数控直流稳压电源的设计 毕业设计.doc

单位代码： 005 分 类 号： tn867 延 安 大 学 西 安 创 新 学 院 本科毕业论文（设计） 题 目： 数控直流稳压电源的设计 专 业： 电子信息工程 姓 名： 学 号： 指导教师： 毕业时间： 二零一三年六月 i 数控直流稳压电源的设计 摘要：本设计针对对普通直流电源一般不可以调节或调节范围小的缺点设计出了一 种可调节，宽调节范围的直流稳压电源。该直流稳压电源系统以 stc 单片机公司 的 89c52rc 单片机为核心，利用 10 位 da 芯片 tlc5615 作为 da 输出，由单片 机由采样电阻对输出电压进行采样处理，采用 c 语言进行程序控制，输出 09.9v，步进 0.1v 的精确稳压输出 关键词：直流电流源；单片机；89c52rc；tlc5615 ii high precision dc current source based on 51 mcu abstract: for regular direct current voltage stabilizer accuracy is not high, and the adjusting range is small, we designed a direct voltage stabilizer with high precision and wide adjusting range. this system is based on the mcu of 89c52rc which product by stc. using a chip tlc5615 which with 10 bit as da output. by using the resister to process the output voltage. use the c language to control the system. so that it can output 0+9.9v, and stepping for 0.1v adjustment function. key words: dc current;mcu;89c52rc;tlc5615 iii 目 录 1 引 言 1 2 设 计 原 理 1 3 单 元 电 路 的 设 计 2 3.1 da 的选择与论证 2 3.2 稳压输出方案选择与论证 .2 3.3 显示模块的选择与论证 .3 3.4 输入按键的选择与论证 .3 4 本系统核心器件简介 3 4.1 stc89c52 单片机 3 4.2 tlc5615 芯 片 .4 4.3 tlc431 芯 片 .5 4.4 lm324 芯 片 .5 5 硬件电路设计 6 5.1 电源电路 .6 5.2 da 输 出 电 路 6 5.3 稳压输出电路 .6 5.4 数码管显示电路 .7 5.5 整体电路原理设计 .8 6 系统软件设计 9 6.1 主程序流程图 .9 6.2 da 转换流程图 9 7 系 统 调 试 与 仿 真 10 7.1 系 统 仿 真 .10 7.2 da 输 出 仿 真 ： 11 7.3 pcb 制 作 12 7.4 硬 件 调 试 .13 7.5 软 件 调 试 .14 8 结 束 语 .15 参考文献 .16 致谢 .17 附录一 程序清单 18 1 1 引 言 当 今 社 会 人 们 极 大 的 享 受 着 电 子 设 备 带 来 的 便 利 ， 但 是 任 何 电 子 设 备 都 有 一 个 共 同 的 电 路 -电 源 电 路 。 大 到 超 级 计 算 机 、 小 到 袖 珍 计 算 器 ， 所 有 的 电 子 设 备 都 必 须 在 电 源 电 路 的 支 持 下 才 能 正 常 工 作 。 当 然 这 些 电 源 电 路 的 样 式 、 复 杂 程 度 千 差 万 别 。 可 以 说 电 源 电 路 是 一 切 电 子 设 备 的 基 础 ， 没 有 电 源 电 路 就 不 会 有 如 此 种 类 繁 多 的 电 子 设 备 。 数控直流稳压电源主要用微处理器等配合其它控制器件控制电源的电压输出， 实现数控可调，高精度输出，过流保护，数字显示等。