53单片机的数控稳压电源设计

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1、。摘 要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。该直流稳压电源的输入为交流22OV，50Hz，输出电压为1.26V10V内连续可调，输出电流为500mA以上，并能够直观的显示输出电压。电源的控制电路选用AT89S51单片机为核心，以及数/模转换功能，具有线路简单、稳定性好、显示清晰直观等特点。文章中分析了电源的整体结构和工作原理，并详细的讲述了预

2、稳压电路、数/模转换电路、显示电路等电路的工作原理。给出了控制电路的硬件实现和主要的软件流程设计。关键词： 单片机；数码管；数/模转换；稳压AbstractDigitally controlled power supply technology, especially technology is a strong practical engineering technology, and service to all industries. Power electronics technology is the best application of energy technologies.

3、Technology combines the power of todays electrical, electronics, systems integration, control theory, materials, and many other subject areas. With the computer and communication technologies developed from modern information technology revolution, to the power electronics technology to provide a br

4、oad development prospects, but also to set a higher power supply requirements. The DC power supply input for the exchange of 22OV, 50Hz, output voltage of 1.26V 10V continuously adjustable output current of 500mA or more and be able to display visual output voltage. Power supply control circuit use

5、AT89S51 microcontroller as the core, as well as D / A converter functions, with simple circuit, good stability, showing a clear and intuitive and so on. The article analyzes the power of the overall structure and working principle and in detail about the pre-regulator circuit, D / A converter circui

6、t, display circuit so the circuit works. Gives the control circuit hardware implementation and the main software flow.Keywords：SCM; digital pipe; D / A converter; Regulators目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 设计任务与技术要求2第2章 方案的论证与设计32.1 方案选择32.2 方案的确定32.3 方框图的设计3本章小结4第3章 单元电路设计53.1 单片机电路设计53.1.1 AT8

7、9S51单片机53.1.2 AT89S51引脚功能53.1.3 单片机在电路中应用83.2 数/模转换电路设计103.2.1 DAC0832芯片简介103.2.2 DAC0832的主要特性参数113.2.3 DAC0832结构113.2.4 DAC0832的工作方式123.2.5 DAC0832在电路中的应用123.3 放大电路设计133.3.1 LM324简介133.3.2 LM324的特点143.4 稳压电路设计153.5 电源电路设计163.6 显示电路设计183.6.1 四位一体数码管（共阳）介绍183.6.2 四位一体数码管管脚183.6.3 驱动电路18本章小结19第4章 软件程序

8、设计204.1 程序流程图204.2 程序21本章小结22第5章 整机的工作原理235.1 工作原理235.2 整机原理图23本章小结23结 论25致 谢26参考文献27附录1 译文28附录2 英文参考资料31附录3 C程序35附录4 整机原理图42附录5 元器件表43第1章 绪论采用单片机的数字可调稳压电源价格低廉采用普遍使用的元件就能实现其功能，显示清晰直观，传统的模拟可调稳压电源没有读数，在读数过程中很不方便，并且长时间使用会造成输出电压不稳。数字可调稳压电源则采用先进的数显技术，使测量结果一目了然，只要仪表不发生跳数现象，测量结果就是唯一的，不仅保证读数的客观性与准确性，还符合人们的读

9、数习惯，能缩短读数和记录的时间。模拟可调稳压电源大多是通过调节电位器的阻值改变输出直流电压，电位器特别容易磨损，使用一段时间后就会出现接触不良，引起输出电压不稳定。数字可调稳压电源是通过接触按钮以步进方式选取不同的输出电压，再有数码管显示输出电压机器工作状态，工作稳定可靠。采用单片机的数字可调稳压电源，它具有输出电压容易改变、价格低廉、显示清晰直观、准确度高、扩展能力强等特点。1.1 课题背景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，服务于各行各业。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。直流稳压电源是电子技术常用的仪表设备之一，广泛的应用于教学、科研

10、等领域，是电子实验员、电子设计人员及电路开发部门进行试验操作和科学研究不可缺少的电子仪器。在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源来供电。而整个稳压过程是由电源变压器、整流、滤波、稳压等四部分组成。然而这种传统的直流稳压电源功能简单、不好控制、可靠性低、干扰大、精度低、复杂度高。普通的直流稳压电源品种有很多，但均存在一下二个问题：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，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。稳压方式均是采用串联型稳压电路，对过载进行限流和截流保护，电路构成复杂

