《基于STC89C52RC单片机的数控直流稳压电源设计》

1、2021届专科毕业设计论文资料第一局部 毕业论文2021届专科毕业设计论文学 院部： 电气与信息工程学院 专 业： 应用电子技术 学 生 姓 名： 班 级：电子092 学号 09301930211 指导教师姓名： 职称 副教授 最终评定成绩 2021年5月 摘 要 本设计以直流电压源为核心，STC89C52RC单片机为主控制器，单片机系统是数控电源的核心。它通过软件的运行来控制整个仪器的工作，从而完成设定的功能。通过数字键盘来设置直流电源的输出电压，输出电压范围为0V10V，最大电流为1A，并可由液晶屏LCD1602显示实际输出电压值。本设计由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器DAC08

2、32输出模拟量，同时输出采用ADC0832对采样的电压、电流转换为数字信号，再经过运算放大器LM324隔离放大,最后通过单片机实现闭环控制输出各种设备所需要的电压。实际测试结果说明，本系统实际应用于需要高稳定度小功率恒压源的领域。 关键词：直流稳压电源，STC89C52RC单片机 ，数控 ，DAC0832 ABSTRACTThis system to dc voltage source as the core, mainly STC89C52RC SCM, SCM system is the numerical power of the core. It is through the soft

3、ware. Run to control the work of the whole apparatus, thus completing the set of functions through the matrix keyboard controller to install dc power supply output voltage, the range of 0V-10 V, the maximum current of 1A, and can show the actual pipe by digital LCD1602 output voltage values. This sy

4、stem consists of microcontroller program output digital signal, through D/A converter (DAC0832) output analog amplifier, while the output voltage regulator, current use of analog-to-digital converter ADC0832 chip sampling of voltage and current to digital signals, after another op amp lm324 isolatio

5、n amplifier. Finally through the single- chip closed-loop control to achieve output voltage of equipment needed. Test results show that this system application in need of high stability of small power constant-voltage source fields.Keywords: regulated power supply of direct current，(MCU)microcompute

6、r STC89C52RC ， digital control ， DAC0832目 录摘 要IABSTRACTII目 录III第一章 绪论11.1 研究目的背景及意义11.2 国内外开展状况及相关领域的应用11.3 课题研究设想及方法2第二章 总体设计方案32.1 系统设计要求32.2 系统设计方案及方案论证4控制方案比拟52.2.2 稳压输出方案比拟62.2.3 显示局部比拟6第三章 系统的硬件电路7控制器模块73.1.1 主控制STC89C52RC7时钟振荡子系统8复位子系统9键盘控制子系统103.2 D/A 转换模块10运放LM324123.4 A/D转换模块13显示模块153.5.1

7、LCD1602 主要管脚介绍153.5.2 LCD1602的一般初始化过程163.5.3 LCD1602与单片机连接图16电源模块17第四章 系统软件局部184.1 系统主程序设计流程及说明184.2 键盘子程序设计流程及说明194.3 显示子程序设计流程及说明20第五章 调试结果与仿真分析215.1 测试仪器215.2 测试方法215.3 软件编译与调试215.4 测试结果235.5 测试结论、调试过程与分析23结 论26参考文献27致 谢28附 录29附录一 总体电路PCB图29附录二 源程序31第一章 绪论1.1 研究目的背景及意义直流稳压电源是电子技术常用的设备之一,广泛的应用于教学、

8、科研等领域。传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通直流稳压电源品种很多, 但均存在以下二个问题: 1) 输出电压是通过粗调(波段开关) 及细调(电位器)来调节。这样, 当输出电压需要精确输出, 或需要在一个小范围内改变时(如1.021.03V ) ,困难就较大。另外, 随着使用时间的增加, 波段开关及电位器难免接触不良, 对输出会有影响。2) 稳压方式均是采用串联型稳压电路, 对过载进行限流或截流型保护, 电路构成复杂,稳压精度也不高。在家用电器和其他各类电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中，都是由220V 的交流电网

9、供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波，一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成，假设由晶体管滤波器来替代，那么可缩小直流电源的体积，减轻其重量，且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源，这既降低了家用电器的本钱，又缩小了其体积，使家用电器小型化。传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节,并由电压表指示电压值的大小. 因此,电压的调整精度不高,读数欠直观,电位器也易磨损.而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的缺乏。随着科学技术的不断开展,特别是计算机技术的突飞猛进,现代工业应

