)壓模塊輸出。采用此方案是對方案二的改良，能有效的縮短調(diào)節(jié)時間，進(jìn)一步提高輸出精度。該設(shè)計方案，主要由單片機(jī)控制模塊，穩(wěn)壓控制模塊，電壓/電流采樣模塊，顯示模塊，鍵盤模塊，光信號采集模塊，繼電器輸出模塊七局部組成。液晶屏顯示電路，該模塊使用LCD1602液晶顯示屏，可以清晰的顯示分別組成顯示電路的十位、個位、小數(shù)點位，同時還能顯示英文名稱和電壓/電流單位。系統(tǒng)整體設(shè)計方框圖如圖2.2所示。單片機(jī)單片機(jī)輸入按鍵電路穩(wěn)壓電路輸出液晶屏顯示數(shù)模轉(zhuǎn)換圖2.1方案原理圖模數(shù)轉(zhuǎn)換模數(shù)轉(zhuǎn)換器三端穩(wěn)壓電壓采樣電流采樣電源單片機(jī)液晶屏顯示鍵盤控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器三端穩(wěn)壓光信號采集燈信號反響繼電器驅(qū)動電壓放大圖2.2系統(tǒng)整體設(shè)計方框圖2.2各功能模塊主要硬件實現(xiàn)2.2.1三端可調(diào)穩(wěn)壓器在進(jìn)行穩(wěn)壓器選擇時，我挑選了以下兩種三端穩(wěn)壓器來進(jìn)行比擬分析。方案一，7805是三端正電源穩(wěn)壓電路，它是5V固定電壓輸出，應(yīng)用非常廣泛。其內(nèi)部有過流保護(hù)、過熱保護(hù)以及平安工作區(qū)得保護(hù)，使它根本上不會損壞。如果能夠提供足夠的散熱片，它就能夠提供大于1.5A的輸出電流。雖然7805是按照固定電壓值來設(shè)定的，但是當(dāng)接入適當(dāng)?shù)耐獠科骷?，就能獲得各種不同的電壓和電流。方案二，LM317是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。在輸出電壓范圍為1.2V到37V時能夠提供超過1.5A的電流。此穩(wěn)壓器非常易于使用，只需要兩個外部電阻來設(shè)置輸出電壓。此外還使用內(nèi)部限流、熱管段和平安工作區(qū)補償使之根本能防止燒斷保險絲。LM317效勞于多種應(yīng)用場合，包括局部穩(wěn)壓等。該器件還可以用來制作一種可編程的輸出穩(wěn)壓器，或者，通過在調(diào)整點和輸出之間接一個固定電阻，LM317可用作一種精密穩(wěn)流器。因為要求輸出電壓可調(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器。在可調(diào)式集成穩(wěn)壓器中，317系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，337系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的負(fù)電壓，其可調(diào)范圍為1.2V～37V，最大輸出電流為1.5A。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過流、過熱保護(hù)電路，具有平安可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點。其電壓調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構(gòu)成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源，LM317典型電路如圖2.3所示。當(dāng)穩(wěn)壓器離電源濾波器有一定距離時Cin是必需的。Co對穩(wěn)定性而言不必要，但改良瞬態(tài)響應(yīng)。Vout=1.25V〔1+〕+IadjR2(式2.1)式2.1中，1.25是集成穩(wěn)壓塊輸出端與調(diào)整端之間的固有參考電壓Vref，此電壓加于給定電阻R1兩端，將產(chǎn)生一個恒定電流通過輸出電壓調(diào)節(jié)電位器R2。，電阻R1常取值120Ω～240Ω，與其并聯(lián)的電容器C可進(jìn)一步減小輸出電壓的紋波。綜合以上兩種方案，從性能以及電路需求上考慮，本設(shè)計采用方案二，因為LM317以及LM337電路能夠連續(xù)可調(diào)電壓/電流，而且LM317可輸出正電壓，LM337可輸出負(fù)電壓。圖2.3LM317應(yīng)用電路2.2.2數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片TLC5620是帶有4個電壓輸出型的8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，DAC0832是一種常用的CMOS數(shù)模轉(zhuǎn)換器，以下是對這兩種數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的方案比擬。方案一，TLC5620帶有緩沖參考輸入〔高阻抗〕。DAC模塊輸出電壓范圍為1或2倍的參考電壓，TLC5620是單向的。這個器件使用很簡單，有一個5V的單電源供電。上電復(fù)位功能可以保證重啟動條件。對TLC5620的數(shù)字控制是通過一個簡單的3線串行總線完成，并且與CMOS版本兼容，易于和所用主流微處理器和微控制器接口。11位的命令字由8位數(shù)據(jù)位、2位DAC模塊選擇位和1位范圍位組成，范圍位允許輸出范圍在1或2倍之間選擇。DAC存放器是雙緩沖的，允許一套完整的新值寫入器件，通過控制LDAC端所有DAC輸出都可以同時更新。數(shù)字輸入的施密特觸發(fā)器特性可以抑制高頻噪聲。14針的小外形封裝使得模擬信號的數(shù)字控制功能可以應(yīng)用于要求節(jié)省空間的情況。TL5620的工作溫度范圍是0℃到70TLC5620是用4個電阻串DAC模塊實現(xiàn)的。每個電阻串的一端接到GND端，另一端接到參考輸入緩沖的輸出端。通過使用電阻串可以維持單調(diào)性。線性依賴于電阻元件的匹配和輸出緩沖的性能。