毕业设计（论文）-数控直流电源电源设计.doc

东华理工大学毕业设计（论文） 摘要摘 要随着信息化技术的发展，数字电子技术已经应用到我们的生活、工作、科研等各个领域。本设计采用软件方法来实现数据的预置以及电流的步进控制，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现。本系统以直流电源为核心，利用80c51单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，设置步进可达0.1v，并可由数码管显示。利用单片机程序控制输出数字信号，经过d/a转换器（dac0832）输出模拟量，同时对数控直流电源的主要性能参数进行了测定，证明该系统已达到设计要求，并对其发展前景进行了展望。关键词：80c51单片机；d/a转换器083236东华理工大学毕业设计（论文） abstractabstract along with the development of information technology, digital electronic technology has been applied to our lives, work, research and other fields. in the paper ,the use of software design methods achieves the pre-setting data and current stepping control. making the hard system more simple and implementingvarious types of functions easily .the system with the dc power as the core makes use of the 80c51mcu as the main dcpower as the keyboard sets the current output of the dc power. whose step may achieve 0.1v ,meanwhicl, the autual output voltage and setling voltage may be displayed on the digital control .we take advantage of the programmes of mcu controling the output of the digital signal. outputting the analog signal converteel by the d/a convertor (dac0832) then ,at the same time, digital dc power supply for the main performance parameters were determined to prove that the system has to meet the design requirements and their development prospects。keywords:80c51mcu;d/aconverter0832东华理工大学毕业设计（论文） 绪论目 录绪 论51 课题设计背景52 生产需求状况53 电源采用数字控制，具有以下明显优点:5第一章 系统总体方案论证71.1 系统方框图71.2 系统电路工作原理71.3设计要求71.3.1基本要求81.3.2发挥部分8第二章 电路设计方案论证92.1 输出电路设计方案如下:92.2 数控部分112.3稳压电源112.4 整体电路设计112.4.1 数控电路部分122.4.1.1 数控电路设计思路122.4.1.2 89c51基本结构与工作原理122.4.1.3 bcd拨盘开关152.5 显示部分电路设计162.5.1 led数码管显示器162.5.2 led静态显示方式172.5.3 由74ls164扩展并行输出口172.6 输出电路部分172.6.1 输出电路设计思路172.6.2 mcs-51单片机与8位dac0832转换器接口技术182.6.3 tl081运放简介22第三章 软件设计233.1 89c51资源分配233.2 显示接口编程原理233.2.1 led数码管显示接口电路233.3程序流程24第四章 系统调试及误差分析264.1 系统调试264.1.1 硬件调试264.1.2 软件调试264.1.3 软硬联调264.2 误差分析26结论分析，总结及展望28致 谢30参考文献32附 录33附录一 原器件清单33附录二 简易数控直流电源的软件流程图34附录三 整体电路图34绪 论1 课题设计背景 数控直流电源是一种常见的电子仪器，广泛应用于电路，教学试验和科学研究等领域。