基于单片机的数字可调稳压电源

毕业设计论文基于单片机的数字可调稳压电源的设计：指导教师：完成日期：蚌埠学院教务处制基于单片机的数字可调稳压电源的设计摘要：基于单片机的数字可调直流稳压电源由于原理简单、便于操作、稳定性好、精度高、本钱低、易于实现等诸多优点而受到越来越广泛的重视。其性能比传统的可调直流稳压电源好，非常适合一般教学和科研使用。本文通过对一个基于单片机的数控直流稳压电源的设计，将单片机数字控制技术、有机地融入直流稳压电源的设计中，设计出一款数字化通用直流稳压电源，详细介绍了AT89C52单片机应用中的键盘扫描原理、数码管动态显示原理、定时器中断原理，从而了解单片机相关指令在各方面的应用，同时还介绍了数模转换芯片DAC0832的工作原理。系统由模拟电源、控制电路、数模转换电路、放大电路、显示电路等局部构成，输出0-12V电压范围，步进值为0.1V的直流电源。电源的数字化控制是人们追求的目标之一，人们对它的要求也越来越高，数控直流稳压电源能给人们带来很大的方便，为我们工作、科研、生活提供更好、更方便的效劳。此题采用单片机和其他元件及外围电路，开发一个数字可调式稳压电源，能够设定输出电压值、电压输出显示等功能。关键词：单片机、直流、稳压、数模转换Basedonsingle-chipdigitaladjustableregulatedpowersupplydesignAbstract:Microcontroller-baseddigitaladjustableDCpowersupplyassimpleinprinciple,easyoperation,goodstability,highaccuracy,lowcost,easytoimplement,andmanyotheradvantagesofbeingmorewidelyappreciated.PerformancethanthetraditionaladjustableDCpowersupplyisgood,verysuitableforgeneralteachingandresearchuse.Inthispaper,amicrocontroller-baseddigitalcontrolledpowersupplydesign,thesinglechipdigitalcontroltechnology,organicintegrationintotheDCpowersupplydesign,digitaldesignofauniversalDCpowersupply,detailsoftheAT89C52microcontrollerapplicationsThekeyboardscanningprinciple,thedigitaldynamicdisplayprinciple,thetimerinterruptprinciple,tounderstandinstructioninallaspectsofSCM-relatedapplications,butalsointroducestheDAC0832digital-analogconverterchipworks.Systemconsistsofanalogpowersupply,controlcircuits,digitaltoanalogconversioncircuit,amplifiercircuit,displaycircuitandotherparts,output0-12Vvoltagerange,stepvalueof0.1VDCpowersupply.Digitalcontrolofpowerisoneofthegoalspeoplepursue,peopledemandmoreandmoreofit,NCDCpowersupplycangivethemgreatconvenienceforourwork,scientificresearchandtoprovidebetterandmoreconvenientservice.Theproblemwithsinglechipandothercomponentsandperipheralcircuits,thedevelopmentofanumberofadjustablepowersupply,cansettheoutputvoltage,thevoltageoutputdisplay.Keywords:microcontroller;DC;regulators;digitaltoanalogconversion目录第一章绪论11.1研究目的及意义11.2国内外开展状况21.3论文构成及研究内容3第二章数字式可调稳压电源原理介绍42.1方案选择及总体原理介绍42.2单片机AT89C52原理及其介绍52.3矩阵键盘扫描原理介绍62.4LCD-1602显示原理介绍72.5数模转换电路原理介绍9第三章数字式稳压电源硬件电路设计123.1稳压电源数字局部设计12单片机主体电路设计12键盘局部电路设计133.1.3DAC0832数模转换局部电路设计13电路图如下143.2电压输出单元电路15第四章数字式可调稳压电源软件程序设计语言164.1系统软件流程图164.2系统程序介绍174.2.1初始化硬件程序174.3主程序程序语言18结论25谢词．