单片机的智能稳压电源的设计.doc

毕业设计 论文 毕业设计 论文 题题 目目 基于单片机的智能稳压基于单片机的智能稳压 电源的设计电源的设计 专专 业业 应用电子技术应用电子技术 班班 级级 09221 学学 号号 46 姓姓 名名 袁袁 康康 指导老师指导老师 胡沁春胡沁春 成都电子机械高等专科学校 二 一二年五月 论文摘要 本文介绍了一种基于单片机的智能稳压电源的设计方案 其核心技术是通过单 片机控制数模转换来改变其后的稳压模块的输出 该系统由整流滤波初步稳压部分 单片机控制部分 DAC 和显示部分组成 该稳压电源能连续步进可调 并且可实时 显示 弥补了传统稳压电源的不足 关键词关键词 单片机 稳压电源 连续步进可调 DAC Abstract This paper introduces a single chip microcomputer based Intelligent Power Supply Design program its core technology through the MCU to control digital to analog converters to change the voltage regulator module subsequent output The system consists of rectifier filter preliminary regulator of the MCU control of the DAC and display components the power supply can be continuously adjustable stepper and can be real time display made up for the shortcomings of traditional voltage regulator power supply Key Words MCU Regulated Power Supply Stepping and adjustable row DAC 目 录 论文摘要 I ABSTRACT II 第 1 章 绪 论 1 第 2 章 设 计 原 理 2 2 1 设计原理 2 2 1 1 稳压电源基本原理 2 2 1 2 稳压电路设计方案 2 2 2 系统框图 3 第 3 章 主 要 器 件 介 绍 4 3 1 AT89C52 简介 4 3 2 DAC0832 7 3 2 1 DAC0832 引脚介绍 7 3 2 2 DAC0832 内部 T 型及说明 8 3 2 3 D A 转换器性能参数 9 3 2 4 DAC0832 工作方式 9 3 2 5 DAC0832 外接的运算放大器特点 10 3 3 管数码管显示原理 10 3 3 1 数码管结构 10 3 3 2 数码管工作原理 11 3 3 3 数码管字形编码 11 第 4 章 硬 件 电 路 13 4 1 AT89C52 主控原理 13 4 2 数模转换 DAC0832 14 4 3 稳压部分 14 4 3 1 稳压电路的电路组成 15 4 3 2 稳压电路的工作原理 15 4 3 3 输出电压计算 15 4 4 显示电路 16 4 5 系统硬件总电路图 16 第 5 章 软 件 设 计 18 5 1 软件流程图 18 5 2 系统源程序 19 参 考 文 献 22 第 1 章 绪 论 电子设备都需要良好稳定的电源 而外部提供的能源大多数为交流电源 电源 设备担负着把交流电源转换为电子设备所需的各种类别直流电源的任务 转换后的 直流电源应具有良好的稳定性 当电网或负载变化时 它能保持稳定的输出电压 并具有较低的纹波 我们通常称这种直流电源为稳压电源 但有时提供的直流电压 不符合设备要求 仍需变换 称为DC DC变换 常规的稳压电源为串联调整线性稳 压电源 它通常由50Hz工频变压器 整流器 滤波器 串联调整线性稳压器组成 调整元件工作在线性放大区 流过的电流是连续的 调整管上损耗较大的功率 需 要体积较大的散热器 因此该种电源体积大 且效率低 通常仅为35 60 同 时承受过载能力较差 但是它具有优良的纹波及动态响应特性 直流稳压电源一般由电源变压器 整流滤波电路及稳压电路所组成 变压器把 市电交流电压变为所需要的低压交流电 整流器把交流电变为直流电 经滤波后 稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出 本设计主要采用直流稳压 构成集成稳压电路 通过变压 整流 滤波 稳压过程将 220V 交流电 变为稳定 的直流电 并最终通过取样 比较 调理电路的优化 并实现电压可在 0 8 5V 可调 第 2 章 设 计 原 理 2 1 设计原理 2 1 1 稳压电源基本原理 直流稳压电源由电源变压器 T 整流 滤波和稳压电路四部分组成 其原理框 