目前使用的可控直流电源大部分是点动的，利用分立器件，体积大，效率低，可靠性差，操作不方便，故障率高。随着电子技术的发展，各种电子，电器设备对电源的性能要求提高，电源不断朝数字化，高效率，模块化和智能化发展。以单片机系统为核心而设计的新一代数控直流电源，它不但电路简单，结构紧凑，价格低廉，性能优越，而且由于单片机具有计算和控制能力，利用它对数据进行各种计算，从而可排除和减少模拟电路引起的误差，输出电压和限定电流采用数输入采用键盘方式，电源的外表美观，操作使用方便，具有较高的使用价值。 本设计的题目是简易数控直流电源。要求有一定输出电压范围和功能的数控电源。关键电路有三个：一是输出电路，要求如何实现09.9v步进0.1v，如何保证输出电流应达到500mv，而且稳压特性要优良，输出电压的 误差要尽量小。二是数控电路，它应当有点动和自动扫描两种工作方式，能有效的控制输出电压，并显示它，三是扩展输出电路，从题目分析，它应当是一种信号源。按照电子技术的要求，正弦波，矩形波，三角波自然是不可或缺的，当然加以变换能产生更多的波形多多益善。本设计论文是以单片机为核心设计的。2 生产需求状况 传统的数控电源功能简单、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, 但均存在很多问题，如：数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90年代，己出现了数控精度达到0.05v的数控电源，功率密度达到每立方英寸50w的数控电源。从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分。目前在电力电子器件方面，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。所以数字化智能电源模块是针对传统智能电源模块的不足提出的，数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可维护性。3 电源采用数字控制，具有以下明显优点:（1）易于采用先进的控制方法和智能控制策略，使电源模块的智能化程度更高，性能更完美。（2）控制灵活，系统升级方便，甚至可以在线修改控制算法，而不必改动硬件线路。（3）控制系统的可靠性提高，易于标准化，可以针对不同的系统(或不同型号的产品)，采用统一的控制板，而只是对控制软件做一些调整即可。（4）系统维护方便，一旦出现故障，可以很方便地通过rs232接口或rs485接口或usb接口进行调试，故障查询，历史记录查询，故障诊断，软件修复，甚至控制参数的在线修改、调试;也可以通过modem远程操作。（5）系统的一致性好，成本低，生产制造方便。由于控制软件不像模拟器件那样存在差异，所以，其一致性很好。由于采用软件控制，控制板的体积将大大减小，生产成本下降。（6）易组成高可靠性的多模块逆变电源并联运行系统。为了得到高性能的并联运行逆变电源系统，每个并联运行的逆变电源单元模块都采用全数字化控制，易于在模块之间更好地进行均流控制和通讯或者在模块中实现复杂的均流控制算法(不需要通讯)，从而实现高可靠性、高冗余度的逆变电源并联运行系统。东华理工大学毕业设计（论文） 系统总体方案论证第一章 系统总体方案论证1.1 系统方框图 简易数控直流电源由显示电路部分、数控电路部分、输出电路部分、直流电源部分构成。具有一定电压范围和功能，可以实现输出电压从0v到+9.9v之间的变换，按键一下，步进0.1v，纹波不大于10mv。其系统方框图如图1.1所示图1.1 简易数控直流电源方框图1.2 系统电路工作原理本电路主要是通过89c51单片机控制输出电压大小变化，以实现设计要求的。两位bcd码拨盘开关，将预置量输入到89c51单片机的并行口。89c51单片机将数据由txd、rxd两端口串行送入到74ls164驱动器中，并通过两位led显示之。单独设置的“增”、“减”两个键由并口进行检测。按“+”键步进0.1v，按“”键减少0.1v。dac8032 d/a转换器接收89c51单片机数据总线传送的数据，并根据它来确定输出电压。在89c51单片机程序控制下，89c51开机后先将预置值读入，在送去显示的同时，送入dac0832，并产生相同的输出电压，然后不断循环检测两键是否按下，如果检测到有键按下，将使显示值和输出电压相应增减0.1v，如果检测到按键时间超过0.5s，则认为需要连续增减，即处于“扫描”方式。