由于輸入帶有緩沖，DAC對參考源總是呈現(xiàn)高阻抗。方案二，DAC0832是采用CMOS工藝制成的單片直流輸出型8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。DAC0832是一個8位D/A轉(zhuǎn)換芯片，單電源供電，從+5V～+15V均可正常工作，基準(zhǔn)電壓的范圍為±10V，電流建立時間為1us，CMOS工藝，低功耗20mm。它由一個8位輸入存放器、1個8位DAC存放器和1個8位D/A轉(zhuǎn)換器組成。它旨在直接與8080，8048，8085，Z80及其他通用的微型處理器進(jìn)行相接。存儲的硅鉻R-2R電阻梯形網(wǎng)絡(luò)將參考電流分開，并為電路提供適宜的溫度處理特性〔全范圍最大線性溫度誤差的0.05%〕。電路利用CMOS電流開關(guān)和控制邏輯來取得最少的電能損耗和最小的輸出泄露電流誤差。特殊的電路也能提供TTL邏輯輸入電壓的水平兼容。雙緩沖可以使這些D/A轉(zhuǎn)換器在獲取下一個數(shù)位字時輸出相應(yīng)一個數(shù)位字的電壓。這就使得任何一個D/A轉(zhuǎn)換器均可進(jìn)行同步更新。DAC0832邏輯框圖和引腳排列如圖2.4所示。DAC0832的電路簡單，電流建立時間短，購置容易，應(yīng)選擇方案二。圖2.4DAC0832邏輯框圖和引腳排列DAC0832利用、、ILE、控制信號可以構(gòu)成三種不同的工作方式。1、直通方式：當(dāng)==0時，數(shù)據(jù)可以從輸入端經(jīng)兩個存放器直接進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換器。2、單緩沖方式：兩個存放器之一始終處于直通，即=0或=0，另一個存放器處于受控狀態(tài)。3、雙緩沖方式：兩個存放器均處于受控狀態(tài)。這種工作方式適用于多模擬信號同時輸出的應(yīng)用場合。本設(shè)計中DAC0832的和連接后接單片機(jī)的P3.0，和接地，讓DAC083工作在單緩沖方式下。2.2.3模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片TLC548是一款以開關(guān)電容逐次逼近原理工作且轉(zhuǎn)換速度較快的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，而ADC0832那么能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗，減小數(shù)據(jù)誤差。以下對這兩款模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行方案選擇。方案一，TLC548是美國德州儀器公司生產(chǎn)的8位串行A/D轉(zhuǎn)換器芯片，可與通用微處理器、控制器通過CLK、CS、DATAOUT三條口線進(jìn)行串行接口。是以開關(guān)電容逐次逼近原理工作的8位串行A/D芯片，供電范圍為3V～6V，控制口線少，時序簡單，轉(zhuǎn)換速度快，功耗低，價格廉價，適用于低功耗的袖珍儀器上的單路A/D采樣，也可將多個器件并聯(lián)使用。具有4MHz片內(nèi)系統(tǒng)時鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時間最長17μs，TLC548允許的最高轉(zhuǎn)換速率為45500次/s，TLC549為40000次/s?？偸д{(diào)誤差最大為±0.5LSB，典型功耗值為6mW。采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍，VREF-接地，(VREF+)－VREF-≥1V，可用于較小信號的采樣。TLC548具有片內(nèi)系統(tǒng)時鐘，該時鐘與I/OCLOCK是獨立工作的，無須特殊的速度或相位匹配。當(dāng)CS為高時，數(shù)據(jù)輸出(DATAOUT)端處于高阻狀態(tài)，此時I/OCLOCK不起作用。這種CS控制作用允許在同時使用多片TLC548時，共用I/OCLOCK，以減少多路(片)A/D并用時的I/O控制端口。TLC548還可方便地與具有串行外圍接口(SPI)的單片機(jī)或微處理器配合使用，也可與51系列通用單片機(jī)連接使用。方案二，ADC0832是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分別率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0～5V之間。芯片轉(zhuǎn)換時間僅為32us，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變得更加方便。通過DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。在正常情況下，ADC0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別為CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時并未同時有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計時可以將DO與DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。由于ADC0832據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出，穩(wěn)定性能強，雖然轉(zhuǎn)換速度沒有TCL548快，但是TCL548適用于低功耗的袖珍儀器。綜合各方面因素，方案二更適合本設(shè)計。ADC0832引腳功能及引腳圖如圖2.5所示，實物圖如圖2.6所示。圖2.5ADC0832引腳圖排列圖2.6ADC0832實物圖ADC0832引腳功能：1、：片選使能，低電平芯片使能。