1、 I 摘要 本系统以 AT89S52 单片机作为系统的核心，由 D/A 数字模拟转换模块、按键、 LED 串口显示模块等模块组成一个数控电源。该系统实现了 输出电压：范围 2 15 .0 V，步进 1V，纹波不大于 10mV；输出电流： 500mA；输出电压值由数码管显示；由“”、“”两键控制输出电压步进增减 。输入模块的按键按下之后，对单片机就有了一个输入，单片机将输入的数字一方面给显示模块，让它们在数码管中显示出来；另一部分输给 DAC0832，让它转化为模拟量电流输出，通过运算放大器将这模拟量转化为相应的电压，这 电压经过放大后控制LM317 的控制端，从而实现输出电压的控制。 关键词：
2、 AT89S52 单片机 , 数控电源 , D/A, 直流电源 II Abstract The AT89S52 SCM is the heart of the NC Power,which is made up of Digital-analog converter module,key module and LED display module.The Output voltage of the syetem is between 2V and +15.0V,Stepped by 1V,the ripple is not more than 10mV,and the output curre
3、nt is 500mA,The value of Output voltage is displayed by Digital control,and the stepping change in output voltage is controlled by “+and “-“keys.When you press the button of the input module,the SCM will have an input.On the one hand ,the SCM transfers the figures into the display module,which displ
4、ay the figures,on the other hand, the SCM transfers the rest information into DAC0832,making it into a simulation of output current.By the operational amplifiers the simulation is changed into the appropriate voltage,which is used to control LM317-control ,so it is success in the control of output v
5、oltage. Keywords: AT89S52 monolithic integrated circuit, numerical control power source, D/A,direct-current power supply 目录 摘要 . I ABSTRACT . II 1 引言 . 1 2 设计要求 . 1 3 方案论证 . 1 3.1 D/A数字模拟转换模块 . 2 3. 可调稳压芯片 . 2 3.3 按键控制模块 . 2 3.4 显示模块 . 3 4 设计原理 . 3 4.1 单片机模块 . 3 4.1.1单片机介绍 . 3 4.1.2 单片机外围电路介绍 . 5 4.
6、2 D/A模块 . 6 4.2.1 D/A 电路简介 . 6 4.2.2 DAC0832 及其外围电路 . 6 4.2.3 D/A 转换的计算 . 8 4.3 LED数码管显示模块 . 10 4.3.1 数码管显示简介 . 10 4.3.2 数码管编码表 . 11 4.4直流电源 . 12 4.4.1直流供电电源制作原理 . 12 4.4.2 输出电源工作原理 . 13 5 软件部分 . 14 5.1 开发工具介绍 . 14 5.2 程序框图 : . 15 6 仿真结果数据分析 . 15 7 结束语 . 16 参考文献 . 17 附录一：电路图 . 18 附录二：源程序 . 19 1 1 引言
7、 在现代家庭中各种电器的不断出现，并要求着各种不同值的电源出现，使得家庭购买不同值得电源。数字化的也更加贴近人们的生活，因为它更加的直观，易被接受，大家都开始追求数字化的各类电子产品。数控直流电源有着直观，易操作，各种电压集一身， 输出精度和稳定性都较高等优点，所以越来越受广大人们的喜爱。以后家里的电视遥控，电动玩具等都可以共用一个电源。 2 设计要求 设计并制作有一定输出电 压调节范围和功能的数控直流稳压电源，基本要求如下： 1、 输出直流电压调节范围 215V，纹波小于 10mv; 2、 电压误差少于 1%； 3、 输出电流为 500mA； 4、 稳压系数小于 0.2，直流电源内阻小于 0
