毕业设计（论文）-基于单片机的数控稳压电源设计.doc

学号： 24061900212 南湖学院毕业设计题 目：基于单片机的数控稳压电源设计作 者 侯长贵 届 别 2010 系 别机械与电子工程系专 业电子信息工程 指导老师 袁帅 职 称 讲师 完成时间2010.05摘 要 随着时代的发展，数字电子技术已经普及到我们生活、工作、科研各个领域，本文将介绍一种数控稳压电源的设计。该设计以80C51单片机为主控器，先输入给定电压，在微处理器控制下，进行D/A转换，D/A转换信号与LM317输出负反馈一起控制LM317的调整端，从而实现稳压的目标。设置步进等级可达0.1V，输出稳压电压范围为1.2V10V 。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，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。关键词：单片机；稳压电源；数字控制AbstractWith the development of digital electronic technology has spread to our life、work、 research in various fields, this paper introduces a numerical power supply. The design take the 80C51 monolithic integrated circuit as a master controller, first inputs an initial voltage, under the microprocessor control, carries on D/A to transform, the D/A change-over signal and the LM317 output negative feedback controls LM317 together the adjustment end, thus achieves the constant voltage goal. The establishment step-by-steps the rank to be possible to reach 0.1V, the output constant voltage voltage range is 1.2V-10V.The digitized intelligence power source module is aims at the traditional intelligence power source module the insufficiency to propose that solves in effectively the power source module such as project questions and so on reliability、intellectualization and product uniformity, raises the production efficiency and the product maintainability enormously.Keywords: microcontroller; regulated power supply; digital control目 录第一章 绪 论11.1 课题研究背景11.2 课题研究内容11.3 数字电源的发展2第二章 单片机技术概述52.1 单片机技术的发展52.2 单片机技术的应用5第三章 系统设计与实现73.1 系统的设计方案73.2 系统的硬件设计.73.2.1 主控模块73.2.2 电源信号输出模块93.2.3 键盘输入模块.113.2.4 数码管显示模块.113.2.4 系统的整体电路.123.3系统的软件设计123.3.1 主程序133.3.2 动态扫描显示子程序143.3.3 中断处理子程序15第四章 系统的仿真164.1 Proteus软件介绍164.1.1 Proteus软件概述164.1.2 软件的基本操作164.2 仿真结果.19第五章 总 结21参考文献22致 谢23附 录24III 南湖学院毕业设计第一章 绪 论1.1 课题研究背景近年来，随着电力电子技术的不断发展，数控稳压电源成为电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。在一些工业场合（例如，在设备仪表检测中）需要提供电压源和电流源，而且要求调节范围广，纹波低。