1.3设计要求1.3.1基本要求 (1)输出电压：范围0+9.9v,步进0.1v，纹波步大于10mv； （2）输出电流：500ma； （3）输出电压主值由数码管显示； （4）由“” “”两键分别控制输出电压步进增减； （5）为实现上述几部工作，自制一稳压直流电源，输出+15v 15v +5v。1.3.2发挥部分 (1)电压可预置在09.9v之间的任意一个值； (2)用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1v不变）。东华理工大学毕业设计（论文） 电路设计方案论证第二章 电路设计方案论证输出电路应具备的功能有：输出电压uo为09.9v，步进0.1v；输出电流为io=500ma,纹波电压10mv,具有稳压功能。该设计方案输出电压精度主要取决于dac的性能，7805性能及运算放大性能，精度受控于dac，主要靠提高dac位数来提高精度，控制电路一般有mcu控制。而且7805具有过流，过热保护。2.1 输出电路设计方案如下:图2.1.1 简易数控直流电源输出电路 图2.1.1是由固定输出三端稳压器件7805，运算放大器a和dac电路所组成的另一种可供运用的输出电路。在该电路中u23=5v,uo=u23+u,只要dac的 输出可保证为-5v+4.9v,则uo=09.9v.该电路的稳压性能由7805保证，步进电压由dac输入的数字量控制。这种电路输出的精度取决于7805输出电压的误差；运放的根随误差以及dac的积分非线性，比进值的误差则直接与dac的位数有关。为获得双极性的输出，dac可采用图2.1.2的电路。图2.1.2 输出电路的dac该dac电路为电压输出模式，故如果采用8位dac，则 如果要满足的要求，只要选取相应的值输入dac即可。当然也可以采用dac和调整管结合的方案，图2.1.3为一种参考电路。图2.1.3 输出电路的另一种方案在此电路中 2.2 数控部分 根据设计要求数控部分应具备的功能有：输出电压可预置，并且能以“步进”或“扫描”的工作方式加（“”）或（“”）。数控部分的输出应直接控制数码电阻网络开关。方案设计方案因用微控制器来控制 微控制器(microcontrollermcu)有称单片机，现今已经成为电子技术工作者手中的一种可编程的“智能”元件。由于其使用上的灵活性和高可高性而备受青睐。由mcu最小系统为核心而构成的控制电路的方框图如图2.2.1。 图2.2.1 mcu控制方框图图中mcu最小系统可由mcs51系列芯片或派生芯片构成，程序存储器由2k容量已足够了。两位bcd码拨盘开关将预置量输入到mcu并口。两位led显示电路由mcu串口送入数据（输出电压）。单独设置的“增”或“减”二键由并口进行检测。dac接收mcu数据总线传送的数据，并具以确定输出电压。在软件控制下，mcu开机后先将预置值读入，在送去显示的同时，送入dac，并产生相同的输出电压。然后不断进行检测增减两键是否按下。如果检测到由键按，将使显示值和输出电压增减0.1v。如果检测到按键时间超过0.5s，就认为需要连续增减，即处于“扫描”方式。2.3稳压电源 从电源技术角度自制+5v、+15v、-15v稳压电源虽然由不同的方案选择，但从电路简单、经济考虑，仍然采用三端固定输出的模拟稳压器件，具有电路见图对于此种电路，设计者需要决定的仅为变压器和滤波器的参数。直流稳压电源采用通常的桥式全波整流，单电容滤波，三端固定稳压器件。输出电路由+15v稳压供给，从而大大提高了电压调整率和负载调整率等指标。所有的集成稳压器根据功耗均安装有充分裕量的散热片。其中主输出7805公共端所加电容c1是为了消除可能存在的自激和干扰。 2.4 整体电路设计在构成系统的各主要电路方案确定以后，需要进行以下二步工作：首先应把各主要电路具体化，即对其进行详细设计，确定其构成；其次，将各主要电路联系起来而形成整体电路。2.4.1 数控电路部分2.4.1.1 数控电路设计思路 该电路由89c51,两位bcd码拨盘开关组成最小系统。 数控部分为mcu电路。mcu芯片的品种繁多，芯片的选择应当考虑：满足功能要求；集成度要高，尽可能“单片”化；价格要便宜；货源要有保障；要有仿真器的有力支持以及要对其熟悉以缩短开发周期等等因素。权衡以上各点，本电路选用功能完全能满足要求，价格低廉，软件成熟的89c51。 两位bcd码拨盘开关k3、k4，用以设置输出电压。k3、k4输入的p1口由电阻网络rn上拉。故设置量为低电平有效。“+”、“-”两个键由10k电阻上拉，低电平有效输入至p3.2和p3.3口线。软件采用查询方式访问这二个键。 