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安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 1 单片机程控电压源的硬件设计 摘 要 本设计以 at89s52 单片机为核心控制芯片，实现数控直流电源功能的方案。设计 采用 8 位精度的 da 转换器 dac0832、三端可调稳压器 lm350 和一个 ua741 运算放大 器构成稳压源，实现了输出电压范围为1.4v+9.9v，电压步进 0.1v 的数控稳压电 源，最大纹波只有 10mv，具有较高的精度与稳定性。另外该方案只采用了 5 个按键 实现输出电压的方便设定，具有设定值调整，微调（步进量 0.1） ，粗调（步进量 1） 三种调整功能，显示部分我们采用了三位一体的数码管来显示输出电压值。我们自行 设计了12v 和 5v 电源为系统供电。该电路的原理是通过 mcu 控制 da 的输出电压大 小，通过放大器放大，放大后的电压作为 lm350 的参考电压，真正的电压还是由电压 模块 lm350 输出。利用 5 个按钮调整电压、并且通过共阴极三位一体 led 显示输出的 电压值。设计使用 3 三位一体数码管，可以显示三位数，一个小数位，比如可以显示 5.90v，采用动态扫描驱动方式。与传统的稳压电源相比具有操作方便，电源稳定性 高以及其输出电压大小采用数码显示的特点。 关键词：数控，步进，三端可调稳压器 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 2 目 录 目 录.2 第 1 章 绪 论.3 第 2 章 数控电压源的方案介绍.6 2.1 数控电压源的方案论证6 2.2 方案比较8 2.2.1 数控部分的比较 .8 2.2.2 输出部分的比较 .8 2.2.3 显示部分的比较 .8 第 3 章 数控电压源的工作原理.9 3.1 整机电路框图 .9 3.2 工作原理 .9 3.2.1 da 转换电路工作原理.9 3.2.2 电压调整电路工作原理 10 3.2.3 数值计算 11 第 4 章 单元电路工作原理.12 4.1 时钟电路 12 4.2 复位电路 12 4.3 键盘接口电路 13 4.3.1 键盘电路 13 4.3.2 键盘电路工作原理 14 4.4 显示接口电路 14 4.4.1 显示电路原理 14 4.4.2 led 显示方式.15 4.4.3 显示电路原理图 16 4.5 d/a 转换电路.16 4.6 电源电路 16 4.6.1 稳压器 78l12 和 79l12.17 4.6.2 电源电路原理图 17 4.7 所用主要芯片 18 4.7.1 单片机 at89s52.18 4.7.2 芯片 dac0832.19 4.7.3 lm350 .20 4.7.4 集成运放 ua741.22 结 论.24 致 谢25 附 录26 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 3 第 1 章 绪 论 1.1 研究背景及意义 数控直流电压源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。 传统的多功能数控直流电压源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积 大、复杂度高。普通数控直流电源品种很多，但均存在以下二个问题: 1)输出电压是 通过粗调(波段开关)及细调(电位器)来调节。这样，当输出电压需要精确输出，或需 要在一个小范围内改变时(如 1.051.07v)，困难就较大。另外，随着使用时间的增 加，波段开关及电位器难免接触不良，对输出会有影响。2)稳压方式均是采用串联型 稳压电路，对过载进行限流或截流型保护，电路构成复杂，稳压精度也不高。 在家用电器和其他各类电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在 实际生活中，都是由 220v 的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压 电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤除整流输出电压中的纹波，一般传 统电路由滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来替代，则可缩小直流电源的 体积，减轻其重量，且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源， 这既降低了家用电器的成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。 