如果采用多台功能单一电源设备，体积和重量都会增加很多，不经济，也不能满足工作的要求。因此研究开发多功能、宽范围、可调节的数控电源很有意义。在现实生活中，人们经常用到电子器件，而电子电路要正常工作,电源的作用是不可忽视的,电源性能的好坏,对电路、电子仪器和电子设备的使用寿命、使用性能等影响很大,尤其在带有感性负载的电路和设备(如电机) 中,对电源的性能要求更高。电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。数控电源是从80年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。但其产品存在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。以单片机为核心的智能化高精度简易数控稳压电源，克服了传统直流电压源的许多缺点，具有很高的应用价值。1.2 课题研究内容本次设计主要是以单片机80C51为核心, 结合DAC0832芯片的功能，实现对输出电压的数字控制。为实现对输出电压的控制: 一方面, 通过D/A 输出实压的预置, 再通过运算放大器控制晶体管的输出电压;另一方面, 再将输出的电压的采样值送入单片机, 与预置值进行比较, 将误差值通过D/A 转换芯片添加到调整电路, 从而进一步降低了输出电流的纹波。经过测试, 该数控稳压电源的实际输出与显示值之间的误差小于1%, 达到设计要求。数字电压源设计要求：（1）输入电压为（85%110%）Ue,输出电压为210V。（2）输出误差不大于0.1V。（3）额定输出电流：500mA 。（4）稳定性好。1.3 数字电源的发展随着半导体工艺技术的不断升级，电路板上的元器件运行速度更快、体积更小,而且还要求更多、更低的供电电压和更大的供电电流;最终系统的功能不断增加，平均售价却不断下降.此外，用户对电源的故障修复时间、电源运行状态的感知与控制的要求越来越高，电源设计人员不再满足于实时监控电流、电压、温度,还提出了诊断电源供应情况、灵活设定每个输出电压参数的要求。这些需求已是今日的模拟解决方案难以满足的。因此,作为电源管理发展的新思路的数字电源应运而生，其目标就是将电源转换与电源管理架构用数字方法集成到单芯片中，实现智能、高效的转换与控制及通信。数字电源是采用数字方式实现电源的控制、保护回路与通信接口的新型电源技术.可编程、响应性和数字环路控制是表征数字电源的3个主要特征。相对模拟控制技术，数字技术的独特优势还包括在线可编程能力、更先进的控制算法、更好的效率优化、更高的操作精确度和可靠性、优秀的系统管理和互联功能，数字电源不存在模拟电源中常见的误差、老化(包括模拟器件的精度)、温度影响、漂移、补偿等问题,无须调谐、可靠性好,可以获得一致、稳定的控制参数.数字电源的运算特性使它更易于实现非线性控制(可改善电源的瞬态响应能力)和多环路控制等高级控制算法；更新固件即可实现新的拓扑结构和控制算法，更改电源参数也无须变更板卡上的元器件。数字控制还能让硬件平台重复使用，通过设计不同固件即可满足各种最终系统的独特要求，从而加快产品上市，减少开发成本、元器件库存与风险。数字电源已经表现出相当多的优点，但仍有一些缺点需要克服.例如，模拟控制对信号状态的反应是瞬时的，而数字电源需要一个采样、量化和处理的过程来对负载的变化做出反馈，因此它对负载变化的响应速度目前还比不上模拟电源。数字电源的占板面积要大于模拟电源，精度和效率也比模拟电源稍差，虽然数字控制方法的优点在负载点(POL)系统中非常明显，但模拟电源在分辨率、带宽、与功率元件的电压兼容性、功耗、开关频率和成本(在简单应用中)等方面仍然占有优势。不过，如果考虑到数字电源解决方案具有的优点,使用模拟电路搭建功能相似的电路，成本并不一定就比数字电源低。在简单易用、参数变更不多的应用场合，模拟电源产品更具优势，因为其应用的针对性可以通过硬件固化来实现。而在可控因素较多、需要更快实时反应速度、需要管理多个电源、复杂的高性能系统应用中，数字电源则具有优势。最近出现的数字电源产品的集成度和易用性已经达到一个更高的高度。包括传统的模拟电源厂商和新兴的数字电源芯片设计厂商在内的大部分厂商都在着手解决纯粹的电源转换以外的问题,包括添加监测功能，提供可与系统通信的数字接口，以及建立数字控制反馈环路，即在模拟变换器外面使用“数字外壳”。.常见的方案有两种：（1）单芯片控制器方案.通过外接A/D转换芯片进行取样，取样后对得到的数据进行运算处理,再把结果通过D/A转换后传送到PWM芯片，从而实现单芯片控制器对开关电源的控制.这种方案的技术目前已经比较成熟，设计方法容易掌握，而且对单芯片控制器的要求不高，成本比较低.