五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)完成了以AT89S51單片機(jī)和DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片為核心的數(shù)控直流電源。該設(shè)計(jì)由供電模塊、4×4鍵盤模塊、單片機(jī)控制模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、功率放大模塊、過(guò)流保護(hù)模塊和顯示模塊組成。4×4鍵盤是一個(gè)程控鍵盤，作為數(shù)控電源的輸入端。單片機(jī)控制的D/A轉(zhuǎn)換芯片與功率放大模塊是本電源的執(zhí)行單位，實(shí)現(xiàn)

2、了輸出電壓的數(shù)控功能。輸出的電壓值由兩位的數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。當(dāng)輸出電流超過(guò)200mA時(shí)，立即實(shí)行過(guò)流保護(hù)，關(guān)閉輸出。</p><p>　　論文主要介紹了上述各模塊的工作原理及其實(shí)現(xiàn)方法。重點(diǎn)介紹了如何運(yùn)用AT89S51控制DAC0832芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)控電壓源。同時(shí)，也詳細(xì)介紹了程控鍵盤與過(guò)流保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法。最后，論文還對(duì)用本方案做出來(lái)的數(shù)控電源產(chǎn)品進(jìn)行了數(shù)據(jù)測(cè)試與分析，結(jié)果均符合設(shè)計(jì)要求。</p><

3、;p>　　關(guān)鍵詞 數(shù)控直流電源；程控鍵盤；動(dòng)態(tài)顯示；過(guò)流保護(hù)；數(shù)模轉(zhuǎn)換</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　A Digital DC Power Supply is introduced in this paper, which bases on the microcontroller of the AT89S51 and

4、 the digital-to-analog chip of the DAC0832. The design is composed of power supply module, 4×4 keyboard module, microcontroller control module, D/A converter module, power amplifier module, over-current protection m

5、odule and display module. The 4×4 keyboard as the input of the Digital DC Power Supply is a Program-Controlled Keyboard. The D/A converter chip controlled by microcontroller and</p><p>　　The principle a

6、nd the implementation of every module are introduced in the paper. And the method of how to use the AT89S51 to control the DAC0832 for carrying out the Numerical Control Direct Current Power Supply is emphasized. In addi

7、tion, the paper also tells the realization method of the Program-Controlled Keyboard and the over-current protection. A data analysis of the production is given at last. It proves that the result matches the design requi

8、rements very well.</p><p>　　Key words Digital DC Power Supply Program-Controlled Keyboard Dynamic Display Over-Current Protection D/A Conversion</p><p><b>　　目 錄</b></p>

9、<p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 研究背景及意義1</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)

10、內(nèi)容與要求2</p><p>　　第2章 硬件電路的原理與設(shè)計(jì)3</p><p><b>　　2.1 概述3</b></p><p>　　2.2 電源模塊3</p><p>　　2.3 按鍵模塊4</p><p>　　2.4 單片機(jī)控制模塊5</p><p>　

11、　2.4.1 STC12C5A60S2簡(jiǎn)介5</p><p>　　2.4.2 單片機(jī)電路5</p><p>　　2.5 DC-AC轉(zhuǎn)換模塊6</p><p>　　2.6 聲控模塊8</p><p>　　2.7 過(guò)流保護(hù)模塊9</p><p>　　2.8 顯示模塊10</p><p>

12、　　2.9 本章小結(jié)10</p><p>　　第3章 軟件設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.2 鍵盤按鍵識(shí)別程序13</p><p>　　3.3 鍵盤編碼識(shí)別與處理程序13</p><p>　　3.4 數(shù)碼管顯示子程序14</p><p&g

13、t;　　3.5 電壓輸出子程序15</p><p>　　3.6 過(guò)流保護(hù)程序16</p><p>　　3.7 本章小結(jié)16</p><p>　　第4章 安裝調(diào)試17</p><p>　　4.1 硬件電路的調(diào)試17</p><p>　　4.1.1 供電電路的檢測(cè)17</p><p>　

14、　4.1.2 各芯片供電情況與連接情況檢測(cè)17</p><p>　　4.1.3 按鍵功能的檢測(cè)18</p><p>　　4.2 軟件調(diào)試18</p><p>　　4.3 軟硬件聯(lián)調(diào)19</p><p>　　4.4 本章小結(jié)19</p><p>　　第5章 數(shù)據(jù)測(cè)試與分析20</p><p

15、>　　5.1 數(shù)據(jù)測(cè)試20</p><p>　　5.1.1 輸出端空載時(shí)實(shí)際輸出電壓20</p><p>　　5.1.2 輸出帶載0.2A時(shí)實(shí)際輸出電壓20</p><p>　　5.1.3 穩(wěn)壓電源負(fù)載特性20</p><p>　　5.2 系統(tǒng)誤差分析21</p><p>　　5.3 本章小結(jié)22&l

16、t;/p><p><b>　　結(jié)論23</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)24</b></p><p><b>　　致謝25</b></p><p>　　附錄1 總程序26</p><p>　　附錄2 總電路圖28</p>

17、<p>　　附錄3 元件清單29</p><p>　　附錄4 底層PCB圖30</p><p>　　附錄5 頂層PCB圖31</p><p>　　附錄6 頂層與底層混合PCB圖32</p><p>　　附錄7 實(shí)物圖33</p><p><b>　　第1章 緒論</b><

18、/p><p>　　1.1 研究背景及意義</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一，廣泛地應(yīng)用于日常生活、教學(xué)、科研等領(lǐng)域。現(xiàn)在許多家庭都進(jìn)入了數(shù)碼化時(shí)代，各式各樣的電子產(chǎn)品出現(xiàn)在每家每戶，而這些電子產(chǎn)品需要各種不同參數(shù)的直流穩(wěn)壓電源為它們供電，因此，研究開發(fā)簡(jiǎn)易、穩(wěn)定可靠、精度高、體積小的電源變得尤為重要。傳統(tǒng)的多功能直流穩(wěn)壓電源功能簡(jiǎn)單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體

19、積大、復(fù)雜度高。這些直流穩(wěn)壓電源品種很多，但均存在以下兩個(gè)問(wèn)題：（1）輸出電壓是通過(guò)粗調(diào)（波段開關(guān)）及細(xì)調(diào)（電位器）來(lái)調(diào)節(jié)。這樣，當(dāng)輸出電壓需要精確輸出或需要在一個(gè)小范圍內(nèi)改變時(shí)（如1. 05～ 1. 07V )，困難就較大。另外，隨著使用時(shí)間的增加，波段開關(guān)及電位器難免接觸不良，對(duì)輸出會(huì)有影響。（2）穩(wěn)壓方式均是采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，對(duì)過(guò)載進(jìn)行限流或截流型保護(hù)，電路構(gòu)成復(fù)雜，穩(wěn)壓精度也不高[1]。</p><p>

20、;　　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(shí)際生活中，都是由220V 的交流電網(wǎng)供電。這就需要通過(guò)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，若由晶體管濾波器來(lái)替代，則可縮小直流電源的體積，減輕其重量，且晶體管濾波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成本，又縮小了其體積，使家用電器小型化。&