两位bcd码拨盘开关将预置量输入到89c51单片机并口。两位led显示电路由mcu串口送入数据（输出电压）。单独设置的“增”或“减”二键由并口进行检测。dac0832接收89c51数据总线传送的数据，并具以确定输出电压。2.4.1.2 89c51基本结构与工作原理 at89c51是一种带4k字节闪烁可编程可擦除只读存储器（fperomfalsh programmable and erasable read only memory）的低电压，高性能cmos8位微处理器。该器件采用atmel高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的mcs-51 ? 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位cpu和闪烁存储器组合在单个芯片中，atmel的at89c51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 89c51内含8位cpu；广泛的步尔处理能力；32根双向且分别寻址的i/o线；128字节内部ram数据存储器；2个16位定时器/计数器；一个全双工异步串行口；两个中断优先级；5个中断源；片内有时钟振荡器；4k字节片内rom程序存储器；可寻址64kb程序存储器和64k字节外部数据存储空间。一，并行输入/输出（i/o）端口及引脚1.电源引脚vcc和vss vcc 接+5v电压 vss 接地2.外接晶体引脚xtal1和xtal2 xtal1 接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成片内振荡器。当采用外部振荡器时，此引脚应接地。 xtal2 外接晶体的另一端。在单片机内部接反相器的输出端，采用外部振荡器时，该引脚外部振荡器的信号，即把外部振荡器的信号接内部时钟发生器的输入端。3.控制或与其它电源复用的引脚rst/vpd、ale/、和/vpp（1） rst/vpd:当振荡器运行时，在此引脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。推荐在此引脚与vss引 图2.4.1 89c51引脚脚之间连接一个约8.2k的下拉电阻，与vcc引脚之间连接一个约10f的电容，以保证可靠地复位。vcc掉电期间，此引脚可接上备用电源，以保持内部ram的数据步丢失。当vcc主电源下掉到低于规定的电平，而vpd字其规定的电压范围（50.5v）内，vpd就向内部ram提供备用电源。（2）ale/：当访问外部存储器时，ale（允许地址锁存）的输出用用于锁存地址的低位字节。即使步访问外步存储器，ale端仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，此频率为振荡器的1/6。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。然而要注意的是，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ale脉冲。ale端可以驱动8个ls型的ttl输入电路。（3） : 此脚的输出是外部程序存储器的读选通信号 在从外部程序存储器取指令（或常数）期间，每个机器周期两次有效，但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两此有效的信号将不出现。同样可以驱动8个ls型的ttl输入。（4）/vpp：当端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在pc（程序计数器）值超过0fffh时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当保持低电平时，则只访问外部程序存储器，不管是否有内部程序存储器。4.输入/输出（i/o）引脚p0、p1、p2、p（共32根）（1）. p0 口：是双向8位三态i/o口，在外部存储器时，与地址总线的低8位及数据总线复用，能以吸收电流的方式驱动4个ls ttl负载。（2）p1口：是8位准双向i/o口。由于这种接口输出没有高阻态，输入也不能锁存，故不是真正的双向i/o口。p1口能驱动4个ls ttl负载。（3）.p2口：是8位准双向i/o口。在访问外部存储器时，它可以作为扩展电路的高8位地址总线送出高8位地址。