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26参考文献27附录一数字局部电路总图28第一章绪论1.1研究目的及意义在当代科技与经济高速开展的过程中,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,效劳于各行各业.电力电子技术是电能的最正确应用技术之一.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开展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提的现代信息技术革命，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，因此电源的数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否认的,其中数控直流稳压电源就是一个很好的典型例子,人们对它的要求也越来越高,要想为现代人工作、科研，在当代科技与经济高速开展的过程中，电源起到关键性的作用。随着计算机和通讯技术开展而为生活、提供更好的，更方便的设施就需要从数字电子技术入手，一切向数字化，智能化方向开展。对我们学生而言，在大学的实验室里和课程设计里面，有一个稳定可调的直流电源是很有必要的。因传统的直流稳压电源输出电压是通过粗调波段开关及细调电位器来调节的，并由电压表指示电压值的大小。这种直流稳压电源存在读数不直观、电位器易磨损、稳压精度不高、不易调准、电路构成复杂、体积大等缺点，而基于单片机控制的数字式可调稳压电源能较好地解决了以上问题。此题采用单片机和其它元器件及外围电路，开发一个数字式可调稳压电源。能够设定输出电压值、电压值输出显示、存储等功能。通过此系统的设计，让开发者更深刻的掌握单片机根本原理，并熟悉一些外围电路的扩展，以及进一步提高C语言的硬件编程能力。1.2国内外开展状况电力电子技术已开展成为一门完整的、自成体系的高科技技术，电源技术属于电力电子技术的范畴。电源技术主要是为信息产业效劳的，信息技术的开展又对电源技术提出了更高的要求，从而促进了电源技术的开展，两者相辅相成才有了现今蓬勃开展的信息产业和电源产业。迄今为止，电源已成为非常重要的根底科技和产业，并广泛应用于各行业，从日常生活到最尖端的科学都离不开电源技术的参与和支持，其开展趋势为高频、高效、高密度化，低压、大电流化和多元化。同时，封装结构、外形尺寸日趋接近国际标准化，以适应全球一体化市场的要求。

当前在国内外电源产业中，占主导地位的产品有各种线性稳压电源、通讯用的AC/DC开关电源、DC/DC开关电源、交流变频调速电源、电解电镀电源、高频逆变式整流焊接电源、中频感应加热电源、电力操作电源、正弦波逆变电源、UPS、可靠高效低污染的光伏逆变电源、风光互补型电源等。而产品价格、性能指标、品牌效应及使用寿命一直是用户最关心的问题。这就促使国内外电源生产商朝着应用技术数字化、硬件结构模块化、产品性能绿色化智能化的方向开展。数字化：在传统直流稳压电源中，控制局部是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代，电力电子技术完全是建立在模拟电路根底上的。但是，现在数字式信号、数字电路显得越来越重要，数字信号处理技术日趋完善成熟，显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、防止模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调，也便于自诊断、容错等技术的植入。模块化：电源的模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化;其二是指电源单元的模块化。模块化的目的不仅在于使用方便，缩小整机体积，更重要的是取消传统连线，把寄生参数降到最小，从而把器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性。大功率的电源，由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑，一般采用多个独立的模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分担负载电流。极大的提高系统可靠性，即使万一出现单模块故障，也不会影响系统的正常工作。