数控电压源的设计

《数控电压源的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控电压源的设计（36页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、目录摘要 11 引言 22 硬件系统设计 42.1 功能要求 42.2 方案论证 42.3 系统硬件电路设计 42.3.1 系统核心单片机部分 - 闪电存储器型器件 AT89S51 52.3.2 数模转换器 DAC0832 的介绍及应用 102.3.3 功率放大模块 ULN2008 介绍及应用 142.3.4 运算放大器 LM324 的作用 152.3.5 供电电源电路设计 163 软件设计 173.1 主程序流程图 173.2 部分程序流程图 173.3 软件的设计主要完成三方面功能 193.4 程序清单 194 总结 20 参考文献 21 致谢 22 附录 1 主电路图 23 附录 2 程

2、序清单 24数控电压源的设计张龙（临夏农业大学工学院 农业电气化及自动化 06 级） 摘 要 : 目前所使用的直流可调电源中，几乎都为旋钮开关调节电压，调节精度不高， 而且经常跳变，使用麻烦。数控电压源具有操作方便，电压稳定度高的特点。本文以 AT89S51为控制芯片，通过键盘输入给定值，以数模转换器DAC0832将数字量转换成模 拟量，输出参考电压，通过运放LM324将DAC0832输出的模拟电压值放大，以该参考电 压控制功率放大模块ULN2008的输出电压。此设计输出电压范围为0-9.9V,可以达到 每步0.1V的精度，电流可以达到2A,并可由数码管显示实际输出电压值。该电路硬件 具有设计

3、简单，应用广泛，精度较高，使用方便等特点。关键词：AT89S51 D/A转换器数控电源The Design of Digital Control Voltage SourceAbstract: At present, the direct-current adjustable power source which is used always regulates voltage by the knob switch, the regulation precision is not accurate, moreover the voltage leaps frequently and it is

4、 trouble to use. The digital control voltage source has the characteristic that the operation is easy and the voltage is stable. The chip AT89S51 is used to control input value which given by keyboard, transforms the digital quantity to the simulation quantity by D/A converter DAC0832 and DAC0832 ou

5、tputs the reference voltage. Amplifier LM324 enlarges the voltage from DAC0832. And the voltage that the reference voltage controls the voltage transformation module ULN2008 output. This design that the output voltage scope is 0-15V, the step may achieve the precision 0.1V, the electric current may

6、achieve 2A, and the LED demonstrates the actual output voltage value. The design of the electric circuit hardware has the characteristic that the design is simple, the application is widespread, the precision is accurate, and the operation is easy.Keywords: AT89S51 unit D/A converter digital control

7、 voltage source1 引言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，服于各行各业。电 力电子技术是电能的最佳应用技术之一。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发展而来的现代信息 技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，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，世界各国纷纷对电源产 品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进 入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的产

8、品才能获得进出的通行证。数 控电源是从 80 年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些 理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电源技术 有了长足的发展。但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较 低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以 改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。 新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件 的研制应用，到90年代，己出现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到 每立方英寸 50W 的数控电源。从组成上

9、，数控电源可分成器件、主电路与控制等三 部分。目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而 且经常跳变，使用麻烦。数字化智能电源模块是针对传统智能电源模块的不足提出的，数字化能够少生产 过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智 能化和产品一致性等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可维护性。随着科学技术的不断发展,特别是计算机技术的突飞猛进 ,现代工业应用的工控 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。 电源采用数字控制，具有以下明显优点：1) 易于采用先进的控制

10、方法和智能控制策略，使电源模块的智能化程度更高， 性能更完美。2) 控制灵活，系统升级方便，甚至可以在线修改控制算法，而不必改动硬件线 路。3）控制系统的可靠性提高，易于标准化，可以针对不同的系统（或不同型号的产 品），采用统一的控制板，而只是对控制软件做一些调整即可。4）系统维护方便。一旦出现故障，可以很方便地通过RS232接口或RS485接口 或USB接口进行调试，故障查询，历史记录查询，故障诊断，软件修复，甚至控制 参数的在线修改、调试，也可以通过MODEM进行远程操作。5）系统的一致性好，成本低，生产制造方便。由于控制软件不同于模拟器件那 样存在差异，因此，数控电源的一致性很好。由于采

