基于單片機的直流可調(diào)電源的設(shè)計畢業(yè)論文

1、<p>　　題    目： 基于單片機的直流可調(diào)電源的設(shè)計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展,直流電源應(yīng)用非常廣泛,其好壞直接影響著電氣設(shè)備或控制系統(tǒng)的工作性能,目前,市場上各直流電源的基本環(huán)節(jié)大致相同，主要都包括交流電源、交流變壓器(有時可以不用)、整流電路、濾波穩(wěn)壓電路等

2、。因此對穩(wěn)壓直流電源的工作原理的理解非常必要。</p><p>　　本文運用了將單片機控制系統(tǒng)應(yīng)用于開關(guān)穩(wěn)壓電源的方法和原理，提出的開關(guān)電源可調(diào)穩(wěn)壓輸出的觀點。認為可以實現(xiàn)開關(guān)電源的數(shù)控調(diào)節(jié)，并通過分析穩(wěn)壓工作原理、電壓調(diào)節(jié)方法、AD芯片和單片機的工作原理，使輸出電壓下實現(xiàn)了0V~18V步進調(diào)節(jié)并具有“+”、“-”步進調(diào)節(jié)，最小步進為0.05V。經(jīng)過調(diào)節(jié)的電源電壓進過A/D轉(zhuǎn)換和單片機處理，用相應(yīng)的顯示設(shè)備直觀的

3、顯示出來，最終得出了直流開關(guān)電源在單片機的控制下能夠輸出穩(wěn)定的、可調(diào)的直流電壓的結(jié)論。</p><p>　　該可調(diào)穩(wěn)壓電源不僅具有開關(guān)電源體積小，損耗低，效率高的優(yōu)點，還具有線性電源輸出電壓紋波小，輸出特性好的優(yōu)點。并且引入單片機控制，使其在功能上具有一定智能化，能夠滿足一般低限度場合的供電需要。具有一定的的研究意義及實用價值。</p><p>　　關(guān)鍵字: 穩(wěn)壓電源，單片機，AD芯片&l

4、t;/p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the rapid development of electronic technology, the DC power supply is widely used, its quality directly affects the electrical device or contro

5、l the working performance of the system, at present, the market of the direct current power supply the basic link of roughly the same, mainly includes the AC power, the AC transformer ( sometimes can not), a rectificatio

6、n circuit, a filtering voltage stabilizing circuit. So the regulated DC power supply, the working principle of the understanding is</p><p>　　This paper discusses the application of the single chip microcompu

7、ter control system applied in switching power supply method and principle, put forward switching power supply adjustable voltage regulator output point of view. That can realize switching power supply control regulation,

8、 and through the analysis of the working principle of voltage, voltage regulation method, A / D chip and the principle, so that the output voltage to achieve 0.1 ~ 15V step regulator. Finally draw the conclusion th</p

9、><p>　　The adjustable regulated power supply not only has the switching power supply has the advantages of small volume, low loss, also has the advantages of small output ripple voltage of linear power supply,

10、output characteristics of good advantages. And the introduction of SCM control, its function has certain intelligence, can satisfy the general low limit the power needs of occasions. Has certain research value and practi

11、cal significance.</p><p>　　Keywords:  Regulated Power Supply  SCM  A/D Chip</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要2</b></p><p>　　Abs

12、tract3</p><p><b>　　目錄4</b></p><p><b>　　第1章  緒論6</b></p><p>　　1.1 穩(wěn)壓電源的發(fā)展和現(xiàn)狀6</p><p>　　1.1.1 線性穩(wěn)壓電源6</p><p>　　1.1.2 開關(guān)穩(wěn)壓電源

13、7</p><p>　　1.2 穩(wěn)壓電源的應(yīng)用7</p><p>　　第2章  電源設(shè)計方案論證9</p><p>　　2.1 設(shè)計方案的分析9</p><p>　　2.1.1方案一采用分立元件9</p><p>　　2.1.2方案二采用單片機為控制核心10</p><p>