21、lt;/p><p>　　而基于單片機(jī)控制的直流穩(wěn)壓電源就能較好地解決以上傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的不足，并使穩(wěn)壓電源也進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代[1]。</p><p>　　1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　從上世紀(jì)九十年代末起，隨著對(duì)系統(tǒng)更高效率和更低功耗的需求，電信與數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的技術(shù)更新推動(dòng)電源行業(yè)中直流/直流電源轉(zhuǎn)換器向更高靈活性和智能化方向發(fā)展。在80年代的第一代分布式供

22、電系統(tǒng)開始轉(zhuǎn)向到20世紀(jì)末更為先進(jìn)的第四代分布式供電結(jié)構(gòu)以及中間母線結(jié)構(gòu)，直流/直流電源行業(yè)正面臨著新的挑戰(zhàn)，即如何在現(xiàn)有系統(tǒng)加入嵌入式電源智能系統(tǒng)和數(shù)字控制系統(tǒng)[1]。</p><p>　　早在20世紀(jì)90年代中，半導(dǎo)體生產(chǎn)商們就開發(fā)出了數(shù)控電源管理技術(shù)，而在當(dāng)時(shí)，這種方案的性價(jià)比與當(dāng)時(shí)廣泛使用的模擬控制方案相比處于劣勢(shì)，因而無(wú)法被廣泛采用。由于板載電源管理的更廣泛應(yīng)用，行業(yè)對(duì)能源節(jié)約和運(yùn)行最優(yōu)化的關(guān)注，電源行

23、業(yè)和半導(dǎo)體生產(chǎn)商們便開始共同開發(fā)這種名為“數(shù)控電源”的新產(chǎn)品。從組成上，數(shù)控電源可分成器件、主電路與控制等三部分。電源采用數(shù)字控制，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　（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。</p><p>　?。?）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。</p><p&g

24、t;　?。?）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。</p><p>　　（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。</p><p>　?。?

25、）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。</p><p>　?。?）容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

26、靠性、高冗余度的逆變電源并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)。</p><p>　　現(xiàn)今隨著直流電源技術(shù)的飛躍發(fā)展，整流系統(tǒng)由以前的分立元件和集成電路控制發(fā)展為微機(jī)控制，從而使直流電源智能化，具有遙測(cè)、遙信、遙控的三遙功能，基本實(shí)現(xiàn)了直流電源的無(wú)人值守。</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求</p><p>　　本設(shè)計(jì)研究的主要內(nèi)容是利用AT89S51單片機(jī)，控制電壓輸出、顯示和數(shù)模

27、轉(zhuǎn)換芯片DAC0832，從而制作出一個(gè)數(shù)控直流穩(wěn)壓電源，實(shí)現(xiàn)如下具體參數(shù)：</p><p>　　1、輸出電壓：范圍0～＋9.9V，步進(jìn)0.1V，紋波不大于10mV；</p><p>　　2、輸出電流：0～200mA；</p><p>　　3、輸出電壓值由數(shù)碼管顯示；</p><p>　　4、由“＋”、 “－”兩鍵分別控制輸出電壓步進(jìn)增減；&l

28、t;/p><p>　　5、由鍵盤輸入輸出電壓的預(yù)置初值。</p><p>　　6、制作一個(gè)穩(wěn)壓直流電源，輸出電壓為±15V、+ 5V，為本設(shè)計(jì)供電。</p><p>　　同時(shí)，研究的主要內(nèi)容還包括4×4程控鍵盤的實(shí)現(xiàn)，動(dòng)態(tài)顯示的實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)控制算法的編寫，雙面板的制作方法等。</p><p>　　第2章 硬件電路的原理與設(shè)計(jì)&

29、lt;/p><p><b>　　2.1 概述</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)由7個(gè)模塊組成，它們分別是：供電模塊、4×4鍵盤模塊、AT89S51單片機(jī)控制模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、功率放大模塊、過(guò)流保護(hù)模塊與顯示模塊（如圖2-1所示）。其中，單片機(jī)控制模塊和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊是設(shè)計(jì)的核心部分[2]。各模塊的功能如下：</p><p>　　供電模塊

30、：提供±15V和+5V的直流穩(wěn)壓電源，為各模塊供電。</p><p>　　4×4鍵盤模塊：用于設(shè)定預(yù)置電壓值，作為控制輸出的信號(hào)輸入端。</p><p>　　單片機(jī)控制模塊：控制核心，協(xié)調(diào)各部分的工作。</p><p>　　數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊：隨輸入數(shù)據(jù)的變化，提供準(zhǔn)確、穩(wěn)定、線性的電流變化，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控電壓、0.1V步進(jìn)等功能。</p>

31、<p>　　功率放大模塊：對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換部分得到的電壓、電流進(jìn)行放大，從而實(shí)現(xiàn)功率放大。</p><p>　　過(guò)流保護(hù)模塊：實(shí)現(xiàn)輸出過(guò)流保護(hù)，保證本電源與用電器件的安全。</p><p>　　顯示模塊：用于顯示預(yù)置電壓值與輸出電壓值，過(guò)流時(shí)會(huì)突然熄滅，作為警示信號(hào)之一。</p><p>　　圖2-1 本設(shè)計(jì)的方框圖</p><p>&

32、lt;b>　　2.2 供電模塊</b></p><p>　　供電模塊要求輸入220V、50Hz的交流電，輸出+15V，－15V，+5V三種電壓（電路如圖2-2所示）。+5V主要供單片機(jī)模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片與顯示模塊使用，電流大約為600mA；－15V作為運(yùn)放的負(fù)電源，電流較小，不超過(guò)100mA；+15V作為運(yùn)放的正電源，同時(shí)也是穩(wěn)壓輸出電路的主電源，最大電流約為800mA。因此，在本設(shè)計(jì)中都選用了

33、最大輸出電流為1A的穩(wěn)壓管（LM系列）。</p><p>　　對(duì)于濾波電容的選擇，要考慮三點(diǎn)：① 整流管的壓降；② 7815與7915最小允許壓降；③ 電網(wǎng)波動(dòng)10% [3]。</p><p>　　（1）±15V電源（器件為L(zhǎng)M7815與LM7915并以通過(guò)1A電流計(jì)算）</p><p>　　由上述3要素計(jì)算允許波紋的峰-峰值 </p>&l

34、t;p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　按近似電流放電計(jì)算，并設(shè)（通角）則：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　故選取濾波電容。</b></p><p>　　Potell圖（略）</p><

35、p>　　圖2-2 供電模塊的電路</p><p>　?。?）+5V電源（器件為L(zhǎng)M7805并以通過(guò)1A電流計(jì)算）</p><p>　　計(jì)算允許的最大波紋峰-峰值 </p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　則： （2-4）</p

36、><p><b>　　故選取濾波電容 。</b></p><p>　　注：圖2-2中的LED燈用作電源指示燈。當(dāng)電路通電時(shí)，指示燈亮；當(dāng)電路斷電時(shí)，指示燈熄滅[4]。R18為分壓電阻，調(diào)整其阻值會(huì)使LED燈變暗或者變亮。</p><p><b>　　2.3 鍵盤模塊</b></p><p>　　鍵盤的實(shí)