10、用的工控产品均需要有低纹波、宽调整范围的高压电源,特别是在一些高能物理领域,急需电脑或单片机控制的低纹波、宽调整范围的电源。1.2 国内外开展状况及相关领域的应用从上世纪九十年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向开展。在80年代的第一代分布式供电系统开始转向到21世纪初更为先进的第四代分布式供电结构以及中间母线结构，直流/直流电源行业正面临着新的挑战，即如何在现有系统参加嵌入式电源智能系统和数字控制。 早在90年代中，半导体生产商们就开发出了数控电源管理技术，而在当时，这种方案的性价比与当时广泛使用的

11、模拟控制方案相比处与劣势，因而无法被广泛采用。 现今随着直流电源技术的飞跃开展, 整流系统由以前的分立元件和集成电路控制开展为微机控制, 从而使直流电源智能化, 具有遥测、遥信、遥控的三遥功能, 根本实现了直流电源的无人值守目前使用的可控直流电源大局部是点动的，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。随着电子技术的开展，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，模块化和智能化开展。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

12、拟电路引起的误差，输出电压和限定电流采用键盘输入方式，电源的外表美观，操作使用方便，克服了传统直流电压源的缺点，具有较高的使用价值。直流稳压电源可广泛应用于国防、科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、直流电机、充电设备等。1.3 课题研究设想及方法目前，市场上各种直流电源的根本环节大致相同，都包括交流电源、交流变压器、整流电路、滤波稳压电路等。本设计将单片机控制系统应用于直流稳压电源的方法和原理，实现了稳压电源的数控调节。从组成上，本设计硬件电路主要由单片机、变压器、整流电路、滤波电路、稳压输出电路、D/A转换电路、A/D转换电路、显示电路等组成。利用D/ A 转换器的高分辨率和单片机

13、的自动检测技术设计数控电源更显示出其优越性。数控电源既能方便输入，具有较高精度和稳定性，而且在0V到10V可以任意设定输出电压，所有功能由面板上的键盘控制单片机实现，给电路实验带来极大的方便,提高了工作效率。直流稳压电源是最常用的仪器设备, 在科研及实验中都是必不可少的。针对以上问题, 我们设计了一套以单片机为核心的智能化直流电源。该电源采用薄膜轻触键盘, 可对输出电压进行设置, 输出由单片机通过D/A , A/D电流电压取样等控制驱动模块输出一个稳定电压。工作过程中, 稳压电源的工作状态(输出电压、电流等各种工作状态) 均由单片机输出驱动LCD 显示,多种显示模式间, 由键盘控制进行动态逻辑

14、切换。 第二章 总体设计方案2.1 系统设计要求此次设计的直流稳压源要求如下：l 输出电压范围0V10V步进可调，步进间隔为0.1V。l 最大输出电流1A。l 电压调整率0.2%输入电压220V变化范围+10%-20%，输出满载10V l 负载调整率1%输入电压220V，输出电压10V。l 输出纹波电压5mV输入220V，输出10V，满载。l 效率40%输入220V，输出10V，满载。l 有过流及短路保护功能，短路解除后，能自动恢复输出。l 可用键盘设定输出电压值，也可步进调节输出电压。l 用数码管或LCD显示输出电压和输出电流的大小。*描述输入交流电压变化对输出电压影响的技术指标如下：*(1

15、) 最大输出电流输出电流是指负载中流过的电流。最大输出电压供应负载的最大平均电流。(2)电压调整率电压调整率表示负载电流为额定值时输入交流电压在额定值上下变化士10%时，稳压电源输出电压的相对变化量(百分数)一般直流稳压电源的电压调整率为1%，0.1%，0.01%等。有的也可以用绝对值表示。3负载调整率(也称电流调整率)在交流电源额定电压的条件下，负载电流从零变化到最大时，输出电压的最大相对变化量。4纹波电压(现称周期和随机漂移，用PARD表示)最大纹波电压：在额定输出电压和额定输出电流条件下，输出纹波(包括噪声)电压的绝对值大小，通常以峰值或有效值表示。5效率电源效率是指稳压电源的整机电能利