14、;　　2.2  方案選擇11</p><p>　　第3章  電源系統(tǒng)硬件介紹12</p><p>　　3.1  AT89S52單片機的介紹12</p><p>　　3.1.1主要性能13</p><p>　　3.1.2功能引腳說明13</p><p>　　3.1.3 控制或與其他

15、電源復(fù)用引腳RST，ALE,VPP13</p><p>　　3.1.4 輸入/輸出引腳14</p><p>　　3.1.5 AT89S52內(nèi)部電路框圖15</p><p>　　3.2  數(shù)碼管顯示16</p><p>　　3.2.1  數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及原理16</p><p>　　3.2.2

16、 數(shù)碼管顯示方式18</p><p>　　3.3  TLC1543AD轉(zhuǎn)換芯片19</p><p>　　3.3.1 TLC1543芯片的工作時序20</p><p>　　3.3.2   TLC1543的軟硬設(shè)計要點21</p><p>　　3.3.3  TLC1543芯片的應(yīng)用22&

17、lt;/p><p>　　3.4 TIP41芯片22</p><p>　　3.5 DAC0832轉(zhuǎn)換芯片23</p><p>　　3.5.1 DAC0832引腳功能說明23</p><p>　　3.5.2 D/A轉(zhuǎn)換原理25</p><p>　　3.5.3 D/A轉(zhuǎn)換器性能參數(shù)28</p><

18、;p>　　3.5.4 DAC0832的工作方式29</p><p>　　第4章  電源硬件電路設(shè)計30</p><p>　　4.1硬件電路的總體結(jié)構(gòu)30</p><p>　　4.2主機電路設(shè)計31</p><p>　　4.3  系統(tǒng)電源模塊硬件電路設(shè)計32</p><p>　　4.3

19、.1 系統(tǒng)供電模塊電路設(shè)計32</p><p>　　4.3.2電壓調(diào)整模塊34</p><p>　　4.4 D／A轉(zhuǎn)換模塊35</p><p>　　4.5 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路36</p><p>　　4.6 鍵盤電路設(shè)計37</p><p>　　4.7數(shù)碼管顯示電路38</p>&

20、lt;p>　　4.7.1 74LS373芯片38</p><p>　　4.7.2 74ls138芯片39</p><p>　　4.8串行通信接口電路40</p><p>　　4.9復(fù)位電路41</p><p>　　4.10 時鐘電路42</p><p>　　4.11 硬件電路PCB圖42</p&

21、gt;<p>　　4.12硬件扛干擾措施43</p><p>　　第5章  電路軟件設(shè)計44</p><p>　　第6章 電路板的焊接及調(diào)試45</p><p>　　6.1電路板的焊接45</p><p>　　6.2電路板的調(diào)試45</p><p><b>　　結(jié)

22、論47</b></p><p><b>　　參考文獻48</b></p><p><b>　　致 謝49</b></p><p>　　附錄一 系統(tǒng)原理圖50</p><p>　　附錄2 程序源代碼51</p><p><b>　　第1章

23、60;緒論</b></p><p>　　隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展,直流電源應(yīng)用非常廣泛,其好壞直接影響著電氣設(shè)備或控制系統(tǒng)的工作性能。直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一，廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的多功能直流穩(wěn)壓電源功能簡單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復(fù)雜度高、效率低。而基于單片機控制的直流穩(wěn)壓電源能較好地解決以上傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的不足。</p><p>

24、;　　1.1 穩(wěn)壓電源的發(fā)展和現(xiàn)狀</p><p>　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，人們對如何提高電源的轉(zhuǎn)換效率，增強對電網(wǎng)的適應(yīng)性，縮小體積，減輕重量進入了深入的研究。開關(guān)電源應(yīng)運而生。七十年代，便應(yīng)用于電視機的接收，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛用于彩電，錄像機，計算機，通訊設(shè)備，醫(yī)療器械，氣象等行業(yè)。</p><p>　　其中電源是電子設(shè)備的心臟部分，其質(zhì)量的好壞直接影響著電子設(shè)備的可靠性與穩(wěn)定性，而且電子設(shè)