11、，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成，若由晶体管滤波器来代替，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要直流稳压器就能用作家用电器的电源，就既降低了家用电器的成本，由缩小了其体积，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，电压的调节精度不高，读数欠直观，电位器也易磨损。而基于单片

12、机控制的直流稳压电源就较好地解决以上传统稳压电源的不足。数控稳压电源是电子行业发展的必然产物。近年来，随着电子技术的发展可调稳压电源应用的越来越广泛。目前，由各种单片机构成的数字稳压电源产品越来越多，已被广泛用于家庭电器、工业电器、军事电器等领域，显示出强大的生命力。与此同时，由于它扩展能力很强,功能日趋完善而扩展到人们生活的各个方面。1.2 设计任务与技术要求1.设计任务单片机控制数字显示可调稳压电源2.任务的技术要求1).输出电压为(1.2610)v2).输出误差0.1v3).额定输出电流500mA第2章 方案的论证与设计2.1 方案选择数控稳压电源是电子设备的重要部分，其质量好坏直接影响

13、着电子设备的可靠性，而且电子设备的故障60%来自电源。因此电源越来越受到人们的重视。电子电路及电子设备对电源最基本的要求就是电源的输出电压或输出电流要稳定。通过查阅大量资料，显示电路和控制电路是本电路的核心部分，对它的选择有以下三种方案：方案一：采用模拟电路采用模拟电路的可调稳压电路就是用一个多档开关来控制输出电压,而所谓的显示系统只是在多档开关的每个档的旁边注明电压值。随着电子行业的发展，它不耐用的弊端已经使它逐渐离开历史的舞台。方案二：采用纯数字电路纯数字电路的稳压电源避免了硬件之间的磨损，使得使用寿命大大提高，而且其输出电压也不会随时间产生误差。但是它的电路较为复杂，制作时很困难，由于电

14、路的复杂产生的问题也会很多。方案三：采用单片机的方法采用单片机的数字稳压电源是将数字电路和单片机很好地结合在一起，不但能够达到数字电路的效果，而且能够大大地简化复杂的纯数字电路。采用单片机后，还可以用软件实现保护功能，要扩展其他的功能也非常容易。2.2 方案的确定经过全方位的对比，使电路的设计更加合理化，切合技术指标的标准，觉得使用方案三单片机的方法简洁、灵活、可扩展性好更加的适合这次的毕业设计，并能够达到指标要求。2.3 方框图的设计经过对电路原理的分析，基本对电路有了一个大概的设计，如图2-1所示：单片机显示电路按键D/A转换控制电路稳压电路输出电路整流滤波变压器220v图2-1 整机方框

15、图方框图的论述：本电路通过按键设置数字电压值并且在数码管上显示，而设置的电压值通过单片机的P0口的8位数据线传输给D/A转换电路转换成模拟电压值，通过模拟放大器将电压放大后送给稳压电路最终输出。各部分功能：单片机：只要是起到控制作用显示电路：用来显示预置电压按键单元：对预置电压的改变D/A转换：将数字电压转换成为模拟电压控制电路：对稳压电路起到了控制作用稳压电路：输出恒定的电压本章小结本章主要介绍了对该课题的分析论证和方案的确立，以及方框图的设计及原理的阐述，在下一章节当中，将对该课题中各单元电路的具体设计方案、元器件的选择作进一步论述。第3章 单元电路设计3.1 单片机电路设计3.1.1 A

16、T89S51单片机AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS -51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双

17、向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个 全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断 系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适不同产品的要求的。3.1.2 AT89S51引脚功能AT89S51单片机兼容MCS-51指令系统、4k可反复擦写(1000次）ISP Flash ROM

18、、32个双向I/O口、4.5-5.5V工作电压、2个16位可编程定时/计数器、时钟频率0-33MHz、全双工UART串行中断口线、128x8bit内部RAM、2个外部中断源、低功耗空闲和省电模式、中断唤醒省电模式、3级加密位、看门狗（WDT）电路、软件设置空闲和省电功能、灵活的ISP字节和分页编程、双数据寄存器指针。AT89S51引脚图如图3-1所示。图3-1 AT89S51引脚图各个引脚功能：VCC：电源GND：地P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8

19、位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体如下表所示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。引脚号