2、CH0：模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用。3、CH1：模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。4、GND：芯片參考0電位〔地〕。5、DI：數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。6、DO：數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。7、CLK：芯片時鐘輸入。8、Vcc/REF：電源輸入及參考電壓輸入〔復(fù)用〕。2.2.4運算放大器運算放大器OP07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓〔對于OP07A最大為25uV〕，所以O(shè)P07在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。OP07同時具有輸入偏置電流低〔OP07A為±2nA〕和開環(huán)增益高〔對于OP07A為300V/mV〕的特點，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號等方面。而且OP07具有極低的失調(diào)電壓溫漂，非常低的輸入噪聲電壓幅度及長期穩(wěn)定等特點。該運放可防范應(yīng)用于穩(wěn)定積分、精密絕對值電路、比擬器及微弱信號的精確放大。OP07具有以下幾個特點：1、低輸入偏置電流：1.8nA。2、低失調(diào)電壓漂移：0.5uV/℃。3、超穩(wěn)定，時間：2μV/month最大。4、高電源電壓范圍：±3V至±22V。5、超低偏移：150uV最大。因此，本設(shè)計采用OP07作為運算放大器。2.2.5液晶屏顯示LCD1602可以在LCD顯示屏上完整顯示32個英文字符和日文等一些字符，適合顯示英文文字信息量較小的地方，可以應(yīng)用在計算器、頻率計、信號發(fā)生器、時鐘等產(chǎn)品上。LCD1602引腳如圖3.4所示。LCD1602顯示屏性能及特點：1、顯示容量：16X2個字符。2、芯片工作電壓：4.5-5.5V。3、工作電流2MA〔5V〕不包括背光電流。4、模塊最正確工作電壓為5V。5、字符尺寸：2.95X4.35mm。6、帶有英文和日文字庫，使用方便。LCD1602顯示屏引腳功能表如表2.1所示。表2.1LCD引腳定義引腳號引腳名電平輸入/輸出作用1VSS電源地2VCC電源〔+5V〕3VEE比照調(diào)整電壓4RS0/1輸入0=輸入指令，1=輸入數(shù)據(jù)5R/W0/1輸入0=向LCD寫入指令或數(shù)據(jù)1=從LCD讀取信息6E1,1-0輸入使能信號，1時讀取信息，10(下降沿)執(zhí)行指令7DB00/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line0〔最低位〕8DB10/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line19DB20/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line210DB30/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line311DB40/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line412DB50/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line513DB60/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line614DB70/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line715A+VCCLCD背光電源正極16K接地LCD背光電源負(fù)極2.3本章小結(jié)綜合以上各個方案的論證，本設(shè)計總原理框圖如圖2.7所示。本設(shè)計主要采用常用的STC89C52單片機(jī)芯片作為控制器，P0口和DAC0832的數(shù)據(jù)口直接相連，D/A的電壓輸出端接放大器OP07的輸入端，設(shè)定放大器的放大倍數(shù)為5，輸出到電壓模塊LM317的電壓分辨率0.1V。所以，當(dāng)MCU輸出數(shù)據(jù)增加1的時候，最終輸出電壓增加0.1V，當(dāng)調(diào)節(jié)電壓的時候，可以以每次0.1V的梯度增加或降低電壓。本主電路的原理是通過MCU控制D/A的輸出電壓大小，通過放大器放大，給穩(wěn)壓模塊作為最終輸出的參考電壓，真正的電壓、電流還是由穩(wěn)壓模塊LM317輸出。這樣整個電路就能形成一個閉環(huán)系統(tǒng)，通過對輸出電壓、電流的采集反響，從而對輸出電壓進(jìn)行穩(wěn)壓、恒流調(diào)節(jié)。模數(shù)轉(zhuǎn)換模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC0832三端穩(wěn)壓LM317電壓采樣電流采樣電源單片機(jī)STC89C52液晶屏顯示鍵盤控制數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC0832三端穩(wěn)壓LM317光信號采集燈信號反響繼電器驅(qū)動電壓放大OP07圖2.7系統(tǒng)原理框圖3、硬件模塊設(shè)計3.1單片機(jī)控制模塊單片機(jī)控制模塊主要以51系列的STC89C52芯片為核心，P0口接液晶顯示屏LCD1602作為輸出數(shù)據(jù)顯示傳輸，同時P2.0、P2.1、P2.2是液晶LCD控制端口；P1口接DAC0832作為輸出數(shù)據(jù)傳輸，P3.0為DAC0832控制端口；P3.1，P3.2，P3.3接3個獨立鍵盤作為輸入數(shù)據(jù)傳輸；P2.5,P2.6，P2.7接ADC0832作為輸入/輸出數(shù)據(jù)傳輸。