25、備的故障60%來自電源，因此作為電子設(shè)備的基礎(chǔ)元件，電源受到越來越多的重視?，F(xiàn)代電子設(shè)備使用的電源大致有線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源兩大類。</p><p>　　1.1.1 線性穩(wěn)壓電源</p><p>　　所謂線性穩(wěn)壓電源，是指在穩(wěn)壓電源電路中的調(diào)整管是工作在線性放大區(qū)。將220V、50Hz的工頻電壓經(jīng)過線性變壓器降壓以后，經(jīng)過整流、濾波和穩(wěn)壓，輸出一個直流電壓。線性穩(wěn)壓源的優(yōu)點是：電源穩(wěn)

26、定度及負載穩(wěn)定度較高；輸出紋波電壓??；瞬態(tài)響應(yīng)速度快；線路結(jié)構(gòu)簡單，便于維修；沒有開關(guān)干擾。缺點是：功耗大、效率低，其效率一般只有35~60%；體積大、質(zhì)量重、不能微小型化；必須有較大容量的濾波電容。其中，交換效率低下是線性穩(wěn)壓電源的重要缺點，造成了資源的嚴重浪費。在這種背景下，開關(guān)穩(wěn)壓電源應(yīng)運而生。</p><p>　　任何電子設(shè)備均需直流電源來供給電路工作。特別是采用電網(wǎng)供電的電子產(chǎn)品。為了適應(yīng)電網(wǎng)電壓波動和

27、電路的工作狀態(tài)變化，更需要具備適應(yīng)這種變化的直流穩(wěn)壓電源。</p><p>　　1.1.2 開關(guān)穩(wěn)壓電源</p><p>　　穩(wěn)壓電源的調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，主要優(yōu)越性是交換效率可高達70~95%。開關(guān)穩(wěn)壓電源的優(yōu)越性還體現(xiàn)在：功耗小、效率高。晶體管在激勵信號的激勵下，交替的工作在導(dǎo)通-截止的開關(guān)狀態(tài)，轉(zhuǎn)換速度很快，頻率一般為50kHz左右。開關(guān)晶體管的功耗很小，電源的效率可以大幅度的提高

28、，達到80%以上。體積小、重量輕。開關(guān)穩(wěn)壓電源里沒有采用笨重的工頻變壓器。調(diào)整管上的耗散功率大幅度降低以后，省去了較大的散熱片。</p><p>　　而且穩(wěn)壓范圍寬。開關(guān)電源的輸出電壓是由激勵信號的占空比來調(diào)節(jié)的，輸入信號電壓的變化可以通過調(diào)頻或調(diào)寬來控制，在工頻電網(wǎng)電壓變化較大時，它仍能保證有效的穩(wěn)定輸出電壓。</p><p>　　開關(guān)穩(wěn)壓電源實現(xiàn)穩(wěn)壓的方法也較多，可以根據(jù)實際應(yīng)用的要求

29、，靈活的選用各種類型的開關(guān)穩(wěn)壓電源。電路形式靈活多樣。</p><p>　　穩(wěn)壓電源的主要問題是電路比較復(fù)雜。輸出紋波電壓較高，瞬態(tài)響應(yīng)差，并且存在較為嚴重的開關(guān)干擾。當(dāng)今，開關(guān)穩(wěn)壓電源的進一步推廣應(yīng)用的困難是它的制作技術(shù)難度大，維修麻煩和成本較高。</p><p>　　穩(wěn)壓電源的效率是與開關(guān)管的變換速度成正比的。開關(guān)穩(wěn)壓電源中采用了開關(guān)變壓器，使之由一組輸入，得到極性，大小各不相同的多組