20、第二功能：P1.0 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1 T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5 MOSI（在系统编程用）P1.6 MISO（在系统编程用）P1.7 SCK（在系统编程用）P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器（例如执行MOVXDPTR）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，

21、P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX RI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，p2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S51特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在flash编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。P3引脚号第二功能：P3.0 RXD（串行输入）P3.1 T

22、XD（串行输出）P3.2 INT0(外部中断0)P3.3 INT0(外部中断0)P3.4 T0（定时器0外部输入）P3.5 T1（定时器1外部输入）P3.6 WR(外部数据存储器写选通)P3.7 RD(外部数据存储器写选通)RST：复位输入。晶振工作时，RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器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。ALE/PROG：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（PROG

23、）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE 仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效。否则，ALE 将被微弱拉高。这个ALE使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。PSEN：外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当AT89S51从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存

24、储器时，PSEN将不被激活。EA/VPP：访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。3.1.3 单片机在电路中应用3.1.3.1 单片机在电路中引脚功能单片机在电路中的引脚使用如图3-2所示。P0口为8位数据传输口，XTAL1、XTAL2为单片机提供频率为12MHz的频率，P1口为显示电路提供段选数据，P3口的高四位为显示电路提供位选数据，RST是系统

25、复位，P2口的高四位用来扫描按键电路是否有按键按下。图3-2 单片机应用电路单片机的应用电路的主要作用是将按键电路的所预置的电压通过P1和P3口在显示电路中显示出来，并且将预置的电压通过单片机的P0口输出给数/模转换电路。3.1.3.2 时钟电路设计时钟是单片机的心脏，各部分都以时钟频率为基准，有条不紊的一拍一拍的工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。对于MCS-51系列的单片机，常用的时钟电路设计方式有内部时钟和外部时钟两种。内部时钟电路设计如下：利用AT89S51单片机内部一个高增益的反相放大器，把一个晶振体和两个电容器组成自激励振荡电路，接

26、于XTAL1和XTAL2之间。这样振荡器发出的脉冲直接送入内部时钟电路，如图3-3所示。图3-3 内部时钟电路本系统中晶振体选石英晶体，振荡频率为12MHz，电容器为33PF电容。3.1.3.3 复位电路设计单片机在启动或断电后，程序需要从头开始执行，机器内全部寄存器、I/O接口等都必须重新复位。复位方式有自动复位和手动复位两种。在AT89S51的ALE及两引脚输出高电平，RST引脚高电平到时，单片机复位。端的高电平直接由上电瞬间产生为上电复位，即自动复位；若通过按动按钮产生高电平复位，则称为手动复位。系统复位电路如图3-4所示。该复位电路在刚上电接通电源时，电容C相当于瞬间短路，+5V的高电

27、平立刻加到了RST端，该高电平使AT89S51全机复位。若运行过程中，需要程序从头执行，只需按动按钮即可。按下A键，则直接把+5V高电平加到了端，从而使其复位，这称为手动复位。显然，该电路既可上电复位又可手动复位。复位后，P0P3四个并行接口全为高电平，其它寄存器全部清零，只有SBUF寄存器状态不确定。图3-4 系统复位电路3.2 数/模转换电路设计3.2.1 DAC0832芯片简介DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片，如图3-5所示。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄

28、存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。图3-5 DAC0832引脚功能3.2.2 DAC0832的主要特性参数分辨率为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性度；单一电源供电（+5V+15V）；低功耗，200mW。3.2.3 DAC0832结构D0D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错)；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（选通数据锁存器），低电平有效；WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1

29、为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效；WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由WR1、XFER的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化；IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；Rfb：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；Vcc：电源输入端，

30、Vcc的范围为+5V+15V；VREF：基准电压输入线，VREF的范围为-10V+10V；AGND：模拟信号地DGND：数字信号地3.2.4 DAC0832的工作方式根据对DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。3.2.5 DAC0832在电路中的应用DAC0832是8位全MOS中速D/A转换器，如图3-6所示。采用R2RT形电阻解码网络，转换结果为一对差动电流输出，转换时间大约为1us。使用单电源+5V+15V供电。参考电压为-10V+10V。在此我们直接选择+5V作为参考电压。DAC0832有三种工作方式：直