單片機(jī)控制電路如圖3.1所示。單片機(jī)RESET腳所接電路中，開關(guān)KEY1起到復(fù)位的作用。圖3.1單片機(jī)控制電路3.2穩(wěn)壓控制模塊該穩(wěn)壓控制模塊主要由DAC0832、LM337、LM317及運放OP07組成。主要是用DAC0832輸出的參考電壓去控制LM317輸出大小變化。其中DAC0832的基準(zhǔn)電壓Verf來源是通過調(diào)節(jié)LM337基準(zhǔn)源。單片機(jī)STC89C52的P1口和DAC0832的數(shù)據(jù)口直接相連，DAC0832的和連接后接P3.0，和接地，讓DAC0832工作在單緩沖方式下。通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻調(diào)節(jié)LM337的輸出電壓為5.12V，DAC0832的輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓的公式為：ui=-(bn-1*2n-1+bn-2*2n-2+……+b1*2+b0*20)**Rf=-B〔式3.1〕所以在DAC0832的11腳輸出電壓的分辨率為5.12V/256=0.02V，也就是說DAC0832輸入數(shù)據(jù)端每增加1，電壓增加0.02V。穩(wěn)壓控制電路如圖3.2所示。圖3.2穩(wěn)壓控制電路由圖2.3的LM317應(yīng)用電路分析可得，設(shè)運算放大器OP07的輸入電壓分別為Ui1和Ui2，輸出輸出電壓為Vo1。DAC0832的電壓輸出端接運算放大器OP07的輸入端，該放大電路運用了典型的差分放大電路，并由差分放大公式Uo1=Au〔|Ui1-Ui2|〕且放大值A(chǔ)u=〔R8+R9〕/R8，得輸出電壓與輸入電壓關(guān)系：Uo1=(R8+R9)/R8*(|Ui1-Ui2|)=5*〔|Ui1-Ui2|〕(式3.2)電源輸出電壓為：Uout=Uo1+Uref*(1+R11/R12)=Uo1+1.25*(1+R11/R12)=Uo1+1.8〔式3.3〕式3.3中，Uref為R12兩端的電壓，所以最小輸出電壓為1.8V，輸出到電壓模塊LM317的電壓分辨率為0.02*5=0.1V。當(dāng)單片機(jī)輸出數(shù)據(jù)增加1時，最終輸出電壓增加0.1V，當(dāng)調(diào)節(jié)電壓的時候，可以以每次0.1V的梯度增加或者降低電壓。3.3電壓與電流采樣模塊電壓與電流采樣模塊是系統(tǒng)的重要組成局部，ADC0832是一個8位的逐次逼近型ADC，它與一個兩通道的模擬器連接，能對來自端口的兩路單端輸入電壓進(jìn)行采樣。其中單端輸入電壓以0V〔GND〕為基準(zhǔn)。對于ADC0832：以輸入電壓為準(zhǔn)，如果輸入電壓大于設(shè)定的電壓值，那么減小DAC輸出電壓一位數(shù)值，再采樣比擬，如此循環(huán)下去，直到輸入的電壓等于設(shè)定的電壓值或者接近設(shè)定的電壓值。同理，如果輸入的電壓小于設(shè)定的電壓，那么增大輸出電壓一位數(shù)值，再采樣比擬，如此循環(huán)下去，直到輸入的電壓等于設(shè)定的電壓值或接近設(shè)定的電壓值。這樣，就能到達(dá)閉環(huán)反響的目的?！?〕電壓采樣電路電壓采樣電路是在輸出回路中并聯(lián)兩個可調(diào)電阻，調(diào)節(jié)使R14/〔R13+R14〕=0.2〔式3.4〕，那么從兩個電阻之間采樣電壓為0.2Uo〔Uo為電源輸出電壓〕與系統(tǒng)DA轉(zhuǎn)換5Ui對應(yīng)，然后通過運算放大器UA741連接成的電壓跟隨器，對采樣到的電壓輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0832中轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，輸入到單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理。〔2〕電流采樣電路電流采樣電路是為了提高系統(tǒng)控制的靈敏度，采用一級運算放大器對采樣電壓進(jìn)行放大，再送到ADC進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。最后數(shù)據(jù)由單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)處理，而且該芯片是采用串行數(shù)據(jù)傳送方式，硬件電路簡單。放大倍數(shù)Au=R16/R15=60/3=20，通過A/D轉(zhuǎn)換，送給單片機(jī)處理，實現(xiàn)穩(wěn)流功能。電壓/電流采樣電路如圖3.3所示。3.4顯示模塊顯示的方式很多，主要分為兩類：LED顯示，LCD顯示。LED是由發(fā)光二極管組成的顯示屏，其顯示亮度高，制作本錢低，能提供寬達(dá)160°的視角，可以顯示各種文字、數(shù)字、彩色圖像及動畫信息，也可以播放電視、錄像、VCD、DVD等彩色視頻信號，多幅顯示屏還可以聯(lián)網(wǎng)播出，而且LED顯示屏的單個元素反響速度是LCD液晶屏的1000倍，在強光下也可以照看不誤。但由于其耗電較大，所用端口隨顯示的數(shù)據(jù)位數(shù)增加而增加。如果采用動態(tài)掃描方式顯示，那么占用CPU的時間，如果采用靜態(tài)顯示那么需要加鎖存器，消耗硬件制作時間。而采用LCD顯示屏顯示那么更為清晰、直觀，而且還能使電路簡單，更適合我們學(xué)生使用。從以上諸多因素來看，采用LCD顯示更為理想。LCD最常用的是1602液晶模塊，LCD1602可以在LCD顯示屏上完整顯示32個英文字符和日文等一些字符，符合顯示英文文字信息量較小的地方，同時還可以清晰顯示英文名稱和電壓電流單位，電壓〔三位：十位、個位、小數(shù)位〕，電流〔三位：個位、兩位小數(shù)〕。