简易单片机数控电源毕业设计论文

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1、广西理工职业技术学院毕业设计（论文）广西理工职业技术学院 毕业设计（论文）题 目： 简易数控电源 系 别： 电气工程系 专业班级： 11机电3班 姓 名： X X X 学 号： 20114077 指导教师： X X 二一三年 八月 二十日摘要：数控直流稳压源就是能用数字来控制电源输出电压的大小，而且能使输出的直流电压能保持稳定、精确的直流电压源；本文介绍了利用数/模转换电路、辅助电源电路、去抖电路等组成的数控直流稳压电源电路，详述了电源的基本电路结构和控制策略；它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，其结构简单、制作方便、成本低，输出电压在115V之间连续可调，其输出电压大小

2、以0.05V步进，输出电压的大小调节是通过“”“”两键操作的，而且可根据实际要求组成具有不同输出电压值的稳压源电路。该电源控制电路选用89C51单片机控制主电路采用串联调整稳压技术具有线路简单、响应迅速、稳定性好、效率高等特点。最后对文章进行了总结、致谢、参考文献文章最后对数控直流电源的主要性能参数进行了测定和总结，并对其发展前景进行了展望。关键词：单片机（MCU)；数模转换器DAC；稳压输出Abstract: Numerical control DC voltage source is to use numbers to control the output voltage, DC volt

3、age source and the output DC voltage to remain stable, accurate; this paper describes the use of CNC digital / analog conversion circuit, auxiliary power circuit, debounce circuit of direct current voltage stabilized power supply circuit, introduces the basic circuit the structure and control strate

4、gy of power supply; compared with the traditional manostat, has the advantages of convenient operation, high voltage stability characteristics, which has the advantages of simple structure, convenient manufacture, low cost, the output voltage is adjustable continuously between 1 15V, its output volt

5、age to 0.05V step, the size of the output voltage is regulated by + - two key operation, and according to the actual requirements of voltage source circuit is composed of different output voltage. The power control circuit adopts 89C51 single-chip control of the main circuit adopts serial voltage re

6、gulate technology has the advantages of simple circuit, quick response, good stability, high efficiency. Finally, the article summarized, acknowledgements, references at the end of this paper, main performance parameters of the numerical control DC power supply are studied and summarized, and its de

7、velopment prospect.Keywords: single chip microcomputer (MCU); digital to analog converter; voltage output DAC;目录前言51.1研究背景及意义51.2国内外研究现状61.3 课题的主要内容71.4论文的总体结构82设计任务及要求82.1方案设计与论证82.2主控单片机AT89C51单片机102.2.1 AT89C51 简介102.2.2引脚说明102.2.3 AT89C51接口设计112.3显示模块112.3数码显示输出部分112.4三端可调稳压器122.5运算放大器lm358132.5

8、.2应用简介132.6数模转换芯片143. 系统电路原理及硬件实现153.1系统总体框图153.2 系统模块电路设计153.2.1单片机控制模块153.2.2 稳压输出模块（lm317）163.2.3 数模转换部分173.2.4 显示模块183.2.5电源模块193.3 键盘模块193.3.1系统整体原理图204.系统的软件设计204.1 件设计思路204.2 系统软件流程205.系统测试与误差分析215.1系统测试215.1.1软件测试215.1.2 硬件测试225.1.3 系统整体测试226 单片机系统抗干扰说明23总结26致谢27参考文献28前言1.1研究背景及意义电源技术尤其是数控电源

9、技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。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

10、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，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

11、节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦。利用数控电源，可以达到每步0.1V的精度，输出电压范围09.9V，电流可以达到500mA。数控技术方面的发展是以51系列单片机为主控单元电路的拓扑和软开关技术等电子技术的完善为主要标志。数字化则应属于控制方面的重要发展方向，随着信息技术的突飞猛进，将对开关电源技术的发展起到巨大推进作用。数控电源目前的发展，主要朝着更高的数控精度和分辨率及更好的动态特性;更好的环保性能;智能化与高可靠性;更广泛的应用等方向发展。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 产品均耑要有低纹波、宽调整范的高压电源，而在一些高能物理领域，更是急耑电脑 或

12、申片机控制的低纹波、宽调整范闱的电源。1.2国内外研究现状20世纪80年代，出现了一种叫作开关式稳压电源，这种电源是采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关的占空比调整输出电压。开关型稳压电路中的调整管工作在开关状态，因而功耗小，电路效率高。开关电源的种类很多，按调整管与负载的连接方式可分为串联和并联型，串连开关稳压电路是降压型电路，并联开关型稳压电路是升压型电路。按稳压的控制方式可分为脉冲宽度调制型（PWM）、脉冲频率调制型（PFM）和混合调制。这其中尤以PWM最为盛行，这种电源在开关和稳压方面功能非常优越，但在电压输出精度方面仍存在缺陷，旋钮式远不能满足工业需求，数控技术的发展给电源的发展