31、通方式，单缓冲方式，双缓冲方式；在此我们选择直通的工作方式，将XFER、WR2、CS管脚全部接数字地。管脚8 接参考电压，在此我们接的参考电压是+10V。图3-6 数/模转换电路3.3 放大电路设计3.3.1 LM324简介LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。如图3-7所示。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一组运算放大器有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，

32、“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位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。图3-7 LM317外部引脚图3.3.2 LM324的特点1.短跑保护输出2.真差动输入级3.可单电源工作：3V-32V4.低偏置电流：最大100nA5.每封装含四个运算放大器。6.具有内部补偿的功能。7.共模范围扩展到负电源8.行业标准的引脚排列9.输入端具有静电保护功能图3-8 放大电路本单元只用到了LM324里面的2个运算放大器构成2级运放，主要是将数/模转换电路输出的电流转换成

33、为电压，并用这个电压去控制稳压电路输出一个恒定的电压值。3.4 稳压电路设计目前，集成稳压电源已经大量应用到电子系统中，使得整个电源部分工作更加可靠，体积大大减小，在电路图中用到了LM317、7805、7812、7912三端稳压器。作为此电源设计不可缺少的一部分，因此，应该对其功能、结构、参数、性能、工作条件进行更的深入的了解。这是一种很常用的稳压器，其外型不同于普通的小功率三极管如图所示3-9，317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.

34、6。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。 其基准电压标准值为1.25V（最小为1.20V，最大为1.30V），ADJ端电流标准值为50A，最大为100A。最小输出电流在输入输出压差为40V（极限值）时标准值为5mA，最大为10mA；最大输出电流在同样

35、条件下标准值为0.8A，最小为0.15A。其工作条件见表3-1。稳压器在空载时工作电流最小，此时，为保证额定的输出电压值，R的取值应为R=1.25/10mA=125 （3-1） 取标称值120。实际上R的取值通常在120240之间。由此可以写出上述电路的输出电压值计算公式，即Uo=1.25*(1+Rw/R)+IadjRw （3-2）式中，Iadj为50A,其变化不超过0.5A，因此，在设计时，上式后面一项可以忽略。C2主要是为了旁路上的纹波电压。 Uin Uout ADJ 3 2 2 LM317 1 2 3 1 图3-9 LM317的外型及符号表3-1工作条件 项 目 符 号 最 小 最 大输

36、入输出电压差V Uin-Uo 3 40输入电压V Uin 4.3 40 输出电压V Uo 1.25 37 输出电流A Io 0.15 1.5 表面温度C Topt 20 1253.5 电源电路设计在固定输出电压的集成稳压器中，常用的是三端固定正稳压器7800系列和三端固定负稳压器7900系列，它们的输出电压有5V，6V，8V，9V，10V，12V，15V，18V，24V等，输出电流有100mA(78L00系列、79L00系列)、500mA(78M00系列、79M00系列)、500mA(78M00系列、79M00系列)、1.5A（7800系列、7900系列），管脚如图3-10所示。7805791

37、21312378121322图3-10 7805、7812、7912管脚图由于在此电源的设计中用到的是小电流输出，所以在此主要介绍的是7812、7912、7805的外形封装及符号如图310所示（注意：三端稳压的封装不同，其引脚排列和名称也是不同的）。电源电路如图3-11所示。其输出与输入之间的电压差范围为26.2V，输出与公共端电压为5V。使用时在输入端接入大的有极性滤波电容外，还应接一个较小的无极性电容，以改善纹波，同时抑制输入瞬态过电压，该电容取值一般在0.10.47F之间；公共端必须可靠接地，否则，可能损坏稳压器；输出端不需要接大的电解电容，但要接一个小的无极性电容，以改善负载的瞬态响应

38、，取值范围也在0.10.47F之间。图3-11 电源电路3.6 显示电路设计3.6.1 四位一体数码管（共阳）介绍内部有4个单个数码管共用adp这8根数据线，为人们使用提供了方便，所以它有4个公共端，加上adp，共有12个引脚。电流：静态时，推荐使用10-15mA；动态时，16/1动态扫描时，平均电流为4-5mA，峰值电流50-60mA。电压：查引脚排布图，看一下每段的芯片数量是多少？当红色时，使用1.9V乘以每段的芯片串联的个数；当绿色时，使用2.1V乘以每段的芯片串联的个数。如图3-12所示。图3-12 四位一体数码管3.6.2 四位一体数码管管脚数码管的外部引脚与位选、段选对应如下:A1