通過單片機(jī)編程控制第4腳RS數(shù)據(jù)/命令選擇端〔H/L〕，第5腳R/W讀/寫選擇端〔H/L〕，第6腳E使能信號，從而實現(xiàn)顯示效果。LCD1602顯示電路如圖3.4所示。它的顯示運行原理如下：讀狀態(tài)：輸入：RS=L，RW=H,E=H;輸出：D0～D7=狀態(tài)字。寫指令：輸入：RS=L，RW=L，D0～D7=指令碼，E=高脈沖；輸出：無。讀數(shù)據(jù)：輸入：RS=H，RW=H，E=H；輸出：D0～D7=數(shù)據(jù)。寫數(shù)據(jù)：輸入：RS=L，RW=L，D0～D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖；輸出：無圖3.3電壓/電流采樣電路圖3.4LCD1602顯示電路3.5鍵盤模塊系統(tǒng)中鍵盤模塊設(shè)計了三個按鍵KEY2，KEY3，KEY4.如圖3.5所示，分別由單片機(jī)P3.1、P3.2、P3.3輸入。KEY2為翻頁按鍵，最近設(shè)置的電壓大小保存在單片機(jī)的存儲器里，這樣就能省去了反復(fù)設(shè)置電壓的麻煩。KEY3為電壓增加，KEY4為電壓減小，按一下KEY3，當(dāng)前電壓增加0.1V，按一下KEY4，當(dāng)前電壓減小0.1V。圖3.5鍵盤電路3.6光信號采集模塊由光敏電阻，電位器電阻，NPN管以及UA741運算放大器組成，如圖3.6所示。當(dāng)光敏電阻受到光照射時，電阻減小，運放同向輸入端為低電平；當(dāng)光照較弱時，電阻增加，運放同向輸入端為高電平。光控電路的輸出信號經(jīng)過電壓跟隨器后，將比擬微弱的電流信號放大到單片機(jī)能夠識別的電流，然后由運算放大器輸出端將放大后的信號傳給單片機(jī)的P3.4口。電路中的集電極電阻R20作為限流電阻，保護(hù)三極管；調(diào)節(jié)電位器R21能夠改變基極電流，從而控制發(fā)射極和集電極電流，進(jìn)而控制整個光控電路對光信號的靈敏度。圖3.6光信號采集電路單片機(jī)P3.4口作為光控信號的輸入口，P2.3口作為輸出端，與繼電器驅(qū)動相連。3.7繼電器驅(qū)動模塊運算放大器UA741同相輸入端與單片機(jī)P2.3口相連，因為單片機(jī)高電平時輸出的電流大概是0.08-0.16mA，因此需要采用由UA741構(gòu)成的電壓跟隨器將微弱的單片機(jī)輸出信號放大，提高帶負(fù)載能力，使輸出電流能夠帶動三極管，但為防止電流過大燒壞三極管，因此加上限流電阻，從而通過三極管的開關(guān)作用來驅(qū)動繼電器。繼電器選擇5V電壓供電，觸點電流為1A，吸合電流設(shè)為50mA，將基極電流控制在0.5mA，應(yīng)選擇三極管的，基極電流所以三極管的集電極電流〔負(fù)載電流〕的額點值要大于50mA，三極管的集電極-發(fā)射極和集電極-基極間的最大額定值要大于5V，即，所以選用9013三極管，它的參數(shù)為集電極-基極擊穿電壓為30V，集電極-發(fā)射極擊穿電壓為25V，集電極電流為500mA，基極電流為50mA。當(dāng)開關(guān)的負(fù)載為繼電器等感性負(fù)載時，在截斷流過負(fù)載的電流時〔晶體管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)時〕，會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。這時產(chǎn)生的電壓非常大，一般為一百伏或幾百伏。當(dāng)這種電壓超過晶體管的時，晶體管將會被擊穿。因此給繼電器并上一個反向電壓達(dá)1000V的1N4007，將集電極的電位鉗制在左右，防止三極管被擊穿。繼電器驅(qū)動電路如圖3.7所示。圖3.7繼電器驅(qū)動電路4、軟件設(shè)計4.1主程序模塊開始開始初始化數(shù)據(jù)采集A/D轉(zhuǎn)換子程序反響比擬子程序取鍵號電壓是否增加？電壓是否減??？調(diào)用電壓加0.1V子程序調(diào)用電壓減0.1V子程序YYNND/A轉(zhuǎn)換輸出控制燈圖4.1軟件主程序流程圖軟件主程序流程圖如圖4.1所示，負(fù)責(zé)與各子程序模塊的接口和檢查鍵盤功能號。程序運行后，開始檢測是否有鍵按下，假設(shè)有那么進(jìn)入設(shè)定按鍵功能。液晶LCD1602直接顯示CPU設(shè)定的數(shù)值。同時系統(tǒng)不斷采集外部數(shù)據(jù)，經(jīng)過相關(guān)運算、分析，然后發(fā)出命令對實際值進(jìn)行相應(yīng)的修正，控制輸出電壓可調(diào)，穩(wěn)定。4.2電壓反響比擬子程序模塊比擬子程序流程圖如圖4.2所示，通過比擬子程序得出實際值與設(shè)定值的差值，如果是實際值大于設(shè)定值那么將原來的顯示設(shè)定值減去這個差值再轉(zhuǎn)換，如果是實際值小于設(shè)定值那么將原來的顯示設(shè)定值加上這個差值再轉(zhuǎn)換。保存顯示設(shè)定值保存顯示設(shè)定值|實際值-設(shè)定差值|大于1?原來的顯示設(shè)定值+差值恢復(fù)現(xiàn)場顯示結(jié)果返回NNYY保護(hù)現(xiàn)場實際值<設(shè)定值？原來的顯示設(shè)定值-差值圖4.2反響比擬子程序流程圖4.3按鍵掃描子程序模塊在開始掃描發(fā)現(xiàn)有鍵按下時，先進(jìn)行消抖，防止由于按鍵振動導(dǎo)致誤判。然后依次判斷第一個鍵、第二個鍵和第三個鍵是否按下，當(dāng)判斷其中某一個鍵按下，立即輸出返回值。按鍵掃描程序流程圖如圖4.3所示。NNNNYYY開始掃描按鍵第三個鍵按下輸出返回值退出是否有鍵按下消抖第一個鍵是否按下？第二個鍵是否按下？圖4.3按鍵掃描子程序流程圖5、系統(tǒng)測試5.1硬件測試1、在進(jìn)行DAC0832電壓的調(diào)試時，調(diào)節(jié)電位器R6使三端穩(wěn)壓器LM337穩(wěn)定輸出電壓為5V。