其调节的范围大，利用高精 度的 da 转换器，可以实现数控电源高精度输出，同时步进可调。这种高精度的的 数控稳压电源可以满足对电源要求比较高的场合。 数控直流稳压电源还可以将输出电压值进行采样处理，再送回微处理器进行处 理，从而实现输出的闭环控制。还可以对输出的电流进行检测，当输出过载时，可 以立即切断输出，保护电源不被烧坏。 2 设 计 原 理 该方案以 stc 51 系列单片机 89c52 为控制核心，单片机控制 da 输出模拟电 压，然后经过运算放大器放大电压，再经功率管放大电流。通过采样电路对输出电 压值进行采样，实现闭环控制。单片机对采样值进行处理，在显示部分显示设定电 压值和输出电压值。若输出超过当前设定的值，则单片机启动报警同时关闭输出以 保护电源。系统的框图结构如图 2-1 所示。 按键 显示 单 片 机 d/a 输出 放大电流 过流保护 输出 电 源 供 电 图 2-1 系统的框图结构 2 3 单 元 电 路 的 设 计 3.1 da 的选择与论证 方案一：采用我们熟悉的 8 位 da，dac0832； 方案二：采用我们熟悉的 10 位 da，tlc5615； 方案三：采用内部自带基准源的 12 位 da max531。 对于方案一：选择 dac0832 虽符合题目的要求，但是输出精度不高，误差大， 所以我们放弃方案一。 对于方案二：为 10 位 da，输出精度更高，同时也可通过程序改进精度，使 其变为精度更高的步进 0.01v，同时该 da 芯片价格比较合理。 对于方案三：max531 内部自带 2.048v 基准源，输出精度高，但价格太贵， 本着满足设计要求尽量节约成本的前提，我们放弃方案三。 综上所述，我们选择方案二。 3.2 稳压输出方案选择与论证 方案一：da 输出的电压经过集成运算放大器进行放大，再将放大之后的电压 输出到 lm317 的调节端，利用 lm317 能够可调输出，实现稳压输出。下图 2-1 是 方案一的原理图： da 输出 lm317集成运算放大 输出 ad 图 3-1 方案一原理框图 方案二：da 输出的电压经过集成运算放大器放大，再将放大之后的电压与达 林顿管的基极相连，利用达林顿管放大电流，从而达到稳定电压输出。下图是方案 二的原理图： da 输出 集成运算放大 输出 t1 r1 t2 图 3-2 方案二原理框图 3 对于方案一：可以实现稳压输出，但是由于 lm317 自身调节的范围为 1.2v- 37v，而我们设计时要求为从 0v 输出到 9.9v，所以不能满足。 对于方案二：利用达林顿管的性质，做成闭环回路控制。其输出电压不受负载 影响。当 da 输出为 0 时，其输出也为 0，所以满足设计的要求。 综合所述，所以我们选择方案二。 3.3 显示模块的选择与论证 方案一：采用 1602 液晶屏作为显示模块 方案二：采用四位共阳极数码管作为显示模块 对于方案一：1602 可以显示 2 行英文字符和数字，电路连接简单，占用单片 机 i/0 口少。缺点是显示字符小，不易看清，价格太高，程序编写复杂 对于方案二：采用数码管至少要 4 位，则要占用 12 个 i/o 口，数码管显示时 采用动态扫描功耗较低。显示清楚，易于辨认。程序编写简单，价格低。缺点是显 示信息量较少，不能显示符号。 综合考虑，我们决定选取方案二。 3.4 输入按键的选择与论证 方案一：采用 4*4 键盘 方案二：采用 5 按键，第一个和第二个加减 0.1v，第三个和第四个加减 1v， 第五个确认输出。 对于方案一：主要采用 4*4 的矩阵键盘，可以设置 0-9 和步进，小数点等按键， 可以快速的输入。但是 4*4 键盘占用的 pcb 面积较大，增加了 pcb 的成本，增加 了 pcb 的布线难度，并且得占用 8 个单片机 i/0 口，这种方案不可取。 对于方案二：中虽不能直接输入 0-9，但是可以通过“+”和“-”来实现 0-9 数字的输入，这样只占用了 5 个单片机 i/o 口，节约 3 个 i/o 口，同时 pcb 的面 积和成本也进一步缩小。 综上考虑，我们选择方案二 。 4 本系统核心器件简介 4.1 stc89c52 单片机 stc89c52 是 stc 公司生产的一种低功耗、高性能 cmos8 位微控制器，具有 8k 在系统可编程 flash 存储器。