11、用软件控制，控制板的体积将 大大减小，生产成本下降。6）易组成高可靠性的多模块逆变电源并联运行系统。为了得到高性能的并联运 行逆变电源系统，每个并联运行的逆变电源单元模块都采用全数字化控制，易于在 模块之间更好地进行均流控制和通讯或者在模块中实现复杂的均流控制算法（不需要 通讯），从而实现高可靠性、高冗余度的逆变电源并联运行系统。2 硬件系统设计2.1 功能要求设计一个数字控制电压源，利用键盘来控制，要求输出电压为0-9.9V,步进0.1V, 并用数码管显示出来。2.2 方案论证本设计采用 AT89S51 为控制单元，与数模转换器 DAC0832 数据接口相连，并使 DAC工作在单缓冲方式下。

12、DAC的8脚接参考电压，参考电压为5V。所以在DAC的输 出电压的分辨率为5V/256=0.02V,也就是说DAC输入数据端每增加1,电压增加 0.02V。DAC的电压输出端接放大器LM324的输入端，放大器的放大倍数为5。输出 到功率放大模块ULN2008的电压分辨率=0.02VX5=0.1V。所以，当AT89S51输出数 据增加1的时候，最终输出电压增加0.1V,当调节电压的时候，可以以每次0.1V的 梯度增加或者降低电压。本电路设计三个按键，KEY1、KEY2和KEY3, KEY1为电压+, KEY2为电压 -,KEY3为确认键，即当KEY3键按下时v才输出电压。o主电路的原理是通过AT

13、89S51控制DAC的输出电压大小，通过放大器放大，给 功率放大模块作为最终输出的参考电压，真正的电压是由功率放大模块 ULN2008 输 出的。2.3 系统硬件电路的设计系统硬件电路图如图 2-1 所示：图 2-1 系统硬件电路图2.3.1 系统核心单片机部分 - 闪电存储器型器件 AT89S51 单片机概述单片机因将其主要组成部分集成在一个芯片上而得名，具体说就是把中央处理 器 CPU 、随机存储器 RAM 、只读存储器 ROM 、中断系统、定时器/ 计数器以及 I/O 口电 路等主要微型机部件，集成在一块芯片上。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和 功能上看，它已经具有了计算机系统的属性，

14、为此称它单片微型计算机 SCMC(Single Chip MicroComputer),简称单片机。单片机主要应用于控制领域，用以实现各种测 试和控制功能，由于单片机在应用时处于被控系统的核心地位并融入其中，所以我 们也常称单片机为嵌入式微控制器 EMCU(Embedded Microcontroller Unit)。(DMCS-51单片机简介MCS-51 是一个单片机系列产品，具有多种芯片型号。具体说，按其内资源配置 的不同， MCS-51 可分为两个子系列。按资源配置数量， MCS-51 系列分为 51 和52两个子系列，其中51 子系列是基本 型，而 52 子系列则是增强型，以芯片型号的

15、最末位数字的“1”和“2”作标志。 52 作为增强型子系列，由于资源数量的增加，使其芯片的功能也有所增强。例如片内 ROM容量从4KB增加到8KB，片内RAM单元数从128字节增加到256字节，定时器/ 计数器的数目从2个增加到3个，中断源从5个增加到6个等。单片机内部程序存储器(ROM )的配置共有：不含有内部程序存储器、掩模型只读 存储器、紫外线擦除可编程只读存储器、电擦除可编程存储器 4 种类型，所对应的 (51 子系列)芯片名称依次为： 8031、 8051、 8751 和 8951。到目前为止，尽管计算机科学和技术得到了充分的发展，但计算机的体系结构 仍然没能突破有计算机的开拓者、数

16、字家约翰.冯诺曼最先提出来的经典体系结构框 架，即一台计算机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基 本部分组成的。微型机是这样，单片机也不例外。因此我们要从计算机五个基本组 成部分的观点来理解单片机的系统结构，所不同的只是单片机是把那些作为控制应 用所必需的内容，包括运算器、控制器、少量的存储器、最基本的输入/输出口电路、 串行口电路、中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限的芯片上。AT89系列单片机是ATMEL公司生产的。这是当前最新的一种电擦写8位单片机, 与MCS-51系列完全兼容，有超强的加密功能，可完全替代87C51/52和8751/52。它 物美价廉，深受用户欢迎。