16、用率，也就是稳压电源输出有功功率和输入有功功率两者之的比值。这个数值和稳压电源电源设计线路有密切的关系，高效率的电源可以提高电能的使用效率。2.2 系统设计方案及方案论证图2-1所示220V 的市电输入到电路中，经过变压、桥堆整流、滤波电路；经稳压调整模块数据采集后输出系统所需电压，同时单片机通过软件的运行来控制整个仪器的工作，从而完成设定的功能。通过数字键盘来设置直流电源的输出电压，通过A/D转换、并可由液晶屏LCD1602显示实际输出电压值。由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器DAC0832输出模拟量，再经过运算放大器LM324隔离放大,最后输出各种设备所需要的电压。 系统电源供电市

17、电输入整流、滤波变压电压放大电压稳压输出及控制电压、电 取样流A/D转换模块D/A转换模块显示LCD1602模块单片机模块STC89C52RC键盘模块图2-1系统总体设计框图直流稳压电源的根本原理：在电子电路中，通常都需要电压稳压的直流电源供电。日常生活中也需要将交流电转变成直流电，形成直流稳压电源。直流稳压电源的根本原理直流电源电路一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成。电源变压器的作用是将电网220V的交流电压变成整流电路所需要的电压U2。 整流电路的作用是将交流电压U2，变换成脉动的直流Uo，它主要有半波整流、全波整流方式，可以由整流二极管构成整流桥堆来执行，常见的整流二极管有1

18、N4007、1N5148等，桥堆有RS210等。滤波电路作用是将脉动自流U2滤除纹波，变成纹波小的Uo，常见的电路有RC滤波、LC滤波、等，常用的选RC滤波电路。其中它们的关系为：Ui=nU1其中，n为变压器的变化。 U2=(1.11.2)U1 每只二极管或桥堆所承受的最大反向电压URM=U1；对于桥式整流电路中，每只二极管的平均电流ID(AV)=1/2IR=1/R。RC滤波电路中，C的选择应适应下式，即RC放电时间常数应满足RC=35T/2式中，T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。常用的整流滤波电路如图2-3；图2-4所示为桥式整流滤波电路。 图2-3桥式整流、电容滤波电

19、路图3-4交流电压U的波形控制方案比拟方案一：采用各类数字电路来组成键盘控制系统，进行信号处理，如选用CPLD等可编程逻辑器件。本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于系统的扩展，对信号处理比拟困难。方案二：采用STC89C52单片机作为这个系统的控制单元，可以通过DAC0832的数据采样和LM324的电压调整可以改变系统输出电压的大小。为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，可以将输出电压经过DAC0832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送LCD1602显示。显示的电压值便是输出的电压大小。此系统比拟灵活，采用软件方法来解决数据的预置以及电压的大小控制，

20、使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。比拟以上两种方案的优缺点，方案一中CPLD可编程逻辑器件控制电路内部接口信号繁琐，中间相互关联多，抗干扰能力差；在方案二中采用单片机完成整个数控局部的功能，也便于系统功能的扩展。 稳压输出方案比拟方案一 采用线性调压电源。以改变其基准电压的方式使输出不仅增加/减少， 这样不能不考虑整流滤波后的纹波对输出的影响。方案二 使用运算放大器对电压的比拟放大由于运算放大器具有很大的电源电压抑制比，可以大大减小输出端的纹波电压。在方案一中输出的电压很难跟踪电压的快速变化，而方案二中的输出电压波形与 DAC0832的输出波形相同，不仅可以输出直流

21、电平，而且只要预先生成产生波形的量化数据，便可以输出多种波形，使系统产生的信号源有一定的驱动能力。 显示局部比拟方案一：使用数码管显示使用多位数码管显示，显示不灵活。方案二：使用LCD1602液晶显示液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富、超薄轻巧等优点。本方案采用LCD1602，它具有两行显示，每行显示16个字符，采用单+5V供电，外围电路简单，价格廉价，具有很高的性价比。而数码管虽然廉价，但显示单调。占用过多的I/O。 第三章 系统的硬件电路控制局部是系统整机协调工作和智能化管理的核心局部，主要局部包括键盘和STC89C52RC单片机，而STC89C52RC单片机实现控制功能是关键，

22、采用单片机不但方便监控，并且大大减少硬件设计。 主控制STC89C52RCSTC89C52为八位单片机，程序存储器为8K，外部可扩展至64K，内部RAM为512B,可扩展至64K,正常工作电压5V，支持最高时钟频率为80MHz，内置看门狗电路，支持ISP/IAP。 图3-1 STC89C52RC引脚图STC89C52RC主要引脚功能说明：VCC40引脚：电源电压; VSS20引脚：接地P0端口，3932引脚：P0口是一个漏极开路的8位双向I/O口。作为输出端口，每个引脚能驱动8个TTL负载，对端口P0写入“1”时，可以作为高阻抗输入。在访问外部程序和数据存储器时，P0口也可以提供低8位地址和8