stc89c52 使用经典的 mcs-51 内核，但做了很多 4 的改进使得芯片具有传统 51 单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 cpu 和在系统可编程 flash，使得 stc89c52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵 活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k 字节 flash，512 字节 ram，32 位 i/o 口线，看门狗定时器，内置 4kb eeprom，max810 复位电路，3 个 16 位 定时器/计数器，4 个外部中断，一个 7 向量 4 级中断结构(兼容传统 51 的 5 向量 2 级中断结构)，全双工串行口。另外 stc89x52 可降至 0hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下，cpu 停止工作，允许 ram、定时器/计数 器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，ram 内容被保存，振荡器被冻结， 单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率 35mhz，6t/12t 可选。 图 4-1 stc89c52 4.2 tlc5615 芯 片 tlc5615 为 美 国 德 州 仪 器 公 司 1999 年 推 出 的 产 品 ， 是 具 有 串 行 接 口 的 数 模 转 换 器 ， 其 输 出 为 电 压 型 ， 最 大 输 出 电 压 是 基 准 电 压 值 的 两 倍 。 带 有 上 电 复 位 功 能 ， 即 把 dac 寄 存 器 复 位 至 全 零 。 性 能 比 早 期 电 流 型 输 出 的 dac 要 好 。 只 需 要 通 过 3 根 串 行 总 线 就 可 以 完 成 10 位 数 据 的 串 行 输 入 ， 易 于 和 工 业 标 准 的 微 处 理 器 或 微 控 制 器 (单 片 机 )接 口 ,适 用 于 电 池 供 电 的 测 试 仪 表 、 移 动 电 话 ,也 适 用 于 数 字 失 调 与 增 益 调 整 以 及 工 业 控 制 场 合 。 tlc5615 器 件 的 引 脚 图 及 各 引 脚 功 能 如 下 图 ： 图 4-2 tlc5615 引 脚 图 5 din： 串 行 数 据 输 入 端 ； sclk： 串 行 时 钟 输 入 端 ； /cs： 芯 片 选 用 通 端 ， 低 电 平 有 效 ； dout： 用 于 级 联 时 的 串 行 数 据 输 出 端 ； agnd： 模 拟 地 ； refin： 基 准 电 压 输 入 端 。 2v(vdd-2)； out： dac 模 拟 电 压 输 出 端 ； vdd： 正 电 源 端 ， 4.55.5v， 通 常 取 5v。 4.3 tlc431 芯 片 德 州 仪 器 公 司 (ti)生 产 的 tl431 是 一 个 有 良 好 的 热 稳 定 性 能 的 三 端 可 调 分 流 基 准 源 。 他 的 输 出 电 压 用 两 个 电 阻 就 可 以 任 意 的 设 置 到 从 verf(2.5v)到 36v 范 围 内 的 任 何 值 。 该 器 件 的 典 型 动 态 阻 抗 为 0.2， 在 很 多 应 用 中 用 它 代 替 齐 纳 二 极 管 ， 例 如 ， 数 字 电 压 表 ， 运 放 电 路 ， 可 调 压 电 源 ， 开 关 电 源 等 。 它 的 引 脚 图 如 下 ： 图 4-3 tlc431 引脚图 4.4 lm324 芯 片 lm324 系 列 器 件 带 有 真 差 动 输 入 的 四 运 算 放 大 器 。 与 单 电 源 应 用 场 合 的 标 准 运 算 放 大 器 相 比 ， 它 们 有 一 些 显 著 优 点 。 该 四 放 大 器 可 以 工 作 在 低 到 3.0 伏 或 者 高 到 32 伏 的 电 源 下 ， 静 态 电 流 为 mc1741 的 静 态 电 流 的 五 分 之 一 。 