17、与 87C51 相比， AT89 系列的优越性在于，其片内闪电存储器的编程与擦除完全 用电实现；数据不易挥发，可保存10年；编程/擦除速度快，全4K字节编程只需时 3s,擦除时间约用10ms； AT89系列了实现在线编程；也可借助电话线进行远距离编 程。(2) AT89S51是一种低功耗、具有4KB在线可编程Flash存储器的单片机。它与通用 的 80S51 系列单片机的指令系统和引脚兼容。片内闪电存储器可允许在线重新编程， 也可使用通用非易失性存储器编程。它将通用CPU和在线可编程Flash集成在一个 芯片上，形成了功能强大、使用灵活和具有较高性价比的微控制器。(3) AT89S51 具有下

18、列主要性能： 4KB可改编程序Flash存储器(可经受1，000次的写入/擦除周期)全静态工作：0Hz24MHz；. 三级程序存储器保密；.128 X 8字节内部RAM；32 条可编程 I/O 线；.2 个 16 位可编程定时器；.中断系统具有6个中断源、 5个中断矢量、 2个中断优先级；. 串行口是一个全双工的串行通信口。具有两个数据指针DPTR0和DPTR1；. 低功耗节电模式；. 片内时钟振荡器频率： 033M；. 具有片内看门狗定时器；. 灵活的在线编程方式；. 具有断电标志 POF；. 具有断电状态下的中断恢复模式。另外，AT89S51是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到0 Hz

19、,并提供两 种可用软件来选择的省电方式 空闲方式(Idle Mode)和掉电方式(Power Down Mode)。在空闲方式中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统 都继续工作。在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功 能都暂停，只保存片内 RAM 中的内容，直到下一次硬件复位为止。（4）主电源引脚1）V 电源端cc2）GND 接地端（5）接晶体引脚 XTAL1 和 XTAL21）XTAL1 接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是构成片内振荡器的反相放 大器的输入端。当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，既把此信号直接 接到内部时钟发生器的

20、输入端。2）XTAL2 接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大 器的输出端。采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接。（6）控制或与其它电源复用引脚 RST、ALE/PROG、PSEN 和 EA/Vpp1）RES 复位输入端。 当振荡器运行时，在该引脚上出现两个机器周期的高电平将 使单片机复位。2）ALE/PROG当访问外部存储器时，ALE （地址锁存允许）的输出用于锁存地址的 低位字节。即使不访问外部存储器， ALE 端仍以不变的频率（此频率为振荡器频率的 1/6）周期性地出现正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟，或用于定时目的。 然而要注意的是：每当访问外部数据存储

21、器时，将跳过一个 ALE 脉冲。在对 Flash 存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）。如果需要的话，通过对专用寄存器（SFR）区中8EH单元的DO位置数，可禁止 ALE操作。该位置数后，只有在执行一条MOVX或MOVC指令期间，ALE才会被激活。 另外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，该设定禁止ALE位无效。3）PSEN程序存储允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号。当AT89S51/LV51 由外部程序存储器取指令（或常数）时，每个机器周期两次PSEN有效（既输出2个 脉冲）。但在此期间内，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的 PSEN 信号将不 出现

22、。4）EA/V外部访问允许端。要使CPU只访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH）,pp则EA端必须保持低电平（接到GND端）。然而要注意的是，如果保密位LB1被编程， 复位时在内部会锁存/EA端的状态。当EA端保持高电平（接V端）时，CPU则执行内部程序存储器中的程序。cc在Flash存储器编程期间，该引脚也用于施加12V的编程允许电源V （如果选 pp用12V编程）。（7）输入/输出引脚 P0.0P0.7、P10.Pl. 7、P2.0P2.7 和 P3.0P3.71）PO端口（P0.0P0.7） P0是一个8位漏极开路型双向I/O端口。作为输出口 用时，每位能以吸收电流的方式驱动8

23、个TTL输入，对端口写1时，又可作高阻抗 输入端用。在访问外部程序和数据存储器时，它是分时多路转换的地址（低8位）/数据总 线，在访问期间激活了内部的上拉电阻。在 Flash 编程时， P0 端口接收指令字节；而在验证程序时，则输出指令字节。 验证时，要求外接上拉电阻。2）P1端口（P1.0Pl. 7） P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P1 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。作输入口时，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。在对Flash编程和程序验证时，P1接

24、收低8位地址。3）P2端口 （P2.0P2.7） P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2 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。 P2 作输入口使用时，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 Ri 指令）时，P2 口引脚上的内容（就是专用寄存器（SFR）区中P2寄存器的内容），在 整个访问期间不会改变。在对Flash编