13、注入新的活力，数控逐渐成为一种趋势随着人们生活水平的不断提高，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定的,其中数控制直流稳压电源就是一个很好的典型例子,但人们对它的要求也越来越高,要为现代人工作、科研，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，智能化方向发展.本文所介绍的数控。1.3 数控电源技术电源技术尤其是数控电源技术是一门践性很强的工程技术，服务于各行各业。众所周知，许多科学实验都离不开电源，并且在这些实验中经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求，因此，如果实验电源不仅具有良好的输出质量而且还具有多功能以及一定

14、的智能化，那么就省去了许多不精确的人为操作，取而代之的是精确的微机控制，而我们所要做的就是显示输出电压、电流，预置输出电压值等功能。就是在实验开始前对一些参数进行预设。这将会给各个领域中的实验研究带来不同程度的便捷与高效。因此，直流电源今后的发展目标之一就是不仅要在性能上做到效率高、噪声低、高次谐波低、既节能又不干扰环境，还要在功能上力求实现数控化、多功能化与智能化。1.4数控电源的主要用途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、科研等领域。传统的多功能直流稳压电源功能简单、比较难于控制、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

15、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. 05 1. 07V ) ,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

16、成，若由晶体管滤波器来替代，则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成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。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，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1。在一些测试设备中需要数控直流稳压电源，以

17、便在测试过程中按测试要求随时改变输出电压。在普通可调直流稳压电源中，通过调节电位器去改变取样电压值，从而获得不同的输出电压。 1.3 课题的主要内容1.3.1.如何实现对电源的输出控制系统设计的目的是要用微处理器來替代传统直流稳压电源十手动旋转电位器，实现输出电压在电源量程范围内步进微调，精度要求高。实现的途径很多，可以用DAC的模拟输出控制电源的基准电压成分压电阻，或者用其它更有效的方法，因此如何选 择简单有效的方法是本课题需要解决的首要问题。1.3.2.数控直流电源功能的完备数控直流稳压电源要实现电扭的键盘化输出控制，同时要具备输出、显示。另外，根据要求电源还应该可以通过按键选择一些特殊的

18、功能。如何有效的实现这些功能也是课题所需研究解决的问题。1.3.3.性能指标输出大大电压:15V 输出电流:500mA电压步进:O.05V电压分辨率:0.05V 1.4论文的总体结构第一部分简要介绍课题的背景、意义、国内外研究现状，介绍本文的主要研究内容，包括实现的FI标、功能的完备和性能指标。第二部分提出了数控直流电源的总的设计思路和儿种实现方案论证，以及和关系统实现的功能，对这呰方案的可行性进行比较分祈，选择了一种基于51.宇.片机系统的 数控直流电源的方案，并对该方案运用的基础知识和使用的器件作山扼要的介绍。第三部分模块化详细阐述了基于51单片数控宜流电源的系统整体结构和设计框罔，包括数

19、据单片机控制模块、稳压控制模块、电源模块及键盘模块。第四部分主要阐述了数控直流电源的系统的设计思路和设计流程。第五部分对数控直流电源的性能参数进行测量与评估，以及对误差进行对比。第六部分对本数控直流电源的给出了本课题的结论。2设计任务及要求2.1方案设计与论证2.1.1、根据设计的要求：1、最高输山电压I5V，输山电流500mA。2、电压步进0.05V3、纹波系数尽不大于10mV，输山稳定。4、有限按键操作方便，显示界面。2.1.2、特色及基木技术路线：1、低成本解决方案。2、直观的实验效果。3、经典理论验证平台先硬件后软件，先局部后整体。我设计出以下两个方案：方案一：设计开关电源。在前期方案

20、设计中采用PWM脉宽调制。它的功耗小，效率高，稳压范岡宽，电路形式灵活多样，功耗小，效率高。在制作过程屮发现，PWM占空比的线性变化使相应的电流虽非线性变化，经分析发现滤波电容的存在对占空比 很小的PWM波积分效果明显，导致电压的非线性变化更显著，特别是PWM占空比很小时(希望得到输出的电压很小)，利用单片开关电源的PWM技术控制开关的占空比来调整输出电压的，以达到稳定输出的目的。但用数字量控制的作用更加明显。方案二：用D/A和运箅放大器做电流源，即釆用D/A输出调节晶体管的偏值电流 (电压）。采用此方案能有效的缩短调节时间，并能提高输出精度。设计方案，包括了微控制器模块、稳压控制模块、显示模