共 模 输 入 范 围 包 括 负 电 源 ， 因 而 消 除 了 在 许 多 应 用 场 合 中 采 用 外 部 偏 置 元 件 的 必 要 性 。 lm324 的 管 脚 连 接 图 如 下 ： 图 4-4 lm324 管 脚 连 接 图 6 每 一 组 运 算 放 大 器 可 用 图 1 所 示 的 符 号 来 表 示 ， 它 有 5 个 引 出 脚 ， 其 中 “+”、 “-”为 两 个 信 号 输 入 端 ， “v+”、 “v-”为 正 、 负 电 源 端 ， “vo”为 输 出 端 。 两 个 信 号 输 入 端 中 ， vi-(-)为 反 相 输 入 端 ， 表 示 运 放 输 出 端 vo 的 信 号 与 该 输 入 端 的 位 相 反 ； vi+(+)为 同 相 输 入 端 ， 表 示 运 放 输 出 端 vo 的 信 号 与 该 输 入 端 的 相 位 相 同 。 5 硬件电路设计 根据设计的要求，本系统可分为电源模块、da输出模块和稳压输出模块三大 重要部分，缺一不可。 5.1 电源电路 电源电路采用的是直流线性稳压器组成。图5-1为电源电路原理图： c11000uf/35v c31000ufc2104 c4104 1 2 3 4 d1 bridge1 vin1 gnd 2 vout 3 u17815 vin1 gnd 2 vout 3 u27809 vin1 gnd 2 vout 3 u37805 12 j3 +5v +15v vcc22v r21k d2 led r10 上上上上 12 3j1 con3 图 5-1 电源电路原理图 5.2 da 输 出 电 路 da 输出主要采用 10 位 da tlc5615，电压基准源采用 tl431 分压得到。c5 为滤波电容，tl431 输出电压时，流过它的电流最低为 1ma，所以我们通过一个 2k 电阻使其工作电流大于 1ma。这样其 1 脚对地的电压就为基准电压 2.5v。如下 图： din1 sclk2 cs3 dout4 agnd 5vref 6out 7vcc 8 u4 tlc5615 dinsclk cs 2 1 3 d3tl431 r3 2k vcc vref vref vcc vout c50.1uf da上上 图 5-2 da 输出电路 7 5.3 稳压输出电路 稳 压 部 分 的 原 理 框 图 如 下 ： da 输出 集成运算放大 电压 功率管放大电流 输出 反馈 输出电压采样报警 过流 图 5-3 稳 压 部 分 原 理 框 图 稳 压 输 出 放 大 输 出 电 路 图 如 下 图 所 示 ： 3 2 1 4 11 u6a lm324 r8 4.7k 5 6 7 u6b lm324 r199.1k r950k +15v vout 22v r10 1r0 1 2 j5 output v1 v2 上上上上 q5tip122 c261000uf 图 5-4 放 大 输 出 电 路 图 5.4 数码管显示电路 所有数码管的段选全部连接在一起，如何能显示不同的内容呢？动态显示是多 个数码管，交替显示，利用人的视觉暂留作用使人看到多个数码管同时显示。在编 程时，需要输出段选和位选信号，位选信号选中其中一个数码管，然后输出段码， 使该数码管显示所需要的内容，延时一段时间后，再选中另一个数码管，再输出对 应的段码，高速交替。 在动态显示程序中，各个位的延时时间长短是非常重要的，如果延时时间长， 则会出现闪烁现象；如果延时时间太短，则会出现显示暗且有重影。 8 图 5-5 数 码 管 显 示 电 路 5.5 整体电路原理设计 基于单片机数控直流稳压源的系统整体硬件设计如图 5-6 所示。 