直流稳压电源的设计与制造毕业论文.doc

设计题目： 直流稳压电源的设计与制造 历时将近两个月的时间终于将这篇论文写完，在论文的写作过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈感谢我的论文指导老师xx老师，他对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行论文的修改和改进。另外，在校图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最中心的感谢！感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我了很多有用的素材，还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！摘 要在各种电子实验中，电源是最基本的需要。设计出一种高精度的可调输出的电源不但能满足不同电子实验的要求，而且能满足在同一实验中需要使用不同的电压值来测试的要求。本文设计了一种高精度程控稳压电源。该电源的功能由硬件和软件两方面来实现。硬件方面包括变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路、反馈电路、保护电路、程控电路、显示电路以及支持单片机运行的复位和时钟电路。市电220V电压通过变压器流入系统，经过整流、滤波后变成近似的直流电压，再经过稳压部分稳压后获得稳定的直流输出。稳压部分由达林顿管作为调整管，由运放作为反馈取样之后的放大电路，利用放大电路来提高调整管的反应灵敏度电压稳定性。软件方面，使用单片机语言编程，控制程控部分，即：单片机，D/A、A/D部分。该部分作用是控制稳压电路部分的基准电压的输出与调整，同时实现高精度的输出，并且控制数码管显示输出电压。整个电路的设计就是在综合考虑各个模块现有的电路的基础上，选择最佳电路来实现设计目标的。关键词： 直流稳压电源；整流；滤波；电源变压器直 流 稳 压 电 源 设 计目 录致 谢2摘 要3目 录41 设计任务与要求511 输出电压可调512 最大输出电流513 输出电压变化量514 稳压系数52 方案设计与论证521 方案一622 方案二623 方案三73 单元电路设计与参数计算731 选择集成三端稳压器832 选择电源变压器933 选用整流二极管和滤波电容1034 滤波电容104 总原理图及元器件清单1141 总原理图、PCB图1142 元件清单135 安装与调试(使用multisim 调试)136 性能测试与分析1561 输出电压与最大输出电流的测试1562 纹波电压的测试1663 稳压系数的测量167 系统硬件设计1971 单片机系统模块197.1.1 管脚说明2072 STC89C52的晶振及其连接方法2273 STC89C52的复位23731 资源分配2374 D/A、A/D转换模块2375 键盘接口电路268 系统软件设计2881 总电路软件流程图2882 按键扫描流程图3183 电源测试结果34结 论36参考文献361 设计任务与要求11 输出电压可调：Uo=+3V+9V12 最大输出电流：Iomax=800mA13 输出电压变化量：Vop_p5mV14 稳压系数：SV2 方案设计与论证在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。小功率稳压电源的组成稳由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图1所示。 + 电 源 + 整 流 + 滤 波 + 稳 压 + u1 u2 u3 uI U0 _ 变压器 _ 电 路 _ 电 路 _ 电 路 _（a）稳压电源的组成框图 u1 u2 u3 uI U0 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t （b）整流与稳压过程图1稳压电源的组成框图及整流与稳压过程电源变压器室将交流电网220V的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将电压变为脉动的直流电压，由于此脉动的直流电压还含有较大的波纹，必须通过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还随电网电压波动（一般有正负10%左右的波动），负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路后，还需接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时。