37、現(xiàn)電路如圖2-3所示。這是一個(gè)4×4已編碼的鍵盤電路，采用程控掃描方式工作。當(dāng)鍵盤工作時(shí)，先讓P1口高四位輸出低電平，低四位輸出高電平（即00001111）。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，P1口的低四位中，總有一位的電平被拉低，變?yōu)榈碗娖剑@時(shí)讀取P1口的狀態(tài)，得到低四位狀態(tài)的數(shù)據(jù)。再讓P1口高四位輸出高電平，低四位輸出低電平（即11110000）。同理高四位中，總有一位的電平被拖低，變?yōu)榈碗娖剑@時(shí)再一次讀取P1口的狀態(tài)，得到高四位狀態(tài)的

38、數(shù)據(jù)。將兩次得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行或操作后，再與已編好的碼值進(jìn)行比較，就可以知道是哪個(gè)鍵被按下，接著識(shí)別該鍵的鍵名值，并做該鍵指示的相應(yīng)操作。編碼值、鍵名、鍵名值對(duì)照表與程序工作流程會(huì)在第3章詳細(xì)介紹。</p><p>　　Potell圖（略）</p><p>　　圖2-3 4×4鍵盤電路</p><p>　　例如：當(dāng)5鍵被按下，單片機(jī)P1.1與P1.6腳同時(shí)為

39、低電平。先讓P1口輸出00001111，讀取P1口數(shù)據(jù)，得到（00001101）。再讓P1口輸出11110000，再讀取P1口數(shù)據(jù)，得到（10110000）。將這兩個(gè)數(shù)據(jù)相或操作后得到（10111101）。通過(guò)碼值比較，可以知道被按下的鍵是5，接著做相應(yīng)操作。</p><p>　　為了保證單片機(jī)對(duì)按鍵的一次閉合僅作一次處理，必須實(shí)現(xiàn)去抖動(dòng)，等待輸入鍵釋放后才對(duì)輸入鍵進(jìn)行處理。</p><p&g

40、t;<b>　　鍵盤操作過(guò)程：</b></p><p>　　電路上電工作，數(shù)碼管顯示0.0值后，首先在鍵盤上輸入兩位的預(yù)置電壓值，這時(shí)鍵盤上只有數(shù)字鍵起作用，按下其他按鍵均無(wú)效。</p><p>　　再按下“ENTER”鍵，作為預(yù)置電壓值確認(rèn)。這時(shí)可在數(shù)碼管上看到預(yù)置電壓值，同時(shí)鍵盤開放“+” “－”鍵功能與“OPEN” “CLOSED”鍵功能，關(guān)閉數(shù)字鍵與“5V”鍵

41、功能。</p><p>　　輸出電壓途中可以按“+” “－”鍵控制輸出電壓0.1V的步進(jìn)增減（這時(shí)不需要按“ENTER”鍵作確認(rèn)）。而且這時(shí)按下數(shù)字鍵應(yīng)無(wú)效。</p><p>　　按“OPEN”與“CLOSED”鍵可以控制輸出（電壓）開啟與關(guān)閉。</p><p>　　2.4 單片機(jī)控制模塊</p><p>　　單片機(jī)控制模塊是本設(shè)計(jì)的控制核心

42、，它連接著各個(gè)主要模塊，并控制其工作狀態(tài)。本設(shè)計(jì)選用的單片機(jī)是ATMEL公司的AT89S51芯片。它是一塊價(jià)廉、功能強(qiáng)大的單片機(jī)，內(nèi)部含有4KB的Flash Memory，因此，對(duì)于本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)不必外接存儲(chǔ)器，腳接高電平。本設(shè)計(jì)中單片機(jī)采用12MHz的晶振，復(fù)位電路采用手動(dòng)按鈕復(fù)位電路，P3口只用到了P3.2腳，P0口與P2口均用上，具體情況如圖2-7所示。</p><p>　　2.4.1 AT89S51簡(jiǎn)介<

43、;/p><p>　　………………………………</p><p>　　2.4.2 單片機(jī)電路</p><p>　　本設(shè)計(jì)中用到了AT89S51的P0口、P1口、P2口和外部中斷0即P3.2等I/O接口，并只用了AT89S51片內(nèi)的4KB程序存儲(chǔ)器，沒有外接程序存儲(chǔ)器。具體情況如圖2-7。</p><p>　　Potell圖（略）</p>

44、<p>　　圖2-7 單片機(jī)控制模塊的電路</p><p>　　其中，P1口用于程控鍵盤電路控制；P0口用作數(shù)碼管顯示與數(shù)模轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)輸出端；P2口用于數(shù)碼管與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊選通控制，還接上了一個(gè)蜂鳴器（作過(guò)流警示用）；P3.2是外部中斷0輸入腳，過(guò)流時(shí)產(chǎn)生中斷。</p><p>　　由于用P0口驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管等器件，要求P0口外接上拉電阻，并加上鎖存器。因此P0口的外圍電路如圖2-

45、8所示?？紤]到省電問(wèn)題，上拉電阻用了10KΩ的電阻，而鎖存器選用74ALS573。鎖存器74ALS573的功能表如表2-3所示。</p><p>　　表2-3 74ALS573的功能表</p><p>　　Potell圖（略）</p><p>　　圖2-8 P0口外圍電路</p><p>　　2.5 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊</p>&

46、lt;p>　　本部分主要由8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832與運(yùn)放OP-07組成（如圖2-9所示）。設(shè)計(jì)參數(shù)要求電壓輸出范圍0~9.9V，步進(jìn)0.1V，因此共有100種狀態(tài)。而8位字長(zhǎng)的D/A轉(zhuǎn)換器具有256種狀態(tài)，能夠滿足要求。設(shè)計(jì)中用兩個(gè)電壓控制字代表0.1V，當(dāng)電壓控制字從0、2、4、6、…、196、198時(shí)，電源輸出電壓為0.0V，0.1V，0.2V，0.3V，…，9.8.V，9.9V。電路選用的D/A轉(zhuǎn)換芯片是DAC0832

47、，該芯片價(jià)廉且精度較高。DAC0832屬于電流輸出型D/A，輸出的電流隨輸入的電壓控制字線性變化。若要得到電壓，還需要外接一塊運(yùn)放來(lái)實(shí)現(xiàn)電流到電壓的轉(zhuǎn)換。該運(yùn)放輸入端的輸入電流對(duì)轉(zhuǎn)換精度影響很大，DAC0832輸出的電流有幾十微安的變化，如果運(yùn)放輸入端的輸入電流為0.1μA，則會(huì)引入相當(dāng)于1~2個(gè)電壓控制字的誤差，因此應(yīng)選用高輸入阻抗的運(yùn)放，如JFET輸入的運(yùn)放OP-07，它的輸入電流可以忽略。</p><p>