30、輸出。要進一步提高效率，必須提高電源的工作頻率。但是，當(dāng)頻率提高以后，對整個電路元器件的要求，有了進一步的提高。這是需要解決的第二個問題。</p><p>　　工作在線性狀態(tài)的穩(wěn)壓電源，具有穩(wěn)壓和濾波的雙重作用，因而串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源不產(chǎn)生開關(guān)干擾，且紋波電壓輸出較小。但是，在開關(guān)穩(wěn)壓電源中的開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)，其交變電壓和輸出電流會通過電路中的元器件產(chǎn)生較強的尖峰干擾和諧振干擾。這些干擾會進入市電電網(wǎng)，影響鄰近

31、的電子設(shè)備的正常工作。克服這一缺點，進一步提高它的使用范圍，是要解決的第三個問題。</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源是常用的電子設(shè)備，它能保證在電網(wǎng)電壓波動或負載發(fā)生變化時，輸出穩(wěn)定的電壓。一個低紋波、高精度的穩(wěn)壓源在儀器儀表、工業(yè)控制及測量領(lǐng)域中有著重要的實際應(yīng)用價值。本設(shè)計給出的穩(wěn)壓電源的輸出電壓范圍為0～18V，額定工作電流為0.5A，并具有"+"、"-"步進電壓調(diào)節(jié)

32、功能，其最小步進為0.05V。此外，還可用數(shù)碼管顯示器顯示其輸出電壓值。</p><p>　　1.2 穩(wěn)壓電源的應(yīng)用</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源已廣泛地應(yīng)用于許多工業(yè)領(lǐng)域中。在工業(yè)生產(chǎn)中(如電焊、電鍍或直流電機的調(diào)速等)，需要用到大量的電壓可調(diào)的直流電源，他們一般都要求有可以方便的調(diào)節(jié)電壓輸出的直流供電電源。目前，由于開關(guān)電源效率高，小型化等優(yōu)點，傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源、晶閘管穩(wěn)壓電源逐

33、步被直流開關(guān)穩(wěn)壓電源所取代。開關(guān)電源主要的控制方式是采用脈寬調(diào)制集成電路輸出PWM 脈沖控制電壓的輸出，采用模擬PID調(diào)節(jié)器進行脈寬調(diào)制，這種控制方式，存在一定的誤差和延滯性，而且電路比較復(fù)雜。本文設(shè)計了一種以高性能單片機為控制核心的輸出電壓大范圍連續(xù)可調(diào)的功率開關(guān)電源，由單片機和電源電壓調(diào)制電路產(chǎn)生PWM脈寬，對開關(guān)電源的主電路執(zhí)行數(shù)字控制，電路簡單，功能強大。因此本次畢業(yè)設(shè)計對學(xué)生在校所學(xué)的專業(yè)知識的運用有很大的意義，不僅會加強我們

34、的動手能力也是一次實踐，為以后走入社會奠定基礎(chǔ)。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計應(yīng)強調(diào)能力培養(yǎng)為主，在獨立完成設(shè)計任務(wù)的同時，還要注意其他幾方面能力的培養(yǎng)與提高，如獨立工作能力與創(chuàng)造力；綜合運用專業(yè)及基礎(chǔ)知識的能力，解決實際工程技術(shù)問題的能力；查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊和各種工具書的能力；工程繪圖的能力；書寫技術(shù)報告和編制技術(shù)資料的能力。研究方法方面為日后的畢業(yè)設(shè)計乃至畢業(yè)后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。  

35、0;                 </p><p>　　本次設(shè)計主要適用于自動化、電氣工程及其自動化、測控與儀器等專業(yè)，要求學(xué)生們具備數(shù)字電路、模擬電路、電路基礎(chǔ)、自動控制、電力電子、 C語言、電氣控制相關(guān)課程的知識，并具備一些基本的實踐操作