c1100uf/35v c3100ufc2104 c6 104 c4104 1 2 3 4 d1 bridge1 vin1 gnd 2 vout 3 u17815 vin1 gnd 2 vout 3 u27809 vin1 gnd 2 vout 3 u37805 12j3 +5v +15v vc vc ea/vp31 x119 x218 reset9 rd17 wr16 int012 int113 t014 t115 p10/t1 p11/t2 p123 p134 p145 p156 p167 p178 p00 39p01 38p02 37 p03 36p04 35p05 34 p06 3p07 32 p20 21p21 2p22 23 p23 24p24 25p25 26 p26 27p27 28 psen 29ale/p 30txd 1rxd 10 vcc 40 gnd 20 u5 8052 abf cgde dpy a1 b7 c4 d2 e1 f10 g5 dp3 dp abf cgde dpydp abf cgde dpydp abf cgde dpydp com2 9 com0 6 com1 8 com3 12ds1r1 100r12100r13100r14 100r15100r16100r17 100r18100 r71kr61kr51k r41k vc q18550 e1 c 3 b2 q28550 q38550 q48550 012 345 67 s1s2s3s4 s1s2s3 s4 din1 sclk2 cs3 dout4 agnd 5vref 6out 7vc 8u4 tlc5615 din din sclk sclkcs cs 2 1 3 d3tl431 r32kvc vref vref vcvout 32 1 4 1 u6a lm324 r84.7k 5 6 7 u6b lm324 r199.1k r950k +15v vout 2v 2v r101r0 1 2 j5 outputv1 v2 c5104 r21k d2 led s1sw-pb s2sw-pb s3sw-pb s4sw-pb s5sw-pb r2410k r2510k r2610k r2710k r2810k vc sw1 sw2 sw3 sw4 sw5 sw1 sw2sw3 sw4sw5 r10 上上上 上上上上 上上 上上上上上 上上上 da上上 xx2 y112m c7 30p c9 30p x1 x2 rst c8 104 vc r291k rst 上上上 012 345 67 1098 u6c lm324 r310k r2310k r3220k r220k r2010k r2120k 上上tl431上上 r31 4.7k d4 red r304.7k q5tip12 +15v vc 123 4j4 con4 vc rxtx txrx 123 j1 con3 542 3 12u15a lm339 +15v c26100uf r310k 图 5-6 系统整体硬件设计图 9 6 系统软件设计 6.1 主程序流程图 开始 初始化 d / a 转化 设置输出电 压值 扫描键盘 显示设 置值 y n 图 6-1 系 统 总 流 程 图 系统软件设计主要分为 da 输出，ad 采集，显示，按键，报警这几个部分。 通电之后，程序先初始化，判断键盘有无输入，若无输入，则继续等待输入。若有 输入，则读取输入的值，并相应的改变输出，并显示输出。输出时对输出的电压进 行检测，再送回单片机进行处理，同时检测报警电路与单片机的接口，看电平有无 变化，若发现报警电路启动，则说明过载，此时应关闭 da 输出，并发出声光报警。 如果没有过载，则继续输出，并显示。 6.2 da 转换流程图 da 转换流程图，如下如图 6-2 所示。 10 yes 程序入口 初始化 读取键盘 输入数据 输出数据 到 da 数据=900 输出 no 图 6-2 da 转换流程图 7 系 统 调 试 与 仿 真 7.1 系 统 仿 真 proteus 软 件 是 英 国 labcenter electronics 公 司 出 版 的 eda 工 具 软 件 。 它 不 仅 具 有 其 它 eda 工 具 软 件 的 仿 真 功 能 ， 还 能 仿 真 单 片 机 及 外 围 器 件 。 它 是 目 前 最 好 的 仿 真 单 片 机 及 外 围 器 件 的 工 具 。 虽 然 目 前 国 内 推 广 刚 起 步 ， 但 已 受 到 单 片 机 爱 好 者 、 从 事 单 片 机 教 学 的 教 师 、 致 力 于 单 片 机 开 发 应 用 的 科 技 工 作 者 的 青 睐 。 