绿色化：电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电，这意味着发电容量的节约，而发电是造成环境污染的重要原因，所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染，国际电工委员会(IEC对此制定了一系列标准，如工EC555,IEC917,IECI000等。20世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，为21世纪批量生产各种绿色直流稳压电源产品奠定了根底。1.3论文构成及研究内容本系统研究的直流稳压电源主要是符合智能化、数字化以及模块化的特点。只能话主要是指系统有可编程模块可以对系统进行智能控制。数字化主要是指系统输出电压通过8段数码管显示，并且可以通过按键对输出电压进行连续步进数字化调节。模块化是指系统由各个相关模块组成，提高了系统的稳定性以及可靠性。本文总体概括了单片机实现数字式可调稳压电源的原理、着重介绍了单片机实现数字式可调稳压电源的硬件电路设计和软件设计。在各章节中，突出讲述了各功能模块的设计思路，具体设计情况，以及模块之间的联系。本系统主要研究数字式可调稳压电源如何实现数控、稳压和输出电压显示，其中包含一些必要的硬件设计和软件设计。第二章数字式可调稳压电源原理介绍在实验室里通常所用到的直流电源都是用调节电位器来到达调节电压的目的，由于电位器的温漂较大，使得输出的电压会有所漂移，而且用电位器调节电压操作起来不是很方便。本文所介绍的数字式可调稳压电源与传统的稳压电源相比，具有操作方便，电压稳定度高的特点。它由单片机AT89S52、LCD-1602、数模转换芯片DAC0832、放大电路等局部构成，能实现输出电压显示、设定等功能，其原理包括键盘扫描原理、模数转换原理，在本章，主要介绍在设计过程中所涉及到的原理。2.1方案选择及总体原理介绍本系统采用最常用的AT89C52单片机为核心控制器件，利用键盘输入数字量，经过控制单片处理后将数字量送入LCD-1602显示局部和DAC0832输出模拟量，然后经过运算放大器转换成电压信号后进行隔离放大，控制输出功率管的基极，随着输出功率管基极电压的变化，间接地改变输出电压的大小。系统方案框图如图2.1所示。系统框图2.2单片机AT89C52原理及其介绍AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能COMS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的只读程序存储器〔PEROM〕和256bytes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，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器〔CPU〕和Flash存储单元，功能强大AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。AT89C52主要性能参数：1、与MCS-51产品指令和引脚完全兼容2、8k字节可重擦写Flash闪速存储器3、1000次擦写周期4、全静态操作：0Hz-24MHz5、三级加密程序存储器6、256*8字节内部RAM7、32个可编程I/O口线8、3个16位定时/计数器9、8个中断源10、可编程串行LART通道11、低功耗空闲和掉电模式AT89C52提供以下标准功能：8k字节可重擦写Flash闪速存储器、256字节内部RAM、32个可编程I/O口线、3个16位定时/计数器、一个六向量两级中断结构、一个全双工串行通信口、片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM,定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。AT89C52引脚如图2.2所示。图2.2AT89C52引脚图AT89C52单片机引脚介绍：1．主电源引脚和。电源输入端，〔GND〕公用接地端。2．时钟电路引脚XATL1和XATL2分别用作晶体振荡电路的反相器输入端和输出端。在使用外部振荡电路时，这两个端子用来外接石英晶体，这个局部给单片机提供工作节拍，可称为单片机的主频。3．控制信号引脚,,和。由于单片机的很多引脚的使用方法相同，所以常把引脚分为控制总线、地址总线和数据总线。总线是指一类在使用方法上功能相同的引脚。这里讲到得4条引脚可看成是单片机的控制总线。4．4个8位I/O端口：P0、P1、P2和P3。P0口第一功能是一个8位漏极开路型的双向I/O口这时P0口可看成是用户数据总线，第二功能是在访问外部存储器时，分别提供低8位地址和8位双向数据总线。P1口是一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O口。