但是整套电路用到多个芯片，电路比较复杂；且经过A/D和D/A转换等步骤，会造成比较大的信号延迟，进而影响电源的动态性能和稳压精度。有些单芯片控制器整合了PWM输出，但一般单芯片控制器的运行频率有限，无法产生足够高的频率和精度的PWM输出信号。（2）通过高性能数字芯片(如DSP或MCU)对电源实现直接控制的方案。数字芯片完成信号采样、处理和PWM输出等工作。由于数字PWM输出的信号功率不足以驱动开关管，一般还需通过一个驱动芯片驱动开关管，即数字控制器与功率级之间的接口由MOSFET驱动器提供。由于这些数字芯片有较高的取样速度(DSP片内的AD转换器完成一次A/D转换只需数百纳秒，相较之下，一般8位MCU控制器要数微秒之久)和指令周期，输出的PWM信号的分辨率仅数百皮秒，过流检测和关闭电源仅须数十纳秒，可以快速有效的实现各种复杂的控制算法，使设计具备较高的动态性能和稳压精度。此外，在微处理器的支持下添加RS232/485、USB、以太网等扩展通信手段也非常方便.数字控制的电源产品能够实现大部分数字电源的功能需求，但如果不添加一些额外部件，还实现不了全部功能需求。目前，数字电源芯片的集成度已经达到较高的水平，适合复杂系统如服务器、通信设备等使用。芯片中集成数个同步控制器和自适应驱动器，有的集成了MOSFET或功率驱动模块、LDO、电荷泵及电源管理(包括热管理)功能。其他有特色的特性还包括可编程中断输出、看门狗等。先进的半导体制造工艺在数字电源芯片上也得以利用，其中数字电路应用0.180.25m VLSI工艺，模数混合电路应用高压BiCMOS工艺还比较常见，有的厂商借鉴大功率芯片的成功设计，在数字电源芯片上采用先进的封装技术,使芯片可在工业级的温度范围内可靠工作。毫无疑问，随着数字控制技术的发展和市场需求的驱动，电源领域里数字电源的优势将会越来越明显，但从模拟电源到数字电源的完全转换还需要很长时间,因此模拟和数字控制技术将在未来数年内共存，数字电源技术为电源设计领域注入了新的活力，同时也对电源设计人员提出了更高的要求。如何在传统技术的基础上不断创新，进而设计出满足未来市场需求的电源系统将成为电源设计人员必须面对的新课题。第二章 单片机技术概述 2.1 单片机技术的发展所谓单片机(m1crocontroller)是指在一个集成芯片中，集成微处理器(CPU)、存储器、基本的I/O接口以及定时/计数、通信部件，即在一个芯片上实现一台微型计算机的基本功能。1970年微型计算机研制成功之后，随着就出现了单片机（即单片微型计算机）。美国Intel公司1971年生产的4位单片机4004和1972年生产的雏形8位单片机8008，特别是1976年MCS-48单片机问世以来，在短短的二十几年间，经历了四次更新换代，其发展速度大约每二、三年要更新一代、集成度增加一倍、功能翻一番。其发展速度之快、应用范围之广，已达到了惊人的地步，它已渗透到生产和生活的各个领域。尽管目前单片机的品种很多，但其中最具典型性的当数Intel公司的MCS-51系列单片机。MCS-51是在MCS-48的基础上于80年代初发展起来的，虽然它仍然是8位的单片机，但其功能有很大的增强。由于PHILIPS、ATMEL、WELBORD、LG等近百家IC制造商都主产51系列兼容产品，具有品种全、兼容性强、软硬件资料丰富等特点。因此，MCS-51应用非常广泛，成为继MCS-48之后最重要的单片机品种。直到现在MCS-51仍不失为单片机中的主流机型。国内尤以Intel的MCS-51系列单片机应用最广。由于8位单片机的高性能价格比，估计近十年内，8位单片机仍将是单片机中的主流机型。2.2 单片机技术的应用单片机的应用领域 ： 1. 单片机在智能仪器仪表中的应用；2. 单片机在工业测控中的应用；3. 单片机在计算机网络和通讯技术中的应用；4. 单片机在日常生活及家电中的应用；5. 单片机在办公自动化方面。随着计算机技术的发展和在控制系统中的广泛应用，以及设备向小型化、智能化发展，作为高新技术之一的单片机以其体积小、功能强、价格低廉、使用灵活等优势，显示出很强的生命力。其应用大致可分为以下几方面：机电一体化设备的控制核心。机电一体化是机械设备发展的方向。单片机的出现促进了机电一体化技术的发展，它作为机电产品的控制器，充分发挥其自身优点，大大强化了机器的功能，提高了机器的自动化、智能化程度。最典型的机电产品机器人，每个关节或动作部位都是一个单片机控制系统。数据采集系统的现场采集单元。大型数据采集系统，要求数据采集的同步性和实时性要好。使用单片机作为系统的前端采集单元，由主控计算机发出采集命令，再将采集到的数据逐一送到主计算机中进行处理。