表 2.1 p3口的第二功能引脚第二功能p3.0rxd(串行输入口)p3.1txd（串行输出口）p3.2(外部中断0)p3.3（外部中断1）p3.4t0（定时器0外部输入）p3.5t1（定时器1外部输入）p3.6（外部数据存储器写脉冲）p3.7（外部数据存储器读脉冲）（4） p3口：是8位准双向i/o口，这8个引脚还可以用作专门功能，是复位双向功能口。p3能驱动4ls ttl个负载。作为第一功能使用时，就作为普通i/o口用，功能和操作方法与p1口相同。p3口的每一条引脚均可以独立为第一功能的输出或第二功能.二 、时钟电路时钟信号的产生 89c51单片机内有时钟电路，因此，只要在片外通过xtal1和xtal2引脚接入定时控制器件（晶体振荡器和电容），即可构成一个稳定的自激振荡器。时钟电路由振荡器及定时元件、时钟发生器、地址锁存允许信号ale。 在89c51芯片内有一个增益反向放大器，其输入端为芯片引脚xtal1，其输出端为芯片引脚xtal2。只需要在片外通过xtal1和xtal2引脚跨接晶体振动器和微调，形成反馈电路，振动器即可工作。和虽没有严格要求，但是电容大小影响振荡器振荡的稳定性和起振的快速性，通常选择在1030 ，当由外部输入时钟信号时，外部信号接入xtal1端，xyal2端悬空不用。对外部信号的占空比没有要求，高低电平持续时间应小于20ns。三、程序存储器 89c51单片机系列的存储器采用的是哈佛（harvard）结构，即将程序存储器和数据存储器截然分开，程序存储器和数据存储器各有自己的寻址方式、寻址空间和控制系统。 在89c51单片机设有64k字节的片内，外部程序存储空间；64k字节的外部数据存储器寻址空间；256(或384)字节的内部数据存储器寻址空间。（其中包括特殊功能寄存器寻址空间）等三种基本寻址空间。 89c51单片机的程序存储器用于存放经调试正确的应用程序和表格之类的固定常数。由于采用16 位的程序计数器pc和16位的地址总线，因而其可扩展的地址空间为64k字节，而且这64k地址空间是连续统一的。 整个程序存储器可分为片内和片外两部分cpu访问片内和片外存储器，可由引脚所接的电平确定：引脚接高电平时，程序从内部存储器开始执行，即 访问片内存储器，当pc值超出内部rom容量时会自动转向外部存储器空间执行。引脚电平时，迫使系统全部执行外部程序存储器程序。四 ：复位方式 复位是单片机的初始化操作，其主要功能是pc初始化为0000h，使单片机从0000h单元开始执行程序，除了进入系统的正常初始化之外，由于程序运行出错或操作错误使系统处于无锁状态时，为了摆脱困境，也需按键从新启动。 复位操作还对单片机的个别引脚信号有影响，如在复位期间，ale和信号度为无效状态，即ale=1,psen=1 rst引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间应将连续24个周期（两个机器周期）以上。若使用频率为6mhz的晶振，则复位信号持续时间应超过4us才能完成复位操作； 整个复位电路包括芯片内外两部分。外部电路产生复位信号（rst）送施密特触发器，在由片内复位电路在每个机器周期的s5p2时刻对施密特触发器的输出进行采样，然后，才得到内部复位操作所需要的信号。图 2.4.2上电自动复位电路 这种复位电路的工作原理是：通电时，电容两端相当于是短路，于是rst引脚上为高电平，然后电源通过电阻对电容充电，rst端电压慢慢下降，降到一定程序，即为低电平，单片机开始正常工作。上电自动复位是通过外部复位电路的电容来实现的。这样，只要上升时间不超过1ms，就可以实现自动上电复位，即可接通电源就完成了系统的复位初试化。2.4.1.3 bcd拨盘开关 bcd码拨码盘，是十进制制输入，bcd码输出。它有09十个位置，每个位置有相应的数字显示，代表一位十进制数的输入。而每片拨盘代表一位十进制数，几位是进制数，可用几片 拨盘并联安装组成。(1)单片bcd拨盘与单片机的接口 单片bcd码拨盘可以与任意一个4位i/o或扩展i/o相连，以输入bcd码数据。控制端接+5v，bcd码的8421端分别通过下拉电阻接至低电平。当拨盘拨至一个十进制时，相应8421的连通端便输出高电平，而非连通为低电平，拨盘输出bcd码为正逻辑。如拨至9，则bcd码的8421端的8端和1端与a连通，成为高电平，而4和2端与a不连通，被下拉电阻拉至低电平，bcd码为1001。这种正逻辑的编码或称为原码。相反，如果控制端a接地，bcd码的8421端通过上拉电阻接至+5v时，拨盘输出bcd码将是负逻辑或称为反码。(2)2片bcd码拨盘与单片机接口 实际应用中，有时困难、可能输入不止一位的十进制数，这是就应当用多片bcd码拨盘拼接在一起，形成bcd码拨盘组，以实现多位十进制的输入。