21、块、键盎模块、电源模块四部分构成，形成开环控制。方案原理示意图见图2-1:电压输出单元(lm317)52单片机(89c52)按键电路Lcd1602显示电源电路图2-1-1 方案设计图采用常用的51芯片作为控制器，P2 口和DAC0832的数据口直接扣连，DA的电压输出端接放大器lm358的输入端，设定放大器的放大倍数，输出到电压模块LM3317。当MCU输出数据增加1的吋候，最终输出电压增 加0.05V，当调节电压的吋候，可以以每次0.05V的梯度增加或荇降低电压。Lcd1602示电路，显示四位数，分別组成显示电路的十位、个位、小数点两位。本主电路的原理是通过MCU控制DA的输出电压大小，通过

22、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，电流还是由电压模块LM317输出。2.2主控单片机AT89C51单片机2.2.1 AT89C51 简介AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和128 bytes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，兼容标准MCS-51指令系统和输出管脚，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元。ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机

23、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。功能强大AT89C51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。此单片机的引脚图如图6-1所示：图6-1 AT89C51引脚图2.2.2引脚说明主要管脚有：XTAL1 (19脚）和XTAL2 (18脚）为振荡器输入输出端口，外接12MHz晶振。RST/Vpd (9脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。 VCC (40脚）和VSS (20脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。P0-P3为 可编程通用I/O脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0端口（3239脚）被定义为N1功能控制端口，分別与N1的相应功

24、能管脚相连接，13脚定义为IR输 入端，10脚和11脚定义为I2C总线控制端口，分别连接N1的SDAS (18脚）和 SCLS (19脚）端口，12脚、27脚及28脚定义为握手信号功能端口，连接主板 CPU的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。2.2.3 AT89C51接口设计如图6-4所示，课题设计用51系列单片机来对硬件控制，其中P0口对应数码显示接口与D/A转化模块的输入接口，P1口对应键盘接口与外接计算机控制，P2口对应A/D转化的输出接口和ULN2003的输入端。图6-4 单片机接口设计2.3显示模块2.3数码显示输出部分这是决定系统使用是否方便的关键。这里又

25、有两个方案。方案一：采用电阵式液晶显示器（LCD）显示。虽然其功能强大，可显示各种字体的数字，汉字，图象，还可以自定义显示内容，但是编程复杂，需要消耗大量时间完成显示部分的编程工作，成本也比普通数码管贵。方案二：采用通用LED数码管显示。虽只能显示非常有限的符号和数码字，但是在本设计中完全满足显示需要，且编程简便，可节约大量时间。分析以上两种方案的优缺点，本设计采用方案二。数码管LED串口显示模块通常有两种显示方法:动态显示和静态显示。 动态显示：连接方法是将每个二极管的同名端连在一起，而每个显示器的 公共极各自独立的接受I/O线控制，CPU向字段输出端口输出字型码，所有显示器接受到相同的字符

26、，而要使用哪个显示器要取决于他们的COM的电平，而这段是由I/O端控制的，由单片机输出。动态扫描时连续的动态扫描，只是肉眼暂留现象，乃发光二极管的余辉效应，给人的感觉是一组稳定的显示数据。 静态显示： 静态显示显示效果好，但是功耗大，但不占用端口，只需两个串口线输出，变成较为简单。而且采用静态显示需要的驱动器件多，硬件成本相对更高。 比较以上两种方案，方案一硬件简单程序复杂，方案二硬件复杂程序简单，考虑到实惠和对自己的编程锻炼，选择方案动态显示。动态扫描 方法是用其接口电路把所有显示器的8个笔画字段（ag和dp）同名端连在一起，而每个显示器的公共极各自独立的接受I/O线控制。CPU向字段输出端

27、口输出字型码时，所有显示器接受到相同的字型码，但究竟使用哪个显示，则取决于公共极端，而这一端是由/WR和/RD控制的，由单片机决定何时显示哪一位。动态扫描用分时的方法去轮流控制各个显示的COM端，使各个显示器轮流亮。在轮流点亮扫描过程中，每为显示器的点亮时间极为短暂，但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，给人的印象就时一组稳定的显示数据。 设计采用四位共阴个数码管显示输出的电压。如上图2.4三端可调稳压器LM317是美国国家半异体公司的三端可调正稳乐器集成电路。LM317的输出电压范围是1.25V至37V，负载电流最大为1.5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它