维持输出直流电压的稳定。21 方案一：单相半波整流电路：单相半波整流电路电路中，T为变压器，其作用是将市电220V的交流电压变成所需要的直流电压，VD是整流二极管，其作用是方向变化的交流电变为单相的脉动直流。输出直流电压的平均值，即直流电压V0可按下式求出：单相半波整流简单，使用器件少，它只对交流电的一半波形整流，只要横轴上面的半波或者只要下面的半波。但由于只利用了交流电的一半波形，所以整流效率不高，而且整流电压的脉动较大，无滤波电路时，整流电压的直流分量较小，Vo=0.45Vi，变压器的利用率低。所以只能用在输出功率较小、负载要求不高的场合。22 方案二：单相全波整流电路：单相全波整流电路使用的整流器件较半波整流时多一倍，整流电压脉动较小，比半波整流小一半。无滤波电路时的输出电压Vo=0.9Vi，变压器的利用率比半波整流时高。变压器二次绕组需中心抽头。整流器件所承受的反向电压较高。23 方案三：单相桥式整流电路：单相桥式整流电路每个二极管截止时的反向电压相同，为V2的幅值。即：使用的整流器件较全波整流时多一倍，整流电压脉动与全波整流相同，每个器件所承受的反向电压为电源电压峰值，变压器利用率较全波整流电路高。综合3种方案的优缺点:决定选用方案三。与半波整流电路相比，在V2,RL相同的条件下，输出的直流电压提高了一倍；电流脉动程度减小；变压器正负半周都有对称电流流过，既得到充分利用，又不存在单向磁化的问题。所以它的应用较为广泛。但是需要4个整流二极管，线路稍复杂。以上简单介绍了几种整流电路，根据其优缺点的判断，所以在我的设计中采用了桥式整流电路。一方面，能使电能得到充分利用，另一方面，由于有现成的整流桥集成元件，设计起来也比较方便。3 单元电路设计与参数计算整流电路采用桥式整流电路，电路如图2所示。在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。电路的输出波形如图3所示。图2整流电路图3输出波形图在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即 。电路中的每只二极管承受的最大反向电压为(U2是变压器副边电压有效值)。在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压：Uo1=(1.11.2)U2，直流输出电流：（I2是变压器副边电流的有效值。），稳压电路可选集成三端稳压器电路。总体原理电路见图4。图4 稳压电路原理图31 选择集成三端稳压器因为要求输出电压可调，所以选择三端可调式集成稳压器。可调式集成稳压器，常见主要有CW317、CW337、LM317、LM337。317系列稳压器输出连续可调的正电压，337系列稳压器输出连可调的负电压，可调范围为1.2V37V， 最大输出电流为1.5A。稳压内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠，性能优良、不易损坏、使用方便等优点。其电压调整率和电流调整率均优于固定式集成稳压构成的可调电压稳压电源。LM317系列和lM337系列的引脚功能相同，管脚图和典型电路如图4和图5.图4 管脚图 图5 典型电路输出电压表达式为:式中，1.25是集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考电压，此电压加于给定电阻两端，将产生一个恒定电流通过输出电压调节电位器，电阻常取值，在这里，因为只买到10K的电位器，再串联一个R2，根据LM317输出电压表达式，取：R1=2.2k,R2=2k。我们一般使用精密电位器，与其并联的电容器C可进一步减小输出电压的纹波。图中加入了二极管D，用于防止输出端短路时10F大电容放电倒灌入三端稳压器而被损坏。LM317其特性参数：输出电压可调范围：1.2V37V输出负载电流：1.5A输入与输出工作压差U=Ui-Uo：340V能满足设计要求,故选用LM317组成稳压电路。32 选择电源变压器 电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2。