25、程和程序验证期间，P2也接收高位地址和一些控制信号。4）P3端口（P3.0P3.7） P3是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2 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 作输入口使用时，有内部 的上拉电阻。在AT89S51中，P3端口还用于一些专门功能，这些兼用功能见表2-1 P3 口兼用功能：表 2-1 P3 口兼用功能端口引脚兼用功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（定时器0的外部输入）P

26、3.5T1（定时器1的外部输入）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）在对Flash编程和程序验证时，P3还接收一些控制信号。（8）Flash存储器的编程和程序校验：AT89S51单片机内部有一个4K字节的Flash PEROM。这个Flash存储阵列通常 是处于已擦除状态（既存储单元的内容为FFH）,随时可对它进行编程。编程接口可 接收高电压（12V）或低电压（V ）的允许编程信号。低电压编程方式可很方便地对 ccAT89S51内的用户系统进行编程;而高电压编程方式则可与通用的EPROM编程器兼容。AT89S51 的程序存储器阵列是采用字节写入方式编程的

27、，既每次写入一个字节。要对片内的PEROM程序存储器写入任何一个非空字节，都必须用片擦除方式将整个 存储器的内容清除。（9）对Flash存储器编程编程前，必须建立好地址、数据和相应的控制信号。编程单元的地址加在P1端口和P2端口的P2.0P2.3 （11位地址为0000H0FFFH）,数据从P0端口输入。PSEN应保持低电平，而RST应保持高电平。EA/V是编程电源的输入端，按要求加入编程pp电压。ALE/PROG端输入编程脉冲（应为负脉冲信号）。编程时，采用420 MHz的振 荡器。对 AT89S51 编程的步骤如下：1）在地址线上输入要编程单元的地址。2）在数据线上输入要写入的数据字节。3

28、）激活相应的控制信号。4）在采用高电压编程方式时，将EA/V端的电压加到12V。pp5）每对Flash存储阵列写入一个字节或每写入一个程序加密位，加一个ALE/PROG编 程脉冲。改变编程单元的地址和要写入的数据，重复步骤ae,直到全部文件编程完毕。 每个字节写入周期是自动定时的，通常不大于 1.5ms。（10）数据查询方式AT89S51 单片机用数据查询方式来检测一个写周期是否结束。在一个写周期期 间，如果想读出最后写入的哪个字，则读出数据的最高位（P0.7）是原来写入字节 最高位的反码。写周期一旦完成后，有效的数据就会出现在所有输出端上，这时可 开始下一个写周期。一个写周期开始后，可在任何

29、时间开始进行数据查询。2.3.2数模转换器DAC0832的介绍及应用DAC0832是一个8位乘法型D/A转换芯片，除具有一般的D/A转换特性外，其内 部采用双缓冲寄存器，能很方便地用于多个 D/A 转换器同时工作的场合，且在精度 允许的情况下，又可作为12位D/A转换器使用。它可以与12位D/A转换器DAC1230 互换，引脚也是兼容的。另外，该器件可以作四象限乘法器使用；虽然是电流开关 也可以利用电压开关方式工作。其主要特性参数如下：分辨率为8位；电流稳定时间1us；可单缓冲、双缓冲或直接数字输入；只需在满量程下调整其线形度；单一电源供电；低功耗，200mV。芯片为 20引脚，双列直插式封装

30、。其引脚图如图22:VccILEW2XFERDI4DI5DI6DI7Iout2Ioutl（a） 管脚分布图（b） 运算放大器图 2-2 DAC0832 引脚图（1）各引脚说明如下：1）DIDI : 8位数字信号输入端，与单片机的数据总线相连，用于接收单片机送07来的待转换的数字量，DI7为最高位，输入为TTL电平，有效时间应大于90ns（否则 锁存器的数据会出错）。2）CS :片选信号（输入），低电平有效。同ILE组合选通WR。13）ILE :数据所存允许信号（输入），高电平有效。与CS组合选通WR。14）WR 1 :第1写信号（输入），低电平有效，用来将输入数据送到锁存器中。该信号 与 IL