48、　　Potell圖（略）</p><p>　　圖2-9 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊電路</p><p>　　DAC0832需外接基準(zhǔn)電壓，此基準(zhǔn)電壓的性能決定了輸出電壓的性能，要求基準(zhǔn)電壓具有高穩(wěn)定度和低波紋，故用了10V穩(wěn)壓二極管作為基準(zhǔn)源。當(dāng)DAC0832采用10V基準(zhǔn)電壓時(shí)，D/A轉(zhuǎn)換電路的滿幅輸出為10.0V（這時(shí)電壓控制字為255）。由于實(shí)際用到的最大電源控制字為198，因此D/A轉(zhuǎn)換模塊最大

49、輸出電壓為：</p><p>　　其通式可寫為： （2-5）</p><p>　　DAC0832的介紹</p><p>　　圖2-10 DAC0832結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　DAC0832是采用CMOS工藝，可以直接與單片機(jī)接口，不需要外加I/O接口芯片，其結(jié)構(gòu)如圖

50、2-10所示。DAC0832是單電源供電，在+5~+15V范圍內(nèi)均可正常工作，基準(zhǔn)電壓的范圍為±10V，電流建立時(shí)間為1μS。</p><p>　　它由三大部分組成：一個(gè)8位輸入寄存器，一個(gè)8位DAC寄存器和一個(gè)8位D/A轉(zhuǎn)換器。DAC0832器件由于有兩個(gè)可以分別控制的數(shù)據(jù)寄存器，使用時(shí)有較大的靈活性?？梢愿鶕?jù)需要接成多種工作方式。它的工作原理簡(jiǎn)述如下。</p><p>　　在

51、圖2-10中，為寄存器命令。當(dāng)時(shí)，寄存器的輸出隨輸入變化；時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存在寄存器中，不隨輸入數(shù)據(jù)的變化而變化。其邏輯表達(dá)式為 由此可知，當(dāng)，時(shí)，，允許數(shù)據(jù)輸入，而當(dāng)時(shí)，，數(shù)據(jù)被鎖存。能否進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，除了取決于以外，還要依賴于。由圖可知，當(dāng)和均為低電平時(shí)，，此時(shí)允許D/A轉(zhuǎn)換，否則，，停止D/A轉(zhuǎn)換。</p><p>　　在使用時(shí)可以采用雙緩沖方式（兩級(jí)輸入鎖存），也可以用單緩沖方式（只用一項(xiàng)輸入鎖存，另一級(jí)始終

52、保持直通的形式）。因此，這種轉(zhuǎn)換器使用非常方便靈活。</p><p>　　DAC0832引腳功能</p><p>　　DAC0832有20根引腳，采用雙列直插式封裝，其引腳排列如圖2-11所示。各引腳功能說(shuō)明如下：</p><p>　　(1) ：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入端。D0是最低位，D7為最高位。</p><p>　　(2) ：片選信號(hào)，低電平有效。

53、</p><p>　　(3) ：數(shù)據(jù)鎖存允許信號(hào)，高電平有效。</p><p>　　(4) ：寫信號(hào)1端，低電平有效。當(dāng)為低電平</p><p>　　時(shí)，用來(lái)將輸入數(shù)據(jù)傳送到輸入鎖存器；當(dāng)為</p><p>　　高電平時(shí)，輸入鎖存器中的數(shù)據(jù)被鎖存；當(dāng)ILE為</p><p>　　高電平，又必須和同時(shí)為低電平時(shí)，才能&l

54、t;/p><p>　　將鎖存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。以上3個(gè)控制信號(hào)構(gòu)</p><p>　　成了第一級(jí)輸入鎖存。 DAC0832引腳圖</p><p>　　(5) ：寫信號(hào)2端，低電平有效。該信號(hào)與配合，可使鎖存器中的數(shù)據(jù)傳送到DAC寄存器中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。</p><p>　　

55、(6) ：數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)，低電平有效。與配合使用，構(gòu)成第二級(jí)鎖存。</p><p>　　(7) ：電流輸出1端，當(dāng)DAC寄存器中各位全為 1時(shí)，電流最大；而各位全為 0時(shí)，電流為0。</p><p>　　(8) ：電流輸出2端，在電路中作用為保證。在單極性輸出時(shí)， 常接地。</p><p>　　(9) ：反饋電阻端，為外部運(yùn)算放大器提供一個(gè)反饋電壓。可由內(nèi)部提供，

56、也可由外部提供，片內(nèi)集成的電阻為15 KΩ。</p><p>　　(10) ：參考電壓輸入端，要求外部接一個(gè)精密的電源。當(dāng)為±10V時(shí)，可獲得滿量程四象限的可乘操作。</p><p>　　(11) ：數(shù)字地。</p><p>　　(12) ：模擬地。</p><p>　　這是兩種不同的地，在同一塊電路板上，如果同時(shí)有模擬和數(shù)字信號(hào)元

57、件時(shí)，一般把所有模擬信號(hào)元件的地端接在一起，所有數(shù)字信號(hào)元件的地端接在一起，最后再將模擬地與數(shù)字地用一根導(dǎo)線連接在一起。這樣可以防止模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)相互干擾。</p><p>　　2.6 功率放大模塊</p><p>　　Potell圖（略）</p><p>　　圖2-12 功率放大模塊與過(guò)流保護(hù)模塊電路</p><p>　　D/A轉(zhuǎn)換部分

58、輸出電壓作為電源功放級(jí)的輸入電壓。功放級(jí)由LF356、TIP122和TIP127構(gòu)成閉環(huán)推挽輸出電路，如圖2-12所示。該電路屬于典型的電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路。電壓從R14進(jìn)入功率放大電路，R14是一個(gè)限流電阻。因此LF356的3腳電壓也是。接著運(yùn)放LF356對(duì)輸入電壓進(jìn)行放大，由TIP122和TIP127構(gòu)成的閉環(huán)推挽電路對(duì)輸入電流進(jìn)行放大，從而實(shí)現(xiàn)了功率放大。其中RP2用于控制運(yùn)放的溫漂，R13與C14用于設(shè)定TIP122和TIP127

59、的靜態(tài)工作點(diǎn)。</p><p>　　根據(jù)集成運(yùn)放的“虛短”與“虛斷”概念：</p><p>　　1、集成運(yùn)放兩個(gè)輸入端之間的電壓通常接近于零，即，若把它理想化，則有，但不是短路，故稱為虛短。</p><p>　　2、集成運(yùn)放兩輸入端幾乎不取用電流，即，如把它理想化，則有，但不是斷開，故稱虛斷。</p><p>　　于是可以寫出輸出電壓（令為）

60、與輸入電壓的關(guān)系式，即</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　將式（2-5）代入式（2-6）得：</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　當(dāng) = 7.7647V ， R17 = 10KΩ ，R15 = 2.4KΩ ，= 9.9V時(shí) 由上述方程

61、可求得Rp3 = 150.00Ω 。選取Rp3 = 470Ω的電位器。</p><p>　　當(dāng)單片機(jī)輸入電壓控制字（10111100）2 =（198）10時(shí)， = 7.7647V， 調(diào)節(jié)Rp3使= 9.9V。則實(shí)現(xiàn)了本設(shè)計(jì)的要求。</p><p>　　2.7 過(guò)流保護(hù)模塊</p><p>　　在圖2-12中，三極管9014、9015構(gòu)成過(guò)流保護(hù)電路。具體電路如圖2-