28、的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM317内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。可调整输出电压低到1.2V,保证1.5A的输出电流。典型线忱调整率0.01%。典型负载调整率0.1%。80dB纹波抑制比。输出短路保护。过流、过热保护。调整管安全工作区保护。标准三端晶体管封装电压范岡L25V至37V连续可调LM317工作原理：LM317的输入最同电压为30多伏，输山电1.25-32V.电流1.5A.不过在用的时候耍注意功耗问题.注意散热问题 。LM317有三个引脚.一个输入一个输山一个电压调节。输入引脚输入正电压，输山引脚接负载，电压调节引脚一个W脚接电阻(200左右)在输出引

29、脚，另一个接可调电阻(几K)接于地.输入和输出引脚对地要容。图 2-4-1 LM317标准应用电路图2.5运算放大器lm358LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的合。特性：内部频率补偿直流电压增益高(约100dB)单位增益频带宽(约1MHz)电源电压范围宽：单电源(330V)双电源(1.5 一15V)低功耗电流，适合于电池供电图2-5-1 lm358运放引脚图低输入偏流低输入失

30、调电压和失调电流共模输入电压范围宽，包括接地差模输入电压范围宽，等于电源电压范围输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V)2.5.2应用简介Lm358高精度运算放大器具有极低的输入失调电压，极低的失调电压温漂，非常低的输入噪声电压幅度及长期稳定等特点。可广泛皮用于稳定积分、精密绝对值电路、比较 器及微弱信号的精确放大。2.6数模转换芯片D/A转换芯片DAC0832是采用CMOS工艺制成的单片直流输出型8位数/模转换器。它由倒T型R-2R电阻网络、模拟开关、运算放人器和参考电压VREF 四大部分组成。图 2-6-1 DAC0832的逻辑框图和引脚排列引脚说明：DI0DI7：数据输入线，TLL电平。

31、ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。CS：片选信号输入线，低电平有效。WR1：为输入寄存器的写选通信号。XFER：数据传送控制信号输入线，低电平有效。WR2：为DAC寄存器写选通输入线。Iout1:电流输出线。当输入全为1时Iout1最大。Iout2: 电流输出线。其值与Iout1之和为一常数。Rfb:反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻.Vcc:电源输入线 (+5v+15v)Vref:基准电压输入线 (-10v+10v)AGND:模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地.DGND:数字地,两种地线在基准电源处共地比较好工作方式：根据对DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方

32、式，DAC0832有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。DAC0832引脚功能电路应用原理图DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。所以这个芯片的应用很广泛,关于DAC0832应用的一些重要资料见下图： D/A转换结果采用电流形式输出。若需要相应的模拟电压信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。运放的反馈电阻可通过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

33、3. 系统电路原理及硬件实现3.1系统总体框图系统的总体设计方案主要由微控制器模块、稳压控制模块、显示 模块、键盘模块、电源模块构成。MCUAT89C51输出显(lcd1602)数模转换Dac0832锁存器74HC573运算放大器(lm358)锁存器74HC573按键部分可调稳压器(lm317)数模转换Dac0832输出电源输入部分图 3-1 硬件系统总框图3.2 系统模块电路设计3.2.1单片机控制模块MCU模块即为单片机部分，整个控制都是依靠单片机完成。从功能和价位以及本题目要求来看，我选择51系列AT89C51作为本方案的控制核心，PO口U接液晶显示 LCD1602作为输出数据显示传输，

34、同吋P3.0、P.1、P.2是液晶LCD控制端口； P2 口接两个锁存器 74HC573作为扩展口接DAC0832数据传输,其控制脚分别是P3.3和P3.4，本设计采用直通方式； P3.5、P3.6接两个独立键盘 作为输入键盘；其电路图见附录1；3.2.2 稳压输出模块（lm317）LM317能够有许多特殊的用法。比如把调整端悬浮到一个较高的电压上，可以用来调节高达数百伏的电压，只要输入输出压差不超过LM317的极限就行。当然还要避免输出端短路。还可以把调整端接到一个可编程电压上，实现可编程的电源输出。LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。317系列

35、稳压块的型号很多：例如LM317HVH、W317L等。电子爱好者经常用317稳压块制作输出电压可变的稳压电源。稳压电源的输出电压可用下式计算，Vo1.25（1R2/R1）。仅仅从公式本身看，R1、R2的电阻值可以随意设定。然而作为稳压电源的输出电压计算公式，R1和R2的阻值是不能随意设定的。首先317稳压块的输出电压变化范围是Vo1.25V37V（高输出电压的317稳压块如LM317HVA、LM317HVK等，其输出电压变化范围是Vo1.25V45V），所以R2/R1的比值范围只能是028.6。其次是317稳压块都有一个最小稳定工作电流，有的资料称为最小输出电流，也有的资料称为最小泄放电流。最