如有些气象部门、油田采油部门以及电厂等均可采用这样的系统。分布控制系统的前端控制器。在直接控制级的计算机分布控制系统(DCS)中，单片机作为过程控制中每一分部操作或控制的控制器，进行数据采集、反馈计算、控制输出，并在上位机命令的指挥下进行相应协调工作。（智能化仪表的机芯。自动化仪表的智能化程度越来越高。采用单片机的智能化仪表可具有自整定、自校正、自动补偿和自适应功能，还可进行数字PID调节，软件消除电流热噪声等等，解决传统仪表所不能解决的难题。单片机的应用使这种性能如虎添翼，如自动计费电度表、燃气表中已有这方面的应用。许多工业仪表中的智能流量计，气体分析仪、成分分析仪等也采用了这项技术。甚至有的保健治疗仪中也采用了单片机控制。消费类电子产品控制。该应用主要反映在家电领域，如洗衣机、空调器、保安系统、VCD视盘机、电子秤、IC卡、手机、BP机等。这些设备中使用了单片机机芯后，大大提高了其控制功能和性能，并实现了智能化、最优化控制。终端及外围设备控制。计算机网络终端设备，如银行终端、商业POS（自动收款机）以及计算机外围设备如打印机、通信终端和智能化UPS等。在这些设备中使用单片机，使其具有计算、存储、显示、输入等功能，具有和计算机连接的接口，使计算机的能力及应用范围大大提高。综上所述，从工业自动化，智能仪器表仪表，家用电器方面等，知道国防尖端技术领域，单片机都发挥着十分重要的作用。第三章 系统设计与实现3.1 系统的设计方案数控稳压电源的方案如图3-1所示。先输入给定电压，在微处理器控制下，进行D/A转换，D/A转换信号与LM317输出负反馈一起控制LM317的调整端，从而实现稳压的目标。图3-1 设计方案图3.2 系统的硬件设计数控稳压电源由数控主控模块单片机80C51和电源输出、键盘输入、数码管显示等模块组成。3.2.1 主控模块主控模块电路如图3-2所示。图3-2 主控模块电路图80C51是INTEL公司MCS-51系列单片机中最基本的产品，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，它继承和扩展了MCS-48单片机的体系结构和指令系统。80C51内置中央处理单元、128字节内部数据存储器RAM、32个双向输入/输出(I/O)口、2个16位定时/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，80C51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。80C51有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式1. 主要性能参数（1） 32可编程的双向I/O（2） 2个16位可编程定时/计数器（3） 5个中断源（4） 4KB内部ROM（5） 时钟频率0-16MHz（6） 2层优先级中断结构 （7） 128x8bit内部RAM（可扩充64KB外部存储器）（8） 可编程全双工串行通信口（9） 5.0工作电压（10） 兼容TTL和COMS逻辑电平2. 80C51的引脚功能（1）主电源引脚VCC和VSS VCC：电源端。工作电源和编程校验（+5V）。VSS：接地端。 （2）时钟振荡电路引脚XTAL1和XTAL2XTAL1和XTAL2分别用作晶体振荡器电路的反相器输入和输出端。在使用内部振荡电路时，这两个端子用来外接石英晶体，振荡频率为晶振频率，振荡信号送至内部时钟电路产生时钟脉冲信号。若采用外部振荡电路，则XTAL2用于输入外部振荡脉冲，该信号直接送至内部时钟电路，而XTAL1必须接地。 （3）控制信号引脚RST/VPD RST/VPD：为复位信号输入端。当RST端保持2个机器周期（24个时钟周期）以上的高电平时，使单片机完成了复位操作。 （4）4个8位I/O端口P0、P1、P2和P3 P0口（P0。0P0。7）是一个8位漏极开路型的双向I/O口。第2功能是在访问外部存储器时，分别提供低8位地址线和8位双向数据总线。在对片内ROM进行编程和校验时，P0口用于数据的输入和输出。P1口（P1。0P1。7）：是一个内部带提升电阻的准双向I/O口。在对片内ROM编程校验时，P1口用于接收低8位地址信号。P2口（P2。0P2。7）：是一个内部带提升电阻的8位准双向I/O口。第2功能是在访问外部存储器时，输出高8位地址信号。在对片内ROM进行编程和校验时，P2口用作接收高8位地址和控制信号。P3口（P3。0P3。7）：是一个内部带提升电阻的8位准双向I/O口。在系统中，这8个引脚都有各自的第2功能。3. 