传统的数控直流电压源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节，并由电压 表指示电压值的大小。因此，电压的调整精度不高，读数欠直观，电位器也易磨损， 而基于单片机控制的数控直流电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。 随着科学技术的不断发展，特别是计算机技术的突飞猛进，现代工业应用的工控 产品均需要有低纹波、宽调整范围的高压电源，特别是在一些高能物理领域，急需电 脑或单片机控制的低纹波、宽调整范围的电源。 1.2 国内外研究现状 从上世纪九十年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通 讯设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向 发展。在 80 年代的第一代分布式供电系统开始转向到 20 世纪末更为先进的第四代分 布式供电结构以及中间母线结构，直流/直流电源行业正面临着新的挑战，即如何在 现有系统加入嵌入式电源智能系统和数字控制。 早在 90 年代中期，半导体生产商们就开发出了数控电压源管理技术，而在当时， 这种方案的性价比与当时广泛使用的模拟控制方案相比处于劣势，因而无法被广泛采 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 4 用。 由于板载电源管理的更广泛应用和行业能源节约和运行最优化的关注，电源行业 和半导体生产商们便开始共同开发这种名为“数控电压源”的新产品。 现今随着直流电源技术的飞跃发展，整流系统由以前的分立元件和集成电路控制 发展为微机控制，从而使直流电源智能化，具有遥测、遥信、遥控的三遥功能，基本 实现了直流电源的无人值守。 本次毕业设计设计的数控直流电源主要由单片机系统、键盘、数码管显示器、 d/a 转换电路、稳压电路等几部分组成。单片机系统选用 89s52 型号单片机，采用独 立式键盘及 lm350 作稳压器件。 1.3 课题研究方法 随着时代的发展，数字电子技术已经普及到我们生活、工作、科研等各个领域， 本文将介绍一种数控直流电源，本电源由电源电路、显示电路、控制电路、数模转换 电路四部分组成。准确说就是电源电路提供各个芯片电源、数码管、放大器所需电压， 显示电路用于显示电源输出电压的大小，同时分析了数字技术和模拟技术相互转换的 概念。与传统的稳压电源相比具有操作方便，电源稳定性高以及其输出电压大小采用 数码显示的特点。 数控电压源是最常用的仪器设备，在科研及实验中都是必不可少的。目前所使用 的直流可调电源中，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使 用麻烦。利用数控电压源，可以达到每步 0.1v 的精度，输出电压范围 1.4v 至 9.9v，电流可以达到 3a。针对以上问题，本课题设计了一种以单片机为核心的数控 式高精度简易直流电源的设计，该电源采用数字调节、闭环实时监控、输出精度高， 特别适用于各种有较高精度要求的场合。其设计方法是由单片机通过 d/a，控制驱动 模块输出一个稳定电压，同时稳压方法采用三端可调稳压管进行调整，输出电压通过 电阻反馈给运放，与设定值进行比较，若有偏差则调整输出。工作过程中，单片机输 出驱动 led 显示，通过键盘可设置和调整电压值。该电路具有设计简单，应用广泛， 精度较高等特点。 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 5 第 2 章 数控电压源的方案介绍 2.1 数控电压源的方案论证 目前数控电压源已广泛使用，要实现目标其方案比较多，主要有以下几种方案： 2.1.1 方案一：采用单片机的数控电压源的设计 采用常用的 52 芯片作为控制器，p0 口和 dac0832 的数据口直接相连，da 的 和连接后接 p3.4，和接单片机的端，让 da 工作在单缓冲方式csxfer 2 wr 1 wrwr 下。da 的 8 脚接参考电压，da 的基准电压接 5v 电源，所以在 dac 的 8 脚输出电压的 分辨率为 5v/256 约等于 0.02v，也就是说 da 输入数据端每增加 1，电压增加 0.02v。通过运放 lm324 将 da 的输出电流转化为电压，再通过运放 ua741 将电压反相 并放大。最后经 lm350 调整输出电压并稳压。其硬件框图如图 2.1 所示： 图 2.1 方案一硬件框图 2.1.2 方案二：采用调整管的双计数器的数控电压源的设计 此方案采用传统的调整管方案，主要特点在于使用一套双计数器完成系统的控制 功能，其中二进制计数器的输出经过 d/a 变换后去控制误差放大的基准电压，以控制 输出步进。十进制计数器通过译码后数码管显示输出电压值，为了使系统工作正常， 必须保证双十计数器同步工作。