62、13所示。正常工作時(shí)，9015截止，其集電極電平為－15V，使得9014截止，A點(diǎn)（單片機(jī)的INT0腳）輸出高電平，不觸發(fā)中斷。當(dāng)輸出電流過(guò)大時(shí)（例如Io > 200mA），取樣電阻R8上的壓降大于0.75V。可以調(diào)節(jié)RP1使9015的基極電壓Ube > 0.6V，這時(shí)9015管會(huì)導(dǎo)通，9015的集電極電平提高了，于是9014也導(dǎo)通，A點(diǎn)呈現(xiàn)低電平，觸發(fā)單片機(jī)外部中斷0，執(zhí)行過(guò)流保護(hù)程序[6] [7] [8]。過(guò)流保護(hù)執(zhí)行完

63、后，關(guān)閉了輸出，R8上沒有壓降了，一切恢復(fù)初始狀態(tài)。</p><p>　　Potell圖（略）</p><p>　　圖2-13 過(guò)流保護(hù)電路</p><p>　　取樣電阻R8的阻值越大，輸出電流的被限值會(huì)越小。因此要合理計(jì)算R8的阻值。而RP1可起到一個(gè)微調(diào)作用。R8上的壓降計(jì)算式為：</p><p><b>　?。?-8）<

64、;/b></p><p>　　其中為允許輸出的最大電流值，而Ud則要大于0.75V過(guò)流保護(hù)才能起作用。</p><p>　　因此由式（2-8）有： （2-9）</p><p>　　本設(shè)計(jì)按最大電流200mA計(jì)算，得到，所以采用3.9Ω的電阻。</p><p>&l

65、t;b>　　2.8 顯示模塊</b></p><p>　　Potell圖（略）</p><p>　　圖2-14 顯示模塊電路</p><p>　　顯示部分電路如圖2-14所示，在設(shè)計(jì)中用了一個(gè)兩位的共陰數(shù)碼管作為輸出電壓值的顯示。其位選擇由單片機(jī)的P2.3與P2.4控制（低電平有效）。數(shù)碼管使用動(dòng)態(tài)顯示，并且兩個(gè)位用兩套輸出編碼[9]。最大輸出值顯

66、示為9.9，而最小輸出值顯示為0.0。</p><p><b>　　2.9 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章詳細(xì)介紹了本設(shè)計(jì)中各模塊的電路，包括元件如何選擇，參數(shù)如何確定，相關(guān)的電流電壓如何計(jì)算，要實(shí)現(xiàn)什么樣的功能等。此外，還詳細(xì)地介紹了AT89S51單片機(jī)與數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832的功能、參數(shù)和使用方法。</p><p><

67、b>　　第3章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要由以下程序組成：主程序、鍵盤按鍵識(shí)別程序、鍵盤編碼識(shí)別與處理程序、數(shù)碼管顯示子程序、電壓輸出子程序、過(guò)流保護(hù)程序。下面將對(duì)各個(gè)部分的程序作介紹。</p><p>　　3.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)</p><p>　　在主程序里，需要完成對(duì)單片機(jī)輸入輸出端口的初始化、程控鍵盤的初始化

68、、各中間變量的初始化、顯示輸出與電壓輸出的初始化等。在本程序的設(shè)計(jì)中，R0表示個(gè)位要顯示的數(shù)值；R1表示十分位要顯示的數(shù)值；R2表示單片機(jī)要輸出的電壓控制字的值。初始化完成后，數(shù)碼管顯示0.0，輸出電壓為0V。</p><p>　　完成初始化后，主程序就開始不停地檢測(cè)鍵盤，等待預(yù)置電壓值。先是個(gè)位上的值，后是十分位上的值。當(dāng)成功鍵入時(shí)，數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)值。顯示個(gè)位預(yù)置數(shù)時(shí)，十分位燈會(huì)熄滅，等到十分位也輸入后，顯

69、示整個(gè)預(yù)置值。然后計(jì)算出R2的值，公式為：</p><p>　　R2 = R0×20 + R1×2 （3-1）</p><p>　　在輸入預(yù)置電壓值前，按鍵盤上任何一個(gè)非數(shù)字鍵均無(wú)效。為方便電壓預(yù)置，本設(shè)計(jì)設(shè)立了一個(gè)“5V”鍵，按一下即可完成5V電壓輸出的預(yù)置操作。</p><p>　　完成

70、預(yù)置后，CPU等待“ENTER”鍵的按下，以確認(rèn)預(yù)置值，并輸出預(yù)置電壓，開放“+”、“－”鍵功能等。流程圖如圖3-1所示。這時(shí)，我們可以通過(guò)“+”、“－”鍵控制輸出電壓的大小，通過(guò)“OPEN”和“CLOSED”鍵控制輸出電壓的開與關(guān)。此時(shí)，按數(shù)字鍵、“5V”鍵、“ENTER”鍵均無(wú)效。</p><p>　　當(dāng)主程序接收到過(guò)流保護(hù)信號(hào)后啟動(dòng)蜂鳴器，警示過(guò)流了，請(qǐng)求迅速按下復(fù)位鍵重新設(shè)定。為完成上述功能，程序中設(shè)立了

71、一些位變量。其位地址與對(duì)應(yīng)功能如下列出：</p><p>　　02H——判斷是否按下“5V”鍵，置位時(shí)代表按下。</p><p>　　03H——判斷按下“+”“－”鍵是否有效，置位時(shí)代表按了有效。</p><p>　　04H——判斷是否按下“ENTER”鍵，置位時(shí)代表按下。</p><p>　　05H——判斷是個(gè)位賦值還是十分位賦值,復(fù)位時(shí)為

72、個(gè)位賦值，置位時(shí)為十分位賦值。</p><p>　　06H——判斷按下“ENTER”鍵是否有效，置位時(shí)代表按了有效。</p><p>　　07H——判斷按下數(shù)字鍵是否有效，復(fù)位時(shí)代表按了有效。</p><p>　　08H——過(guò)流保護(hù)標(biāo)志，如果置位則蜂鳴器不停地響，提示過(guò)流。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)顯示，因此要求主程序適時(shí)

73、調(diào)用顯示子程序，確保數(shù)碼管有顯示輸出。過(guò)流保護(hù)時(shí)，數(shù)碼管隨蜂鳴器的啟動(dòng)而熄滅。如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 主程序流程圖 圖3-2 鍵盤按鍵識(shí)別程序流程圖</p><p>　　3.2 鍵盤按鍵識(shí)別程序</p><p>　　本設(shè)計(jì)的鍵盤是已編碼的程控鍵盤。其編碼與鍵名對(duì)照表如表3-1所示。</p><