39、1；B7；C4；D2；E1；F10；G5；BIT16；BIT28；BIT39；BIT412；DP3；3.6.3 驱动电路驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动，或者使用如BCD码二十进制译码器译码进行驱动。优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O端口多，如驱动5个数码管静态显示则需要5840根I/O端口来驱动，要知道一个89S51单片机可用的I/O端口只有32个，实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动，增加了硬件电路的复杂性。因本电路采用的是四位一体共阳极数码管，所以只需要位选上加三极管做驱动电路。本章小结本章主要介绍硬件电路的组成和各部分电路的设计，整个电路主要由

40、控制电路、数/模转换电路、驱动电路、放大电路、稳压电路、显示电路和按键电路组成。控制电路的主要核心元件就是单片机，单片机主要连接的电路是显示电路、数/模转换电路、按键电路，主要完成是将按键电路设置的预置电压一路送给显示电路显示，一路送给数/模转换电路输出，所有的操作都是由软件完成，在下一章节中将会介绍。数/模转换电路中的核心原件是DAC0832,DAC0832由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路所构成。8位输入锁存器用于存放CPU送来的数字量，是输入数字量得到缓冲和锁存；8位DAC寄存器用于存放待转换数字量；8位D/A转换电路有8位T形电阻网络和电子开关组成，电子开关受8位D

41、AC寄存器输出控制，T形电阻网络能输出和数字量成正比的模拟电流。驱动电路主要的作用就是将单片机输出的电流、电压按一定比例进行放大为显示电路提供足够大的功率。放大电路由两级运算放大器组成，主要作用是将DAC0832输出的模拟电流按一定比例放大并且转换成电路中需要的电压去控制稳压电路。稳压电路主要是受放大电路所输出的电压控制，将其电压稳定输出，并且将误差电压控制在最小的范围内。第4章 软件程序设计系统软件设计主要是为了保证和硬件电路相结合，正确地实现电路的整体要求。软件设计有两种方法：一种是自上而下，逐步细化；一种是自下而上，先设计出每一个具体的模块，最后组成一个系统。本次系统软件设计采用了自上向

42、下的模块化结构方式。在进行软件设计时，我遵循实用性、先进性、系统性及规范性的原则。4.1 程序流程图在程序的编写过程中用到的编译工具是Keil，硬件和软件的仿真通过Proteus软件完成，程序流程图见图4-1。程 序 初 始 化键 盘 扫 描显 示 程序开始检测 按键NYD/A 转 换延时程序结束电压 检测中 断YN图 4-1 软件流程图4.2 程序C程序代码见附录3本章小结本章主要是根据电路原理图，去制作程序流程图，在根据程序流程图去编写本电路的源程序。在这一章主要介绍了主程序和中断服务程序的设计，主程序是一个设计中的核心，其它子程序都是围着它来展开的，控制各子程序间进行合理的调用。中断服务

43、设计是本设计的主体，按键扫描、读取按键、电压检测、电压转化、延时等功能都是通过中断服务程序来实现的，由附录4原理图可知，本电路中只用到了外部中断0，但是触发的方式是按键触发。因此，我使用软件和硬件相结合的方法来实现其控制功能。我通过与门将四个按键与外部中断0相连，只要其中一个按键按下，就能使外部中断向CPU发出中断请求，再利用软件的判断功能，完成不同子程序的调用，从而根据流程图编写程序实现电路的功能。第5章 整机的工作原理5.1 工作原理数控稳压电源的原理是基于普通直流稳压电源的基础上进行的新设计，其中包括数字电路、模拟电路和电源电路。参看整机原理图。电源电路是将市电220v电压变换成为整机各

44、个部分所需要的工作电压，它为控制电路、数/模转换电路、稳压电路中各个芯片提供基准电压，主要是为lm317提供17.4v-20.1v电压、单片机和数/模转换电路提供+5v电源电压和lm324芯片的供电电压+12v、-12v。因此，为各个电路正常工作起到的了重要的作用。单片机通过驱动电路与数码管相连接，并且通过按键去控制调节在数码管上显示预置电压，采用的方式为外部中断0（/INT0）实现，而且设置的预置电压通过单片机的P0口输出给数/模转换电路，8为数据通过数/模转换电路转换成模拟电压输出，在这里使用的数/模转换电路中的核心芯片是DAC0832，其原理是将数字电压值转换成模拟电流输出的，而输出的电