其硬件框图如图 2.2 所示： 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 6 图 2.2 方案二硬件框图 2.1.3 方案三：采用调整管的十进制计数器的数控电压源的设计 此方案不同于方案之二处在于使用一套十进制计数器，一方面完成电压的译码显 示，另一方面其作为 eprom 的地址输入，而由 eprom 的输出经 d/a 变换后控制误差放 大的基准电压来实现输出步进，只使用了一套计数器，回避了方案二中必须保证双计 数器同步的问题，但由于控制数据烧录在 eprom 中，使系统设计灵活性降低。其硬件 框图如图 2.3 所示： 图 2.3 方案三硬件框图 整流滤 波电路 调整管过流保护 误差放大 十进制 计数器 epromd/a转换 电压预置 步进加 步进减 译码显示 输出 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 7 2.2 方案比较 2.2.1 数控部分的比较 方案二、三中采用中、小规模器件实现系统的数控部分，使用的芯片很多，造成 控制电路内部接口信号繁琐，中间相互关联多，抗干扰能力差。在方案一中采用了 89s52 单片机完成整个数控部分的功能，同时，89s52 作为一个智能化的可编程器件， 便于系统功能的扩展。 2.2.2 输出部分的比较 方案二、三中采用线性调压电源，以改变其基准电压的方式使输出步进增加或减 少，这不能不考虑整流滤波后的纹波对输出的影响，而方案一中使用运算放大器放大 电压，由于运算放大器具有很大的电源电压抑制化，可以大大减少输出端的纹波电压。 2.2.3 显示部分的比较 方案二、三中的显示输出是对电压的量化值直接进行译码显示输出，显示值为 d/a 变化输入量，由于 d/a 变换与功率驱动电路引入的误差，显示值与电源实际输出 值之间可能出现较大偏差，而方案一中采用三位一体的数码管直接对电压值进行显示。 总之，方案一的优点是具有精度高，使用方便，硬件电路简单等特点，它使用了 单片机，使得进一步扩展功能较为方便；方案二、三的优点是电路结构简单，其缺点 是使用比较复杂，精度没有那么高。 考虑到各种因素，本设计采用方案一。 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 8 第 3 章 数控电压源的工作原理 3.1 整机电路框图 数控电压源的电路框图如图 3.1 所示： 图 3.1 数控电压源电路框图 3.2 工作原理 本设计介绍了以 89s52 单片机为控制单元，以数模转换器 dac0832 输出参考电压， 以该参考电压控制电压转换模块 lm350 的输出电压大小的数控电压源。通过改变送给 单片机的数字量而达到改变输出电压的方法。通过三端稳压器 lm350 达到输出电压的 稳定。 3.2.1 da 转换电路工作原理 本设计是采用 dac0832 实现数据的数模转换，其数据口与 p0 口直接相连，da 的 和连接后接 p3.4，和接单片机的端，让 da 工作在单缓冲方式csxfer 2 wr 1 wrwr 下。da 的 8 脚接参考电压，为简化设计，在本次设计中的参考电压用 5v 电压，所以 在 dac 的 8 脚输出电压的分辨率为 5v/256=0.01950.02v，也就是说 da 输入数据端 键 盘 数码显示 8952 单 片 机 电压 预置 d/a转换电压调整 电源电路 输出 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 9 每增加 1，电压增加 0.02v。再在 da 的电压输出端接运放 lm324，将 da 的输出电流 转换成电压。改变 p0 口的数据便可改变 0832 的输出电压，如当 p000h 时， dac0832 的输出电压就应为 0v。其电路图如图 3.2 所示。 3.2 da 转换电路 3.2.2 电压调整电路工作原理 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 10 图 3.3 电压输出电路图 本设计的输出电压采用 lm350 三端调整稳压器进行调整，先将 0832 的输出电压 用 ua741 进行反相放大，由于从 lm324 输出的电压是负电压，所以 ua741 接成负反馈 放大电路，通过调节电位器可以调节运放的电压放大倍数。ua741 的输出端通过电阻 接到 lm350 的调整端，通过改变 ua741 的输出电压可以控制 lm350 的输出电压，也就 是数控电压源的最终输出电压值，其电压输出电路图如图 3.3 所示。由于 lm350 的输 出电压 vout=1.25v (1+r0/r13)，由电路图知 r13 是个定值，而 r0 则是由 r12 和下 面的电路来确定的，可知 r0 是个变量，所以 lm350 的输出电压与 r0 是成线性关系变 化的。