23、位数据的复用总线。此时，P0口内部上拉电阻有效。在Flash ROM编程时，P0端口接收指令字节；而在校验程序时，那么输出指令字节。验证时，要求外接上拉电阻。P1端口，18引脚：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P1的输出缓冲器可驱动吸收或者输出电流方式4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这是可用作输入口。P1口作输入口使用时，因为有内部上拉电阻，那些被外部拉低的引脚会输出一个电流。此外，和还可以作为定时器/计数器2的外部技术输入和定时器/计数器2的触发输入。在对Flash ROM编程和程序校验时，P1接收低8位地址。P2端口，2128引脚：P2口是

24、一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2的输出缓冲器可以驱动吸收或输出电流方式4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，这时可用作输入口。P2作为输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器如执行“MOVX DPTR指令时，P2送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器如执行“MOVX R1指令时，P2口引脚上的内容就是专用存放器SFR区中的P2存放器的内容，在整个访问期间不会改变。在对Flash ROM编程和程序校验期间，P2也接收高位地址和一些控制信号。P3端口，1017引脚：

25、P3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P3的输出缓冲器可驱动吸收或输出电流方式4个TTL输入。对端口写入1时，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位，这时可用作输入口。P3做输入口使用时，因为有内部的上拉电阻，那些被外部信号拉低的引脚会输入一个电流。RST9引脚：复位输入。当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完成单片机单片机的复位初始化操作。看门狗计时完成后，RST引脚输出96个晶振周期的高电平。特殊存放器AUXR地址8EH上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。ALE30引脚：地址锁存控制信号ALE是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出

26、脉冲。在Flash编程时，此引脚也用作编程输入脉冲。XTAL119引脚：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL218引脚：振荡器反相放大器的输入端。时钟振荡子系统单片机的工作是在统一的脉冲控制下经行的，这个脉冲就是单片机控制器的时钟电路发出的，即时钟电路用于产生单片机工作所需的时钟信号，为保证同步工作方式的实现，所以采用内部时钟方式此种方式时，单片机内接一个高增益反向放大器构成内部振荡器。如图3-2振荡电路所示引脚XTAL1和XTAL2分别此放大器的输入端和输出端。同时在XTAL1和XTAL2两端跨接晶体或陶瓷谐振器构成稳定的自激振荡器，其发出的脉冲信号直接送入到内部时钟发生器。

27、电容C1和C2通常选择为30或10pf左右；外接陶瓷谐振器时那么选为33pf左右。电容C1和 C2对频率有微调作用。为了减少寄生电容，更好地保证振荡器可靠地工作，谐振器和电容应安装得与单片机芯片尽可能的近。内部时钟发生器实际上是一个二分频的触发器，该二分频为单片机提供一个二相的时钟信号即相位信号1P1和相位信号2P2，驱动CPU产生执行指令功能的机器周期。这里我们采用的是12MHz晶振，也就时说单片机的时钟周期为1/12uS，指令周期为1uS。晶体振荡器的频率越高，振荡频率就越高。图3-2 振荡电路复位子系统因为 MCS-51系列单片机采用高电平复位方式，高电平复位脉冲RST引脚输入到内部施密

28、特触发器整形后，送CPU内部复位电路。CPU在每一个机器周期的S5P2相采样施密特触发器的输出端，假设为高电平，那么强迫机器进入复位状态。为了保证CPU内部各个单元电路可靠复位，RST引脚复位脉冲高电平维持时间必须大于等于2个机器周期即24个振荡周期，因此可以使用RC分立元件或微处理器监控芯片构成MCS-51单片机的外部复位电路。复位电路如图3-3所示。图3-3 复位电路从图3-3复位电路可看出，按下复位按键K20时，电容C3通过R1放电，当电容放电结束后，RST引脚电位由R1、R2分压比决定。由于R2>>R1,因此RST引脚为高电平，CPU进入复位状态。松开复位按键后，电容C3充