74、;p>　　表3-1 鍵名與按鍵編碼值對(duì)照表</p><p>　　上一節(jié)已經(jīng)描述了鍵盤的操作步驟，本節(jié)不再詳述。本節(jié)與下一節(jié)將會(huì)介紹這些操作步驟及其功能在程序中是如何實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　在鍵盤按鍵識(shí)別程序中，實(shí)現(xiàn)了以下功能：當(dāng)有按鍵按下時(shí)，CPU通過(guò)比對(duì)，很快可以判斷是哪個(gè)鍵被按下，并將該鍵的編碼記下，儲(chǔ)存于B寄存器里（詳細(xì)工作過(guò)程見2.3節(jié)鍵盤電路）。同時(shí)，本程序設(shè)立了一個(gè)

75、變量R4用于儲(chǔ)存鍵名值。因?yàn)槌绦驅(qū)存I編碼按照鍵名值順序排好，所以只要通過(guò)查表指令就能知道鍵名是什么，并將其鍵名值保存于R4中。如：鍵“3”的鍵名值為3，則可以用鍵名值代替鍵名；鍵“+”的鍵名值為10，則當(dāng)R4中的值為10時(shí)，表示“+”鍵按下了，等待下一步的操作。</p><p>　　這個(gè)程序還實(shí)現(xiàn)了防抖動(dòng)功能、保證單片機(jī)對(duì)按鍵的一次閉合僅作一次處理，等待輸入鍵釋放后才進(jìn)行輸入鍵的相關(guān)操作。流程圖如圖3-2所示。

76、</p><p>　　3.3 鍵盤編碼識(shí)別與處理程序</p><p>　　本程序主要是通過(guò)對(duì)R4值的判斷，執(zhí)行上一程序中按鍵要求的具體操作。其中的操作有（參照表3-1）：</p><p>　?、?當(dāng)R4值等于0~9時(shí)，是數(shù)字鍵按下，如果允許，則對(duì)個(gè)位或十分位賦R4的值；</p><p>　?、?當(dāng)R4值等于10時(shí)，是“+”鍵按下，如果允許，則

77、進(jìn)行步進(jìn)0.1V操作；</p><p>　?、?當(dāng)R4值等于11時(shí)，是“－”鍵按下，如果允許，則進(jìn)行步進(jìn)－0.1V操作；</p><p>　　④ 當(dāng)R4值等于12時(shí)，是“5V”鍵按下，完成5V電壓預(yù)置的所有操作；</p><p>　?、?當(dāng)R4值等于13時(shí)，是“OPEN”鍵按下，開電壓輸出；</p><p>　?、?當(dāng)R4值等于14時(shí)，是“C

78、LOSED”鍵按下，關(guān)電壓輸出；</p><p>　?、?當(dāng)R4值等于15時(shí)，是“ENTER”鍵按下，確認(rèn)預(yù)置值，并輸出電壓[9]。</p><p>　　本程序的流程圖如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 鍵盤編碼識(shí)別流程圖</p><p>　　3.4 數(shù)碼管顯示子程序</p><p>　　在顯示子程序里，要

79、實(shí)現(xiàn)個(gè)位、十分位的數(shù)值顯示功能。由于兩個(gè)數(shù)位對(duì)小數(shù)點(diǎn)的要求不同，所以用了兩套LED編碼。工作流程是：用P2.3與P2.4腳對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行選通操作，從P0口輸出LED編碼。每當(dāng)調(diào)用本程序時(shí)，程序會(huì)將R0與R1的值分別輸出。如：輸出R0值，先將P2.3腳變?yōu)榈碗娖?，程序接到R0值后，查找LED1表，然后將查表結(jié)果從P0口輸出。本顯示程序采用動(dòng)態(tài)顯示。根據(jù)人的視覺停留時(shí)間，在每個(gè)數(shù)碼管輸入數(shù)據(jù)之后，程序會(huì)延時(shí)1ms然后才繼續(xù)工作。其流程如圖3-

80、4所示。</p><p>　　圖3-4 數(shù)碼管顯示子程序流程圖 圖3-5 電壓輸出子程序流程圖 圖3-6 過(guò)流保護(hù)程序流程圖</p><p>　　3.5 電壓輸出子程序</p><p>　　本程序?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832的控制，從而輸出所需電壓值。工作過(guò)程：通過(guò)單片機(jī)的P2.5與P2.6腳對(duì)DAC0832實(shí)現(xiàn)功能控制，P0口輸出要轉(zhuǎn)換

81、的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出后，控制DAC0832鎖存轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。流程圖如圖3-5所示。</p><p>　　P2.5腳：DAC0832的片選腳，低電平有效。</p><p>　　P2.6腳：低電平時(shí)，允許D/A轉(zhuǎn)換；高電平時(shí)，禁止D/A轉(zhuǎn)換。</p><p>　　3.6 過(guò)流保護(hù)程序</p><p>　　本程序?qū)崿F(xiàn)過(guò)流保護(hù)功能。外部中斷0采用低電平觸

82、發(fā)。當(dāng)外部中斷0接收到中斷信號(hào)后（P3.2腳變?yōu)榈碗娖剑?，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序。首先調(diào)用電壓輸出子程序，使輸出電壓為0V（即關(guān)閉輸出），接著置位警示變量08H，讓位08H告訴主程序發(fā)出過(guò)流警示。流程圖如圖3-6所示。</p><p><b>　　3.7 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章介紹了軟件設(shè)計(jì)的各個(gè)子程序及其實(shí)現(xiàn)的功能，給出了各個(gè)部分的流程圖。具體程序見

83、附錄1。</p><p><b>　　第4章 安裝調(diào)試</b></p><p>　　由于本設(shè)計(jì)用到的集成塊比較多，可能會(huì)出現(xiàn)很多導(dǎo)線交叉的情況，所以用雙面敷銅板來(lái)實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)比較合適。</p><p>　　雙面銅板的制作流程：設(shè)計(jì)PCB圖→用“塑料黃紙”打印PCB圖→把紙上的PCB圖熨到銅板上→腐蝕銅板→鉆孔（完成）。其中，需要注意以下幾點(diǎn)：1、

84、對(duì)準(zhǔn)孔要多，均勻分布，并且適當(dāng)?shù)男。?、打印PCB圖時(shí)，不要打印定位孔；3、不要用敷銅區(qū)；4、熨板時(shí)兩面分開來(lái)熨，時(shí)間不能多于8分鐘。這樣就可以很容易地做出高質(zhì)量的雙面電路板了。由于做的是雙面板，因此調(diào)試的時(shí)候應(yīng)該先檢查一下連線的好壞。下面具體介紹調(diào)試過(guò)程。</p><p>　　4.1 硬件電路的調(diào)試</p><p>　　把銅板做好以后，焊上元件，接著一步一步測(cè)試電路。其中+5V、

85、7;15V供電線路都要引出一個(gè)測(cè)試點(diǎn)來(lái)，便于檢查；各個(gè)集成塊要求都加上插座，焊接時(shí)只焊插座，等調(diào)試時(shí)才加上芯片。</p><p>　　4.1.1 供電電路的檢測(cè)</p><p>　　把元件焊接完成以后，先不要插上芯片，連通電源。開啟電源，同時(shí)很快的摸一下穩(wěn)壓管7805、7815、7915和整流堆，看它們有沒有過(guò)熱，如果有，則發(fā)熱的那個(gè)元件可能接錯(cuò)腳，立刻關(guān)閉電源，檢查電路；如果沒有，則證明