proteus 是 世 界 上 著 名 的 eda 工 具 (仿 真 软 件 )， 从 原 理 图 布 图 、 代 码 调 试 到 单 片 机 与 外 围 电 路 协 同 仿 真 ， 一 键 切 换 到 pcb 设 计 ， 真 正 实 现 了 从 概 念 到 产 品 的 完 整 设 计 。 是 目 前 世 界 上 唯 一 将 电 路 仿 真 软 件 、 pcb 设 计 软 件 和 虚 拟 模 型 仿 真 软 件 三 合 一 的 设 计 平 台 ， 其 处 理 器 模 型 支 持 8051、 hc11、 pic10/12/16/18/24/30/dspic33、 avr、 arm、 8086 和 msp430 等 ， 2010 年 即 将 增 加 cortex 和 dsp 系 列 处 理 器 ， 并 持 续 增 加 其 他 系 列 处 理 器 模 型 。 在 编 译 方 面 ， 它 也 支 持 iar、 keil 和 mplab 等 多 种 编 译 。 11 proteus 软 件 具 有 其 它 eda 工 具 软 件 (例 ： multisim)的 功 能 。 这 些 功 能 是 ： (1)原 理 布 图 (2)pcb 自 动 或 人 工 布 线 (3)spice 电 路 仿 真 图 7-1proteus 系统界面 7.2 da 输 出 仿 真 ： 为了检测硬件电路与程序，对 da 输出与显示部分做了仿真，其仿真图如下图 所示。输出从 0-9.9v，步进 0.1v。 12 csdinlk fb vout over rsw en sclksdin abcdefgdp abcdefgdp abcdefgdp 1234 1234fb v2fb2 v1vout fb2 xtal218xtal119 ale301psn29rst9 p0./ad039.1/18p0.2/ad237.3/36p0.4/ad435.5/54p0.6/ad63.7/72 p1.0/t21./exp1.2.3p1.45.56p1.67.78 p3.0/rxd10.1/tp3.2/in012./it13p3.4/014p3.7/rd17.6/w6.5/t15p2.7/a1528 p2.0/a821.1/9p2./a023.3/14p2.4/a225.5/136.6/47 u at89c52 sclk23din1out4 out7refin6u2tlc5615c(l)p overv=0.0341547 q1 tip2+15v f2v=0.429029r514.7k r610k 56 741u3:blm324 62%rv15k overv=0.0341547 u3:b(op)v=0.53621 vout=0.514719+15v 234567891rp1 respack-843%rv210 321 u8tl431 +vr1k r21k 92%rv35k u2(refin)v=.0481 r31v1=0.514719v2 =0.429029 v2i=0.08518 +5v r410k r710k 32 141u3:alm324 109 841u3:clm324r820k r1020k 42%rv410kr1 5k +15v r10(2)v=.4589 rv4(3)=8.0408 +15v 50%rv510 volts+0.amps 0. d2le-yelow 图 7-2 系统仿真 csdinlk fb vout over rsw en sclksdin abcdefg dp abcdefgdp abcdefg dp 1234 1234fb v2fb2 v1vout fb2 xtal218xtal119 ale301psn29rst9 p0./ad039.1/18p0.2/ad237.3/36p0.4/ad435.5/54p0.6/ad63 .7/72 p1.0/t21./exp1.2.3p1.45.56p1.67 .78 p3.0/rxd10.1/tp3.2/in012./it13p3.4/014 p3.7/rd17.6/w6.5/t15 p2.7/a1528 p2.0/a821.1/9p2./a023.3/14p2.4/a225.5/136.6/47 u at89c52 