由于三端穩(wěn)壓器LM337性能不是很穩(wěn)定，要細(xì)心調(diào)試，直到輸出電壓到達(dá)要求。2、運算放大器OP07的正輸入端電壓是來自于DAC0832的輸出。所以在調(diào)試過程中，要測量OP07的輸出端電壓是否為0.1V的步進(jìn)。由于電阻會存在誤差，測試時又要考慮是否需要稍微增加或減少DAC0832的輸入電壓，以保證系統(tǒng)的精確度。3、由于運算放大器OP07是采用雙電源供電，所以雙電源可能會存在不平衡性，以至于造成放大的誤差。要反復(fù)調(diào)節(jié)電位器R10使放大系統(tǒng)到達(dá)平衡狀態(tài)。4、如果數(shù)控電源的最終輸出端沒有到達(dá)步進(jìn)為0.1V的指標(biāo)，這時就需要檢查三端穩(wěn)壓器LM317的性能好壞。5、在檢測運算放大器是否起到電壓放大作用時，如果電壓沒有放大，先檢查運放的每個引腳是否接對，再檢查運放的VCC驅(qū)動電源是否接上，最后檢查元器件是否損壞。6、在調(diào)試三極管時，發(fā)現(xiàn)三極管不能按要求進(jìn)行導(dǎo)通和關(guān)斷。這時先看看三極管的每個引腳是否接錯，如果沒有再用萬用表測量每兩個腳之間的阻值，檢查三極管是否燒壞。7、DEG942繼電器是否能夠正常工作。用一個5V電源接在繼電器驅(qū)動電源兩端，當(dāng)聽到“嘡〞的一聲，用萬用表測量其中一組管腳是否導(dǎo)通；然后將5V電源去掉后，再次聽到“嘡〞的一聲，用萬用表測量另外一組管腳是否導(dǎo)通。如果兩組管腳都能夠?qū)?，能繼電器正常；如果在接通電源前后導(dǎo)通管腳并沒有變化，那么先檢查驅(qū)動電源是否正常為5V，不是那么繼電器已損壞。在測量時，用穩(wěn)定可調(diào)直流源向單片機(jī)輸入電壓，通過單片機(jī)數(shù)據(jù)處理和數(shù)模轉(zhuǎn)換后，用萬用表測量測量數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端，這樣就能得到測量數(shù)據(jù)。在用可調(diào)直流源進(jìn)行輸入時，先用萬用表測量輸入端電壓是否存在誤差，在確定輸入電壓準(zhǔn)確的情況下再進(jìn)行測量操作。測量結(jié)果如表5.1所示。測量結(jié)果：表5.1電壓測試表系統(tǒng)理論電壓值〔V〕系統(tǒng)測量電壓值〔V〕誤差〔V〕4.03.8-0.15.05.506.07.508.09.00根據(jù)上表測量數(shù)據(jù)情況進(jìn)行數(shù)據(jù)誤差分析：絕對誤差：〔0.2+0.1+……+0+0.2〕/12=0.11V〔式5.1〕相對誤差rA=〔0.2/4.0+0.1/4.5+……+0/9.0+0.2/9.5〕/12=1.73%〔式5.2〕由式5.1、式5.2所示，相對誤差為1.73%<2%，符合本設(shè)計要求。5.2軟件調(diào)試采用keiluvision2進(jìn)行調(diào)試。在編制完C語言后，在keiluvision2界面下進(jìn)行調(diào)試分析。在進(jìn)行調(diào)試的過程中，發(fā)現(xiàn)了諸多問題，例如：在主程序中應(yīng)用到的函數(shù)，沒有在程序開始對其定義；在某一句程序完結(jié)后沒有加上分號；在某一段程序中多加了一個大括號，導(dǎo)致了這一段的每一句程序都顯示有錯誤；在編制程序時編了兩段主程序，導(dǎo)致了子程序無法調(diào)用。在同學(xué)和老師的幫助下，我一步一步地將這些錯誤修改完成。編譯結(jié)果如圖5.1所示。圖5.1程序編譯結(jié)果在proteus中畫好電路圖之后，將keil編寫的源程序?qū)隨TC89C52單片機(jī)中后進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖5.2所示。圖5.2仿真結(jié)果6、總結(jié)和展望經(jīng)過幾十天的艱苦奮戰(zhàn)，在老師的悉心指導(dǎo)下終于完成了畢業(yè)設(shè)計的根本要求，雖然過程是艱苦的，但是我一步一個腳印的走了過來，最終獲得了成功的喜悅。畢業(yè)設(shè)計之初，我以飽滿熱情投入到工作中去，積極詢問指導(dǎo)老師，虛心向同學(xué)請教，認(rèn)真查閱圖書、資料、手冊。在這次畢業(yè)設(shè)計之中，我學(xué)到了許多珍貴經(jīng)驗。鍛煉了我獨立思考，獨立分析，獨立解決問題的能力，同時以深刻感到自己對許多知識還不甚了解。通過畢業(yè)設(shè)計，對一些已學(xué)過的知識，是一個很好的回憶，穩(wěn)固了自己所學(xué)的知識，又從實踐中驗證了理論知識，實踐與理論相結(jié)合。本設(shè)計是采用以單片機(jī)為核心，通過LM317三端穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓，采用D/A輸出調(diào)節(jié)晶體管的偏置電流/電壓。此方案能夠有效的節(jié)省時間，并且提高輸出精度。當(dāng)單片機(jī)通過閉環(huán)負(fù)反響調(diào)節(jié)回路的A/D轉(zhuǎn)換檢測到電壓沒到達(dá)設(shè)定值時，將再次對輸出電壓進(jìn)行調(diào)制，直到輸出電壓到達(dá)設(shè)定值；電壓值理論上是線性變化的，不會產(chǎn)生高次諧波。根本到達(dá)了此次畢業(yè)設(shè)計的預(yù)期目的。通過本次設(shè)計，以前沒有認(rèn)真消化、吸收的、不能觸類旁通的、彼此各科知識沒有有效地掌握的以及遇到問題不知從何下手的，現(xiàn)在在指導(dǎo)老師的幫助下，得到了解決。而且在幾個月的設(shè)計中，綜合能力得到了提高。