36、小稳定工作电流的值一般为1.5mA。由于317稳压块的生产厂家不同、型号不同，其最小稳定工作电流也不相同，但一般不大于5mA。当317稳压块的输出电流小于其最小稳定工作电流时，317稳压块就不能正常工作。当317稳压块的输出电流大于其最小稳定工作电流时，317稳压块就可以输出稳定的直流电压。如果用317稳压块制作稳压电源时（如图所示），没有注意317稳压块的最小稳定工作电流，那么你制作的稳压电源可能会出现下述不正常现象：稳压电源输出的有载电压和空载电压差别较大。在应用中，为了电路的稳定工作，在一般情况下，还需要接二极管作为保护电路，防止电路中的电容放电时的高压把317烧坏。由于lm317的最小

37、输出电压为1.25V，如果不采用其它方法，那么该值无法低于1.25V。这些器件的内部参考电压为1.25V，并且如果不使用电位偏置，那么它们的输出电压也无法低于该值。解决这个问题的一个办法是使用基于两只二极管的参考电压源。该方法适合于1.2V15V，或电压更高的稳压器，但它不适合于超低压固定稳压器或可调稳压器。它采用的两只1N4001二极管不提供必要的1.25V电位偏置，所以在lm317稳压电路那里加上一个偏置为-1.25V的偏置电压，其电路如下图所示；图 3-2-1 稳压输出部分3.2.3 数模转换部分 在数字时代，工厂里生产得每一件产品，都需要精度去衡量产品的质量，而优质产品的使用，可以带来

38、良好的结果。如：机械加工，对加工的部件需要高精度处理，才能得到良好精度的产品，才能有较好的市场销售。在军事上，常常需要用高精度制导武器，去打击敌人的首脑机关，以完成斩首行动，做到事半功倍的效果。完成这些工作需要用计算机和D/A芯片，而高位D/A芯片是决定精度大小的关键器件之一。用低位D/A芯片实现高位D/A分辨率，显然是一种效价比较高的方法。DAC0832芯片是市面常见的八位D/A转换器，价格便宜，也是大家熟悉的常用芯片。在电路中采取本方法，可以大大地提高它的输出分辨率。是一种效价较高的方法。DAC0832是一种最普及最价廉的的D/A器件，其外围电路简单。但是，8位D/A转换精度较低。为了提高

39、8位D/A器件的转换精度，是把16位的数字信号，分成两段，把各段8位数字信号分别转换为模拟信号，然后，把各段模拟信号相加形成最后的转换结果，来实现高位D/A转换器所具有的分辨率。为了达到转换目的,减少I/O口的损耗，可采用两个锁存器74hc573来分别控制两个dac0832的输出数据。图 3-2-2 用8位D/A芯片实现16位分辨原理图其控制电路图见附录1；微处理器按如下传送数据:首先,8051发出控制信号选通第一个锁存器发出第一数据锁存输，然后再发控制信号选通第二个锁存器送第二级数据锁存输出，本设计的dac0832采用直通方式，数据由锁存器输出后可以直接进行数模转换，输出的模拟信号由三个运算

40、放大进行信号组合输出给lm317。 这样就可以用低分辨率的D/A芯片，实现高分辨率输出，其精度高，控制方便。3.2.4 显示模块显示的方式很多，主要分为两类：LED显示，LCD显示。前者显示亮度高，制作成木低，适合做远距离显示，但由于其耗电较大，所用端口随显示的数据位数增加而增加。如果釆用动态扫描方式显示，则在用CPU的时间，如果采用静态显示则需要加锁存器，耗费硬件制作时问，就该题要求来说，需要设定电压显示，LCD显示更为淸晰、直观从上面诸多因数来看，采用LCD显示比较理想。LCD最常用的就是1602液晶模块。LCD 1602可以在LCD显示屏上完整显示32个英文字符和日文等一些字符，适合显示

41、英文文字信息量较小的地方，可以清晰显示出同时还能显示英文名称和电压单位，电压(四位数字:十位、个位、小数点两位)。通过单片机编程控制第4脚RS数据/命令选杼端(H/L)，第5脚R/W读/写选择端(H/L),第6脚E使能信号,从而实现显示效果。它的显示运行原理如下：读状态：输入：RS = L, RW=H，E-H；输出：DOD7=状态字 写指令：输入：RS = L, RW=L，DOD7=指令码E =高脉冲；输出：无 读数据：输入：RS = II，RW-H, E=H；输出：DOD7=数据写数据：输入：RS二L，RW=Lt DOD7=数据，E =高脉冲；输出：无图3-2-3 lcd1602电路接线图3