45、流信号很弱，所以必须将电流信号放大输出，所以DAC0832输出的电流直接送给运算放大器，后面接的芯片是lm324的adj调整端，lm324内部是4个运算放大器，本电路中只用到了其中的2级运算放大器完成的，第一级放大器的输出端与DAC0832的9脚Rfb通过变阻器相连接，主要是用来调节运算放大器输出端电压的波动，将最终得到的输出电压送给稳压电路经过稳压输出，数模转换电路输出的电流太小不够后级电路的使用所以在稳压电路中选用的芯片为lm317，lm317理论输出电流可以达到1.5A左右，最后通过lm317的2脚接输出电路。5.2 整机原理图原理图的设计是完全按照方框图去设计的，每一个环节通过查阅资料

46、去挑选电路中合适原件，整机原理图见附录4。本章小结本章节主要介绍该电路的信号流程以及对整机工作原理的叙述，整机电路的组成和各部分电路的功能，各个电路中所用到的核心元器件，各个元器件在电路中的作用在上一章节中已经详细介绍，整机原理图是完全按照方框图设计的，在方框图中已经详细构造出各部分电路，以及各部分电路的作用都已经列出，根据各部分电路要求实现的功能选取元器件，并且严格按照技术指标去参照元器件特性、参数选取，这样在调试的过程中会减少很多不必要的麻烦，以为本电路中用到了模拟电路，所以元器件的参数会直接影响电路中的电压、电流。结 论本次毕业设计所做的是基于单片机的数控稳压电源，通过查阅资料和实践操作

47、对数控稳压电源的工作原理及相关元器件的功能和使用更加熟悉，本电路的主要特点是使用简单、稳定度高、显示直观、调整范围宽非常符合人们生产生活需要，它在现实生活中应用非常广泛，有着实际的意义。整个电路主要组成（核心元器件）由控制电路（AT89S51）、数/模转换电路（DAC0832）、驱动电路（9014）、放大电路（LM324）、稳压电路（LM317）、显示电路（数码管）和按键组成。通过按键设置预置电压后由单片机分成两路：一路通过P1口和P3口送给显示电路显示电压，一路通过P0口送给数/模转换电路在经过运算电路转换成电路中需要的模拟电压去控制稳压电路，在经过稳压后输出。在这次毕业设计中我的收获很多，

48、从方案构思到方案的确定，电路的制作、程序调试、以及论文的撰写和整理，我抓住了每一个提高自己的机会，每一个环节都是提高我专业和综合能力的机会，当然在这过程中我也遇到了很多问题，通过查阅和搜集资料去解决，在这个过程中我慢慢的学会了如何独立去完成任务，同时也付出了很多的努力和辛苦，力求把每一个环节做到最完美。通过本次毕业设计使我对自己增加了很大的信心，从开始的不知道从何入手到作品的渐渐完成，在这个过程中完全的凸现出了理论知识的重要性，以及理论和实践相结合的必要性，在这过程中也将以前学过的专业知识又从新温习了一下，而在制作的过程中也遇到了很多的问题，通过大量的查阅资料去解决问题这也是不断的在学习新知识

49、的一个过程，完全脱离了过去死记硬背的痛苦，知识是在不断的运用中掌握的，而不是靠死记硬背去掌握的，可以说毕业设计是我综合素质的一种体现吧。致 谢这次毕业设计是我大学中的最大收获，不仅充实了自己，还增添了我的自信心，然而在本次毕业设计中我也遇到过很多困难，由于的选择的课题难度较大，所以在一开始的安装到后来的调试都遇到过很棘手的问题，但是我从没有气馁，在指导教师的耐心帮助下，我努力的克服了这些困难。在我对知识的理解上有偏差的情况下，指导教师给我耐心的讲解使我正确的理解了相关知识，在原理图出现错误的情况下，指导教师在我找出错误的情况下耐心的帮我分析，同时我也了解了错误的原因。老师是在自己工作很忙的情况