如果还是按上图的接法，则n位十进制数拨盘共需要占有2 n跟i/o口线。分时选通是由p3.0口控制的，当p3.0置0时，a1和a2同时选通，从p1口读入的数据就是a1和a2拨码盘输出的bcd码（反码）。设a1和a2输出的bcd码存于片内ram51h单元中。bcd-in： mov r0，#51h clr p3.0， mov a，p1 cpl a mov r0,a ret2.5 显示部分电路设计 显示接口用于实现单片机应用系统中的数据输出和状态的反馈。本设计采用led数码管和74ls164八位进行输出串行移位寄存器，两位led显示电路由单片机89c51串行口送入数值（输入电压）。2.5.1 led数码管显示器 led显示器有共阴极和共阳极两种。共阴极led显示的发光二极管的阴极连接在一起，通常此公共阴极接地，当一个发光二极管的阳极为高电平时，发光二极管变亮，相应的段被显示。同样，共阳极led显示块的发光二极管的阳极连接在一起，通常此公共阳极接正电压。当一个发光二极管的阴极接低电平时，发光二极管被点亮，相应的段被显示。表2.2 为7段led字型码显示字符共阳极字型码共阴极字型码03fhc0h106hf9h25bha4h34fhb0h466h99h56dh92h67dh82h707hf8h87fh80h96fh90h.ffh80h因此，要在led数码管上显示器上显示某字符，必须向其公共端及各段加正确的电压。对公共端的施压操作称为位选，对各段的操作称为段选，段选码也称为字型码。字型码可以根据显示字符的形状和各段的顺序得出。例如，显示字符“0”时a、b、c、d、e、f点亮，g、dp熄灭，如果在一个字节的字型码中，各段的顺序由低到高为a、b、c、d、e、f、g和dp则可以得到字符“0”的共阴极字型码为3fh，共阳极字型码为0c0h。其他的字型码可以通过相同的方法得出。2.5.2 led静态显示方式 静态显示接口 在单片机应用系统中，显示器显示常用两种方法：静态显示和动态扫描显示。所谓静态显示，就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的接口用于笔划段字形代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码。可以提供单独锁存的接口电路很多。led显示器工作于静态显示方式时，各位的共阴极（或共阳极）连接在一起并且接地（或+5v）。每位的段选线（adp）分别与一个8 位的锁存输出相连，之所以称为静态显示，是由于显示器中的各位的显示字符一经确定，相应锁存器的输出将维持不变，直到显示另一个字符为止。也因为如此，静态的亮度都比较高。静态显示的好处在于：显示稳定；在发光二极管导通电流一定的情况下显 示器的亮度大；系统运行过程中，在需要更新显示内容时，cpu才去执行显示更新子程序，这样节约了cpu的时间，提高了cpu的工作效率。不足是占有硬件资源较多，每个led数码管需要独占8条输出线。2.5.3 由74ls164扩展并行输出口 74ls164是8位串入并出移位寄存器，下图是利用74ls164扩展二个输出口的接口电路。当单片机串行口工作方式工作方式为0的发送状态时，串行数据由p3.0（rxd）送出，移位时钟由p3.1（txd）送出。在移位时钟的作用下，串行发送缓冲器的数据一位一位的移入74ls164中，需要指出的是，由于74ls164无并行输出控制端，所以在串行输入过程中，其输出端的状态会不断变化。故在一些场合，在74ls164的输出端应加输出三态门控制，以便保证串行输入结束后输出数据。下面是将ram缓冲区30h，31h的内容经串行口由74ls164并行输出的子程序。star： mov r7，#02h ;设置发送的字节个数 mov r0，#30h ；设置地址指针 mov scon， #00h ；设置串行口方式0send： mov a，r0 mov sbuf,a ；启动串行口发送过程wait: tnb ti,wait ；一帧数据未发送完，循环等待 clr ti inc r0 取下一个数 djnz r7,senp ret2.6 输出电路部分2.6.1 输出电路设计思路 本设计对输出电压的精度无明确的要求，所以dac采用8位的dac0832。它工作在电压输出模式。基准电压为5v的lm336。由于激光校正技术，lm336输出电压容差是比较小的。为保证其工作电流，在0832的rfb和iout1并联了一只5.1k的限流电阻。0832的和并联到8031的端，故其内部的两个缓冲寄存器同时工作，即数据一旦写入将直接反映到模拟输出。由于和接到a0端，故0832被看作mcu外部数据存储器的地址为fffh（非单一地址）。