31、E 信号共同控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式:当 ILE=1 和 WR 1 =0时，为输入寄存器直通方式；当ILE=1和WR 1 =1时，为输入寄存器锁存方式。5）XFER :数据传送控制信号（输入），低电平有效，它将选通WR 2。6）WR 2 :第2写信号（输入），低电平有效。该信号与XFER信号合在一起控制DAC 寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式：当WR2 =0和XFET =0时，为DAC寄存器 直通方式；当Wr2 =1和XFER =0时，为DAC寄存器锁存方式。7）I:电流输出“1”，它是 D/A 寄存器中为“1”的各位权电流汇集输出端。当OUT 1D/A寄存器中全为“1

32、”时，输出电流是最大；当D/A寄存器中全为“0”时，输出电 流为 0。8) i:电流输出2,它是D/A寄存器中为“0”的各位权电流汇集输出端。当D/AOUT 2寄存器中各位全为“0”时，输出电流最大；反之电流为0，即满足I - I= 常数或 I+ I= 常数。(式 2-1 )OUT 2 OUT 1 OUT 2 OUT 1DAC 转换器的特性之一是:I + I= 常数。(式 2-2 )OUT 1 OUT 29) R :反馈电阻端。fb即运算放大器的反馈电阻端，电阻(15k Q)已固化在芯片中。因为DAC 0832 是电流输出型D/A转换器，为得到电压的转换输出，使用时需在两个电流输出端接 运算放

33、大器(见图 2-3)， R 即为运算放大器的反馈电阻。fb10) V :基准电压输入引脚，是外加高精度电压源，与芯片内的电阻网络相连接，REF该电压可正可负，范围为-10V +10V。对于四象限乘法型D/A转换的应用，它也是 模拟输入端。11) v :数字电源端。可以在+5V + 15V范围内选用，用+15V工作最佳。CC12) DGND :数字地。13) AGND :模拟地。(2) 应用特性:1) DAC0832是微处理器兼容型D/A转换器，可以充分利用微处理器的控制能力实现对 D/A转换的控制。有许多控制引脚，可以和微处理器的控制线相连，接受微处理器的 控制。2) 有两级锁存控制功能，能够

34、实现多通道D/A的同步转换输出。3) 内部无参考电压源；须外接参考电压源。4) DAC0832 为电流输出型 D/A 转换器，要获得模拟电压输出时需要外加转换电路。(3) DAC0832内部结构芯片内的D/A转换电路是一个R-2R(4) DAC0832 与单片机的接口方法1）单缓冲器方式接口在一个系统中只有一路 D/A 转换，或虽有多路转换但不要求同步输出时，可采用单缓冲器方式接口，如图 2-3 所示为单缓冲方式接口：（图中略去了模拟输出电路）P0DI DI70DI DI7QfYILE、VCC80317 20DAC0832CPU1P2.7CS17XEFR2WRWR1DGND18WR21019

35、+5V图 2-3 DAC0832 与单片机单缓冲方式口此时，让ILE接+5V, CS及XFER接地址选择线P2.7，两级数据寄存器的写信号 WR1、WR2都与8031的WR端相连接。当地址线选择好DAC0832后，只要输出WR控制 信号，DAC0832就能完成数字量的输入锁存和D/A转换输出。执行下面几个指令就能软硬结合完成一次D/A转换：MOV DPTR， #7FFF；指向0832MOV A， #data；数字量装入 AMOVX DPTR， A；使P2.7和/WR有效，并进行D/A转换2）双缓冲同步方式接口对于多路D/A转换接口，要求同步进行D/A输出时，必须采用双缓冲同步方式。 在这种情况

36、下，数字量的输入锁存和 D/A 转换是分两步完成的，即 CPU 的数据总线 分时地向各路 D/A 转换器输入要转换的数字量，并锁存在各自的输入寄存器中，然 后CPU对所有的D/A转换器发出控制信号，使各个D/A转换器输入寄存器中的数据 打入 D/A 寄存器，实现同步转换输出。（5）DAC0832 的输出方式在采用单级性模拟电压环境下，由于DAC0832是8位的D/A转换器，由转换器 原理可得输出电压V与输入数字量的关系为：outV = -B( V 256)，(式 2-3)out ref式中V / 256为一常数refB= b7 27 + b6 26 + + bl 21 + b0 2。，(式 2