图如图 2 1 所示 电网供给的交流电压 u1 220V 50Hz 经电源变压器降压后 得到 符合电路需要的交流电压 u2 然后由整流电路变换成方向不变 大小随时间变化的 脉动电压 u3 再用滤波器滤去其交流分量 就可得到比较平直的直流电压 uI 但 这样的直流输出电压 还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化 在对直流 供电要求较高的场合 还需要使用稳压电路 以保证输出直流电压更加稳定 在本 设计中 因为是用单片机进行调整 所有输入的电压已经是给定的稳定值 所以这 一步在该设计中没有使用出来 这里只作一个介绍 图 2 1 直流稳压电源框图 2 1 2 稳压电路设计方案 图 2 2 串联型稳压电路图 此方案既可实现稳定的电压输出 而且输出电压连续步进可调 满足设计要求 在此方案中用到了运放 单片机 数模转换 DAC0832 这些器件都需要稳定的工作 电压 如图 2 2 所示 2 2 系统框图 系统由各个模块组成 由各个模块组成的系统框图如图 2 3 所示 图 2 3 系统框图 AT89C52 单 片 机 按键控制 DAC 比较电路取样电路 显示电路 调整电路 第 3 章 主 要 器 件 介 绍 3 1 AT89C52 简介 AT89C52 是 51 系列单片机的一个型号 它是 ATMEL 公司生产的 AT89C52 是一个低电压 高性能 CMOS 8 位单片机 片内含 8k bytes 的可反复 擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器 RAM 器件采用 ATMEL 公司的高密度 非易失性存储技术生产 兼容标准MCS 51 指令系统 片内置通用 8 位中央处理器和 Flash 存储单元 功能强大的 AT89C52 单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合 AT89C52 有 40 个引脚 32 个外部双向输入 输出 I O 端口 同时内含 2 个外中断口 3 个 16 位可编程定时计数器 2 个全双工串行通信口 2 个读写 口线 AT89C52 可以按照常规方法进行编程 但不可以在线编程 S 系列的才支 持在线编程 其将通用的微处理器和 Flash 存储器结合在一起 特别是可反复 擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本 8k 可反复擦写 1000 次 Flash ROM 32 个双向 I O 口 256x8bit 内部 RAM 3 个 16 位可编程定时 计数器中断时钟频率 0 24MHz 2 个串行中断可编程 UART 串行通道 2 个外部中断源共 6 个中断源 2 个读写中断口线 3 级加密位 低功耗空闲和掉电模式软件设置睡眠和唤醒功能 1 P0 口 P0 口是一组 8 位漏极开路型双向 I O 口 也即地址 数据总线复用口 作为输出口用时 每位能吸收电流的方式驱动8 个 TTL 逻辑门电路 对端口 P0 写 1 时 可作为高阻抗输入端用 在访问外部数据存储器或程序存储器时 这组口线分时转换地址 低 8 位 和数据总线复用 在访问期间激活内部上拉 电阻 在 Flash 编程时 P0 口接收指令字节 而在程序校验时 输出指令字节 校验时 要求外接上拉电阻 2 P1 口 P1 是一个带内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P1 的输出缓冲级可驱动 吸收或输出电流 4 个 TTL 逻辑门电路 对端口写 1 通过内部的上拉电 阻把端口拉到高电平 此时可作输入口 作输入口使用时 因为内部存在上拉 电阻 某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流 IIL 与 AT89C51 不同之 处是 P1 0 和 P1 1 还可分别作为定时 计数器 2 的外部计数输入 P1 0 T2 和输入 P1 1 T2EX 3 P2 口 P2 是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P2 的输出缓冲级可驱 动 吸收或输出电流 4 个 TTL 逻辑门电路 对端口 P2 写 1 通过内部的 上拉电阻把端口拉到高电平 此时可作输入口 作输入口使用时 因为内部存在 上拉电阻 某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流 IIL 在访问外部程序 存储器或 16 位地址的外部数据存储器 例如执行MOVX DPTR 指令 时 P2 口送出高 8 位地址数据 在访问 8 位地址的外部数据存储器 如执行 MOVX RI 指令 时 P2 口输出 P2 锁存器的内容 Flash 