通过调节 vr2，即可调节 lm350 的输出电压。 3.2.3 数值计算 (1)输出电压最小值 vmin 的计算 由 lm350 的输出电压公式可知 vmin=1.25 (1+27/220)=1.4v (2)单片机送给 0832 数值的计算 在设计时，要求单片机送给 0832 的数值为 00h 时，输出端输出的电压为 1.4v， 及单片机送给 0832 的数值为 0ffh 时，输出端输出的电压值为 9.9v，所以每当电压 增加 0.1v 时，单片机送给 0832 的数值就要增加 3。所以在编程时，按一下步进按键， p0 口的数据便要变化 3。当电压要增加 1v 时，按一下按键，p0 口的数据便要变化 30。所以可以通过调节电位器来改变运放的放大倍数，使单片机送给 0832 的数值增 加 3 时，输出电压就要增加 0.1v。 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 11 第 4 章 单元电路工作原理 4.1 时钟电路 时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中 各信号之间的相互关系。单片机本身就如一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工 作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。 4.1.1 时钟振荡电路图 时钟振荡电路图如图 4.1 所示： 4 图 4.1 时钟振荡电路图 4.1.2 时钟信号的产生 单片机内部有一个高增益、反相放大器，其输入端为芯片引脚 xtal1，其输出端 为引脚 xtal2。而在芯片的外部，xtal1 和 xtal2 之间跨接晶体管振荡器和微调电容， 从而构成一个稳定的自激振荡器。 只要在单片机的 xtal1 和 xtal2 引脚外接晶体振荡器就 构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号。电容 器 c8 和 c9 的作用是稳定频率和快速起振，电容值在 530pf，典型值为 30pf。外部时钟方式是把外部已有的时 钟信号引入到单片机内。此方式常用于多片单片机同时工作， 以便于各单片机的同步。一般要求外部信号高电平的持续时 间大于 20s，且为频率低于 12mhz 的方波。 4.2 复位电路 复位操作有两种基本形式：一种是上电复位，另一种是按键复位。按键复位电路 图如图 4.2 所示。按 键复位具有上电复位功能外，若要复位，只要 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 12 按图 4.2 中的 图 4.2 复位电路 reset 键，电源 vcc 经电阻 r1、r2 分压，在 reset 端产生一个复位高电平。上电复 位电路要求接通电源后，通过外部电容充电来实现单片机自动复位操作。上电瞬间 reset 引脚获得高电平，随着电容的充电，rerst 引脚的高电平将逐渐下降。rerst 引脚的高电平只要能保持足够的时间（2 个机器周期） ，单片机就可以进行复位操作。 单片机复位期间不产生 ale 和信号，即 ale=1 和=1。这表明单片机复位psenpsen 期间不会有任何取指操作。复位后：pc 值为 0000h，表明复位后程序从 0000h 开始执 行；sp 值为 07h 值，表明堆栈底部在 07h，需重新设置 sp 值；单片机在复位后，已 使 p0p3 口每一端线为“1” ，为这些端线用作输入口做好了准备。 4.3 键盘接口电路 4.3.1 键盘电路 键盘接口通常包括硬件和软件两部分。硬件是指键盘的结构及其主机的连接方式； 软件是指对键盘操作的识别与分析，即键盘管理程序。 键盘一般是一组开关(按键)的集合。常用的按键有三种： 机械触点式：利用金属的弹性使按键复位。 导电像胶式：利用利用橡胶接弹性使按键复位。 柔性按键：外形及面板布局等可按整机要求设计，在价格、寿命、防潮、防锈等 方面显示出较强的优越性。 键盘按其工作原理又可分为编码式键盘和非编码式键盘。这两类键盘的主要区别 是识别键符及给出相应键码的方法。 编码键盘主要是用硬件来实现对键的识别； 非编码键盘主要是由软件来实现键盘的定义与识别。 非编码式键盘接照与主机连接方式的不同，可分独立式键盘和矩阵式键盘。 (1)独立式键盘：独立式键盘中，每个按键占用一根 i/o 口线，每个按键电路相 对独立。i/o 口通过按键与地相连，i/o 口有上拉电阻，无键按下时，引脚端为高电 平，有键按下时，引脚电平被拉低。i/o 口内部有上拉电阻时，外部可不接上拉电阻。 (2)矩阵式键盘：行列式键盘采用行列电路结构，当按键较多时所占用的口线相 对较少，键盘规模越大，其优点越明显。所以，当按键数目大于 8 时，一般采用矩阵 式键盘结构。 