电源变压器的效率为：其中：是变压器副边的功率，是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1所示：表1 小型变压器的效率 副边功率 效率0.60.70.80.85 因此，当算出了副边功率后，就可以根据上表算出原边功率。由于LM317的输入电压与输出电压差的最小值，输入电压与输出电压差的最大值，故LM317的输入电压范围为： 即 ， 取 变压器副边电流： ，取，因此，变压器副边输出功率： 由于变压器的效率，所以变压器原边输入功率，为留有余地，选用功率为的变压器。33 选用整流二极管和滤波电容由于：，。IN4001的反向击穿电压，额定工作电流，故整流二极管选用IN4001。34 滤波电容根据 ，和公式可求得： 所以，滤波电容： 电容的耐压要大于，故滤波电容C取容量为，耐压为的电解电容。4 总原理图及元器件清单41 总原理图、PCB图42 元件清单元件序列型号元件参数值数量Ji变压器12V1D1 D2 D3 D4 D5 D6二极管1N4001，1A6D7发光二极管1FUSH熔断丝1A1C1 C2电解电容4700uF/25V2C5电解电容01uF1C9电解电容1uF/25V1C7电解电容10uF/25V1SW开关1R3电阻22k1R4电阻1K1R1电阻2k1R2电位器10K1U三稳压器LM317可调范围1.2V37V15 安装与调试(使用multisim 调试) 按PCB图所示，制作好电路板。安装时，先安装比较小的元件，所以先安装整流电路，再安装稳压电路，最后再装上滤波电路（电容）。安装时要注意，二极管和电解电容的极性不要接反。经检查无误后，才将电源变压器与整流滤波电路连接，通电后，用万用表检查整流后输出LM317输入端电压UI的极性，若UI的极性为负，则说明整流电路没有接对，此时若接入稳压电路， 就会损坏集成稳压器。然后接通电源，调节RW的值，若输出电压满足设计指标，说明稳压电源中各级电路都能正常工作，此时就可以进行各项指标的测试。因在multisim没有LM317元件，故用同一系列的LM117代替。电位器R2最大值时，U=9.02V电位器R2最小值时，U=2.96V 6 性能测试与分析61 输出电压与最大输出电流的测试测试电路如图5所示。一般情 自耦变压器 Io 电流表况下，稳压器正常工作时，其输出 被测 I电流要小于最大输出电流， 220V 稳压 Uo V 电压表 RL取，可算出RL=20， 电路 工作时上消耗的功率为：故取额定功率为10W，阻值为 图5 稳压电源性能指标的测试电路20的电位器。测试时，先使，交流输入电压为220V，用数字电压表测量的电压值就是Uo。然后慢慢调小，直到Uo的值下降5%，此时流经的电流就是，记下后，要马上调大的值，以减小稳压器的功耗。 R5（RL）=20欧姆，Uo=8.78V, Io=438.979mA Uo下降5%（8.332V）时，Io=846.644mA,即Iomax=Io.62 纹波电压的测试 用示波器观察Uo的峰峰值，（此时Y通道输入信号采用交流耦合AC），测量Uop-p的值（约几mV）。 由示波器得出：Uop-p=106。845uV63 稳压系数的测量 按图5所示连接电路， 在时，测出稳压电源的输出电压Uo。然后调节自耦变压器使输入电压，测出稳压电源对应的输出电压Uo1 ；再调节自耦变压器使输入电压，测出稳压电源的输出电压Uo2。则稳压系数为： 因为，在本调试中，无法得到自耦变压器，所以只能把电压归算到降压器的输出电压(Ui):U1=198V, Ui=10.8VU1=220V, Ui=12.0VU1=242V, Ui=13.2V Ui=12时，Uo=8.726V Ui=10.8V时，Uo=8.72V Ui=13.2V时，Uo=8.740V所以，稳压系数：=0.0022设计要求测试结果误差分析Uo=+3V+9V2.983V 9.088V 0.01%Iomax=800mA846.644mA0.05%Vop_p5mV106。845uV106845uV 5mVSV0.00222%在允许的误差范围内，本设计已达到要求。7 系统硬件设计外围电路包括程控部分（包括D/A和A/D数据转换部分），保护电路部分，数码管显示部分，按键控制部分。其中，程控，D/A和A/D是系统的调整核心部分，基准电压的输出和反馈电压的接受与调整都是靠它们来完成。保护电路是保护硬件部分安全的，确保硬件不会因电流过大而毁掉。