时钟振荡器特性 时钟频率直接影响单片机的速度，电路的质量直接影响系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式：内部时钟方式和外部时钟方式。 （1）内部时钟方式 内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，其输入端：XTAL1，输出端：XTAL2。电路如图3-3所示。 图3-3 内部时钟 图3-4 外部时钟（2）外部时钟方式 外部时钟方式是使用外部振荡脉冲信号，多用于多片MCS-51单片机同时工作。电路如图3-4所示。3.2.2 电源信号输出模块电源信号输出模块电路如图3-5所示：图3-5 电源信号输出模块图这部分将数控部分送来的电压控制字转换成稳定电压输出，D/A转换部分的输出电压作为稳压输出电路的参考电压。DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。 引脚功能说明： （1）D0D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错)；（2）ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；（3）CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；（4）WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；（5）XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效；（6）WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由WR1、XFER的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。（7） IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化；（8） IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；（10）Rfb：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；（11）Vcc：电源输入端，Vcc的范围为+5V+15V；（12）VREF：基准电压输入线，VREF的范围为-10V+10V；（13）AGND：模拟信号地（14）DGND：数字信号地3.2.3 键盘输入模块键盘输入模块电路如图3-6所示：图3-6 键盘输入模块电路图键盘接口电路设计由四个按键控制即：“+”键、“-”键、位选键、“设置完成”键，此四键分别由单片机的P2.4、P2.5、P2.6、P2.6 接口进行相应的控制。3.2.4 数码管显示模块LED采用动态显示的方式，段码线由P0口控制，位选线接分别接P3口。4位LED只有选通的那一位显示字符，其他熄灭。下一时刻，下一位选通的显示字符，其他关闭。如此循环就可以显示将要显示的字符数码管显示模块电路如图3-7所示：图3-7 数码管显示模块电路图3.2.4 系统的整体电路硬件设计的整体电路如图3-8所示图3-8 系统的整体电路图3.3系统的软件设计软件控制程序由主程序和中断两部分，其主要实现步进加减、D/A 转换、键盘扫描、LED 显示。3.3.1 主程序首先初始化系统，即80C51 单片机系统的初始化，再对系统时间进行设置 ，调用按键处理子程序，判断是否有按键按下，若有就调用动态扫描显示处理子程序，在数码管上显示电压。主程序流程如图3-9所示：开始设置初始化电压值允许外部中断设置中断触发方式调用动态扫描显示子程序延时5ms图3-9 主程序流程图3.3.2 动态扫描显示子程序动态扫描显示子程序流程如图3-10所示。动态扫描入口选择第1位位数码管电压值十位送数码管显示延时5ms选择第2位数码管电压值个位送数码管显示延时5ms选择第3位数码管电压值小数位送数码管显示延时5ms选择第4位数码管电压值小数位送数码管显示延时5ms图3-10 动态扫描显示子程序流程3.3.3 中断处理子程序中断处理子程序流程如图3-11所示。延时去抖读按键状态增1减1十位增1分析键值设置调整电压设置位数十位增1十位增1判断电压设置位数十位减1十位减1十位减1判断电压设置位数完成计算电压值的数字量电压值的数字量取整后送D/A转换返回主程序图3-11 动态扫描子程序流程图27第四章 系统的仿真4.1 Proteus软件介绍4.1.1 Proteus软件概述Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。