放眼今后，路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)今后的開展方向之一將是以微處理器為核心的數(shù)控穩(wěn)壓系統(tǒng)，它將利用最新的計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及數(shù)字化技術(shù)，充分發(fā)揮微處理器強大的信息處理能力，使其突破傳統(tǒng)穩(wěn)壓系統(tǒng)的概念。將來控制電路采用全數(shù)字化，并且進(jìn)一步提高了電源設(shè)備的可靠性；將隨著微處理器和監(jiān)控軟件的引入，電源的自我監(jiān)控能力普遍增強，可以實時地監(jiān)控設(shè)備本身的各種運行參數(shù)和狀態(tài)，預(yù)警功能和故障診斷功能，有效地實現(xiàn)了實驗電源的無人值守；隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用日益普及和信息處理技術(shù)的不斷開展，在管理上到達(dá)網(wǎng)絡(luò)化，電源設(shè)備具備數(shù)據(jù)處理和通信能力，通過其智慧型人機(jī)界面，使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員可以隨時監(jiān)控電源設(shè)備運行狀態(tài)、各項技術(shù)參數(shù)；具有遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)功能，使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員可定時開關(guān)電源。隨著科學(xué)技術(shù)的開展，數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化將是穩(wěn)壓控制系統(tǒng)的開展方向，加上計算機(jī)技術(shù)的迅速開展，將使之具有非常廣闊的開展空間。參考文獻(xiàn)[1]胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1996[2]鄒紅.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計[M].北京:人民郵電出版社，2023[3]李祥臣.模擬電子技術(shù)根底教程[M].北京:清華大學(xué)出版社.2005[4]李朝青.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M].北京:航空大學(xué)出版社,1998[5]鄔寬明.單片機(jī)外圍器件實用手冊[M].北京:航空大學(xué)出版社,1998[6]先鋒工作室.單片機(jī)程序設(shè)計實例[M].北京:清華大學(xué)出版社,2002[7]湯毅剛,彭喜元,孟升衛(wèi),劉兆慶.MCS-51單片機(jī)使用子程序設(shè)計[M].哈爾濱:工社業(yè)大學(xué)出版,2003[8]陳明熒.8051單片機(jī)課程設(shè)計實訓(xùn)教材[M].北京:清華大學(xué)出版社,2003[9]揚本文,鄭旭東.城市路燈照明節(jié)能方案及運行管理[J].湖北電力,2006(8)：61-62[10]鄒常茂,韓慶軍．國內(nèi)智能照明節(jié)電器設(shè)備的現(xiàn)狀與技術(shù)特性[J].節(jié)能與環(huán)保，2(X)3(12)：52-53[11]王新賢.通用集成電路速查手冊[M].濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社,2002[12]馬忠梅.單片機(jī)的C語言應(yīng)用程序設(shè)計[M].北京:北京北航出版社,2003[13]潘新民王燕芳.微型計算機(jī)控制技術(shù)[M].北京:高等教育出版,2004[14]李鴻.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].湖南:湖南大學(xué)出版社,2004[15]李葉紫.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004[16]Jun-LianZhangandJian-XunJin,AnalysisofDCPowerTransmissionUsingHighSuperconductingCables[J].JournalofElectronicScienceandTechnologyofChina,2023.(2-10)[17]S.Levialdi,NATOASTonSigitalimageprocessing[J].1980(105-145)[18]PowerIntegration.Inc.Topswich-GXdatasheets[R].2000(TOP242-249)[19]PowerIntegration.Inc.Nationalsemiconductordatasheets[R].2005[20]ClovisL.Tondo.ScottE.Gimpel.TheCAnswerBookSolutionstotheExercisesinTheCProgrammingLanguage[R].2000致謝從確定設(shè)計題目到現(xiàn)在完成畢業(yè)設(shè)計論文的過程中，尤其是在設(shè)計的前期準(zhǔn)備工作和設(shè)計的過程中，導(dǎo)師提出了許許多多珍貴的設(shè)計意見，在短暫的相處時間里，老師淵博的知識、敏銳的思路和實事求是的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象，這也將對我不久的工作，起到很大的煽動作用，將使得我終身受益。在這里，我要向支持和鼓勵我的老師說聲謝謝，通過這次畢業(yè)設(shè)計，我發(fā)現(xiàn)我可以開發(fā)自己遇難而上的潛力和不怕苦的精神。感謝李月華老師的指點，使我在預(yù)期的時間內(nèi)完成這次設(shè)計。在此請接受我最誠摯的謝意。