sclk23din1out4 out7refin6u2tlc5615c(l)p overv=0.0341547 q1tip2+15v fb2v=0.429029r514.7k r610k 56 741u3:blm324 62%rv15k overv=0.0341547 u3:b(op)v=0.53621 vout=0.514719+15v 2345678 9 1rp1 respack-843% rv210 321 u8tl431 +vr1 kr21k 92%rv35k u2(refin)v=.0481 r31v1=0.514719v2 =0.429029 v2i=0.08518 +5v r410k r710k 32 141u3:alm324 109 841u3:clm324r820k r1020k 42%rv410kr1 5k +15v r10(2)v=.4589 rv4(3)=8.0408 +15v 50%rv510 volts+0.amps 0. d2le-yelow 图 7-3 系统仿真 7.3 pcb 制 作 pcb 制作把系统的电路原理图设计好以后。下一步工作就是进行实物制作了， 而实物制作的第一步就是对电路进行排版布线。过程如下： 13 (1)电路原理图的布局 在器件布局的过程中应注意以下几点：一个模块及其附属的一些分离元器件 应尽量放到一起；不同的电路模块尽量划分清晰，使得在调试过程中多电路的检 查能够一目了然；较容易发热的元器件尽量放到电路的边缘，有利于散热。 (2)布线 pcb 布线的好坏对系统性能有直接的影响，在高频电路表现的尤为突出，所 以，在进行电路布线时还需注意以下几点：模拟地和数字地应分开接地，避免数 字信号和模拟信号会相互干扰；每一根走线，能短则短，不要为了盲目追求少跳 线而绕远路，因为线越短电阻越小，干扰也会越小；电源线和地线尽量从电路板 的边缘走线，且电源线尽量画的比一般线宽略粗一些；走线在改变方向时应该走 45角或曲线，避免直角的拐角。 (3)打印与转印 打印时要注意油纸不能折叠，打印的设置必须准确，只留下底层的走线和焊盘。 而在转印时首先覆铜板要刷洗干净，以免在转印时油墨不能完全的转印；其次，转 印机必须预热到机器发出提示音，这表明，转印机已经准备好转印了；第三，转印 机的转印速度档位应放在“正常”档位，板子的类型应放在“印刷板” 档位。第 四，在转印时，注意油纸上的走线图必须能够完整的附在覆铜板上，一块板子最好 转印两次，确保把油墨完全的转印到覆铜板上。 (4)腐蚀 将油纸上的电路图转印到覆铜板后，接着就要把多余的铜腐蚀掉。不过在刚转 印好的时候，首先应检查是否转印完整，若有断线、走线空心的问题，必须用油墨 笔将断线补起来，空心的走线填完整。确保转印工序完成后，就可以将电路板放入 fecl3 溶液里进行腐蚀了，俗称“烂板” 。如果有条件，可以将腐蚀液加热，再放 入电路板，这样能够有效的提高腐蚀的速度。 (5)打孔 腐蚀好的板子，在洗净之后就可以打孔了，打孔时尤其要注意孔的大小不能将 焊盘的铜箔完全打掉，否则焊接时，焊盘没有铜箔就无法进行焊接了。 最后，打孔完成，用砂纸将毛糙磨平，这样 pcb 板的制作就顺利完成了。 14 7.4 硬 件 调 试 做硬件焊接完成之后，我们必须对硬件进行调试，发现其中可能存在的问题， 并对其进行改进。 硬件调试的方法有两种： 方案一用万用表和其他仪器仪表进行检测 方案二采用软件测试硬件的方法进行检测 方 法 分 析 ： 这两种方法各有优点，方法一能直接准确的确定元件的故障所在点，并直接进 行故障排除。但是此方法必须对元件进行一一检测，检测的过程非常慢。对于一个 大系统和元件比较多的电路来说，此种方法不适合 方法二用软件来控制硬件，编写某一电路的控制程序，看这部分的电路的运行 结果是否与书的软件控制的效果一致。如果不一致，则证明这部分电路有问题。这 种方法可以迅速的判断某一部分电路的故障，对于大系统来说，这种方法可以缩小 故障的范围，再对所出现的故障进行排除，节约系统调试的时间。 这个数控直流稳压电源系统中，我们把电路分成几个小模块，采取方法一和方 法二相结合的测试方法进行测试。 测试步骤： (1)用万用表对电路中的电源线进行测量，我们先用万用表的蜂鸣档，将万用 表的红黑表笔接到电路电源线进行测量，若发现蜂鸣器响，则证明电源线有短路。 