29、电，RST引脚电位下降，使CPU脱离复位状态。R1的作用在于限制复位按钮瞬间电容C3的放电电流，防止产生火花，以保护按钮的触点。单片机的复位都是靠外部电路实现的，在时钟电路工作后，只要在单片机的RST引脚上出现24个时钟振荡脉冲以上的高电平，单片机便实现初始化状态复位。为了保证应用系统可靠地复位，在设计复位电路时，通常使RST保持高电平。只要RST保持高电平，那么单片机就循环复位。3.键盘控制子系统键盘控制子系统如图3-4所示。本设计中，采用独立按键K1-K9对单片机核心芯片STC89C52RC进行输入控制。各按键分别一端接地，一端接单片机引脚。实现功能：按键K1-K9为对应的数字0-9，K0

30、0表示位选择键十位或各位,K11是确定键。选择电压后，按确定键，便可输出所需的电压。图3-4 键盘控制电路图按键的具体意义如：00123位选择456确认7893.2 D/A 转换模块DAC0832引脚图如3-5所示图3-5 D/A转换DAC0832引脚CS: 片选信号, 低电平有效ILE: 输入锁存允许信号, 高电平有效WR1: 写信号1(低电平有效)WR2: 写信号2(低电平有效),这个信号结合XFER，输入锁存器将8位数据传输到DAC存放器IOUT1：模拟电流输出端1。当输入数字为：全1”时, 输出电流最大，约为255VREF/256REB全0”时, 输出电流为0IOUT2：模拟电流输出端

31、2， IOUT1 + I OUT2 = 常数RFB：反应电阻引出端, 此端可接运算放大器输出端VREF：参考电压, -10V+10VVcc ：芯片电源电压, +5V+15VAGND：模拟信号地DGND：数字信号地DI7- DI0：数字量输入信号，其中: DI0为最低位，DI7为最高位 图3-6 D/A转换局部系统设置D/A转换接口，采用8位模数转换器DAC0832。其电路如图3-6所示。D/A转换局部的输出电压作为稳压输出电路的参考电压。稳压输出电路的输出与参考电压成比例。8位字长的D/A转换器具有256种状态。其时序图如图3-7所示。图3-7 DAC0832数模转换时序图Clk为时钟端，Da

32、ta为输入数据，LOAD为输入控制信号。每路电压输出值的计算：Vs=REF×2Data/256,REF为参考电压，data为输入8位的比特数据；设计用的REF为-5V。3.3运放LM324LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图3-8所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+、“-为两个信号输入端，“V+、“V-为正、负电源端，“Vo为输出端。两个信号输入端中，Vi-为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与

33、该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图3-9。图3-8 LM324同向输入与反向输入图 3-9 LM324引脚图由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。稳压数次此局部是将经过D/A转换后的初始电压转换成设备所需要的特定电压。从DAC0832的IOUT2引脚输出电压作为稳压输出电路的参考电压。稳压电路输出的电压大小与DAC0832的IOUT2输出参考电压成比例。稳压输出电路采用的是串联式反应稳压电路如图3-10，在电路中， U5ALM324为比拟放大器，U5BLM324 为运算放大器， D/A转换电路的输出电压OUT

34、2接到 U5A LM324的同向LM324的第2脚，U5ALM324运放的输出端LM324的第5脚输出的电压一边送到运放U6A LM324的同向端LM324的第1脚，一边反应回DAC0832的RFE1基准电压。其中DAC0832的基准电压VREF来源是通过调节LM7812基准源，控制器STC89C52RC的P1口和DAC0832的数据口直接相连，DA的第8脚接参考电压，通过调节变位器R5作为U6A LM324反应电路中的反应电阻。经运放比拟放大后，在经过U6A-LM324的电压放大与调整，使得输出的电压与LCD1602显示的电压保持一致。图3-10 串联式反应稳压电路3.4 A/D转换模块AD

35、C0832是具有多路转换开关的8位串行I/O AD转换器，转换速度较高，正常情况下，ADC0832与单片机的接口为4条数据线，分别是/CS /CLK、DO、DI，但由于DO、DI在通信时并不是同时使用，并且与单片机的接口是双向的，在、CS变低后的前三个时钟周期内DI端被检测，DO端呈高阻态，数据转换开始后，DI线被禁止，直到下一次转换开始，所以在I/O口资源紧张时可以将DO、DI并联在一根数据线上使用。ADC0832引脚图如3-11所示图3-11 A/D转换ADC0832引脚芯片接口说明：l CS 片选使能，低电平芯片使能。l CH0 模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。l CH1 模拟输入