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 13 4.3.2 键盘电路工作原理 （1）键盘电路原理图如图 4.3 所示： 图 4.3 键盘电路原理图 （2）键盘电路工作原理 如图 4.3 所示，当无键按下时，单片机的 p1.0p1.3 及 p3.3 为高电平。当有键 按下时，单片机的相应口线通过按键与地相连被拉成低电平，其它口线电平状态不变。 因此，通过检测 i/o 口线的电平状态，即可判断键盘上哪个键被按下。 4.4 显示接口电路 4.4.1 显示电路原理 常所说的 led 显示器由七个发光二极管组成， 因此也称之为七段 led 显示器，此外，显示器中还 有一个圆点型发光二极管（在图中以 dp 表示） ，用 于显示小数点。通过七段发光二极管的不同组合， 可以显示多种数字、字母或者其他符号。led 显示 器中的发光二极管共有两种连接方法。 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 14 共阳极接法 把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。使 用时公共阳极接+5v。这样阴极端输入低电平的段 发光二极管就导通点亮，而输入高电平的则不点亮。 图 4.4 七段 led 显示 共阴极接法 把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。使用时公共阴极接地，这样阳极端 输入高电平的段发光二极管就导通点亮，而输入低电平的则不点亮。 本设计采用共阴极接法，如图 4.4 所示。七段发光二极管，再加上一个小数点， 共计 8 段。因此提供给 led 显示器的字型代码正好一个字节。采用 led 显示器。led 显示器由七个发光二极管组成，本设计采用共阴级接法。显示方式采用动态显示方式。 原因在于：静态显示方式要求口线多，占用资源多，成本就高，而动态显示方式，电 路简单、节省口线、成本低。 4.4.2 led 显示方式 静态显示 所谓静态显示，是指显示器显示某一字符时，相 应段的发光二极管恒定地导通或截止。这种显示方法 每一位都需要有一个 8 位输出控口控制。静态显示时， 较小的驱动电流就可以得到较高的显示亮度，所以可 由接口芯片直接驱动。并行输出显示位数越多需要 i/o 口越多。 图 4.5 三位一体 led 外观引脚 图 动态显示 本次设计用到的是六位动态显示，动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管， 如图 4.5 中所示，各位数码管的段控线相应并联在一起，由一个 8 位的 i/o 口控制， 但是 8 路驱动采用 74ls244 总线驱动器作为数码管的驱动器，各位的位控线(即公共 阴极或阳极)由另外的 i/o 口线控制，同时也必须接有 74ls244 作为驱动器，在 74ls244 输出端必须接有 500 限流电阻接到电源，这种电路的特点是节省 i/o 口线， 硬件电路相对静态显示方式简单，但是也有其缺点如：显示高度不如静态显示方式， 而且在显示位数较多时，cpu 要依次扫描，占用 cpu 较多的时间。 在本次设计中，我们采用的是共阴极的三位一体的 led，其外观引脚如图 4.5 所 示，a、b、c 分别为三个数码显示的位控引脚，其显示原理与单个 led 的显示原理完 全相同，在此不再赘述。 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 15 4.4.3 显示电路原理图 显示电路原理图如图 4.6 所示： 图 4.6 显示电路原理图 4.5 d/a 转换电路 d/a 转换电路主要由 at89s52（单片机） 、数码转换器 dac0832 及 lm324 运算放大 器等芯片组成。at89s52 的 p0 口作为数据端口与 dac0832 的 8 位数据线相连。本系统 中，因为 cpu 的工作任务是单一的，而且数据传送的目的地址也是单一的，因此， dac0832 采用单缓冲的工作方式，该芯片的(低电平有效)、四cs 1 wrxfer 2 wr 个使能端均与地相接处于有效状态，这个工作方式不需要给 dac0832 分配地址空间， cpu 的 p1 口的数据变化直接反映到 dac0832 的输出端。 4.6 电源电路 在本次设计中，由于要给运放 lm324 和 ua741 供电，所以要自制电源。在此次设 计中，我设计了一个可以输出正负 12 伏的电源。主要以 7800 系列(输出正电压)和 7900 系列（输出负电压）做成电源电路。线性电源由 15v 变压器经过全波整流，电 容整流滤波，通过三端稳压管 7812、7912 稳压为芯片 at89s52、dac0832、lm324、ua741、数码管等提供电压。 