86、管子連接正確，繼續(xù)下一步檢測(cè)。用萬(wàn)用表測(cè)量三個(gè)穩(wěn)壓管的輸出電壓看是否正確，如果不正確，看看管子是不是壞了要更換（一般穩(wěn)壓管都不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題的），或者電路有沒有出錯(cuò)；如果正確，則供電部分測(cè)試完成。此外，也可以測(cè)一測(cè)輸出電壓的波紋，看看達(dá)到了設(shè)計(jì)要求沒有。</p><p>　　4.1.2 各芯片供電情況與連接情況檢測(cè)</p><p><b>　　電壓為5V的管腳</b>&l

87、t;/p><p>　　AT89S51：1、2、3、4、12、28、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40</p><p>　　74ALS573：2、3、4、5、6、7、8、9、11、20</p><p>　　DAC0832：19、20</p><p><b>　　電壓為10V的管腳</b></p&g

88、t;<p><b>　　DAC0832：8</b></p><p>　　電壓為+15V的管腳</p><p><b>　　OP-07：7 </b></p><p><b>　　LF356：7</b></p><p>　　電壓為－15V的管腳</p>

89、<p><b>　　OP-07：4</b></p><p>　　LF356：1、4、5</p><p>　　用萬(wàn)用表檢查上面管腳的電壓。電壓檢測(cè)完成以后，根據(jù)原理圖，用萬(wàn)用表檢測(cè)各芯片的I/O口連接情況，確保各端口都連接正確。檢查達(dá)林頓管、三極管各管腳的靜態(tài)工作電壓，看是不是正常工作，如果不是，逐一情況排除，找到原因，完成檢測(cè)。</p><

90、;p>　　4.1.3 按鍵功能的檢測(cè)</p><p>　　根據(jù)電路圖，分別按下各個(gè)按鍵，看電氣連接是否正常。如“6”鍵，先檢測(cè)單片機(jī)5腳，看是否為低電平，再按下“6”鍵，看是否變?yōu)楦唠娖?，如果是則一切正常，否則檢查連線有無(wú)導(dǎo)通。這樣，硬件電路調(diào)試基本完成。</p><p><b>　　4.2 軟件調(diào)試</b></p><p>　　圖4-1

91、 Keil uVision2開發(fā)環(huán)境</p><p>　　本設(shè)計(jì)的程序是用匯編語(yǔ)言來(lái)寫的。用Keil uVision2作為軟件開發(fā)環(huán)境，用SP0604S51單片機(jī)學(xué)習(xí)板作為調(diào)試的操作平臺(tái)。如圖4-1所示。當(dāng)程序編寫完畢，用Keil uVision2進(jìn)行編譯后下載到學(xué)習(xí)板上，看能否實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。不行則返回程序修改；當(dāng)程序的一切問(wèn)題都解決后，就可以把程序下載到單片機(jī)里，進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)。在調(diào)試之前，也可以寫一些簡(jiǎn)單的程

92、序，檢查一下各芯片能否正常地聯(lián)合工作。如：要求數(shù)碼管輸出3.3；要求DAC0832輸出某個(gè)電壓值；檢查按鍵能否輸入；直接讓蜂鳴器響等。</p><p><b>　　4.3 軟硬件聯(lián)調(diào)</b></p><p>　　硬件、軟件都分別調(diào)試過(guò)之后，就可以聯(lián)調(diào)了。步驟如下：</p><p>　　1、將下載了程序的單片機(jī)、74ALS573、數(shù)碼管插上電路對(duì)

93、應(yīng)的插座上。開啟電路電源，看數(shù)碼管亮了沒有，測(cè)試每個(gè)按鍵能否正常工作。如果一切正常，則這部分電路成功了。如果不行，則慢慢找出原因。主要檢查一下單片機(jī)的工作狀況。</p><p>　　2、再插上DAC0832和OP-07測(cè)試。不停變化預(yù)置數(shù)，看OP-07的6腳有沒有電壓變化，有則可以了，沒有就要找原因。（一般來(lái)說(shuō)，第1步成功了，這步也會(huì)成功通過(guò)。）</p><p>　　3、插上LF356測(cè)試

94、。如上同樣變化預(yù)置數(shù)，看總輸出有沒有電壓變化，有則可以了，沒有就要找原因，著重檢查L(zhǎng)F356和TIP122、TIP127 。</p><p>　　4、將電壓預(yù)置數(shù)設(shè)為9.9V，并啟動(dòng)輸出。調(diào)節(jié)RP3讓總輸出的電壓值為9.9V。</p><p>　　5、調(diào)節(jié)RP1，可使輸出電流達(dá)到最大安全值時(shí)，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，關(guān)閉輸出，提出警示。同時(shí)檢查警示電路是否起作用。</p><p&

95、gt;　　整個(gè)設(shè)計(jì)的操作流程：首先，鍵盤輸入預(yù)置電壓值。AT89S51單片機(jī)接收到預(yù)置電壓值后，控制DAC0832芯片進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，并將該電壓值顯示出來(lái)。接著，DAC0832芯片就進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并輸出相應(yīng)的電壓。從DAC0832芯片出來(lái)的電壓經(jīng)過(guò)功率放大后，變成了所需要的電壓值，并從輸出口輸出。當(dāng)輸出電流超過(guò)200mA時(shí)，立刻實(shí)行過(guò)流保護(hù)，關(guān)閉輸出，從而保證電路的安全。</p><p><b>　　4.4

96、 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章詳細(xì)介紹了本設(shè)計(jì)電路的制作、安裝與調(diào)試。還介紹了本設(shè)計(jì)中軟件的開發(fā)環(huán)境、開發(fā)過(guò)程與調(diào)試過(guò)程。最后還說(shuō)明了本產(chǎn)品的操作步驟。</p><p>　　第5章 數(shù)據(jù)測(cè)試與分析</p><p>　　當(dāng)調(diào)試成功以后，我們就可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行研究分析，看看產(chǎn)品是否符合設(shè)計(jì)要求，并測(cè)出各種參數(shù)供用戶參考使用。</p>

97、<p><b>　　5.1 數(shù)據(jù)測(cè)試</b></p><p>　　5.1.1 輸出端空載時(shí)實(shí)際輸出電壓</p><p>　　測(cè)量?jī)x器：MASTECH MS8050 Digital Multimeter 數(shù)據(jù)記錄如下（室溫）：</p><p>　　表5-1 顯示電壓值與實(shí)際輸出電壓值對(duì)比表（空載）</p>

98、;<p>　　5.1.2 輸出帶載0.2A時(shí)實(shí)際輸出電壓</p><p>　　測(cè)量?jī)x器：MASTECH MS8050 Digital Multimeter 數(shù)據(jù)記錄如下（室溫）：</p><p>　　表5-2 顯示電壓值與實(shí)際輸出電壓值對(duì)比表（0.2A）</p><p>　　通過(guò)上面兩項(xiàng)檢測(cè)，本設(shè)計(jì)符合原定設(shè)計(jì)參數(shù)的要求。</p&g