差动输入的运算放大器采用可调零的tl081。反馈电阻w2使用电位器以调整运算放大器增益，即数字模拟量的传送系数。w1和w2必须使用多圈微调电位器，以便精确地进行调整，由于 uo=udac+uo=（v）所以 dn=即要产生某一电压uo所对应输入到dac的数字值应由上式计算出来，也就是说在程序应该有一个应与上述计算的标度变换程序。 2.6.2 mcs-51单片机与8位dac0832转换器接口技术一 dac0832技术指标 dac0832是美国国家半导体公司（nsc）的产品，是一种具有两种输入数据寄存器的8位d/a转换器，它能直接与mcs-51单片机相接口，不需要附加任何其他i/o接口芯片。其主要技术指标如下：(1) 分辨率8位；(2) 电流稳定时间1s；(3) 可双缓冲，单缓冲或直接数字输入；(4) 只需在满量程下调整其线性度；(5) 单一电源供电（+5v+15v）；(6) 低功耗，200mw； dac0832是dac0830系列产品的一种，其它产品有dac0830、dac0831等，它们都是8位d/a转换器，完全可以相互代换。二 dac0832的结构及原理 dac0832采用cmos工艺，具有20个引脚双列直插式单片8位d/a转换器，其结构如图2.6.1所示。图 2.6.1 c0832结构框图 它三部分组成：一个8位输入寄存器，一个8位dac寄存器和一个8位d/a转换器组成。在d/a转换器中采用的是t型r-2r电阻网络。dac0832器件由于由两个可以分别控制的数据寄存器，使用时有较大的灵活性。可以根据需要连接成多种工作方式。它的工作原理简述如下： 在图中，为寄存命令。当1时，寄存器的输出随输入变化；0时，数据锁存在寄存器中，而不随输入数据的变化而变化。 由此可见，当ile1，=0, =0时，=1,允许数据输入，而当=1时，=0，则数据被锁存。能否dsa/a转换，除了取决于外，还要依赖于 由图中可以知道，当和均为低电平时，.1，此时允许d/a转换，否则.0，将数据锁存于dac寄存器中。 在使用时可以采用双缓冲方式（两级输入锁存），也可以用单缓冲方式（只用一级输入锁存，另一级始终直通），或者接成完全直通的形式。因此，这种转换器使用起来非常灵活方便。三、dac0832管脚功能dac0832的引脚排列，如左图 图2.6.2 dac0832的引脚各管脚功能如下： ：输入寄存器选择信号，低电平有效。为输入 寄存器的写选通信号，输入寄存器的锁存信号由ile 、的逻辑组合产生。当ile为低电平时，为高电平时，输入锁存器的状态随数据输入线的状态变化，的负跳变将数据所得信息锁入输入寄存器。 ile：入锁存允许信号（高电平有效） ：第一级锁存写选通（低电平有效）。当为低电平时，用来将输入数据送到输入锁存器；当为高电平时，输入锁存器重的数字被锁存；当ile为高电平，又必须时和同时为低电平时，才能将锁存器中数据进行更新。以上三个控制信号构成第一级输入锁存。 ：第二级锁存写选通（低电平有效）。该信号与配合，可使锁存器中的数据传送到dac寄存器中进行转换。 ：数据传送信号，低电平有效。为dac寄存器的另选通信号。dac寄存器的锁存信号,由、的逻辑组合产生。当为低电平，输入负脉冲，则在产生正脉冲；为高电平时，dac寄存器的输出和输入的寄存器的状态一致，负跳变，输入寄存器的内容打入dac寄存器。 d0d7： 数据输入量。d0是最低位（lsb），d7是最高位（msb）。 iout1(io1)：电流输出1。当dac寄存器为全1时，表示iout1为最大值，当dac寄存器为全0时，表示iout1为0。 iout2(io2)：dac电流输出2.iout2为常数减去iout1,或者iout1+iout2=常数。在单极性输出时，iout2通常接地。 rfb： 内部集成反馈电阻，为外部运算放大器提供一个反馈电压。rfb可由内部提供，也可由外部提供。 vref： 参考电压输入，要求外部接一个精密的电源。当vref为10v（或5v）时，可获得满量程四象限的可乘操作。 vcc： 数字电路供电电压，一般为+5v+15v agnd： 模拟地； agnd： 数字地 这是两种不同的地。但是在一般情况下，这两个地最后总有一点接在一起，以便提高抗干扰能力。四单缓冲器方式接口 这种接口电路主要应用于一路d/a转换或多路d/a转换器不同步输出的场合。如上图接口电路使两个寄存器同时选通及锁存；即将ile接高电平，和与单片机的连接，和 与 p2.7口连接。执行下面几条指令，就完成了一次d/a转换： mov dptr, #7fffh ；指向dac0832 mov a, #data ；数字量先装入累加器 movx dptr ,a ；数字量从p0口到p2。