附錄一系統(tǒng)整體原理圖圖1系統(tǒng)整體原理圖附錄二系統(tǒng)源程序#include<REG52.H>#include<STDIO.H>#include<INTRINS.H>#include<MATH.H>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#define_Nop()_nop_()#defineDATP0uchargo;sbitK1=P3^1;//第一個鍵sbitK2=P3^2;//第二個鍵sbitK3=P3^3;//第三個鍵sbitWR2=P3^0;//DAC的控制端//位定義#defineLcd_DataP0//定義數(shù)據(jù)端口sbitRS=P2^0;//定義連接端口sbitRW=P2^1;sbitE=P2^2;sbitBusy=P0^7;bithold=0;bit_Int=0;bitk=0;bitm=0;bitfushu=0;bitq=0;//全局變量定義uintDAdat;//存放送到DA的數(shù)據(jù)uintADdat;//存放送到AD的數(shù)據(jù)uintx;//ucharAddat;//存放從ADC讀出的數(shù)據(jù)ucharvol;//存放輸入電壓值ucharkeynum;ucharkyreg;uchartemp;//存放功能狀態(tài)ucharhh;///數(shù)組定義staticcodeucharDisp[]="0123456789-";staticcodeucharDisp2[]="Error!";staticcodeucharDisp3[]="Volis:";//函數(shù)聲明ucharkeyread(void);//讀鍵函數(shù)voidkeyread2(void);//讀鍵函數(shù)2voidkeyread3(void);//讀鍵函數(shù)3voidreADC(void);//AD反響讀數(shù)函數(shù)ucharcmp(ucharAddat,ucharDAdat);//反響比擬函數(shù)voidlcdinit();//LCD初始化函數(shù)voidlcdcmd(ucharcmd);//LCD寫控制字函數(shù)voidlcddata(uchardat);//LCD寫數(shù)據(jù)函數(shù)voidseDAC(ucharDAdata);//DAC送數(shù)函數(shù)voiddelay(uchart);//延時函數(shù)voidextint(void);voidvolchange();//輸出電壓自增自減函數(shù)/***********************光控驅(qū)動繼電器***********************/sbitJD=P2^3;sbitGM=P3^4;voiddelay0(uintz);voiddelay(uchart);voidinit() { TMOD=0x10; EA=1; ET1=1; JD=0; GM=0; while(1) { if(JD==1) { delay0(10000); JD=0; } } }voidcounter1()interrupt3 { if(GM==1) {JD=1;}} voiddelay0(uintz) { uintx,y; for(x=110;x>0;x--) for(y=z;y>0;y--);}/***********************輸出電壓自增自減程序***********************/voidvolchange(){uchari,a,b,c,y,z;if(temp==1&&(DAdat<511)){if(q){if(z==9){DAdat+=3;z=0;}//進(jìn)位elseDAdat+=2;}elseDAdat+=3;z++;if(DAdat>=129){x=x+1;lcdcmd(0x01);for(i=0;i<7;i++)lcddata(Disp3[i]);c=x/100,a=x%100/10;b=x%10;//一位小數(shù)、個位、十位的運算lcdcmd(0x01);for(i=0;i<7;i++)lcddata(Disp3[3]);//電壓顯示lcddata(Disp[c]);lcddata(Disp[a]);lcddata('.');lcddata(Disp[b]);lcddata('V');}}elseif(temp==2&&(DAdat>1)){if(q){if(y==9){DAdat-=3;y=0;}//借位elseDAdat-=2;}elseDAdat-=3;y++;if(DAdat>127){x=x-1;c=x/100,a=x%100/10;b=x%10;//一位小數(shù)、個位、十位的運算lcdcmd(0x01);for(i=0;i<7;i++)lcddata(Disp3[i]);//電壓顯示lcddata(Disp[c]);lcddata(Disp[a]);lcddata('.');lcddata(Disp[b]);lcddata('V');}}hh=0;}/***********************DAC送數(shù)***********************/voidseDAC(ucharDAdat){WR=1;_Nop();_Nop();DAT=DAdat;WR=0;_Nop();_Nop();WR=1;}//**********讀鍵值**********ucharkeyread(){ucharkysta=1;//按鍵標(biāo)志，kysta=1無按鍵while(kysta)//鎖定P3口低三位{P3=0x0e;kyreg=P3;if(kyreg!=0x0e){delay(20);kyreg=P3;if(kyreg!=0x0e){if(kyreg==0x0c)return11;//第一個鍵if(kyreg==0x0a)return12;//第二個鍵if(kyreg==0x06)return13;//第三個鍵}}while(kyreg!=0x0e)//鍵復(fù)位{P3=0x0e;kyreg=P3;}}}voidkeyread2(){if(K2==0)//KEY2鍵實現(xiàn)數(shù)據(jù)增加{WR2=1;delay(50);WR2=0;if(K2==0)//第二個鍵按下