数控直流稳压电源的设计与实现

数控稳压直流电源设计报告数控稳压直流电源设计报告 1 数控直流稳压电源设计指标及设计 数控直流稳压电源设计指标及设计 1 1 设计技术指标设计技术指标 本设计是线性数控直流电源 设计要求如下 1 电压变化范围 5 5 条件 2 输出电压可调范围为 0 10V 1 2 本课题研究方法和目标本课题研究方法和目标 数控电源的主要研究思路 1 硬件部分 1 单片机采用 STC89C52 最小系统方案 采用数码管和按键做人机界面 采用 DA 芯片作为主要的单片机系统 2 电压调整靠调整输入到 DA 的数字量来改变输出电压大小 再通过电 压功率放大器将其放大 得到输出电压 2 软件部分 1 键盘输入程序用键盘扫描程序 将按键设置的电压交给 D A 芯片产 生输出电压 2 单片机通过 A D 芯片读取当前输出电压值 通过显示程序 显示在 数码管上 2 硬件电路详细设计硬件电路详细设计 2 1 单片机系统外围电路设计单片机系统外围电路设计 在本次设计中 使用 AT89C52 单片机 其外围电路有复位电路 晶振电路 按键电路 数码管显示和 D A 芯片接口电路 以下是电路的详细设计 2 1 1 复位电路设计复位电路设计 单片机在启动的时候都需要复位 使单片机系统处于初始状态 然后开始 工作 89 系列的单片机的 RET 引脚是复位信号的输入端 当系统处于正常工 作状态 振荡器稳定 RET 引脚上出现 2 个机器周期以上的高电平时 单片机 就进入数位状态 但是如果引脚 RET 出现持续的高电平 单片机就处于循环复 位状态 9 复位通常有两种基本形式 上电复位和手动复位 本次设计采用上电复位 电路图如图 2 1 所示 图 2 1 复位电路 2 1 2 时钟振荡电路设计时钟振荡电路设计 单片机的 CPU 实质上是一个复杂的同步时序电路 它的工作都是必须在时 钟控制下进行的 CPU 工作发出的控制信号在时间上的相互关系就是 CPU 的 时序问题 9 CPU 的时序需要外部硬件电路来实现 既振荡器和时钟电路 51 单片机内 部都有一个高增益反向放大器 用于构成振荡器 但是构成时钟 外部还需要 加一些附加电路 本次设计采用单片机外部加晶振构成振荡电路 如图 4 2 所 示 图 2 2 单片机振荡电路 该振荡电路时采用的单片机内部时钟方式 是直接在引脚 XTAL1 和 XTAL2 两端接晶振 就构成了稳定的自激振荡器 振荡器产生的脉冲信号直接送入内 部时钟电路 2 1 3 键盘电路设计键盘电路设计 本次设计为数控电源 所以需要键盘设置输出电压 按键电路设计简单 如图 4 3 所示 图 2 3 按键电路 四个按键依次为电压 1V 0 1V 1V 0 1V 与单片机的 P2 口连接 2 1 4 显示电路设计显示电路设计 89 系列单片显示通常采用的是 LED 数码管显示或 LCD 显示 两个显示它 们的接口方法是不同的 一般 LCD 配置了专门的驱动电器 74ls244 在进行信 息显示时 只需要把信息写入驱动电器的存储器中即可 而数码管显示一般需 要的电流较大 数码管显示有两种方式 静态显示和动态扫描显示 在一般应 用中主要是采用动态扫描方式 本次设计采用 LED 数码管动态扫描显示 电路 图如下图 2 4 所示 图 2 4 1 74ls224 总线驱动电路 图 2 4 2 数码管显示电路输出电压测量 本设计采用共阴数码管显示 数码管接在单片机的 P1 和 P2 口 所以单片 机 P1 口需要加上拉电阻 2 1 5 单片机与单片机与 DA 接口电路接口电路设计设计 由于本次设计用 DA 转换输出 所以在设计的时候采用了 DAC0808 单片控 制输出电压 DAC0808 与单片机接口电路如图 2 5 所示 图 2 5 DAC0808 与单片机接口电路 2 6 总电路图的设计总电路图的设计 如图 2 6 总电路图 图 2 6 总电路图 该中电路图是在 protus 软件里完成的 在绘图时采用的是分模块设计 以 便于理解和修改 各模块又使用网络标号连接 这样使得电路更加简明 3 软件设计软件设计 详细叙述各个软件模块所实现的功能 详细叙述各个软件模块所实现的功能 3 3 1 1 以下程序为初始化个变量 即把个变量的初始值赋值为零 所以运行程序时 给定电 压为零 输出电压也为零 初始化变量 MAIN MOV R0 30H MOV R7 10H MOV P3 00H CLR C MOV 00H C LOOP MOV R0 00H INC R0 DJNZ R7 LOOP MOV R1 2FH LOOP1 LCALL DISPLAY LCALL SHUCHU 电压 D A 转 换输出 JNB P1 0 WEIXUAN 进入位 选状态 JNB P1 2 JIA 进入加状态 JNB P1 3 JIAN 进入减状态 AJMP LOOP1 3 2 位选程序是对输出赋值时 按位选后 74ls244 进入三态模式 电压实测数码管输出 保持原值 位选程序 WEIXUAN LCALL DISPLAY JNB P1 0 WEIXUAN 去抖动 INC R1 MOV A R1 CJNE A 34H LOP1 MOV R1 30H LOP1 JNB P1 1 DUANXUAN 进入 段选状态 JNB P1 0 WEIXUAN 进入位 选状态 LCALL