7所指向的地址，wr有效时 ；完成一次d/a输入与转换 dac0832需要电压输出时，可以简单地使用一个运算放大器连成单极性输出形式。输出电压 当时，输出范围为0-5v，选择dac0832的最重要的理由有两点；第一，其内部具有锁存器，第二，其内部具有二级锁存。五：d/a转换器的单极性输出 图2.6.3是dac0832与89c51单片机的接口电路图 2.6.3 dac0832与89c51单片机的接口电路该图中dac0832的输出端连接成单极性输出电路。其输入端连接成单缓冲型接口电路。它主要应用于只有一路模拟输出，或几路模拟量不需要同步输出的场合。这种接口方式，将二级寄存器的控制信号并接，输入数据在控制信号作用下，直接打入dac 寄存器中，并由d/a 转换成输出电压。 ile接+5v, 和同时连接到89c51单片机的端口，和相连接到地址线 p2.7,dac0832芯片也作为89c51单片机的i/o端口，口地址为7fffh,cpu对它进行一次写操作，把一个数据直接写入 dac 寄存器，dac0832便输出一个新的模拟量，执行下面一段程序， dac0832输出一个新的模拟量，数据存放于r3中。 程序段：mov dptr，#7fffhmov a，r3movx dptr,a cpu执行movx dptr,a指令时。便产生写操作，更新了dac寄存器内容，输出一个新的模拟量。在单极行输出方式下，当vref接-5v（或+5v）时，输出电压范围是0-+5v（或0-+5v）。2.6.3 tl081运放简介 tl081是单运放；使用是应注意：三种运放的两个输入端加上比负共模电压更低的电压时，输出电压便倒相，使运放不受控制（变为高或低并保持不变）。如果俩输入端都加上比负共模电压更低的电压时，集成运放便会输出“高”。因此，在具有正反馈的电路中，应限制输入端出现过大的电压，以防止上述现象发生。在反相端输入的线性放大器中不会出现上述的故障。由于运放的输入电阻大，速度高，应对供电加去耦电路东华理工大学毕业设计（论文） 软件设计第三章 软件设计3.1 89c51资源分配 txd， rxd 以串口方式0输出接位移寄存器。 p3.2 “+”键 p3.3 “”键 p0.0p0.3 预置bcd码输入（低位十分位） p0.4p0.7 预置bcd码输入（高位个位） fffeh dac地址 42h d输出电压数值寄存 41h 显示缓冲寄存，bcd码3.2 显示接口编程原理 显示接口是常用的应用接口之一。显示接口的功能是为单片机应用系统用户提供必要的系统工作信息。 显示接口编程只要考虑这样两个方面：（1） 显示形式。指系统向用户所表达的信息形式。如数码管显示形式；（2）显示驱动方式。显示驱动方式主要有静态显示和动态显示。所谓的静态显示方式是指单片机系统内核只负责向显示接口，提供显示信息，而由接口电路自己来维持信息的显示，而动态显示是指单片机系统不仅要向显示接口提供显示信息，而且要驱动显示接口不断进行刷新以维持信息的显示。3.2.1 led数码管显示接口电路 如果应用系统需要显示十进制或十六进制数，则可以使用led数码构成的显示接口电路。常用的7段led数码管的结构如下图所示，其中，图3.1（a）为外形图，图3.1（b）为接线图。图3.1 （a） 外形图图3.1 （b）共阳极接线图图3.1（b）共阴极接线图 对数码显示接口的编程，要确定数码显示位数，数码管的段控制编码（简称段码的确定）及显示驱动方式三个问题。 (1)数码显示位数 是有系统的需要决定的，如系统使用一个数码管，系统显示位数范围是十进制的09或二进制的0f，如果系统使用的是两个数码管，系统显示范围是十进制的099或二进制的0255（00hffh），本设计采用两个数码管显示。 (2)码管的段码 数码管的段码也就是段控制码。它的确定是进行显示接口程的核心问题。如图3.1所示，led数码管的ag七个笔画段和小数点dp均为发光二极管，它们有共阴极和共阳极两种接法。七段发光二极管再加上一个小数点位，共8位代码，由一个数据字节提供。各数据位对应的关系如下表所示：表3.1 数据位与显示位关系数据位d7d6d5d4d3d2d1d0显示位hgfedcba 对于共阴极接法，一般com接低电平，则对于ag各个接线端，哪个接线端接高电平，哪个led发光。 ag七个接线段的不同组合，使数码关显示09，af等。用数据字代表ag、dp的不同电平组合，就构成了共阴极led数码管段码，简称阴码。 阳码和阴码互为反码。在编制显示驱动程序时，一般将要显示的数字或字母变为段码，将相应的段码输出到显示接口，数码管就会显示相应的数字或字母。 显示驱动方式 决定单片机系统显示接口的结构及工作方式。显示接口的驱动方式有