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 16 4.6.1 稳压器 78l12 和 79l12 三端固定稳压器，三端只有 3 个引出端子，具有应用时外接元件少，使用方便， 性能稳定，价格低廉的优点，被广泛应用。通常有 78l12（正电源）系列和 79l125（负电源）系列，其结构外观如右图 4.7 所示：它由输出脚 out，输入脚和 i v 接地脚 gnd 组成，它的书室稳压输出值为正负 12v，由它的内部结构可知，除增加了 一级启动电路外，其余部分 图 4.7 7812 引脚图 与串联稳压电路完全一样，其基准电压源的稳定性更高，采取的电容必须是漏电流较 小的坦电容，或者是电解电容须是钽电容的 10 倍，保护电路更完善。稳压器输入端 的电容用来进一步消除纹波，此外，输出端的电容起到了频率补偿的作用，能防止自 激振荡，从而使电路稳定工作。 4.6.2 电源电路原理图 电源电路原理图如图 4.8 所示： 图 4.8 电源电路原理图 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 17 4.7 所用主要芯片 4.7.1 单片机 at89s52 （1）at89s52 单片机芯片引脚图 at89s52 芯片引脚图（如图 4.9 所示）： （2）at89s52 单片机芯片的特点 at89s52 具有如下特点：40 个引脚， 8kbytesflash 片内程序存储器，256bytes 的随 机存取数据存储器（ram） ，32 个外部双向输入/ 输出（i/o）口，5 个中断优先级 2 层中断嵌套 中断，2 个 16 位可编程定时计数器，2 个全双工 串行通信口，看门狗（wdt）电路，片内时钟振 荡器。此外，at89s52 设计和配置了振荡频率可为 0hz 并 图 4.9 芯片 at89s52 引 脚图 可通过软件设置省电模式。空闲模式下，cpu 暂停工作，而 ram 定时计数器，串行口， 外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存 ram 的数据，停止芯片其它功能 直至外中断 激活或硬件复位。同时该芯片还具有 pdip、tqfp 和 plcc 等三种封装形 式，以适应不同产品的需求。 (3) 信号引脚的第二功能： 由于工艺及标准化等原因，芯片的引脚数目是有限制的，例如 mcs51 系列把芯 片引脚数目限定为 40 条，但单片机为实现其功能所需要的信号数目却远远超过此数， 因此就出现了供需矛盾。 “复用”(即给一些信号引脚赋以双重功能)是解决此问题的 唯一可行的办法。89s52 单片机的引脚的第二功能如表 4.1 所示： 表 4.1：p1口和 p3的第二功能 口线第二功能信号名称 p3.0rxdrxd（串行数据接收） p3.1txdtxd（串行数据发送） p3.2 0 int（外部中断 0 申请） 0 int p3.3 1 int（外部中断 1 申请） 1 int p3.4t0t0（定时器 0 的计数输入） p3.5t1t1（定时器 1 的计数输入） 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 18 p3.6wr（外部数据存储器写选通）wr p3.7rd（外部数据存储器读选通）rd p1.0t2t2（定时器/计数器 t2 的外部计数输入） ，时钟输出 p1.1t2ext2ex（定时器/计数器 t2 的捕捉/重载触发信号和方向控制） p1.5mosimosi（在系统编程用） p1.6misomiso（在系统编程用） p1.7scksck（在系统编程用） 4.7.2 芯片 dac0832 （1）dac0832 芯片引脚图 dac0832 芯片引脚图如图 4.10 所示： （2）dac0832 芯片的特点 dac0832 是一种典型的 8 位转换器，内部为 双缓冲寄存器即输入寄存器和 dac 寄存器，、 图 4.10 芯片 0832 引脚图 1 wr 、分别为该两寄存器的写信号输出端，ile 为输入锁存使能端，高电平有效， 2 wr 为片选端，为传输控制端，它和共同控制 dac 寄存器的工作状态，其csxfer 2 wr 内部结构如图 4.11 所示。dac0832 有两个接地端 agnd（模拟电路接地端）和 dgnd（数字信号）接地端，一般情况下，这两个地端均并联接地。dac0832 的 d/a 转 换电路为倒 t 型 r-2r 电阻网络，故有 iout1 和 iout2 两个电流输出端，根据不同的 电路组成，该芯片可以有两种输出模式，一种为电流输出模式，这种模式基准电压加 在 vref 端，由 iout1，iout2 输出的电流经运算放大器相加后输出；另一种为电压输 出模式，这种模式基准电压加在 iout1 和 iout2 之间，模拟电压加从 vref 端输出。 