37、-4)2.3.3 功率放大模块 ULN2008 的介绍及应用功率放大模块 ULN2008 用于电路功率的放大，其前一级和后一级的电压几乎保 持不变，既电压增益接近1,但其电流增益却很大，输出电流可达到2-3A。它的内 部结构是达林顿的，专门用来驱动继电器的芯片，甚至在芯片内部做了一个小线圈 反电动势的二极管。ULN2008的输入端允许通过IC的电流200mA，饱和压降VCE 约为输入电压的 2%左右。用户输出口的外接负载可根据以上参数估算。采用集电极 开路输出，输出电流大，故可以直接驱动继电器或固体继电器(SSR)等外接控制器件, 也可直接驱动低压灯泡。ULN2008是高耐压、大电流达林顿阵列

38、，由七个硅NPN达林顿管组成。该电路 的特点如下所示：(1) ULN2008的每个达林顿管都串联一个2.7K的基极电阻，在5V的工作电 压下它能与TTL和CMOS电路直接相连，可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲 器来处理的数据。(2) ULN2008工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关 态时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行。(3) ULN2008 采用 DIP-16 或 SOP-16 塑料封装。其内部结构及封装如图2-3和2-4所示。(1)第一级运算放大器的作用第一级运算放大器的输入端与 DAC0832 的电流输出端相连，构成单极性模拟电 压输出方式。在单极

39、性方式下，输出的电压值只与DAC的参考电压值v及DAC输入ref的数字量B有关。本设计中参考电压V的值为+5V,因此，由式2-3可得，第一级ref运放的输出电压值V为负并且与输入的数字量B成正比关系，即out1V = - B*(5/256)= -0.02B(式 2-6)out1第一级运放电路如图 2-7所示：DAC的反馈电阻r与运放输出1脚之间接一可变电阻，用于在输入数字量为0 fb时调节第一级运放的输出为 0，即调零。(2) 第二级运算放大器的作用第二级运算放大器为反相放大器，它的作用是将前级输出的电压值放大 5 倍并且反相。因此，第二级输出电压Vut为0.1B。第二级运放电路如图 2-8所

40、示：图 2-8 第二级运放电路图 2-10 供电电源电路3 软件系统的设计3.1 主程序流程图图 3 1 主程序流程图3.2 部分程序流程图如图 3-2 所示为部分程序流程图（1）：（f键盘处理子程序BJF=OBJF=1图 3-2 部分程序流程图（ 1）如图 3-3 所示为部分程序流程图（2）：主程序有键按下?YNBJF=1?传输子程序，送出B进行D/A转换根据TABF的值查得数字量B键盘处理子程序系统初始化1F=Y-步进加子程序步进减子程序显示子程序图 3-3 部分程序流程图( 2) 对软件流程做一下说明：本程序设定 KEY1 为电压+，当按住 KEY1 键不松开时， 输出电压以0.1V连续

41、步进，直至KEY1键松开。当以一定的时间间隔点动KEY1键时， 输出电压也为点动步进。KEY2为电压-与KEY1功能基本相同；同时输出电压的值 显示在2个数码管上。通过这种人机交换互设置，可以方便对电压源输出进行控制。源程序的工作过程是：系统初始化后，默认输出0V电压，此时，2个数码管显 示0.0V；然后扫描KEY1, KEY2键，当KEY1或KEY2有键按下时，程序跳转至相应的 按键处理子程序；经过按键处理子程序处理后，置相应的标志位，并处理相应的寄 存器的值；再回到主程序中，依据不同的标志位送出相应的数字量给DAC0832,并把 相应的数据送入显示缓冲区，最后显示电源输出的电压值；程序继续

42、扫描KEY1, KEY2 键，再循环执行前面的步骤。在编程过程中Rl, R2分别存放2个数码管上显示的数字；寄存器内存储待转换 的数字量B，BJF为增减标志位。3.3 软件的设计主要完成三方面的功能：(1) KEY1,KEY2键分别控制电压的增大与减小(2) 把设置的电压送到DA,主要是对DA的操作。(3) 中断显示，把设置的电压显示到LED数码管上。3.4 程序清单见附录24 总结我的毕业设计是以 AT89S51 为控制芯片，通过键盘输入给定值，以数模转换器 DAC0832输出参考电压，以该参考电压控制电压转换模块LM350的输出电压大小的数 控电压源。主电路的原理是通过AT89S51控制D