42、.2.5电源模块电源模块是让AC220V电源通过变压器降压，整流滤波后得到要调节电源输入端(POWER-INPUT)；降压为AC24V整流滤波后经过三端稳压7818，7918得到DC土18V电压为运算放大器供电；同时，降汰为AC5V整流滤波后经过三端稳乐:7805得到 DC+5V电压为单片机和其它芯片提供工作电源。图3-2-4 电源模块3.3 键盘模块对于键盘只要两项功能“” “” ,通过键盘实现步进0.05V，默认设置为0V，在此基础上步进或步减，实现在015V内的连续可调，如图6-12所示。从上至下S3是步增功能，S4是步减功能。图6-12 键盘模块设计3.3.1系统整体原理图木设计的数控

43、直流电源是由STC89C52为主控模块，DAC0832为数模转換器， ADC0832为模数转换器，三端稳可调LM317为控制输出芯片，键盘模块由两个独立按键组成；系统主要由微控制器模块、稳控制模块、显示模块、键盘模块、电源模块构成，具有可步进调整、输出的 电压信号同步显示功能。系统整休原理图(见附录2)。4.系统的软件设计4.1 件设计思路当系统上电，立刻进行初始化，分别是端口初始化，D/A初始化，定时器初始化；然后系统默认电压、电流。基本思路：按键扫描-D/A转换、相关运算、显示，按前循环。4.2 系统软件流程为步系统初始化端口设置后单片立即取得系统上电后预设电压的值，经D/A转换、稳压、A

44、/D转换到数码管显示。单片机循环对按键进行扫描，若检测到有按键按下，则判断是哪个键按下，再去执行各按键所对应的程序。KEYSET键是设定电压键，KEYCFM为标定电压键，KEYUP增电压键，步增值为0.1V，KEYDOWN为步减电压键，步减值为0.1V。本系统的软件设计流程图如下，单片机的应用程序见附录：设定按键流程图5.系统测试与误差分析 5.1系统测试5.1.1软件测试1、测试软件程序編译器MedWin V3.02、编译结果在编制完汇编语言后，即在MedWin V3.界面下，进行编译，结果如下:根据提示，证明此次设计的程序基本上准确无误。然后，将hex文件加载到ISIS 7 Profess

45、ional仿真软件中。看系统电路的运行情况；如果程序逻辑与要求有误差可进一步修改，直到系统正常运行。5.1.2 硬件测试本设计不做实物，所有调试都在ISIS 7 Professional仿真完成。1、 DAC0832的参考电的调试，经过在ISIS 7 Professional仿真软件反复调试最终却认为10V2、运放lm358的负输入端电压是来自于DAC0832的输出。调试过程中，要测dac0832数据加1运算放大器lm358输出电压是0.05V；由于会存在误差，测试时又要考虑是否需要稍微増加或减少lm385的输入参考电压VERF以及它的反馈电阻值，以保证系统能按0.05V步进。3、稳压器lm3

46、17的输出电压调试，主要设置它的反馈电压（-1.25V），以保证能和运算放大器的电压输出同步。4、数控电源的最终输出电压没有达到步进为0.05V的指标，检查三端稳压器LM317性能的好坏和是否有误差；如果LM317性能良好，需耍协调前面三个步骤的调试，使最终的输出电压达到要求。5.1.3 系统整体测试1、测试工具在ISIS 7 Professional仿真里面找出直流电压表2、测试结果表5-1 电压测试表系统理论值测量值误差（V）系统输入数值显示电压实测电压10.05V0.05V0V150.75V0.75V001V532.65V3.65V0V603.00V3.00V0783.90V3.91V0

47、.01V874.35V4.35V0V1507.5V7.5V0V26913.45V13.45V0由于系统是仿真的，所以各方面都比较稳定，误差较小。6 单片机系统抗干扰说明单片机广泛应用于工业环境，工业场所不仅有弱点设备，而且有强电设备；不仅有数字电路，而且有许多模拟电路，形成一个强电与弱电、数字与模拟共存的局面，单片机系统面临严重的干扰。单片机应用系统既要求结构简单轻便，又要求它有较强的抗干扰能力，故单片机的抗干扰方法的正确应用十分重要。一般说来，单片机应用系统的可靠性设计技术主要考虑如下四个方面：1.元器件的选择：元器件是构成部件或系统的基础。要选择那些集成化程度高、抗干扰能力强、功耗又小的电