8、.5； 扩展要求： 1、输出直流电压能步进调节，步进值为 1V； 2、由“ +”“ -”两间分别控制输出电压步进增和减。 3 方案论证 分析本题，根据设计要求先确定了本系统的整体设计原理框图如图 1： 整 流 滤 波 可 调 稳 压 芯 片按 键 模 块单片机D / A 模 块显 示 模 块 2 2 0 v输 出图 1 原理框图 2 3.1 D/A 数字模拟转换模块 方 案一：采用 MX7541 是高速高精度 12位数字 /模拟转换器芯片，功耗低，而且其线性失真可低达 0.012%，特别适合于精密模拟数据的获得和控制。 方案二：采用 DAC0832， DAC0832 是一种常用的 8位的数字
9、/模拟转换芯片。 本系统是基于 51 单片机的数控电源的设计， 8 位的单片机，而 MX7541 是12位数字 输入的 ， 因此须用锁存器。而此数控电源要求单步 1V， 2 15V， DAC0832完全可以达到，故选择常用的 DAC0832。 3. 可调稳压芯片 三端可调稳压芯片有多种，其中最常见的有 LM317、 LM337、 LM318、 LM196等几种， LM317 用于正电压调整， LM337 用于负电压调整。本系统的 输出电压范围 2 15.0V 为正电压输出，固排除 LM337，对于 LM317 又有如下各种型号，它们的输出电流与电压的对照表如表 1: 表 1 常见稳压输出电流和
10、电压范围 芯片型号 输出电流 (A) 输出电压 (V) LM317L 0.1 1.2537 LM317T 0.5 1.2537 LM317 1.5 1.2537 LM318 5 1.2537 LM196 10 1.2515 根据设计要求 输出电压范 围 2 15.0V，输出电流 500mA，以上有多种型都可以满足要求，再根据成本和现有材料，我选择了 LM317T 三端可调稳压芯片。 3.3 按键控制模块 方案一：采用矩阵键盘，由于按键多可实现电压值的直接键入。 方案二：采用一般的电平判键按钮，实现方法很简单，但一个端口最多只实现 8 个按键。 由于本数控电源需要用的按键不多，要实现步进为 1V
11、 的设计要求，只需用一个“ +”和一个“ -”按键，另外再加两个按键用于实现固定电压输出，按键时可直接输出相应电压。 4个按键就可实现本题的设计要求，固采用方案二。 3 3.4 显示模块 方案一：选用数码管显示，用普通的数码管显示简单的数字、符号、字母。 方案二：选用液晶显示 ,显示的内容更加的丰富。 此系统显示的只是最终电源输出的 10 位和个位电压值，只需显示出两个数字，数码管更加的实惠，故我选择了方案一。 4 设计原理 本系统选用的模块包括：单片机系统， D/A 转换模块， LED 显示模块，直流电源模块，具体的电路图参照附录二。 4.1 单片机模块 此次的毕业设计的核心部分是单片机的控
12、制，给以相关的命令，按照人们的意愿执行相应的操作，这次选用的是 ATMEL 公司生产的常用芯片 AT89C52,主要是他的价格便宜 ,而且是我们通用性较强 ,容易获得。 4.1.1 单片机介绍 CPU 即中央处理器的简称，是单片机的核心部件，它完成各种运算和控制操作， CPU 由运算器和控制器两部分电路组成。 a. 运算器电路 运算器电路包括 ALU（算术逻辑单元）、 ACC（累加器）、 B 寄存器、状态寄存器、暂存器 1和暂存器 2等部件，运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。 b. 控制器电路 控制器电路包括程序计数器 PC、 PC加 1寄存器、指令寄存器、指令译码器、数据指针 DPTR、
13、堆栈指针 SP、缓冲器以及定时与控制电路等。控制电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。 c. 定时器 /计数器 MCS 52单片机片内有两个 16位的定时 /计数器，即定时器 0和定时器 1。它们可以用于定时控制、延时以及对外部事件的计数和检测等。 d. 存储器 MCS 52系列单片机的存储器包括数据存储器和程序存储器，其主要特点是程序存储器和数据存储器的寻址空间是相互独立的，物理结构也不相同。 e. 并行 I/O 口 4 MCS 52单片机共有 4个 8位的 I/O 口（ P0、 P1、 P2和 P3） ，每一条 I/O 线都能独立地用作输入或输出。 P0口为三态双向口，能带 8个