50、下抽出时间指导我们的。毕业设计成功的完成，包含了老师很多辛勤的汗水。在白亚梅老师的帮助下使我在模拟电子技术和数字电子技术方面有了很大的提高，在这里我要特别感谢您！作为指导老师您不厌其烦的为我讲解电路原理，帮助我分析电路，帮助我查找资料，分析制作过程中遇到的问题，为了我能更好的完成和掌握毕业设计也花费了您大量的时间和精力。同时我还要感谢电子系所有的老师给予我的关心、帮助和指导，为了我们能从这次毕业设计上能真正的学到些东西，也耗费了您们大量的精力。也感谢学校领导对我们的毕业设计的足够重视和支持，为我们毕业设计进行筹划。感谢学校为我们提供财力和物力的支持，实验室和实验仪器和工具，我们在实验室这样方便

51、的条件下完成了毕业设计的大部分内容，我们最大的收获就是老师最大的安慰。老师们！谢谢您！您们辛苦了！参考文献1 张毅刚. MCS-51单片机原理及应用. 哈尔滨工业大学出版社， 2004：32-402 李华. MCS-51系列单片机使用接口技术. 北京航空航天大学出版社，1990：67-943 徐建仁. 数字集成电路应用与实验. 国防科技大学出版社，1999：47-654 肖来胜. 单片机技术实用教程. 华中科技大学出版社，2004：121-1345 L.Battistel,D.Lauria,P.Vernillo.Controlstrategyofadvaneed25KV一50Hz eleetr

52、ifiedrailwaysystems.EleetriePowerApplieations，2001：54-766 周航慈. 单片机程序设计基础. 北京航空航天大学出版社，2003：89-1007 韩全立. 单片机控制技术及应用. 电子工业出版社，2001：54-778 何希才. 新型开关电源设计与维修. 国防工业出版社，2001：113-1379 F.Fisher.DeveloPmentofaIkwPolymereleetrolytefueleellPowersource.JoumalofPowerSource.ZOOI，92(l):236-24010 张庆双电子元器件的选用与检测机械工业出

53、版社，2003：1011 王新贤通用集成电路速查手册.山东科学技术出版社，2001：1512 刘光序电子报第37期，2007：3-413 邓汉馨模拟集成电子技术教程高等教育出版社，1994：35附录1 译文单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲，一块芯片就成了一台微型计算机。它的体积小、重量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过这种电脑通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘和显示器等组成。还有一类计算机，大多数的人却不是那么熟悉

54、。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机，顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它的体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，例如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统和家用电器等各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就出在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上

55、。 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。单片机的核心是CPU， CPU由运算器和控制器组成。运算器以完成二进制的算术/逻辑运算部件ALU为核心，再加上暂存器TMP、累加器ACC、寄存器B、程

56、序状态标志寄存器PSW。累加器ACC是一个八位寄存器，它是CPU中工作最频繁的寄存器。在进行算术和逻辑运算时，累加器ACC往往在运算前暂存一个操作数（如被加数），而运算后又保存其结果（如代数和）。寄存器B主要用于乘法和除法操作。标志寄存器PSW也是一个八位寄存器，用来存放运算结果，如有无进位、借位等。控制器是CPU的神经中枢，它包括定时控制逻辑电路、指令寄存器、译码器、地址指针DPTR及程序计数器PC、堆栈指针SP等。这里程序计数器PC是由16位寄存器构成的计数器。要单片机执行一个程序，就必须把该程序按顺序预先装入存储器ROM的某个区域。单片机动作时应按顺序一条条取出指令来加以执行。因此，必须

57、有一个电路能找出指令所在的单元地址，该电路就是程序计数器PC。当单片机开始执行程序时，给PC装入第一条指令所在地址，它每取出一条指令（如多字节指令，每取出一个指令字节），PC的内容就自动加1，以指向下一条指令的地址，使指令能顺序执行。只有当程序遇到转移指令、子程序调用指令，或遇到中断时，PC才转到所需要的地方去。 现在可以说单片机是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都纷纷推出了自己的单片机，从8位、16位到32位数不胜数，应有尽有，有与主流51系列兼容的，也有不兼容的。但是它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有

58、:低功耗CMOS化MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。像80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。 微型单片化现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM

59、)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路和时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，同时功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有很多种封装形式，其中SMD(表面封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。现在虽然单片机的品种繁多，各

60、具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以C8051为核心的单片机占据了半壁江山。而Microchip公司的PIC精简指令集也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场分额。此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。附录2 英文参考资料SCM also known as single-chip microcontroller, it is not the completion of a logic function of a chip, but to a c