P2口第一功能是内部带上拉电阻的8位准双向I/O口〔使用前有一个准备动作〕，第二功能是在访问外部存储器时，输出高8位地址。P3口第一功能是一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O口。在系统中，这8个引脚都有各自的第二功能。2.3矩阵键盘扫描原理介绍键盘是由假设干按键所组成的开关矩阵，它是微型计算机最常用的输入设备，用户可以通过键盘向计算机输入指令，地址和数据。通常单片机系统采用非编码键盘。非编码键盘通过软件来识别键盘上的闭合键，它具有结构简单、使用灵活等特点，因此被广泛应用于单片机系统。在系统中当按键数目较多时，假设每一个按键都占用一条I/O口线，就要使用大量的I/O口线。为了减少键盘与单片机接口时所占用I/O口线数目，通常设置两组互相不连接的行线和列线，在行线与列线的交叉处设置一个按键开关。无键按下时，行线与列线不连接，有键按下时，行线与列线接通。组成键盘的按键一般有接触式和非接触式两种，单片机中的按键一般由接触式按键构成。按键的读取容易引起误操作，抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为5ms-10ms，为了使单片机能正确读出口线的状态，对于每一次按键只做一次响应，这就必须考虑如何去抖动，由于键盘的触点在闭合和断开时会产生抖动，这是触点的逻辑电平是不稳定的，必须采取妥善的处理，本设计。2.4LCD-1602显示原理介绍液晶显示原理液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。液晶显示器的分类液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。如果根据驱动方式来分，可以分为静态驱动〔Static〕、单纯矩阵驱动〔SimpleMatrix〕和主动矩阵驱动〔ActiveMatrix〕三种。液晶显示器各种图形的显示原理:线段的显示点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×8=128个点组成，屏上64×16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H——00FH的16字节的内容决定，当〔000H〕=FFH时，那么屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当〔3FFH〕=FFH时，那么屏幕的右下角显示一条短亮线；当〔000H〕=FFH，〔001H〕=00H，〔002H〕=00H，……〔00EH〕=00H，〔00FH〕=00H时，那么在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的根本原理。字符的显示用LCD显示一个字符时比拟复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1〞，其它的为“0〞，为“1〞的点亮，为“0〞的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比拟简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。汉字的显示汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码〔一般用字模提取软件〕，每个汉字占32B，分左右两半，各占16B，左边为1、3、5……右边为2、4、6……根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节……直到32B显示完就可以LCD上得到一个完整汉字。1602LCD主要技术参数：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(5.0V)，模块最正确工作电压:5.0V，字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2数据2VDD电源正极10D3数据3VL液晶显示偏压11D4数据4RS数据/命令选择12D5数据5R/W读/写选择13D6数据6E使能信号14D7数据7D0数据15BLA背光源正极8D1数据16BLK背光源负极这里采用液晶1602来显示数据，LCD1602支持总线接口，数据线D7~D0，控制线有RS〔数据命令选择〕，RW〔读写选择〕，E〔时能信号〕。根据它的时序图可以对它进行操作〔下载关于LCD1602的资料〕。第一行显示设计者的名字“BBXYzhangchao〞第二行显示输出电压的数值“Voltage:0.0V〞.2.5数模转换电路原理介绍在设计D/A转换时，主要涉及到以下几个方面的参数，同时也是选用D/A转换器件时必须考虑的参数。1.分辨率。