显示部分是反馈给人信息的部分，通过它可以用来调整所需电压，而且可以知道输出的是否是自己的所需本设计采用了STC89C52作为系统的核心。通过控制D/A转换来输出基准电压，通过控制A/D转换来读取反馈电压，并自动调整D/A的输出来使输出电压稳定，达到程控稳压的目的。71 单片机系统模块本系统采用的单片机芯片是STC89C52，此芯片是一种带8K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CMOS，8位微处理器，俗称单片机。STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-52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，STC89C52单片机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。STC89C52的引脚图如图STC89C52的引脚图7.1.1 管脚说明频信号发生器采用STC89C52单片机作为控制核心，其内部组成包括：一个8位的微处理器CPU及片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接；片内数据存储器RAM低128字节，存放读/写数据；高128字节被特殊功能寄存器占用；片内程序存储器4KB ROM；四个8位并行I/O（输入/输出）接口P3 -P0，每个口可以用作输入，也可以用作输出；两个定时/计数器，每个定时/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口。VCC：供电电压。GND：接地。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。89C52 单片机外部有30个端口可供用户使用，其功能如下：P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为STC89C52的一些特殊功能口，如下所示： 口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。72 STC89C52的晶振及其连接方法如图所示：89C52的时钟脉冲时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在惟一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作 。该时钟电路由两个电容和一个晶体振荡器组成。X1是接外部晶体管的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。输出端为引脚X2，在芯片的外部通过这两个引脚接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，构成一个稳定的自激振荡器。单片机工作的速度是由时钟电路提供的。在单片机的XTAL1和XTAL2两个引脚间，接一只晶振及两只电容就构成了单片机的时钟电路，如图3-2所示。电路中的器件选择可以通过计算和实验确定，也可以参考一些典型电路的参数。电路中电容C1和C2对振荡频率有微调作用，通常的取值范围3010pF，石英晶体选择6MHz或12MHz都可以。其结果只是机器周期时间不同，影响记数器的记数初值和运算速度。73 STC89C52的复位使CPU开始工作的方法就是给CPU一个复位信号，CPU收到复位信号后将内部特殊功能寄存器设置为规定值，并将程序计数器设置为“0000H”。复位信号结束后，CPU从程序存储器“0000H”处开始执行程序。89C52为高电平复位，一般有3种复位方法。（1）上电复位。接通电源时（2）手动复位。设置一个复位按钮，当操作者按下按钮时产生一个复位信号。（3）自动复位。设计一个复位电路，当系统满足某一条件时自动产生一个复位信号。如图所示：89C52的手动复位电路731 资源分配软、硬件设计是设计中不可缺少的，为了满足功能和指标的要求，资源分配如下1晶振采用12MHZ；2内存分配P1口的P1.0-P1.4分别与五个按键连接，P1.0控制锯齿波、三角波、正弦波和方波. P1.1与P1.2分别控制频率的增加与减小，P1.3与P1.4分别控制占空比的增加与减小。P2口与DAC0832的DI0-DI7数据输入端相连。