43、AC的输出电压大小，通过放大器放 大，给电压模块作为最终输出的参考电压，真正的电压是由电压模块 LM350 输出。 总电路图见附录 1。在设计过程中，通过大量的查阅资料，认真研究教材，并向指导老师请教很多 问题，我也深知自己的毕业设计还不是很完美，存在一定的不足，但是整个过程使 自己对单片机有了更为深刻的理解，在做软件时，仔细的分析硬件电路，画出程序 流程图，培养了我的耐性和刻苦钻研的精神。此设计进入实做阶段是在开题报告和中期报告结束通过，电路原理经反复论证 合格后开始的，虽然在焊接过程中加倍小心，但是在调试阶段还是出现了许多没有 预料到的困难和问题。第一次调试时将运放LM324的1脚与后级电

44、路断开，测试1 脚输出电压，发现万用表指针往回打，在仔细检查电路焊接之后发现电路连接没有 问题，然后我去查了 DAC0832 的相关资料，发现当 DAC 的参考电压为正时，输出的 电压值为负，于是我就在这级运放后又加了一个反相器，即得到了理想的输出值。 将第一级运放的输出调整好后，开始统调。在此过程中发现，最后的稳压电源输出 无法根据指标所规定的那样从0调起，最小的电压输出为1V左右，经过反复的查资 料,与同学研究，我知道了稳压电源的输出端电压值始终比电压调节端高1.25V，要 想从0V起调就必须解决这个问题，于是我在前级电路中加入一个加法器，利用这个 加法器使输入稳压电源调节端的电压降低1.

45、25V。经多次调试后，稳压电源终于可以 从 0V 开始起调了。参考文献1张毅刚 .单片 机原理及应用 ，第一版 ,高等 教育出版社，2003.10-36 ， 100-145,281-2872 康华光.模拟电子技术基础，第四版，高等教育出版社，2004.7-39,3 康华光.数字电子技术基础，第四版，高等教育出版社，2004.431-4584 李军.51 系列单片机高级实例开发指南，第一版，北京航空航天大学出版社，2004， 35-1505 高伟.单片机AT89单片机原理及应用，国防工业出版社，20086 李光飞，楼然苗，胡佳文，谢象佐. 单片机课程设计实例指导， 第一版，北京航空航天大学出版社

46、， 2004， 10-1357 张义和.例说51单片机（C语言版），人民邮电出版社，20088 刘和平.PIC18Fxxx单片机原理及接口程序设计，第一版，北京航空航天大学出 版社， 2004， 59-1429 刘和平，PIC18Fxxx单片机程序设计及应用，第一版，北京航空航天大学出版,200510 吴贺谦. 用集成运放装置设计的稳压稳流源，电子应用技术， 1986年第2期， 4711 刘和平.PIC16F87X数据手册28/40脚8位FLASH单片机，北京航空航天大 学出版社， 200112 边春元，李文涛.C51单片机典型模块设计与应用，第一版，机械工业出版社， 200813 谢维成，杨

47、加国单片机原理与应用及C51程序设计，第一版，清华大学出版社, 200614 胡烨，姚鹏翼，江思敏.Protel99SE电路设计与仿真教程，第一版，机械工业 出版社， 2008.16-11115 郑宏军，黎昕，杨少卿.几中典型运放的应用技术，电子技术应用， 1999年第8 期， 56-5816 王彦朋.大学生电子设计与应用，第一版，中国电力出版社， 2007.106-145致谢三个月的毕业设计即将结束，在这段日子里我不仅度过了大学生活中的最后一 段美好时光，而且我受益匪浅。在这段毕业设计时间里，我通过自己的学习和老师 的悉心指导、耐心的解答，学习到了如何将书本知识应用于实际操作中。在遇到疑 难

48、问题时，不是一味的逃避问题，而是要追根问底。这更使我感到，在大学中的学 习只是学习了学习的方法，具体的实践还要通过自己的不懈努力和继续探索。本论文是在我的导师王平老师的悉心指导和帮助下完成的，他对本论文的构思 框架和理论运用给予了许多深入的指导，而且提供了好多参考资料和文献，使得我 的论文得以顺利完成。在此我要诚挚的感谢王平老师耐心的指导及同学们的帮助， 祝愿老师和同学们身体健康。真的谢谢你们！附录 1 主电路图t： 6_LiI ICCJiI 46 6：.： c511fNr-iirrr&n2aaea77Z77/丿77口 dlI?iIuJTHr-1:Iu/.Qi-l2、-14貝一 mrl-lM