本章介绍Proteus ISIS软件的工作环境和一些基本操作。4.1.2 软件的基本操作（1）图形编辑窗口在图形编辑窗口内完成电路原理图的编辑和绘制。为了方便作图坐标系统（CO-ORDINATE SYSTEM）ISIS中坐标系统的基本单位是10nm，主要是为了和Proteus ARES保持一致。但坐标系统的识别（read-out）单位被限制在1th。坐标原点默认在图形编辑区的中间，图形的坐标值能够显示在屏幕的右下角的状态栏中。点状栅格（The Dot Grid）与捕捉到栅格（Snapping to a Grid）编辑窗口内有点状的栅格，可以通过View菜单的Grid命令在打开和关闭间切换。点与点之间的间距由当前捕捉的设置决定。捕捉的尺度可以由View菜单的Snap命令设置，或者直接使用快捷键F4、F3、F2和CTRL+F1。如图1-3所示。若键入F3或者通过View菜单的选中Snap 100th， 你会注意到鼠标在图形编辑窗口内移动时，坐标值是以固定的步长100th变化，这称为捕捉， 如果你想要确切地看到捕捉位置，可以使用View菜单的X-Cursor命令，选中后将会在捕捉点显示一个小的或大的交叉十字。实时捕捉（Real Time Snap）当鼠标指针指向管脚末端或者导线时，鼠标指针将会被捕捉到这些物体，这种功能被称为实时捕捉，该功能可以使你方便的实现导线和管脚的连接。可以通过Tools菜单的Real Time Snap 命令或者是CTRL+S切换该功能。可以通过View菜单的Redraw命令来刷新显示内容，同时预览窗口中的内容也将被刷新。当执行其它命令导致显示错乱时可以使用该特性恢复显示。视图的缩放与移动可以通过如下几种方式：a) 用鼠标左键点击预览窗口中想要显示的位置，这将使编辑窗口显示以鼠标b点击处为中心的内容。b) 在编辑窗口内移动鼠标，按下SHIFT键，用鼠标“撞击”边框，这会使显示平移。我们把这称为Shift-Pan。c) 用鼠标指向编辑窗口并按 缩放键或者操作鼠标的滚动键，会以鼠标指针位置为中心重新显示。(2)预览窗口（The Overview Window）该窗口通常显示整个电路图的缩略图。在预览窗口上点击鼠标左键，将会有一个矩形蓝绿框标示出在编辑窗口的中显示的区域。 其他情况下，预览窗口显示将要放置的对象的预览。这种Place Preview特性在下列情况下被激活：a) 当一个对象在选择器中被选中b) 当使用旋转或镜像按钮时c) 当为一个可以设定朝向的对象选择类型图标时（例如：Component icon, d Device Pin icon等等）d) 当放置对象或者执行其他非以上操作时，place preview会自动消除e) 对象选择器（Object Selector）根据由图标决定的当前状态显示不同的内容。显示对象的类型包括：设备，终端，管脚，图形符号，标注和图形。f) 在某些状态下，对象选择器有一个Pick切换按钮，点击该按钮可以弹出库元件选取窗体。通过该窗体可以选择元件并置入对象选择器，在今后绘图时使用。(3)对象选择器窗口通过对象选择按钮，从元件库中选择对象，并置入对象选择器窗口，供今后绘图时使用。显示对象的类型包括：设备，终端，管脚，图形符号，标注和图形。(4)图形编辑的基本操作对象放置（Object Placement）放置对象的步骤如下（To place an object:）a）根据对象的类别在工具箱选择相应模式的图标（mode icon）。b) 根据对象的具体类型选择子模式图标（sub-mode icon）。c) 如果对象类型是元件、端点、管脚、图形、符号或标记，从选择器里（selector）选择你想要的对象的名字。对于元件、端点、管脚和符号，可能首先需要从库中调出。d) 如果对象是有方向的，将会在预览窗口显示出来，你可以通过预览对象方位按钮对对象进行调整。e) 最后，指向编辑窗口并点击鼠标左键放置对象。选中对象（Tagging an Object）用鼠标指向对象并点击右键可以选中该对象。该操作选中对象并使其高亮显示，然后可以进行编辑。 选中对象时该对象上的所有连线同时被选中。 要选中一组对象，可以通过依次在每个对象右击选中每个对象的方式。也可以通过右键拖出一个选择框的方式，但只有完全位于选择框内的对象才可以被选中。 在空白处点击鼠标右键可以取消所有对象的选择。删除对象（Deleting an Object）用鼠标指向选中的对象并点击右键可以删除该对象，同时删除该对象的所有连线。拖动对象（Dragging an Object）用鼠标指向选中的对象并用左键拖曳可以拖动该对象。