36、通道1，或作为IN+/-使用。l GND 芯片参考0电位地。l DI 数据信号输入，选择通道控制。l DO 数据信号输出，转换数据输出。l CLK 芯片时钟输入。l VCC/REF 电源输入及参考电压输入复用。STC89C52RC的P1口有八位精度高的高速A/D转换器，可做按键扫描，电压、电流取样检测等。当ADCO832未工作时其CS输入应为高电平，此时芯片禁用，CLK和D0/DI的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先讲CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK输入时钟脉冲，DO/DI端那么使用DI端输入通道功能选择的数据信号

37、，在第一个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号，在第二、三个脉冲下沉之前DI端应输入2位数据用于选择通道功能。图 3-12闭环反应电路ADC0832是一个8为的逐次逼近型ADC，它与一个两通的模拟器连接，能对来自端口的两路单端输入电压经行采样，其中单端电压输入以0VGND为基准，对ADC的说明：以输入电压为准，如果输入电压大于设定的电压值，那么减少DA输出电压以为数值，在采样回为比拟，如此循环，那么直到输入电压等于设定的电压值或者接近设定的电压值有时不可能完全相同，同理，如果输入电压小于设定的电压，那么增大DA输出电压一位数值，再采样回为比拟如此循环直到输入的电压等于设定电压值或

38、者接近电压值，这样就能到达图 3-12闭环反应电路的目的。u 电压采样是在输出回路中并联两个可调电阻，调节使R4/R4+R5=1/5，那么从两个电阻之间采样电压为0.2U0U0为电源输出电压与系统DA转换5U，对应，然后通过运算放大器LM324连接成的电压跟随器，对采样的电压输入到模数转换ADC0832转换成数字信号，输入到单片机系统进行处理。u 电流采样为了提高系统控制的灵敏度，采用一级运算放大器对采样电压进行放大，再送到ADC0832进行ADC转换，最后数据由单片机系统进行相应处理，而且该芯片是采用串行数据传送方式，硬件电路简单，在输出回路中串联一个采样电阻，从采样电阻得到一个反应电压，由

39、运算放大器LM324组成的差分比例运算电路，经运放过来的电压通过ADC转换送给单片机处理，从而实现压控稳流。3.5显示模块考虑设计要求来说，需要设定电压显示，又与实际电压比拟再显示，采用最常用1602液晶模块，LCD1602可以在LCD显示屏上完全显示32个英文字符和日文等一些字符，适合显示英文文字信息量较小的地方，可以清晰显示出同时可能显示英文名称和V/A单位。通过单片机编程控制第4脚RS数据/命令选择段H/L，第5脚R/W读写选择端H/L，第6脚E使能端，从而实现显示效果，它的显示运行原理如下：u 读状态输入：RS=L, RW=H, E=H，输出：D0D7=状态字u 写指令输入：RS=L,

40、 RW=L，D0D7=指令码，E=高脉冲；输出：无u 读数据输入：RS=H, RW=L，D0D7=数据，E=高脉冲；输出：无3.5.1 LCD1602 主要管脚介绍显示模块为本设计的重点模块，用于实时显示输出电压值。这里采用1602液晶显示屏，其主要参数为：显示容量16*2个字符，芯片工作电压4.5-5.5V，工作电流2.0mA，模块最正确工作电压5.0V。LCD1602共有16个引脚，各管脚的功能表3.2所示： 表3.2 LCD1602管脚功能介绍表引脚图符号状态功能1VSS电源地2Vdd电源+5V3V0/VEE比照度控制端4RS输入存放器选择5R/W输入读、写操作6E输入使能信号7DB0三

41、态数据总线LSB8DB1三态数据总线9DB2三态数据总线10DB3三态数据总线11DB4三态数据总线12DB5三态数据总线13DB6三态数据总线14DB7三态数据总线MSB15LEDA输入背光+5V16LEDK输入背光地3.5.2 LCD1602的一般初始化过程1延时15mS2写指令38H3写指令08H：显示关闭4写指令01H：显示清屏5写指令06H：显示光标移动设置6写指令0CH：显示开及光标设置3.5.3 LCD1602与单片机连接图单片机与液晶显示模块之间的连接如图3-13图3-13 LCD1602与单片机连接图数据线DB0-DB7连接单片机的P0口； RS、R/W，E，3条控制线分别接