14、 TTL 门电路， P1、 P2和 P3口为准双向口，负载能力为 4个 TTL 门电路。 f. 串行 I/O 口 MCS 521单片机具有一个采用通用异步工作方式的全双工串行通信接口，可以同时发送和接收数据。 g. 中断控制系统 8051共有 5个中断源，即外中断 2个，定时 /计数中断 2个，串行中断 1个。 h. 时钟电路 MCS 52芯片内部有时钟电路，但晶体振荡器和微调电容必须外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，振荡器的 频率范围为 1.2MHz 12MHz，典型取值为 6MHz。 i. 总线 以上所有组成部分都是通过总线连接起来，从而构成一个完整的单片机。系统的地址信号、数据信号
15、和控制信号都是通过总线传送的，总线结构减少了单片机的连线和引脚，提高了集成度和可靠性。 选用单片机的结构： 1 一个 8 位算术逻辑单元 2 32 个 I/O 口 4 组 8 位端口可单独寻址 3 两个 16 位定时计数器 4 全双工串行通信 5 6 个中断源两个中断优先级 6 128 字节内置 RAM 7 独立的 64K 字节可寻址 数据和代码区 每个 8051 处理周期包括 12 个振荡周期每 12 个振荡周期用来完成一项操作如取指令和计算指令执行时间可把时钟频率除以 12 取倒数然后指令执行所须的周期数因此如果你的系统时钟是 11.059MHz 除以 12 后就得到了每秒执行的指令个数为
16、 921583条指令取倒数将得到每条指令所须的时间 1.085ms 。 AT89C52的管脚图如图 2： 5 图 2 89CS52管脚图 4.1.2 单片机外围电路介绍 电源引脚 Vcc 和 Vss Vcc：电源端，接 5V。 Vss：接地端。 时钟电路引脚 XTAL1和 XTAL2 XTAL1：接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输入，若使用外部 TTL 时钟时，该引脚必须接地。 XTAL2：接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输出，若使用外部 TTL 时钟时，该引脚为外部时钟的输入端。 地址锁存允许 ALE 系统扩展时， ALE 用于控制地址锁存器
17、锁存 P0口输出的低 8位地址，从而实现数据与低位地址的复用。 P0口的 P1.0,P1.1,P1.2,P1.3和键盘相连，作为整个系统的输入部分。其中和 P1.0相接的是 +5V 电源的数字输入键，和 P1.1相接的是 +12V 电压的数字输入键。和 P1.2,P1.3相接的分别是“ +”，“ ”号键。 P1口和 DAC0832的输入相接，作为 D/A 模块的输入。 电路如下： 6 图 3 按键输入图 其中 S1、 S2为固定电压的输入，分别是 +8V 和 +12V 电 压的输入按钮， S3、S4分别为 +， 键，对电压值进行加和减计算。 /WR 和 /RD 分别接到两数码管的公共端 COM
18、1和 COM2。 4.2 D/A 模块 4.2.1 D/A 电路简介 根据平时的使用习惯和相关资料，我们使用的 D/A 转换一般有下列两种方案： 方案一：采用 MX7541 是高速高精度 12 位数字 / 模拟转换器芯片，功耗低，而且其线性失真可低达 0.012% ，特别适合于精密模拟数据的获得和控制。 方案二：采用 DAC0832， DAC0832 是一种常用的 8位的数字 /模拟转换芯片。 4.2.2 DAC0832 及其外围电路 本系统是基于单片机的数控电源的设计，而 MX7541 是 12 位数字 输入的 ， 因此须用锁存器。而此数控电源要求单步 1V， 2 15 .0V 只需区分 1
19、4 个点，7 DAC0832 完全可以达到，故选择常用的 DAC0832。当其与单片机进行相连时，电路也 简单，只需把单片机的数据线与 DAC0832 的输入端直接相连即可，程序也很简单，只需向其送数据即可。 DAC0832 的管脚图如图 3所示： I O U T 111D 07D 16D 25I O U T 212D 34D 416V R E F8D 515D 61 4D 713F B9C S1W R 12X F E R17W R 218I L E19V C C20G N D10A G N D3D A C 08 32 图 4 DAC0832管脚图 其各个引脚的连接及外围图： 图 5 D/A 模块电路 管脚的具体名称和用法 D0 D7：数字量输入端； CS ：片选信号，低电平有效； ILE：数据锁存允许信号，高电平有效； 1WR：第 1写信号，低电平有效； 2WR：第 2写信号，低电平有效； XFER ：数据传送控制信号，低电平有效； 1OUTI ：电流输出端 1； 2OUTI ：电流输出端 2；