分辨率是指最小输出电压〔对应于输入数字量最低位增1所引起的输出电压增量〕和最大输出电压〔对应于输入数字量所有有效位全为1时的输出电压〕之比，2.转换精度。如果不考虑D/A转换的误差，DAC转换精度就是分辨率的大小，因此，要获得高精度的D/A转换结果，首先要选择有足够高分辨率的DAC。D/A转换精度分为绝对和相对转换精度，一般是用误差大小表示。DAC的转换误差包括零点误差、漂移误差、增益误差、噪声和线性误差、微分线性误差等综合误差。绝对转换精度是指满刻度数字量输入时，模拟量输出接近理论值的程度。它和标准电源的精度、权电阻的精度有关。相对转换精度指在满刻度已经校准的前提下，整个刻度范围内，对应任一模拟量的输出与它的理论值之差。它反映了DAC的线性度。通常，相对转换精度比绝对转换精度更有实用性。相对转换精度一般用绝对转换精度相对于满量程输出的百分数来表示，有时也用最低位〔LSB〕的几分之几表示。例如，设VFS为满量程输出电压5V，n位DAC的相对转换精度为±0.1%，那么最大误差为±0.1%VFS=±5mV；假设相对转换精度为±1/2LSB，LSB=1/2n，那么最大相对误差为±1/2n+1VFS。3.非线性误差。D/A转换器的非线性误差定义为实际转换特性曲线与理想特性曲线之间的最大偏差，并以该偏差相对于满量程的百分数度量。转换器电路设计一般要求非线性误差不大于±1/2LSB。4.建立时间是D/A转换速率快慢的一个重要参数。很显然，建立时间越大，转换速率越低。不同型号DAC的建立时间一般从几个毫微秒到几个微秒不等。假设输出形式是电流，DAC的建立时间是很短的；假设输出形式是电压，DAC的建立时间主要是输出运算放大器所需要的响应时间。本系统的数模转换局部采用通用芯片DAC0832。DAC0832的原理框图如下列图所示。DAC0832主要由8位输入存放器，8位DAC存放器，8位D/A转换器以及输入控制电路四局部组成。8位输入存放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；8位DAC存放器用于存放待转换的数字量；8位D/A转换器输出与数字量成正比的模拟电流；由与门、与非门组成的输入控制电路来控制两个存放器的选通或锁存状态。图2.5DAC0832引脚及内部电路图DAC0832的引脚功能如下：Vcc：芯片电源电压，+5V～+15V；Vref：参考电压，-10V～+10V；Rfb：反应电阻引出端,此端可接运算放大器输出端；AGND/DGND：模拟信号地/数字信号地；DI7~DI0：数字量输入信号；ILE：输入锁存允许信号,高电平有效；CS：片选信号,低电平有效；WR1：写信号1，低电平有效；WR2：写信号2，低电平有效；XFER：转移控制信号，低电平有效；Iout1、Iout2：电流输出引脚。；DAC0832属于电流输出型，两输出电流之和是常数。当要与输入数字成正比的电压，可把此两引脚输出的电流信号转换为电压形式，这可以通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。运算放大器的反应电阻可通过Rfb端引用片内固有电阻，也可外接。DAC0832逻辑输入满足TTL电平，可直接与TTL电路或微机电路连接。DAC0832的工作方式有三种：DAC0832进行D/A转换，可以采用两种方法对数据进行锁存。第一种方法是使输入存放器工作在锁存状态，而DAC存放器工作在直通状态。具体地说，就是使和都为低电平，DAC存放器的锁存选通端得不到有效电平而直通；此外，使输入存放器的控制信号ILE处于高电平、处于低电平，这样，当端来一个负脉冲时，就可以完成1次转换。第二种方法是使输入存放器工作在直通状态，而DAC存放器工作在锁存状态。就是使和为低电平，ILE为高电平，这样，输入存放器的锁存选通信号处于无效状态而直通；当和端输入1个负脉冲时，使得DAC存放器工作在锁存状态，提供锁存数据进行转换。根据上述对DAC0832的输入存放器和DAC存放器不同的控制方法，DAC0832有以下三种工作方式。1、直通方式：直通方式是资料不经两级锁存器锁存，即，，，均接地，ILE接高电平。此方式适用于连续反应控制线路，不过在使用时，必须通过另加I/O接口与CPU连接，以匹配CPU与D/A转换。2、单缓冲方式：单缓冲方式是控制输入存放器和DAC存放器同时接收资料，或者只用输入存放器而把DAC存放器接成直通方式。此方式适用于只有一路模拟量输出或几路模拟量异步输出的情形。3、双缓冲方式：双缓冲方式是先使输入存放器接收资料，再控制输入存放器的输出将资料送到DAC存放器，即分两次所存输入资料。此方式适用于多个D/A转换同步输出的情节。在此设计中，考虑到所需转换的数据量不大，DAC0832采用直通方式的硬件接法。第三章数字式稳压电源硬件电路设计PROTEUS设计软件进行设计仿本系统的硬件电路设计主要是围着AT89C52单片机作为整机的控制局部用真的，本系统将稳压电源分为数字局部和模拟局部，其中数字局部包括单片机以及控制、显示、转换等外围电路，模拟局部包括为数字局部提供工作电压的电源局部和模拟电压输出局部。