42、单片机的P1.4、P1.5、P1.6口。电阻R3用来设置背光的亮度。3.6电源模块利用三端稳压器7805、7812产生所需的电源电压以供集成芯片和单片机使用。如图3-14所示为系统电源供电模块图。变压器产生15V左右的交流电，电源的输入端电源由15V变压器的线圈提供，经过整流桥D整流后经电容C1滤成平稳的12V作为三端稳压器LM7812的输入电源，输出端经过电容C3滤波后就可得到平稳的幅值为12V的直流电。产生的12V直流电压给LM324的正电源端供电。LM7805的输入电源直接由LM7812产生的12V直流电提供，其输出电压也是通过电容C4、C8进行滤波。输出的5V电压作为单片机的供电电源。

43、图3-16中D1，D2是保护二极管，发光二极管为LM7805正常工作指示信号。利用三端稳压器7905产生-5V的电压作为DAC0832的基准电压和LM324的负电源端电压。图3-14电源模块图第四章 系统软件局部4.1 系统主程序设计流程及说明首先对系统进行初始化，读取预存储的电压值，本次设计中预存储电压值为10V，并将其发送给LCD显示电压值；之后在判断是否有键按下，当有键盘有按键按下时，接收来自键盘的电压输入值，并通过D/A把输入的数字量转换成模拟电压值，控制输出电压的大小。然后采样输出电压的大小，并与输入电压值进行比拟放大，由电压调整电路调整输出电压的大小，直到输出电压与输入电压相等。A

44、/D采样输出电压并进行模数转换，通过比拟从LCD显示更新的电压值。主程序流程图如图4-1所示。图4-1主程序流程图4.2 键盘子程序设计流程及说明键盘扫描处理子程序软件要实现的功能是：键盘对单片机输入数据，单片机对获得的数据进行处理，送到数模转换器，再送入显示器显示，实现对电压的控制。刚上电时，显示器显示的是电路的输出电压。采用独立按键K1-K9对单片机核心芯片STC89C52RC进行输入控制。各按键分别一端接地，一端接单片机引脚。实现功能：扫描处理子程序如图4-2所示，键K1-K9为对应的数字0-9，K00表示位选择键十位或各位进行初始化,K11是确定键。选择电压后，按确定键，便可输出所需的

45、电压。进入设置步进初值的模式，显示器显示设置的初始步进值分别控制步进初值的增减，按下K11为确定键，此时显示器显示为电路输出电压。图4-2键盘扫描处理子程序图4.3 显示子程序设计流程及说明本次设计中LCD与单片机接口为间接访问方式。间接访问方式是指把LCD显示模块作为外设接在并行接口上，通过对并行接口的操作间接控制液晶显示模块。LCD的数据总线与STCT89S52 的P1口相连，用P1.4-P1.6口做其控制总线，P1.4接接RS，P1.5接R/W，P1.6作使能信号E。在写操作时，先设置RS和R/W状态，再设置数据，然后产生E使能信号脉冲下降沿有效，最后复位RS、R/W状态。在读操作时，先

46、设置RS和R/W状态，在设置E使能信号为高电平，就可以从数据口读出数据，然后将E使能信号设置成低电平，最后复位RS和R/W状态。LCD子程序流程图如图4-3。图4-3 LCD子程序流程图第五章 调试结果与仿真分析5.1 测试仪器数字式万用表，数字示波器。5.2 测试方法用数字示万用表在运算放大器LM324输出端上测量电压；通过数字示波器测试纹波电压，记录出每次的电压值。5.3 软件编译与调试Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发

47、，体会更加深刻。本设计软件编译使用的是uVision2编译器。 在图5-1选择CPU型号窗口中选择CPU生产厂家及芯片型号。这里选择的是Atmel公司的AT89C52芯片。图5-1选择芯片界面设置程序代码编写完后需要编译链接生成目标代码，然后进行硬件调试或模拟仿真，编译代码可以点击或键盘的快捷键F7。编译后的结果如图5-2所示。图5-2 软件编译结果界面编译软件后，要对代码程序见后面附录2进行下载到STC89C52RC单片机中。这里选用的是STC-ISP下载软件，如图5-3所示。图5-3 STC程序下载界面5.4 测试结果对本系统进行性能指标仿真测试,其中数字控制量和空载输出电压关系如表5.1