编程或校验时 P2 亦接收高位地址和一些控制信号 4 P3 口 P3 口是一组带有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P3 口输出缓冲级可 驱动 吸收或输出电流 4 个 TTL 逻辑门电路 对 P3 口写入 1 时 它们被 内部上拉电阻拉高并可作为输入端口 此时 被外部拉低的P3 口将用上拉电 阻输出电流 IIL P3 口除了作为一般的 I O 口线外 更重要的用途是它的 第二功能 P3 口还接收一些用于 Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号 5 RST 复位输入 当振荡器工作时 RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使 单片机复位 6 ALE PROG 当访问外部程序存储器或数据存储器时 ALE 地址锁存允许 输出脉冲 用于锁存地址的低 8 位字节 一般情况下 ALE 仍以时钟振荡频率的 1 6 输 出固定的脉冲信号 因此它可对外输出时钟或用于定时目的 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 对 Flash 存储器编程期间 该 引脚还用于输入编程脉冲 PROG 如有必要 可通过对特殊功能寄存器 SFR 区中的 8EH 单元的 D0 位置位 可禁止 ALE 操作 该位置位后 只有 一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活 此外 该引脚会被微弱拉高 单片机执行外部程序时 应设置 ALE 禁止位无效 7 PSEN 程序储存允许 PSEN 输出是外部程序存储器的读选通信号 当AT89C 52 由外部程序存储器取指令 或数据 时 每个机器周期两次PSEN 有效 即输出两个脉冲 在此期间 当访问外部数据存储器 将跳过两次PSEN 信 号 8 EA VPP 外部访问允许 欲使 CPU 仅访问外部程序存储器 地址为 0000H FFF FH EA 端必须保持低电平 接地 需注意的是 如果加密位LB1 被编 程 复位时内部会锁存 EA 端状态 如 EA 端为高电平 接 Vcc 端 CPU 则执行内部程序存储器中的指令 Flash 存储器编程时 该引脚加上 12V 的 编程允许电源 Vpp 当然这必须是该器件是使用 12V 编程电压 Vpp 9 XTAL1 振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端 10 XTAL2 振荡器反相放大器的输出端 11 特殊功能寄存器 在 AT89C52 片内存储器中 80H FFH 共 128 个单元为特殊功能寄存器 SFE SFR 的地址空间映象如表 2 所示 并非所有的地址都被定义 从80 H FFH 共 128 个字节只有一部分被定义 还有相当一部分没有定义 对没有 定义的单元读写将是无效的 读出的数值将不确定 而写入的数据也将丢失 不 应将数据 1 写入未定义的单元 由于这些单元在将来的产品中可能赋予新的功 能 在这种情况下 复位后这些单元数值总是 0 AT89C52 除了与 AT89C51 所有的定时 计数器 0 和定时 计数器 1 外 还增加了一个定时 计数器 2 定时 计数器 2 的控制和状态位位于 T2CON 参见表 3 T2MOD 参见表 4 寄 存器对 RCAO2H RCAP2L 是定时器 2 在 16 位捕获方式或 16 位自动重 装载方式下的捕获 自动重装载寄存器 DI0 DI7 8 DAC 8 D A 8 sbit P1 1 P1 1 sbit P3 0 P3 0 sbit P3 1 P3 1 unsigned char VoutData 50 xianshiData 2 unsigned char leddata 0 x3F 0 0 x06 1 0 x5B 2 0 x4F 3 0 x66 4 0 x6D 5 0 x7D 6 0 x07 7 0 x7F 8 0 x6F 9 0 x77 A 0 x7C B 0 x39 C 0 x5E D 0 x79 E 0 x71 F 0 x76 H 0 x38 L 0 x37 n 0 x3E u 0 x73 P 0 x5C o 0 x40 0 x00 熄灭 0 x00 自定义 键盘处理函数 针对本次应用 两个独立按键 一个加一个减 无移植价值 如果按键不放开这原地循环等待放开 void jianpan void if P1 0 0 while P1 1 0 显示函数 针对本次应用 两位独立数码管 无移植价值 void xianshi void static unsigned char i if i 0 P3 1 1 P0 leddata xianshiData 0 P3 0 0 i 1 el