3.1稳压电源数字局部设计稳压电源数字局部电路主要包括AT89C52单片机、LCD-1602数码显示、DAC0832数模转换电路、键盘接口电路、复位电路、晶振电路等。单片机主体电路设计为了防止画出的原理图繁杂，画图时统一使用网络标号。键盘局部电路设计独立式键盘所需的硬件电路结构和软件结构都比拟简单，应用它不仅可以向单片机输入开关量的控制信号，而且也可以输入数据。如上图四个按键对应四个P0口，key1=P1.0Key2=P1.1,key3=P1.2,key4=P1.3四个按键分别扮演四个不同的“角色〞：按键key0是功能选择按键，当按第一下后可以调整电压的十分位，key2是增加的按键，key3是减小的按键。再按一下key1后可以调整电压的个位，同样key2增加key3减少。Key4是确定键，当按下这个键后就就可以把数据送到DAC0832.图3.24×4矩阵键盘硬件图图3.3数码显示局部电路3.1.3DAC0832数模转换局部电路设计本系统中利用通用型数模转换芯片DAC0832将键盘输入经单片机处理的数字量转换成模拟量电流，以实现数控功能。DAC0832是一种电流型芯片，前面已经介绍过它的工作原理，按照数据的输入模式，数字/模拟转换器有并行数如模式和串行输入模式。我这里采用并行的DAC0832，采用单缓冲方式的接口电路。其电路连接如图3.4所示。图3.4DAC0832连接图。3.1.4电路图如下由DAC0832数字/模拟转换器电路测量数据，当它的输入数据为00~99时，对应的输出模拟电压为0.02V~1.93V电压因此需要电压放大电路，它将输出满足数控电源要求的的0.0V~9.9V的电压。此放大电路采用的是反相放大电路。电压增益Av=-R2/R3.3.2电压输出单元电路在本系统中，矩阵键盘输入数字信号经AT89C52处理后输出给DAC0832，数字信号经过数模转换后输出的是电流量因此必须将电流量接电阻后接反应放大电路以实现稳压输出。本设计的模拟局部利用了OPAMP作为放大器采用二级放大电路，第一级为同相比例放大电路，第二级为闭环反应放大电路。下面就将二级放大电路做详细介绍。同相比例运算放大电路如图3.12所示，根据运放的虚短和虚段两个重要概念可得式〔3.1〕、〔3.2〕，又由式〔3.1〕、〔3.2〕、〔3.3〕可推出式〔3.4〕，式〔3.4〕即为同相比例放大器增益的计算公式。(3.1)(3.2)(3.3)(3.4)(3.5)图3.12同相比例运算放大电路第四章数字式可调稳压电源软件程序设计语言本系统软件设计主要实现的功能是：键盘对单片机输入数据，单片机对得到的数据进行处理后送给LCD数码显示局部，然后再送给DAC0832，以实现数字量对模拟量电压的控制。软件局部的主程序主要完成键盘的扫描、判断、处理和电压值的输出，而数码显示局部主要在中断处理程序中完成。4.1系统软件流程图否程序开始图4.1为主程序流程图，程序一开始对硬件进行初始化，包括对单片机端口的定义，开中断及对定时器0进行置初值，然后进入键盘判断程序，首先通过键盘扫描判断是否有按键按下，假设有按键按下那么进入键盘效劳程序，假设没有那么继续多键盘进行扫描。否程序开始是键盘效劳程序有按键？初始化硬件是键盘效劳程序有按键？初始化硬件图4.1软件流程图另外，程序中还有中断程序，主要是用于隔一段时间执行一次数码显示程序，具体设计将在后面介绍。跟据前面介绍，键盘在软件设计中实现的功能如下：1、按设置键开始设定电压，数码管不显示，依次对十位、个位、十分位进行设置，每输入一个有效按键数码管亮一位，输入错误按设置键可重新开始，超过0.0V~9.9V视为无效操作，按下确认键后电压输出。2、在正常情况下即没有按下设置键时按数字键无效，但是可以直接按步进键对输出电压进行设置，设置完仍要按下确认键才能将设置的电压值输出。4.2系统程序介绍本系统软件系统使用C语言编写。C语言的单片机的应用中，由于其逻辑性强，可读性好，比汇编语言灵活，目前越来越多的人从普遍使用汇编语言到逐渐使用C语言开发，市场上几种常见的单片机均有其C语言开发环境。因此，在本系统中，考虑到C语言的这些优点，采用了C语言作为软件的设计语言。在本文前几章介绍了数字式可调稳压电源的原理图及硬件设计的根底上，进行软件局部的设计。本程序包含初始化程序、主程序、键盘扫描判断程序、键盘效劳程序、数字电压送数模转换器程序、数码管显示程序、中断效劳程序。下面就如何通过C语言编程实现数控可调作简要说明。初始化硬件程序 初始化硬件包括对单片机端口的定义，对P1口作为数字电压输出端口的定义：#defineDAP1；对设置标志位的定义：staticunsignedcharshezhi=0；在没有按下设置键时，标志位shezhi为0，按下设置键后shezhi=1。另外还有其他全局变量的定义、子函数的声明、数码管字符显示表格的定义等。