基于单片机的可调电源设计.doc

1、 基于单片机的可调电源设计 系部：信息与控制工程学院 专业：计算机科学与技术 学号： 11520208 姓名：孙帅 教师： 付春秀 1 课程设计任务书 一、 设计题目：单片机的可调电源设计 二、 设计目的 1. 掌握 STC89C52 协同的设计方法； 2. 掌握单片机的编程方法 ； 3. 熟练利用 KELL 软件进行软件仿真编程及程序下载的方法； 4. 掌握可调电源设计、 AD 转换电路的原理及方法，显示电路和 AC 到 DC 硬件电路的设计方法。 三、 设计任务及要求 设计可调电源，通过单片机可以知道电源的电压值。可调电源具有以下基本功能： 1. 具有实时显示电源值； 2. 要求误差在 5

2、%之内； 四、 设计时间及进度安排 设计时间共三周（ 2014.03.032014.03.21），具体安排如下： 周设计 设计内容 设计时间 第一周 了解可调电源设计的原理，设计单片机最小系统和外围电路的 原理图，学习单片机开发软件的使用。 2014.03.03 2014.03.07 第二周 按照电路图焊接电路板，学习单片机对各个模块的编程驱动方法以及掌握各种利用 KELL 进行编程，学习编程调试和整合方法 2014.03.10 2014.03.14 第三周 软件下载并调试程序实现系统的基本功能，完成并提交硬件设计作品及硬件课程设计说明书，课程设计答辩 2014.03.17 2014.03.2

3、1 五、 指导教师评语及学生成绩 指导教师评语： 年 月 日 成绩 指导教师签字： 2 目录 1. 前言 2. 设计任务及要求 2.1 设计目 的 2.2 设计任务 2.3 设计要求 3. 系统硬件介绍 3.1 单片机 STC89C52 简介 3.2 稳压调节模块 3.3 串口通信模块 3.4 数模转换模块 3.5 液晶显示模块 4. 系统软件介绍 4.1 Autium Designer 09 软件介绍 4.2 Autium Designer 09 界面及功能简述 4.3 KELL 软件的使用 4.4 5. 软件编程及调试 5.1 软件设计 5.2 主程 序流程 3 1. 前言 单片机又称垫片

4、微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上，概括的将：一块芯片集成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 单片机自 20 世纪 70 年代以来，一极其高的性价比受到人们的重视和关注，所以应用很广发展很快。单片机的体积小、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高，加个人低廉，可靠性高，灵活性好，开发较为容易。例如： 80C51 系列单片机已有十多年的生命期，如 今扔保持者上升的趋势，就充分证明了这一点。单片机一起一系列优点，近几年得到迅猛发展和打规范推广，广泛应用于工业控

5、制系统，数据采集系统，智能化仪器仪表，及通讯设备、日常消费类产品等，并且已经深入到工业生产的各个环节以及人民生活的各层次中，如车间流水线控制，自动化系统等。而美国公司 ATMEL 公司开发活生产了新型的 8 位单片机 AT89 系列单片机，它不但有一般 MCS 51 单片机的所有特性，而且还拥有一些独特的有点，此次设计中所用到的 89C52 单片机就是其中的一种。 单片机内部也有和电脑功能类似的模块，比如 CPU、 内存、并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，用它来做一些类似控制电路的不负杂电路。我们现在用的全自动滚轮洗衣机，排烟罩 VCD 等家电里可以看到它的身影。单片机是靠程序实现功能的

6、，并且可以修改，通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能。 4 2. 课程设计的目的 课程设计是学生理论联系实际的重要实践教学环节，是对学生进行的一次综合性专业设计训练。通过课程设计学生使学生获得以下几方面能力，为毕业设计奠定基础。 1. 进一步巩固和加深学生所学一门或几门相关专业 课（或专业基础课）理论知识，培养学生设计、计算、绘图、计算机应用、文献查阅、报告撰写等基本技能； 2. 培养学生实践动手能力及独立分析和解决工程实际问题的能力； 3. 培养学生的团队协作精神、创新意识，严肃认真的治学态度和严谨求实的工作作风。 5 3. 系统硬件介绍 3.1 单片机 STC89C52

7、 89C52 是 INTEL 公司 MCS-51 系列单片机中基本的产品，它采用 INTEL 公司可靠的 CHMOS 工艺技术制造的高性能 8 位单片机，属于标准的 MCS-51的HCMOS 产品。它结合了 HMOS 的高速和高密度技术及 CHMOS 的低功耗特征，它基于标准的 MCS-51单片机体系结构和指令系统，属于 80C51 增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能，适合于类似马达控制等应用场合。 89C52 内置 8 位 中央处理单元 、 256 字节内部数据存储器 RAM、 8k片内程序存储器（ ROM） 32个双向输入 /输出 (I/O)口、 3 个 16位

8、定时 /计数器和 5 个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。此外， 89C52 还可工作于低功耗模式，可通过两种 软件 选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结 CPU 而 RAM定 时器 、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存 RAM 数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。 89C52 有 PDIP(40pin)和 PLCC(44pin)两种封装形式。 主要功能特性 标准 MCS-51 内核和指令系统 片内 8kROM（可扩充 64kB 外部存储器） 32 个双向 I/O 口 256x8bit 内部 RAM（可扩充 64kB 外部存储器） 3 个 16 位可编程定