P3.7口用来控制DAC0832的输入寄存器选择信号CS、输入寄存器写选通信号WR1及DAC寄存器写选通信号WR2和数据传送信号XFER。74 D/A、A/D转换模块DAC0832介绍：DAC0832管脚图DAC0832芯片管脚功能介绍：1DI7DI0：8位的数据输入端，DI7为最高位。2IOUT1：模拟电流输出端1，当DAC寄存器中数据全为1时，输出电流最大，当 DAC寄存器中数据全为0时，输出电流为0。3IOUT2：模拟电流输出端2， IOUT2与IOUT1的和为一个常数，即IOUT1IOUT2常数。4RFB：反馈电阻引出端，DAC0832内部已经有反馈电阻，所以 RFB端可以直接接到外部运算放大器的输出端，这样相当于将一个反馈电阻接在运算放大器的输出端和输入端之间。5VREF：参考电压输入端，此端可接一个正电压，也可接一个负电压，它决定0至255的数字量转化出来的模拟量电压值的幅度，VREF范围为(+10-10)V。VREF端与D/A内部T形电阻网络相连。6Vcc：芯片供电电压，范围为(+5 15)V。7AGND：模拟量地，即模拟电路接地端。8DGND：数字量地。 当WR2和XFER同时有效时，8位DAC寄存器端为高电平“1”，此时DAC寄存器的输出端Q跟随输入端D也就是输入寄存器Q端的电平变化；反之，当端为低电平“0”时，第一级8位输入寄存器Q端的状态则锁存到第二级8位DAC寄存器中，以便第三级8位DAC转换器进行D/A转换。一般情况下为了简化接口电路，可以把WR2和XFER直接接地，使第二级8位DAC寄存器的输入端到输出端直通，只有第一级8位输入寄存器置成可选通、可锁存的单缓冲输入方式。 特殊情况下可采用双缓冲输入方式，即把两个寄存器都分别接成受控方式制作低频信号发生器有许多方案：主要有单缓冲方式，双缓冲方式和直通方式。单缓冲方式具有适用于只有一路模拟信号输出或几路模拟信号非同步输出的情形的优点，但是电路线路连接比较简单。而双缓冲方式适用于在需要同时输出几路模拟信号的场合，每一路模拟量输出需一片DAC0832芯片，构成多个DAC0832同步输出电路，程序简单化，但是电路线路连接比较复杂。根据以上分析，我们的课题选择了单缓冲方式使用方便，程序简单，易操作。DAC0832主要由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器以及输入控制电路四部分组成。8 位输入寄存器用于存放主机送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存，由加以控制；8位DAC寄存器用于存放待转换的数字量，由加以控制；8位D/A转换器输出与数字量成正比的模拟电流；由与门、非与门组成的输入控制电路来控制2个寄存器的选通或锁存状态。ADC0808介绍、ADC0808外部引脚图ADC0808芯片管脚功能介绍：1IN0IN78路模拟输入，通过3根地址译码线ADDA、ADDB、ADDC来选通一路。2D7D0A/D转换后的数据输出端，为三态可控输出，故可直接和微处理器数据线连接。8位排列顺序是D7为最高位，D0为最低位。3ADDA、ADDB、ADDC模拟通道选择地址信号，ADDA为低位，ADDC为高位。地址信号与选中通道对应关系如表11.3所示。4VR(+)、VR(-)正、负参考电压输入端，用于提供片内DAC电阻网络的基准电压。在单极性输入时，VR(+)=5V，VR(-)=0V；双极性输入时，VR(+)、VR(-)分别接正、负极性的参考电压。5ALE地址锁存允许信号，高电平有效。当此信号有效时，A、B、C三位地址信号被锁存，译码选通对应模拟通道。在使用时，该信号常和START信号连在一起，以便同时锁存通道地址和启动A/D转换。6STARTA/D转换启动信号，正脉冲有效。加于该端的脉冲的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿开始A/D转换。如正在进行转换时又接到新的启动脉冲，则原来的转换进程被中止，重新从头开始转换。7EOC转换结束信号，高电平有效。该信号在A/D转换过程中为低电平，其余时间为高电平。该信号可作为被CPU查询的状态信号，也可作为对CPU的中断请求信号。在需要对某个模拟量不断采样、转换的情况下，EOC也可作为启动信号反馈接到START端，但在刚加电时需由外电路第一次启动。8OE输出允许信号，高电平有效。