49、me 旧Hl-Id 對！ll-ld AF-Il-Id 日Tl0-=:Ed TEd d Id nK Ed 頁d -s-.-sa昂昂昂园昂昂昂昂n卜&附录 2 程序清单#include #include #define uchar unsigned char #deficne unit unsigned int unsigned int DAdata,step_data=1,ch; volatile unsigned int key_value; unsigned int ADC_value; unsigned char routeway; unsigned int nc,flag; signed

50、 int temp_1; volatile unsigned int count; volatile unsigned char old_key; unsigned char i,j,k; typedef struct xxxxint SetPoint;int LastError;int PrevError;int SumError;void Calc( xxxx *pp, int NextPoint )int Error;int x,y;Error = pp-SetPoint - NextPoint; x=pp-SumError;pp-SumError += Error; if(pp-Sum

51、Error32000) pp-SumError=32000;else if(pp-SumErrorSumError=-30000;y=pp-SumError;temp_1= Error/10+ pp-SumError/7;if(temp_14094)temp_1=4095;else if(temp_1=0)temp_1=0;/unsigned char i2c_Write(unsigned char Address,unsigned char Wdata) Start();/I2C 启动Wait();Write8Bit(XX7299A_Write_DeviceAddr);/写 I2C 从器件地

52、址和写方式Wait();Write8Bit(Address);写子地址Wait();Write8Bit(Wdata);/写 数据Wait();Stop();/I2C 停止return 0;unsigned char i2c_WriteN(unsigned char Addr,unsigned char *p,unsigned char N) unsigned char i;Start();/I2C 启动Wait();Write8Bit(XX7299A_Write_DeviceAddr);/写 I2C 从器件地址和写方式Wait();Write8Bit(Addr);/写 子地址Wait();fo

53、r(i=0;iN;i+)Write8Bit(*p+);/写数据 Wait();Stop();/I2C 停止return 0;unsigned char i2c_Read(unsigned char Address) unsigned char temp;Start();/I2C 启动Wait();Write8Bit(XX7299A_Write_DeviceAddr);/写 I2C 从器件地址和写方式Wait();if (TestAck()!=MT_SLA_ACK) return 0;/ACKWrite8Bit(Address);写子地址Wait();if (TestAck()!=MT_DATA

54、_ACK) return 0;Start();/I2C 重新启动Wait();if (TestAck()!=RE_START) return 0;Write8Bit(XX7299A_Read_DeviceAddr);写 I2C 从器件地址和读方式 Wait();if(TestAck()!=MR_SLA_ACK) return 0;/ACKTwi();启动主I2C读方式Wait();if(TestAck()!=MR_DATA_NOACK) return 0;/ACK temp=TWDR;读取I2C接收数据Stop();/I2C 停止return temp;/ / / / / / / #J* #J

55、* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* / /DA 转换程序/ / / / / / #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J*

56、#J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* #J* / /typedef struct xxx unsigned char bit0:1;unsigned char bit1:1;unsigned char bit2:1;unsigned char bit3:1;unsigned char bit4:1;unsigned char bit5:1;unsigned char bit6:1;unsigned char bit7:1;bit_field;#define PORTA_addr 0x3B#define PORTB_addr 0x38#define PORTC_addr

57、 0x35#define DA5618_SS (*(volatile bit_field*)(PORTB_addr).bit4#define DA5618_MOSI (*(volatile bit_field*)(PORTB_addr).bit5#define DA5618_SCLK (*(volatile bit_field*)(PORTB_addr).bit7 void DA5618(unsigned int DAdata)/DAunsigned int temp;unsigned char i;temp=DAdata|0x8000;DA5618_SCLK=1;DA5618_SS=0;fo

58、r(i=0;i16;i+) DA5618_SCLK=1;DA5618_MOSI=(temp&0x8000)=0?0:1;DA5618_SCLK=0;temp=1;DA5618_SS=1;DA5618_SCLK=1;unsigned int read_ad(unsigned char anx)unsigned int ad_v;unsigned char an,i,j,x;DDRB=DDRB|0X0F;DDRB=DDRB&0XFB; anx=anx4;adclkl;/for(k=0;k100;k+);adcsh;adcsl;for(i=0;i2;i+) an=anx; ad_v=0; for(k=0;k255;k+);for(j=0;j12;j+)if(an&0x80)adinh;/for(k=0;k100;k+); elseadinl;/for(k=0;k100;k+);an=an1;