该方式不仅对整个对象有效，而且对对象中单独的labels也有效。 如果Wire Auto Router功能被使能的话，被拖动对象上所有的连线将会重新排布或者fixed up。这将花费一定的时间（10秒左右），尤其在对象有很多连线的情况下，这时鼠标指针将显示为一个沙漏。 如果你误拖动一个对象，所有的连线都变成了一团糟，你可以使用Undo命令撤消操作恢复原来的状态。两个对象间连线（To connect a wire between two objects）a) 左击第一个对象连接点。b) 如果你想让ISIS自动定出走线路径，只需左击另一个连接点。另一方面，如果你想自己决定走线路径，只需在想要拐点处点击鼠标左键。一个连接点可以精确的连到一根线。在元件和终端的管脚末端都有连接点。一个圆点从中心出发有四个连接点，可以连四根线。重复布线（Wire Repeat）假设你要连接一个8字节ROM数据总线到电路图主要数据总线，你已将ROM，总线和总线插入点如以下放置。首先左击A，然后左击B，在AB间画一根水平线。双击C，重复布线功能会被激活，自动在CD间布线。双击E、F，以下类同。重复布线完全复制了上一根线的路径。如果上一根线已经是自动重复布线将仍旧自动复制该路径。另一方面，如果上一根线为手工布线，那么将精确复制用于新的线。4.2 仿真结果将程序在Keil中进行编译，然后利用Proteus软件与Keil联调功能，对系统进行在线调试，仿真测试数据如表4-1所示，以下图是数控稳压电源仿真结果。表4-1 仿真测试数据设置值（V）1.202.363.565.167.469.46测得值（V）1.202.343.535.147.409.42误差00.84%0.84%0.38%0.80%0.42%从表10.14中测试的数据可以看出，本设计的误差小于1%。在仿真过程中，通过改变负载进行测试，测试的结果是：在600mA以内，输出电压与给定电压与表10.4一致，超过600mA后，输出电压随着负载的增大而发生变化。初始化电压值为1.20V，仿真结果如下图所示。图4-1 初始化电压仿真结果通过键盘重新设定好新的电压值为7.40V，仿真结果如下图所示。图4-2 重新设定电压值仿真结果第五章 总 结在本次数字电压源的设计过程中，如何灵活运用单片机、数模转换器以及运算放大器的功能实现数字控制电压是本课题的关键所在。采用51系列单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变输出电压值，从而使输出功率管的基极电压发生变化，间接地改变输出电压的大小。为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，可以经过ADC0809进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理及显示。采用软件方法来解决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51系列单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，设置步进等级可达0.1V，并可由数码管显示实际输出电压值和电压设定值。利用单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（DA0832）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电电流的变化而输出不同的电压。单片机系统还兼顾对恒压源进行实时监控，输出电压经过电流/电压转变后，通过数据形式的反馈环节，使电压更加稳定，构成稳定的压控电压源。参考文献1 张洪润，蓝清华. 单片机应用技术教程. 清华大学出版社，1997.2 张友德等. 单片微型机原理、应用与实验. 复旦大学出版社，2003.3 孙育才.MCS-51系列单片微型计算机及其应用M.南京：东南大学出版社，2004.4 Keil C51编译器简介M..5 肖金球.单片机原理及其接口技术M.北京：清华大学出版社，2004.6 李朝青.单片机原理及其接口技术M .北京：北京航空航天大学出版社，2005.7 赵文博，刘文涛.单片机语言C51程序设计M.北京：人民邮电出版社，2005.8 任治刚.电子信息工程专业英语教程M.北京：电子工业出版社，2004.9 Keil C51应用入门EB/OL ./index3/page30.htm.10 胡汉才.单片机原理及系统设计. 清华大学出版社，2002.11 单片机的发展应用M .www