当微处理器送出该信号时，ADC0808/0809的输出三态门被打开，使转换结果通过数据总线被读走。在中断工作方式下，该信号往往是CPU发出的中断请求响应信号。75 键盘接口电路键盘是计算机常用的输入设备，用于输入数据和命令。键盘由一组常开的按键开关组成，每个按键都被赋予一个代码，称为键码。键盘系统的主要工作包括及时发现有键闭合，求闭合键的键码。根据这一过程的不同，键盘可以分为两种，即编码键盘和非编码键盘。编码键盘是通过一个编码电路来识别闭合键的键码，采用现有的一些芯片实现键盘扫描；非编码键盘是通过软件来识别键码。常见的非编码键盘可以分为独立按键式键盘和行列扫描式键盘。独立按键式键盘应用在需要少量按键的情况，按键和单片机的I/O口线直接连接。而行列扫描式键盘用在按键需求较多的情形下。独立式键盘电路见图：按键电路图理论上当按键按下或弹起时，可以相应的产生低电平或高电平，但实际并非如此。键盘按键一般都采用触点式按键开关。当按键被按下或释放时，按键触点的弹性会产生抖动现象。即当按键按下时，触点不会迅速可靠地接通，当按键释放时，触点也不会立即断开，而是要经过一段时间的抖动才能稳定下来，按键材料不同，抖动时间也各不相同。按键抖动可能导致单片机将一次按键操作识别为多次操作，一般采用硬件电路或软件程序来消除。按键过程图见图：按键过程图一次完整的按键过程，包含以下几个阶段：1等待阶段：此时按键尚未按下，处于空闲阶段。2闭合抖动阶段：此时键刚刚按下，但信号处于抖动状态，系统在检测时应消抖延时，约5ms20ms。3有效闭合阶段：此时抖动已经结束，一个有效按键动作己经产生，系统应该在此时执行按键功能，或将按键编码记录下来，待键弹起时再执行其功能。4释放抖动阶段：许多时候编程人员并不在此时消抖延时，但最好也执行一次消抖延时，以防止误操作。5有效释放阶段：若设计要求在按键抬起时才执行功能，则应当在此时进行按键功能的处理。按键击键的类型有多种划分方式：按击键时间分：短击和长击；按击键次数分：单击和连击；按特殊功能分：双击和组合键等。功能分析如下：（1）短击：用户快速按下单个按键，然后立即释放。（2）长击：用户长时间按下一个按键。如某些重要的功能键，复位，为防止用户误操作。（3）连击：实现连续操作效果，如连续加1或减1。（4）复合按键：用户同时按下两个或多个按键，实现某些特殊功能。（5）无键按下：当用户在一定时间内未按任何按键，执行某些特殊的操作，如自动进入待机态或节能态。利用电容的放电延时，采用并联电容法，也可以实现硬件消抖，如图去抖电路抖动时间与键的机械特性有关，一般为510ms。当按键未闭合时，电容通过RC回路充电，使得电容充满电荷。当按键闭合后，利用电容两端电压无法突变的特性实现延时去抖，电容通过RC回路放电。LZ说的电容短路是为了形成RC放电回路，这是一个动态过程。8 系统软件设计81 总电路软件流程图系统初始化读EPROM中上次使用电压编号根据编号读电压把电压数据送到DA允许定时器中断显示扫描键盘是否KEY1是否KEY2是否KEY3下一个电压处理子程序电压增加0.1V子程序电压减少0.1V子程序NYYYNN软件流程图部分程序如下： ADCSBIT P2.5 ;使能接口 ADCLKBIT P2.4 ;时钟接口 ADDOBIT P2.3 ;数据输出接口（复用） ADDIBIT P2.3 ;数据输入接口CSBIT P3.0 ;H=DATA,L=COM SIDBIT P3.1 ;H=READ,L=WRITE SCLKBIT P3.6 KEYBUFEQU 30H COMEQU 41H ;控制字暂存单元 DATEQU 42H ;显示数据暂存单元 CODEREQU 43H ;字符代码暂存单元 ADDREQU 44H ;地址暂存单元 ORG 0LJMP STARTORG 3LJMP KEYSCANORG 30HSTART:MOV SP,#90H LCALL DEL_40MS LCALL INI MOV 70H,#00H MOV 71H,#00H MOV 34H,#02 ;装入通道功能选择数据值 SETB IT0 SETB EX0 MOV P1,#0FH ;将P1口低4位设为输入，高4位清零 SETB EA MOV KEYBUF,#00H ;起初输出0V电压 MOV R2,#01H ;置送数时送数空间不同的标志位 CLR A MOV 24H,A ;清零24h，25h，31H，32H，33H MOV 25H,A MOV 31H,A MOV 32H,#05H