48、子元器件，这样有可能大幅度减少干扰的影响。2元部件的调整：元器件的精度是保证系统完成既定功能的重要保证。因此在使用前或使用都应对元器件及部件进行调整，使其工作于最佳状态。3.采用硬件抗于扰技术：硬件抗干扰技术是设计系统时首选的抗干扰措施，它能有效地抑制干扰源，阻断干扰传输通道。只要合理地布置与选择有关参数，硬件抗干扰措施就能抑制系统的绝大部分干扰。4采用软件抗干扰技术：尽管采取了硬件抗干扰措施，但由于干扰信号产生的原因很复杂，且具有很大的随机性，难免保证系统完全不受干扰。因此，往往在硬件抗干扰措施的基础上，采取软件抗干扰技术加以补充，作为硬件措施的辅助手段。软件抗干扰方法具有简单、灵活方便、耗

49、费小的特点，在计算机测控系统获得了广泛应用。在这里介绍几种硬件抗干扰方法：1抑制干扰源这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则，常常会起到事半功倍的效果，主要有减小干扰源的电压突变与电流突变两种方法。减小干扰源的电压突变影响主要是通过在干扰源两端并联电容来实现，减小干扰源的电流突变则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。本文中运用到的措施有以下两种(2)电路板上每个集成块(IC)要并接一个00101PF高频电容，以减小比对电源的影响。注意高频电容的布线，连线应靠近电源端并尽量粗短，否则，等于增大了电容的等效串联电阻，合影响滤波效果。(3)布线时避免90。折线，减少高频噪声发射。

50、(4)晶闸管两端并接RC抑制电路，减小晶闸管产生的噪声(这个噪声严重时可能会把晶闸管击穿)。2切断干扰传播路径根据上节的分析，干扰的传播路径在总体上可划分为传导干扰和辐射干扰两类。 所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰，包括上节所说的直接耦合、公共阻抗耦合和电容耦合等方式。高频干扰噪声和有用信号的频率不同，可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播，有时也可加隔离光耦来解决。电源噪声的危害最大，要特别注意处理。所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰，有电磁感应耦合和辐射耦合等。一般的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离，用地线把它们隔离和在敏感器件上加屏蔽罩。 切

51、断干扰传播路径的常用措施如下：充分考虑电源对单片机的影响。电源做得好，整个电路的抗干扰就解决了一大半。许多单片机对电源噪声很敏感，要给单片机电源加滤波电路或稳压器，以减小电源噪声对单片机的干扰。比如，可以利用磁珠和电容组成形滤波电路，当然条件要求不高时也可用100欧电阻代替磁珠。实际上，目前市场上已经有十分成熟的电源模块，这些电源模块不但能够提供十分精准的单片机系统所需的直流电压，并且模块内部采用了隔离与保护的设计，能够有效地将外部电源与单片机电源隔离开，在有浪涌与冲击时可以形成保护，还具有快速的过流保护功能，十分方便。注意晶振布线。晶振与单片机引脚尽量靠近，用地线把时钟区隔离起来，晶振外壳接

52、地并固定。 (4)电路板合理分区。如强、弱信号，数字、模拟信号。尽可能把干扰源(如电机、继电器)与敏感元件(如单片机)远离。(5)用地线把数字区与模拟区隔离。数字地与模拟地要分离，最后在一点接于电源地。AD、DA芯片布线也以此为原则。(6)单片机和大功率器件的地线要单独接地，以减小相互干扰。大功率器件尽可能放在电路板边缘。单片机的抗干扰技术是复杂的学问，我们在这里就不一一列举，只说明一些与本文设计思想有关的抗干扰技术即可。实际描述的这些技术与其说是技术，不如说是思想，只有让这些思想贯穿电路设计始终，才能做到真正的抗干扰设计。单片机系统长期可靠、稳定的工作，离不开抗干扰技术的应用。由于本文的设计

53、比较简单，用到的器件都相对来说是干扰比较微弱的器件，软件设计也比较简单，所以系统抗干扰说明就简单介绍为主。总结在本次设计的过程中，我发现很多的问题，给我的感觉就是很难，很不顺手，看似很简单的电路，要动手把它给设计出来，是很难的一件事，主要原因是我们没有经常动手设计过电路，还有资料的查找也是一大难题，这就要求我们在以后的学习中，应该注意到这一点，更重要的是我们要学会把从书本中学到的知识和实际的电路联系起来，这不论是对我们以后就业还是学习，都会起到很大的促进和帮助，我相信，通过这次的毕业设计，在以后的学习中我会更加努力，力争把这门课学好，学精。同时，通过本次毕业设计，巩固了我们学习过的专业知识，也

54、使我们把理论与实践从真正意义。同时，通过本次毕业设计，巩固了我们学习过的专业知识，也使我们把理论与实践从真正意义上相结合了起来；考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料和组织材料的综合能力；从中可以自我测验，认识到自己哪方面有欠缺、不足，以便于在日后的学习中得以改进、提高；通过使用办公软件word文档,有利于提高工作效率。在设计中我用简短的汇编程序在LED显示屏实现加减电源值的显示。在设计中采用的芯片有AT89C51、LED1602显示。其特点：1.“+”、“”按键显示电源的值。2.硬件结构简单，应用广泛。3. LED1602显示，工作效率高，价格低廉等。通过本次简易数控电源设计，理论知识