99、t;<p>　　5.1.3 穩(wěn)壓電源負(fù)載特性</p><p>　　讓輸出電壓恒定設(shè)置為9.9V，負(fù)載電流從0.05~0.6A之間變化時(shí)，畫出穩(wěn)壓電源負(fù)載特性。</p><p>　　測(cè)量?jī)x器：MASTECH MS8050 Digital Multimeter 數(shù)據(jù)記錄如下（室溫）：</p><p>　　表5-3 負(fù)載特性測(cè)試</p>

100、<p>　　根據(jù)上述數(shù)據(jù)，用圖解法計(jì)算電源動(dòng)態(tài)內(nèi)阻，所得的圖如圖5-1所示。</p><p>　　圖5-1 電源輸出伏安特性曲線</p><p>　　根據(jù)上圖，計(jì)算的值如下：</p><p><b>　　（5-1）</b></p><p>　　5.2 系統(tǒng)誤差分析</p><p>　　從

101、電路的原理框圖可以看出，系統(tǒng)的誤差主要來(lái)源于三方面：</p><p>　?。?）DAC0832的量化誤差[6]</p><p>　　DAC0832為8位D/A轉(zhuǎn)換器，滿量程為10V的量化誤差為：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　按滿度歸一化的相對(duì)誤差為：</p><

102、p>　?。?）基準(zhǔn)電壓引入的誤差</p><p>　　10V穩(wěn)壓二極管工作時(shí)，出現(xiàn)雪崩效應(yīng)，其溫度系數(shù)為0.09(k%/℃)。因此認(rèn)為其誤差為</p><p><b>　　±0.09% 。</b></p><p>　　（3）由功率放大器引入的誤差</p><p>　　這里主要考慮LF356的溫漂，共有三項(xiàng)

103、：</p><p>　　① 基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生的誤差約為±0.09%；</p><p>　?、?8位D/A變換附加的量化誤差±20mV；</p><p>　?、?功放前級(jí)LF356溫漂引入的附加誤差為±100µV。</p><p>　　三種誤差視為彼此獨(dú)立時(shí)，系統(tǒng)最大誤差（未考慮線性誤差）為：</p&g

104、t;<p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　5.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章記錄了一些測(cè)試的數(shù)據(jù)，說(shuō)明了這些數(shù)據(jù)的來(lái)源和獲得方法。并且對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，結(jié)果符合設(shè)計(jì)參數(shù)的要求。此外，還對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生誤差的可能因素進(jìn)行了闡述。</p><p><b>

105、　　結(jié) 論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)制作的是一個(gè)數(shù)控直流電源，輸出電壓為0到9.9V，輸出電流不大于200mA，具有一定的實(shí)用意義。特別是對(duì)于一些小實(shí)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)可以充當(dāng)電源使用。本設(shè)計(jì)匯聚了模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)控原理等專業(yè)知識(shí)，需要設(shè)計(jì)者對(duì)這些知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用。</p><p>　　經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力，本人已完成了本系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，并通過(guò)多次

106、實(shí)驗(yàn)和總結(jié)，成功地制作出了此數(shù)控直流電源。該產(chǎn)品具有一定的實(shí)用性和可觀性。經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到了開發(fā)一個(gè)系統(tǒng)的艱辛，但也體會(huì)到實(shí)驗(yàn)和實(shí)物制作的樂(lè)趣。從中我鞏固了所學(xué)到的專業(yè)知識(shí)和提高了動(dòng)手能力。特別是制作雙面銅板的能力得到了很大程度的提高。還有單片機(jī)的運(yùn)用與程序的編寫，已踏上了一個(gè)新的臺(tái)階。</p><p>　　本系統(tǒng)除了上述功能以外，還可以通過(guò)修改軟硬件設(shè)計(jì)，從而增加附加功能。例如：改用功率較大的穩(wěn)壓

107、管，可使輸出電流變大；修改電壓控制字程序與基準(zhǔn)電壓值，可使輸出電壓變大，最大可達(dá)到15V；換用兩個(gè)運(yùn)放，可使電路輸出負(fù)電壓[10]；加上LM324電路或采用DDS技術(shù)，可以產(chǎn)生正弦波、矩形波、三角波、鋸齒波；修改程序，可以產(chǎn)生PWM波等[11]。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 基于51單片機(jī)的數(shù)控直流電源.http://www

108、.17stu.com/sflw/wzlw/HTML_39402.html. 2007-12-22</p><p>　　2 陳永真等.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽試題精解選.電子工業(yè)出版社,2007:1-12</p><p>　　3 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽組委會(huì).全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽獲獎(jiǎng)作品匯編（第一屆～第五屆）.北京理工大學(xué)出版社,2004:498-537</p><p

109、>　　4 梅笙,李瑋.基于AT89C52的數(shù)控直流電流源設(shè)計(jì).常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2006, (1):20-26</p><p>　　5 江太輝,石秀芳.MCS-51系列單片機(jī)原理與應(yīng)用.華南理工大學(xué)出版社,2002:1-227</p><p>　　6 高吉祥.全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽培訓(xùn)系列教程（模擬電子線路設(shè)計(jì)）.電子工業(yè)出版社,2007:28-42</p>

110、<p>　　7 邵康,周曼,高自強(qiáng).高精度數(shù)控直流電源的設(shè)計(jì).無(wú)錫輕工大學(xué)學(xué)報(bào).1997,16 (1):66-69</p><p>　　8 Chen Z, Spooner E. Voltage Source Inverters for High-power, Variable-voltage DC Power Sources. IEE Proceedings Volume 148, 2001:4

111、39-447</p><p>　　9 何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京航空航天大學(xué)出版社,1990:25-30</p><p>　　10 Azeredo Leme C, Filanovsky I, Balters H. COMS Stabilized DC Power Source. Electronics Letters Volume 28, Issue 12, 1992:1153-1

112、155</p><p>　　11 程勇,劉純悅.實(shí)用穩(wěn)壓電源DIY.福建科技技術(shù)出版社,2004:8-20</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的不斷努力，終于完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在這我要感謝我的指導(dǎo)老師龍佳樂(lè)老師和何艷梅老師，在她們的幫助與指導(dǎo)下，我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。同時(shí)也感謝黃險(xiǎn)峰老師、黃培先老

113、師、羅雪飛老師，他們給了我很大的幫助。最后也一并感謝每一位傳授我知識(shí)的老師。在此，我衷心地謝謝你們！</p><p><b>　　附錄1 總程序</b></p><p><b>　　ORG 0000H</b></p><p><b>　　AJMP MAIN</b></p><p&g

114、t;<b>　　ORG 0003H</b></p><p><b>　　AJMP WARN</b></p><p><b>　　ORG 0050H</b></p><p>　　MAIN: MOV SP,#60H</p><p>　　MOV P2,#7FH ;P2口輸

115、出0111 1111</p><p><b>　　CLR P2.7</b></p><p>　　CLR 02H ;判斷是否按了“5V”鍵的變量</p><p>　　CLR 03H ;判斷可否按“+”“－”鍵的變量</p><p>　　CLR 04H ;判斷是否按了“ENTER”鍵