MOV 33H,#00H LCALL W_LINE MOV ADDR,#90H MOV DPTR,#WEL_2 MOV 40H,#9 LCALL W_LINE MOV ADDR,#95H MOV DPTR,#WEL_3 LCALL W_LINE1 MOV ADDR,#88H MOV DPTR,#WEL_4 MOV 40H,#16 LCALL W_LINE MOV ADDR,#98H MOV DPTR,#WEL_5 MOV 40H,#16 LCALL W_LINE LCALL DEL_1500MSLOOP: LCALL LIGHT ;调显读数与示子程序 SJMP LOOP82 按键扫描流程图按键扫描流程图如图： 扫描是否对电压调整 1或0.1 1或0.1 返回按键扫描流程图程序清单如下： KEYSCAN:PUSH PSW PUSH ACC PUSH DPH PUSH DPL CLR RS1 SETB RS0 ;选择1区工作寄存器 LCALL DELAY MOV A,P1 CPL A ANL A,#0FH JZ FINISH MOV DPTR,#TAB1 MOV P1,#0EFH ;扫描第一行 LCALL DELAY MOV P1,#0EFH MOV A,P1 CPL A ANL A,#0FH JZ K1 ;第一行没键按下，则扫描第二行 SJMP KEND K1: MOV P1,#0DFH ;扫描第二行 LCALL DELAY MOV P1,#0DFH MOV A,P1 CPL A ANL A,#0FH JZ K2 ;第二行没键按下，则扫描第三行 ADD A,#5 SJMP KEND K2: MOV P1,#0BFH ;扫描第三行 LCALL DELAY MOV P1,#0BFH MOV A,P1 CPL A ANL A,#0FH JZ K3 ;第三行没键按下，则扫描第四行 ADD A,#10 SJMP KEND K3: MOV P1,#7FH ;扫描第四行 LCALL DELAY MOV P1,#7FH MOV A,P1 CPL A ANL A,#0FH JZ FINISH ;第四行没键按下，则返回 ADD A,#15 KEND:MOVC A,A+DPTR MOV KEYBUF,A; MOV 33H,#01H ;置有中断标志 SJMP FINISH FINISH:MOV P1,#0FH ;为下一次扫描作准备 POP DPL POP DPH POP ACC POP PSW RETI TAB1:DB 00H,01H,02H,00H,03H;,00H,00H,00H,33H DB 00H,04H,05H,00H,06H;,00H,00H,00H,00H DB 00H,07H,08H,00H,09H;,00H,00H,00H,0AH DB 00H,0AH,00H,00H,0BH;,00H,00H,00H,46H83 电源测试结果电压测试及性能测试如表：电源测试结果 预置电压（V） 显示电压（V） 测量电压（V）99.059.059.29.109.139.49.359.389.69.559.589.89.759.78109.959.9910.310.2510.2810.510.4510.4810.710.6510.661110.9511.0011.611.5511.591211.9511.99用单片机控制电源时，输出直流9-12V，液晶屏显示清晰正确，误差较小，完美的实现了直流稳压电源这一课题。但在功能上还不够强大,没有显示预置电压等等，还可以进一步得到提高。基于单片机系统的直流稳压电源大大地改善了传统的稳压电源的性能，简单易用、成本低廉。而且可以根据不同的应用要求很方便地扩展功能。结 论经过几个月的努力，终天完成的这个设计。从选题到画图制板花了差不多一个月的时间，后面的调试占了大部分的时间。由于没有找到示波器，所以调试时，除了测试电压电流用到实物外，其他参数测试只能在仿真软件下进行的。在这里选用了multisim进行仿真，虽然multisim不是很难学，但由于自己对multisim还没有熟练的掌握，仿真过程中还是会有一定的误差。在实际做成的电路板中,由于买不到等值参数的元件，测量出来的性能指标参数难免会有一定的误差,对元件封装的不了解，也造成了铜板的浪费。第一次做成的板子，由于没有注意到protel给出的LM317的原理图管脚，花费了大量的时间去调试。正确的管脚为:1脚为调整，2脚为输出，3脚为输入。焊板的时