55、学习和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富。为后继的学习和工作奠定的基础。致谢经过一个多月的忙碌，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个专科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有老师的督促指导，想要完成这个设计是难以想象的。所以在这里首先要感谢黄磊老师，他在百忙之中抽空给我指导写毕业设计。从理论学习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图

56、等整个过程中都给予了我悉心的指导。但是黄XX老师仍然细心地纠正论文中的错误。除了敬佩黄XX老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。其次要忠心的感谢指导我理论学习的老师，他们给予了我很多学习经验和技巧，以及与我一起学习和作毕业设计的各位同学，他们给了我许多建议和意见。在这次设中我克服了许多困难，最后将设计圆满的完成。在设计期间，导师黄XX老师一直给予我热心的指导和帮助，还不定时的和我们见面，了解我们的毕业设计进度，同时帮我们指导和解决设计中遇到的困难。黄老师在论文的题目设计、问题的深入讲解上所给予我了很大帮助与指导，协助我完成了毕业设计

57、论文，并且对我的毕业设计论文进行了仔细的检查，并提出了许多宝贵的修改意见。黄XX老师一丝不苟，严谨细致的作风一直是我学习、生活中的榜样，不仅授我以文，更教我做人，使我终身受益。同时也对本组的各位同学表示感谢，在这次的设计中，我们互相帮助，互相鼓励，共同探讨和解决设计中遇到的问题，不但相互得到了提高，也增强了我们的团队意识。另外还要特别感谢隔壁班的几个同学，在我毕业设计过程中给予了我很大的帮助和支持，才能让我的设计进行的相当顺利。感谢为评阅本文付出辛勤劳动的所有老师评委! 最后，再一次衷心感谢所有关心和帮助过我的人们。参考文献1 张迎新. 单片机原理与应用 X . 北京: 电子工业出版社,200

58、5.2 杨志忠,卫桦林. 数字电子技术X . 北京:高等教育出版社,2004.3 张迎新. 单片机初级教程X . 北京:北京航空航天大学出版社,2000.4 唐泽荷,段军政,王应勋. 数字逻辑电路基础X . 西安:西安交通大学出版社,1994.5 李华.MCS51系列单片机实用接口技术X.北京.北京航空航天大学出版社，2001 6 潭浩强.C语言程序设计X.北京.清华大学出版社,20017 谢维成.单片机原理与应用及C51程序设计.北京：清华大学出版社，20078 李叶紫.MCS-51单片机应用教程M北京：清华大学出版社，20049 胡健.单片机实用教程M.北京：兵工厂出版社，200110胡健

59、.单片机原理及接口技术M. 北京：兵工厂出版社，200411万光毅,严毅. 单片机实验与实践教程(一) X . 北京:北京航空航天大学出社,2003.12M.MORRIS MANODigital Design(Third Edition) Higher Education Press 200213ATMEL AT89C2051 Micro controller DATA BOOKM 14Power Integration. Inc.Nationai semiconductor datasheetsR.200515 Clovis L.Tondo, Scott E.Gimpel. The C An

60、swer Book Solutions to the Exercises in The C Programming Language RJ.2000 32RSEQUP3.0RWEQUP3.1EEQUP3.2ORG0000HLJMPAA01ORG000BHLJMPZD01ORG002BHAA01:MOVP0,#0FFHMOVP1,#0FFHMOVP2,#00HMOVP3,#00HMOVSP,#70HMOV30H,#38MOV31H,#0MOV32H,#0MOV33H,#-2MOV34H,#0MOV35H,#0MOVTMOD,#01HMOVTH0,#(65536-1000)/256MOVTL0,#

61、(65536-1000)MOD 256CLRTR1SETBTR0SETBET0SETBEASETBP3.5SETBP3.6ZCX:LCALLAC01LCALLAS01LCALLAM01LJMPZCXAC01:JBP3.5,AC05JNBP3.5,$MOVA,3AHCJNEA,#50,AC02LJMPAC03AC02:INC3AHLCALLAF01LCALLAL01RETAC03:MOVA,3BHCJNEA,#250,AC04LJMPAC05AC04:INC3BHLCALLAF02LCALLAL03AC05:RETAS01:JBP3.6,AS05JNBP3.6,$MOVA,3AHCJNEA,#0,AS02LJMPAS03AS02:DEC3AHLCALLAF01LCALLAL0