48、所示。从表5.1可知,电源的输出纹波电压小于5mV。将输出电压Vo调节到10V,负载电流最大电流小于1A，改变交流输入电压，使其在198V220V变化。测得输出电压Vo的变化如表4-2所示。从表5.2可知，负载调整率Sv =Vo /Vo = (10. 000- 9. 900) /10 = 1%。将输出电压Vo调节到10V，输入交流电压固定在220V,改变负载电阻R ,使负载电流在01A内变化，测得输出电压变化如表5.3所示。从表5.3可知, 电压调整率Si = ( 10. 000 -9.890) /220 = %。表5.1 数字控制量和空载输出电压关系电压设定值V018910测量值V00.98

49、0理论与实际差02038170.004133235纹波电压mV0.72.83.84.04.94.94.84.84.9表5.2 输入交流电压与输出直流电压的关系输入交流电压V198200209219220输出直流电压V9.9009.9209.9419.9730 表5.3 负载特性测试负载电流A00.20.40.60.81.0输出电压V09.9839.8905.5 测试结论、调试过程与分析在本次毕业设计过程中，由于使用的是的STC89C52RC芯片，这个系列的程序下载只需通过MAX232下载接口就可以。使得本次设计中硬件仿真变的就比拟简单，因为有了硬件仿真工具就可以随时修改程序，通过一步一步的调试

50、来到达最后的目的，同时尤其学会了分部调试的思想，这就使得当遇到问题时不会觉得无从下手，不会觉得那么迷茫，使调试变得比拟有条理。在检查完硬件电路没有短路、断路的情况下，接通电源，并且测试各个集成片的电源电压是否符合要求，以及单片机晶振是否起振，只有晶振正常起振单片机才能工作，通过检测，上述情况均正常。通常，直流稳压电源是用可变电阻来实现输出电压的调节，那么要在直流稳压电源的根底上实现数字控制的话，实际上我们只要用数字控制局部来代替可变电阻，就能实现数控直流稳压电源这一课题。所以，首先要做的，就是选择适宜的稳压输出电路并对其可行性进行了仿真。如图5-4，图5-5所示仿真用LM324的比拟放大作用很

51、容易就验证了此稳压输出电路的可靠性。图5-4 串联式反应稳压电路仿真图 图5-5 系统仿真图第一次进行硬件仿真时，液晶显示没有任何显示，这就需要单独对液晶进行调试。在仔细检查后，发现液晶反视度调节局部电路连接有问题，也就是液晶LCD1602的3脚，这一脚应该连接一滑动变阻器或者一定值电阻来改变比照度，而出现的错误是将这一脚接了高电平，这就使得整个液晶屏是亮的，即使有显示也看不到，在意识到这个错误并且改正后液晶立刻正常工作，在硬件调试的过程中还出现一个问题。那就是LM324的负电压11脚，当我给它一个0电压时。稳压输出只能在5V到10V之间。当我给它一个-5V的电压时，输出稳压可以在0V到10V

52、之间调整。这个问题现在还一直找不出原因。所以的问题告诉了我们设计电路中一定要仔细，任何一点小错误都有可能导致达不到最后的目的。在调试软件的时候，要有足够的耐心。通常一两次的编译很难成功的。在软件的调试过程中，每一个错误都要认真的推测，有时候只是一些语法错误，也要检查很久。可能还是因为自己的编写软件水平还比拟薄弱。程序写的还不够严谨和标准。其中在调试软件的时候有一个问题给我造成了很对的造成了很大的困扰，那就是在各个子程序都没有问题，而最终结果却不像想象的那样，在认真研究以及老师的提点后终于发现了这主要是程序结构的问题，在对程序进行结构调整后，根本上符合要求了。通过这个问题的研究和调试结果，使得明

53、白了一个完整的程序并不是各个子程序的简单相加，尤其要注意它的结构，在整个程序中要尽可能少的使用一些复杂的语句，这并不是说不要用，而是在能不用情况下尽可能不用，因为每执行一次此命令，就要进行一次堆栈操作，而且在本次设计中子程序比拟多，所以就导致程序执行时间加长。用单片机控制的电源时，输出直流0V-10V，液晶屏显示清晰正确，误差较小，从而实现了数控直流稳压源这一课题。但是本设计在功能上还不够强大,由于制作过程中遇到的一些问题。由于设计中自己考虑的不是很全面所以原先设计中要求的过流保护和过压保护电路没有得到充分表达，设计还不是很完善。结 论本次毕业设计在自己的努力，同学的协作商讨下，老师的指点下已全