为了设计的方便，本电路选用电压输出模式，iout1 和 iout2 之间接一参考电压， vref 输出可控制电压信号。它有三种工作方式：不带缓冲工作方式，单缓冲工作方 式，双缓冲工作方式。该电路采用单缓冲模式，在忡图中=0，dac 寄存 2 wrxfer 处于直通状态。又由于 ile=1，故只要在选中该片（=0）的地址时，写入cs （=0）数字量，则该数字信号立即传送到输入寄存器，并直通至 dac 寄存器，经wr 过短暂的建立时间，即可以获得相应的模拟电压，一旦写入操作结束，和立 1 wrcs 即变为高电平，则写入的数据被输入寄存器锁存，直到再次写入刷新。 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 19 图 4.11 0832 内部结构图 4.7.3 lm350 （1）芯片介绍 lm350 是可调节 3端正电压稳压器，在输出范围为 1.2 伏到 33 伏时能够提供超过 3 安的电流。此稳压 器非常易于使用，只需要两个外部电阻来设置输出电压。 此外还使用内部限流、热判断和安全工作区补偿使之基本能防止烧断保险丝。其外形 及引脚图如图 4.12 所示： 图 4.12 lm350 外形及引脚图 lm350 服务于多种应用场合，包括局部稳压、卡上稳压。该器件还可以用来制做 一种可编程的输出稳压器，或者，通过在调整点和输出之间接一个电阻，lm350 可用 作一个精密稳流器。其内部结构图如图 4.13 所示： 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 20 图 4.13 lm350 内部结构图 其主要特点如下： 输出电流超过 3 安 输出电压在 1.2 伏和 33 伏之间可调节 内部热过载保护 不随温度变化的内部短路电流限制 输出晶体管安全工作区补偿 对高压应用孚空工作 标准 3 引脚晶体管封装 避免置备多种电压 （2）其基本电路工作原理 lm350 是三端浮动稳压器。其基本电路工作原理如图 4.14 所示。工作时，lm350 建立并保持输出与调节端之间 1.25v 的标称参考电压，这一参考电压由 r1 转换成编 程电流，该恒定电流经 r2 到地。其稳压输出电压由式 4.1 给出： 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 21 图 4.15 lm350 基本电路工作原理图 图 4.14 基本电路工作原理图 （4.1） 因为调节端的电流在式中代表误差项，所以 lm350 设计成控制 iadj小于 100 微 安并使这之保持恒定。为达到这一点，所有静态工作电流都返回到输出端。这样就需 要最小负载电流表。如果负载电流小于最小值，输出电压会上升。 因为 lm350 是浮动稳压器，所以只有电路两端电压差对性能是重要的，工作对地 呈高电压也就成为可能。 （3）负载调整率 lm350 能提供极良好的负载调整率，但为实现最优性能需要注意几点。编程电阻 （r1）应尽可能连接在与稳压器靠近处，以使与参考电压有效串联线路压降最小，避 免调整率变差。r2 接地端可以回到靠近负载接地端处，以提供远程接地取样并改进 提高负载调整率。 4.7.4 集成运放 ua741 ua741 是一款集成运算放大器。集成运算放大器是一种高增益多级直接耦合放大 器，其内部结构框图如图 4.15 所示，其各部分的作用如下： 图 4.15 运放组成框图 （1）差动输入级 使运放有尽可能高的输入阻抗及共模抑制比。 （2）中间放大级 由多级直接耦合放大器组成，以获得足够高的电压增益。 （3）输出级 可使运放具有一定幅度的输出电压、输出电流和尽可能小的输出电阻。 在输出过载时有自动保护作用以免损坏集成块。输出级一般为互补对称推挽电路。 （4）偏置电路 为各级提供合适的静态工作点。为使工作点稳定，一般采用恒流源偏 置电路。 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 22 在本设计中用到的 ua741 共有两个基本作用：放大电压和反相作用。其引脚图 如图 4.16 所示。 图 4.16 ua741 引脚图 安徽工贸职业技术学院毕业设计（论文） 23 结 论 本次设计过程中，对纹波也没有提出很严格要求，所以常用的稳压集成电路就可 以满足要求。在电路中采用了模拟器件和数字器件所以需要+5v、和12v 电源供电。 本设计输出的电压稳压精度高，可以用在对直流电压要求较高的设备上，或在科研实 验室中当作实验电源使用。 在本次设计的过程中，我发现很多的问题，给我的感觉就是很难，很不顺手，看 似很简单的电路，要动手把它给设计出来，是很难的一件事，主要原因是我们没有经 常动手设计过电路以及在设计过程中用到的知识我学得不是很扎实，还有资料的查找 也是一大难题，这就要求我们在以后的学习和工作中，应该注意到这一点，更重要的 是我们要学会把从书本中学到的知识和实际的电路联系起来