如蜂鸣器没有响，则证明电源线无短路现象。 (2)再用蜂鸣档对单片机的电源、晶振、复位等电路进行测量，看有没有连接 好。若连接正常，则对系统进行通电。通电前先拨出单片机。 (3)测量单片机的工作电压。看是否正常，若不正常。再用万用表进行检测， 排除电源故障。 (4)若电源工作正常，插上单片机。编程控制，数码管的亮灭，以及数码管按 键等，看是否正常。若都正常，测证明电路硬件连接无误。若有故障，再用万用表 对出故障的模块进行检测。 15 7.5 软 件 调 试 软件调试是建立在硬件调试的基础之上的。调试完硬件之后，我们就开始编写 程序，对程序进行调试。我们先画出程序的流程图，然后根据流程图来编写程序。 程序编写调试方法： 方法一：根据流程图，直接编写。 方法二：先编写部分模块的程序，再对模块程序进行整合。 方法分析： 方法一中直接根据流程图写，适合小规模的程序，对于大规模的程序不适合， 且程序的可移植性差。 方法二中可以移植相似的程序，节约程序编写的工作量。对于大规模的程序比 较适合。程序的编写也相对比较轻松。可以节约程序的编写时间。 在本系统中，我们采取方法二来进行软件的编写与调试 程序编写和调试方法： (1)建立主程序，定义各端口。 (2)写出数码管、按键的模块程序。 (3)对各模块程序进行整合。 (4)对整合的模块进行调试。 (5)对最终的程序进行优化。 8 结 束 语 这次设计数控直流稳压电源，是毕业前对我们大学四年所学知识的一个检验。 检验我们的硬件设计能力，软件设计能力，还有查阅资料与人沟通等各方面的能力。 同时也将我们大学四年的知识运用到实践中。 在设计的过程中，我首先设计硬件，要画原理图。以前的课程中学过 protel99se 这个画图软件。但是由于长时间没有用，并且那时上这个门时练习不多 也不怎么熟练，所以在设计原理图的过程中很吃力，不得不查找 protel99se 的相关 资料，再进行画图。经过几天的查找资料看其操作教程，最后完成了原理图设计。 在编写软件时，为了能尽快把程序调试好，我学习了 proteus 仿真软件，利用 这个仿真软件，在线实时调试程序。因为利用 proteus 在程序编译完成后，就可以 16 直接运行程序。而如果不仿真，则每次要将编译完成的代码通过下载线下载到单片 机里面，再通电运行，这样很浪费时间。所以我先在 proteus 仿真软件里面进行仿 真，仿真好了之后，再下载到单片机里面进行检验。 在写程序时，也遇到了不少问题，自己平时没有经常的练习写程序，所以在面 对这样一个系统时，不知道从哪里下手。于是在网上找了相关的例程来学习。经过 几天的学习，终于找到一点当年写程序的感觉了。在调试的过程中虽然遇到一些困 难，但是通过请教周围的朋友，最终得以解决。 完成硬件与软件的设计之后，再回顾此电源的设计，心中感慨万千，从理论到 实践，让我明白了，学校里面学了很多很多的东西，但是我们要和实践相结合，否 则就是空理论。只有将理论转化为实践，才能真正的走出校门，走向社会，完成从 学生到社会型人才的转变。 17 参考文献 1邹红.数字电路与逻辑设计m.北京:人民邮电出版社,2008.3 2李祥臣.模拟电子技术基础教程.m.北京:清华大学出版社,2005.3 3童诗白,华成英.模拟电子技术基础m.北京:高等教育出版社,2006.1 4邱关源.电路(第四版)m.北京:高等教育出版社,2006.4 5李群芳,张士军,黄建.单片微型计算机与接口技术(第二版)m.北京:电子工业出版社, 2007.12 6刘文涛.单片机语言 c51 典型应用设计 m.北京:人民邮电出版社,2006.5 7于永,戴佳,常江.51 单片机实例精讲m.北京:电子工业出版社,2007.4 8曹凤.微机数控技术及应用m.四川:电子科技大学出版社,2002.8 9胡寿松.自动控制原理m.北京:科学出版社,2007.1 10潘永雄,沙河,刘向阳.电子线路 cad 实用教程(第二版)m.陕西:西安电子科技大学出版 社,2006.9 18 致谢 在 论 文 完 成 之 际 ， 我 要 忠 心 的 感 谢 身 边 给 予 过 我 莫 大 帮 助 的 老 师 、 同 学 和 朋 友 ，