9、时 /计数器 时钟频率 3.5-12/24/33MHz 向上或向下定时计数器 改进型快速编程脉冲算法 6 个中断源 5.0V 工作电压 全双工串行通信口 布尔处理器 帧错误侦测 4 层优先级中断结构 自动地址识别 兼容 TTL 和 CMOS 逻辑电平 空闲和掉电节省模式 PDIP(40) 和 PLCC(44)封装形式 管脚说明 VCC：供电电压。 GND：接地。 6 P0 口： P0 口为一个 8 位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。当 P1口的管脚第一次写 1 时，被定义为 高阻 输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据 /地址的第八位。在 FIAS

10、H 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0输出原码，此时 P0外部必须被拉高。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O口， P1口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。 P1口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。 P2 口： P2 口为一个内部上 拉电阻的 8 位双向 I/O口， P2口缓冲器可接收，输出 4 个 TTL 门电流，当 P2 口被写 “1” 时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为

11、输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。 P2口当用于外部程序存储器或 16位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。在给出地址 “1” 时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口： P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻 的双向 I/O口，可接收输出 4个 TTL 门电流。当 P3 口写入 “1” 后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平， P3口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的

12、缘故。 P3 口作为 AT89C51 的一些特殊功能口，管脚 备选功能 P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 /INT0（外部中断 0） P3.3 /INT1（外部中断 1） P3.4 T0（记时器 0 外部输入） P3.5 T1（记时器 1 外部输入） P3.6 /WR（外部数 据存储器写选通） P3.7 /RD（外部数据存储器读选通） RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在

13、平时， ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE的输出可在 SFR8EH地址上置7 0。此时， ALE 只有在执行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两 /PSEN 有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN 信号将不出现。 /EA / VPP：当 /EA保持低

14、电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1 时， /EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA 端保持高电平时，此间 内部程序存储器。在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 振荡器特性 外接石英晶体或者陶瓷谐振器以及电容 C1、 C2接在放大器的反馈回路（ AT89C52 内部有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大电路， XTAL1、XTAL2 分别是该放大器的输入和输出端）中构成并联振荡电路。 为了使

15、装置能够被外部 时钟信号 激活， XATL1 应该有效，而 XTAL2 应该被悬空。由于输入到内部的时钟信号电路通过了一个二分频的信号，外部信号的工作周期比没有别的要求，但是最大值和最小值的大小可以在数据表上观察出来。 当正常工作时，外部振荡器可以计算出 XTAL1 上的电容，最大可达到100pF。这是由于振荡器电容和反馈电容之间的相互作用。当外部信号是标准高电平或者低电平时，电容不会超过 20pF. 空置模式 用户的软件都可以调用空置模式。当单片机出于这种模式，耗能就会自然降低。特殊功能端和板子上的随机存储器在空置状态保持各自的电平。但是处理器阻止装置执行指令。空置模式会被激活如果端口处于复

16、位状态或者中断系统有效。 结构特点 n 互补高性能金属氧化物半导体结构可擦可 编程只读存储器 /只读存储器 /中央处理器 n 12/24/33MHz 操作 n 三个 16 位的定时器 /计数器 n 可编程的时钟输出 n Up/Down 定时器 /计数器 n 三级程序锁定系统 8 n 8K/16K/32K 片内程序存储器 n 256 字节片内 RAM n 改进的快速脉冲编程算法 n 布尔处理器 n 32 根可编程的输入 /输出线 n 六个中断源 n 可编程的串行通道带有： 帧错误检测 自动地址识别 n TTL 和 CMOS 兼容逻辑电平 n 64K 片外程序存储空间 n 64K 片外数据存储空间

17、 n MCS51 单片机可兼容指令集 n 闲置节能和掉电模式 n ONCE（ On-Circuit 仿真）模式 n 四级中断优先级 n 扩 展温度范围（ 40 到 85 ） 3.2 稳压调节模块 LM117/LM317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。LM117/LM317 的输出电压范围是 1.2V 至 37V，负载电流最大为 1.5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。 LM117/LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。通常 LM117/LM317 不需要外接电容，除非输入滤波电容到 LM

18、117/LM317 输入端的连线超 过 6 英寸（约 15 厘米）。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。LM117/LM317 能够有许多特殊的用法。比如把调整端悬浮到一个较高的电压上，可以用来调节高达数百伏的电压，只要输入输出压差不超过 LM117/LM317 的极限就行。当然还要避免输出端短路。还可以把调整端接到一个可编程电压上，实现可编程的电源输出。 特性简介 可调整输出电压低到 1.2V。保证 1.5A 输出电流。典型线性调整率 0.01%。典型负载调整率 0.1%。 80dB 纹波抑制比。输出短路 保护。过流、过热保护。调整管安全工

19、作区保护。标准三端晶体管封装。 电压范围 LM117/LM317 1.25V 至 37V 连续可调。 其封装形式如下： 9 绝对最大额定值 符号 参数 值 单位 VI-O 输入输出电压 差 40 V IO 输出电 流 内部限制 Top 工作结温 LM117 -55到 150 LM217 -25 到 150 LM317 0 到 125 Ptot 功耗 内部限制 Tstg 储存温度 -65 到 150 LM317 工作原理： LM317 的输入最同电压为 30 多伏，输出电压 1.5-32V.电流 1.5A.不过在用的时候要注意功耗问题 .注意散热问题。 LM317 有三个引脚 .一个输入一个输出一个电压调节。输入引脚输入正电压 ,输出引脚接负载 , 电压调节引脚一个引脚接电阻 (200 左右 )在输出引脚 ,另一个接可调电阻 (几 K)接于地 .输入和输出引脚对地要接滤波电容 .