DISPLAY JNB P1 4 LOP2 进入确定状 态 AJMP LOP1 LOP2 JNB P1 4 LOP2 去抖动 MOV R1 2FH AJMP LOOP1 3 3 位选选到哪一位后 通过段选对那一段进行加一操作 按一下 加一 直到加到九 再按又变为为零 段选程序 DUANXUAN LCALL DISPLAY JNB P1 1 DUANXUAN 去抖动 MOV A R1 MOV R0 A MOV A R0 INC A CJNE A 10 L1 MOV A 00H L1 MOV R0 A LCALL DISPLAY AJMP LOP1 3 4 按确认键 可以进入三态模式 再按一下 可对设定电压十分位进行加 5 或减 5 操作 对应的输出值也相应的发生改变 加 1 程序 JIA LCALL DISPLAY JNB P1 2 JIA 去抖动 MOV A 30H JZ Y4 AJMP MAIN Y4 CLR C MOV A 33H ADD A 5 ACALL BIJIAO1 MOV 33H A MOV C 00H MOV A 32H ADDC A 00H MOV 00H C 存进位 ACALL BIJIAO1 MOV 32H A MOV C 00H MOV A 31H ADDC A 00H MOV 00H C 存进位 ACALL BIJIAO1 MOV 31H A MOV A 00H ADDC A 00H MOV 30H A Y3 AJMP LOOP1 BIJIAO1 CJNE A 0AH Y1 MOV A 00H SETB C MOV 00H C AJMP Y2 Y1 CLR C Y2 RET 减 5 程序 JIAN LCALL DISPLAY JNB P1 3 JIAN 去抖动 MOV A 30H JNZ Y7 MOV A 31H JNZ Y7 MOV A 32H JNZ Y7 MOV A 33H JNZ Y7 MOV 30H 01H AJMP LOOP1 Y7 CLR C MOV A 33H SUBB A 5 JZ Y8 MOV A 05H Y8 MOV 33H A MOV A 32H SUBB A 00H ACALL BIJIAO2 MOV 32H A MOV A 31H SUBB A 00H ACALL BIJIAO2 MOV 31H A MOV A 30H SUBB A 00H MOV 30H A AJMP LOOP1 BIJIAO2 JNC Y9 MOV A 09H Y9 RET 3 5 以下为 DA 转换子程序 单片机把设定好的电压值送到 DA 把数字量转换成模拟量通 过电压功率放大器输出 电压 D A 转换输出子程序 SHUCHU SETB RS0 MOV A 30H JZ Y5 MOV A 200 AJMP Y6 Y5 MOV A 30H SWAP A ORL A 31H MOV B 20 MUL AB MOV 45H A MOV A 32H MOV B 2 MUL AB ADD A 45H MOV 45H A MOV A 33H MOV B 5 DIV AB ADD A 45H MOV 45H A Y6 MOV DPTR TAB2 MOVC A A DPTR MOV P3 A CLR RS0 ACALL CLZ 调用电压测量值 子程序 RET 3 6 以下为电压测量子程序 它完成功能主要是测量出输出电压值 存储在寄存器类 此值是送到显示模块显示的值 调用电压测量值子程序 CLZ MOV 48H A MOV R0 34H MOV R6 4 LOOP7 MOV B 10 MUL AB MOV 62H A MOV A B MOV R0 A ADD A 62H MOV 63H A MOV A R0 ADDC A 00H MOV R0 A MOV A 63H INC R0 DJNZ R6 LOOP7 RET 3 7 以下为显示子程序 它完成功能主要是从单片机中取数 然后再送到数码管显示 先送段码 再送位码 显示子程序 DISPLAY MOV A 01H MOV R7 8 MOV R0 30H LOOP2 MOV P2 A MOV 10H A MOV A R0 MOV DPTR TAB1 MOVC A A DPTR MOV 60H A MOV A R0 CJNE A 31H M1 M3 MOV A 60H ANL A 7FH MOV 60H A AJMP M2 M1 CJNE A 34H M2 AJMP M3 M2 MOV P0 60H LCALL DS1MS INC R0 MOV A 10H RL A MOV 10H A DJNZ R7 LOOP2 RET 3 8 以下是一个延时子程序 完成的主要功能是延时 1ms 延时 1ms 子程序 DS1MS MOV TMOD 01H MOV TH0 0FCH MOV TL0 18H SETB TR0 LOOP3 JBC TF0 NOOP SJMP LOOP3 NOOP CLR TR0 RET 4 将 将 hex 文件下载仿真文件下载仿真 4 1 将 kell 软件编写程序后产生的 hex 文件 将 hex 文件下载到单片机中 进行硬件仿真 下图为初始状态显示 如图 4 1 所示 图 4 1 初始状态 4 2 打开仿真器后 然后进行加操作 每次步进值为 0 05V 如图