在主程序中，初始化程序如下：TMOD=0x11; //初始化定时器TH0=(65536-5000)/256; //对定时器0置初值TL0=(65536-5000)%256;EA=1; //开总中断ET0=1; //开T0中断TR0=1; //启动T0shuchu(); //输出初始电压定时器0中断主要用于向数码显示局部送数据，由于单片机一直工作于键盘扫描程序，故无法在主程序中不断地将数据送到数码管，根据数码管动态显示原理，当数码管在20Hz-50Hz之间显示时，人眼分辨不出，会认为数码管一直显示，所以可以采用中断的方式，每进入一次中断，对数码管进行动态输出一次，合理的调整时间参数，就会使人眼分辨不出，认为数码管常亮，定时器0中断效劳程序如下：voiddisp(void)interrupt1{TH0=(65536-25000)/256; //对定时器0重新置初值TL0=(65536-25000)%256;led(); //执行数码显示程序} 4.3主程序程序语言#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitkey1=P1^0;//端口定义sbitkey2=P1^1;sbitkey3=P1^2;sbitkey4=P1^3;sbitrs=P1^4;sbiten=P1^5;sbitw1=P1^6;sbitw2=P1^7;sbitDAC_CS=P3^2;sbitDAC_WR=P3^6;ucharcodetable1[]="BBXYZhangchao";ucharcodetable2[]="voltage:0.0V";ucharge,shifen,keynum,volt;voiddelay(uintz)//延时函数{uintx,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}voidwrite_com(ucharcom)//写指令到1602{rs=0;en=0;P0=com;delay(5);w1=1;en=1;delay(5);en=0;}voidwrite_date(uchardate)//写数据到1602{rs=1;en=0;P0=date;delay(5);w1=1;en=1;delay(5);en=0;}voidInit()//初始化{ucharnum;en=0;write_com(0x38); write_com(0x0c); write_com(0x06); write_com(0x01); write_com(0x80);for(num=0;num<16;num++) { write_date(table1[num]); delay(50); } write_com(0x80+0x40); for(num=0;num<14;num++) { write_date(table2[num]); delay(50); }}voidwrite_voltage(ucharadd,uchardat)//写电压到1602{write_com(0x80+0x40+add);write_date(0x30+dat);}voidda0832out(uchardadata)//写电压数据到DAC0832{w1=0;w2=1;DAC_CS=0;P0=dadata;DAC_WR=0;delay(5);DAC_WR=1;DAC_CS=1;w2=0;}voidkeyscan()//键盘扫描{if(key1==0){delay(5);if(key1==0){keynum++;while(!key1);if(keynum==1){write_com(0x80+0x40+12);write_com(0x0f);}}if(keynum==2){write_com(0x80+0x40+10);write_com(0x0f);}if(keynum==3){keynum=0;write_com(0x0c);}}if(keynum!=0){if(key2==0){delay(5);if(key2==0){while(!key2);if(keynum==1){shifen++;if(shifen==10)shifen=0;write_com(0x80+0x40+11);write_com(0x0c);write_voltage(12,shifen);}if(keynum==2){ge++;if(ge==10)ge=0;write_com(0x80+0x40+9);write_com(0x0c);write_voltage(10,ge);}}}if(key3==0){delay(5);if(key3==0){while(!key3);if(keynum==1){shifen--;if(shifen==-1)shifen=9;write_com(0x80+0x40+11);write_com(0x0c);write_voltage(12,shifen);}if(keynum==2){ge--;