36、水平，為以后的就業(yè)打好一定的基礎(chǔ)。</p><p>　　第2章  電源設(shè)計方案論證</p><p>　　電源有線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)電源，兩者有優(yōu)、缺點。前者穩(wěn)定度高、輸出電壓連續(xù)可調(diào)、輸出紋波??；缺點是功耗大、效率低，為了解決散熱問題須加散熱片，增加了電源體積和重量。另外抗干擾能力較差。其原因是調(diào)整管工作在線性放大區(qū)，管子集電極電流和管壓降都很大，耗散功率=·很大。后者是

37、利用晶體管工作在飽和導(dǎo)通和截止狀態(tài)時，管耗很小。開關(guān)電源指調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)。因此開關(guān)電源效率高，小型化等優(yōu)優(yōu)點。</p><p>　　2.1 設(shè)計方案的分析</p><p>　　可調(diào)穩(wěn)壓電源的設(shè)計可以通過幾種方法實現(xiàn)，根據(jù)具體的設(shè)計要求，通過比較論證來確定我們到底要用哪個方案。</p><p>　　2.1.1方案一采用分立元件</p><p&

38、gt;　　采用模擬的分立元件，通過電源變壓器、整流濾波電路以及穩(wěn)壓電路，電網(wǎng)供給的交流電壓u1（220V，50Hz）經(jīng)電源變壓器降壓后，得到符合電路需要的交流電壓u2，在經(jīng)過穩(wěn)壓電路。實現(xiàn)線性穩(wěn)壓電源穩(wěn)定輸出正、負5V、15V等并能通過變阻器可調(diào)輸出0～18電壓，但由于模擬分立元件的分散性較大，各電阻電容之間的影響很大，因此所設(shè)計的指標不高，而且使用的器件較多，連接復(fù)雜，體積較大，供耗也大，效率低等。給焊接帶來了麻煩，同時焊點和線路較多

39、，使成品的穩(wěn)定性和精度也受到影響。其方案的結(jié)構(gòu)框圖如2.1所示：</p><p>　　圖2.1直 流 電 源 基 本 組 成 框 圖</p><p>　　2.1.2方案二采用單片機為控制核心</p><p>　　以一穩(wěn)壓電源為基礎(chǔ)，以高性能單片機系統(tǒng)為控制核心，以穩(wěn)壓驅(qū)動放大電路、過流檢測電路為外圍的硬件系統(tǒng)，在檢測與控制軟件的支持下實現(xiàn)對電壓輸出的數(shù)字控制，通過對

40、穩(wěn)壓電源輸出的電流、電壓進行數(shù)據(jù)采樣與給定數(shù)據(jù)比較，從而調(diào)整和控制穩(wěn)壓電源的工作狀態(tài)及監(jiān)測開關(guān)電路的。采用單片機作為控制器的簡易數(shù)控直流電源設(shè)計方案，本方案由運放組成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。既可實現(xiàn)穩(wěn)定的電壓輸出，而且輸出電壓連續(xù)步進可調(diào)，滿足設(shè)計要求。</p><p>　　設(shè)計原理，直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器T、整流、濾波和穩(wěn)壓電路四部分組成。電網(wǎng)供給的交流電壓u1（220V，50Hz）經(jīng)電源變壓器降壓后，得到符合電路

41、需要的交流電壓u2，然后由整流電路變換成方向不變、大小隨時間變化的脈動電壓u3，再用濾波器濾去其交流分量，就可得到比較平直的直流電壓uI。但這樣的直流輸出電壓，還會隨交流電網(wǎng)電壓的波動或負載的變動而變化。在對直流供電要求較高的場合，還需要使用穩(wěn)壓電路，以保證輸出直流電壓更加穩(wěn)定。</p><p>　　如圖2.2所示。設(shè)計方案采用單片機作為控制器完成數(shù)控部分、鍵盤、顯示器接口控制。輸出部分采用D/A0832與運算放

42、大器UA714以及A/DTLC1543，實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)壓電源的連續(xù)步進可調(diào)。輸出電壓波形由單片機的輸出數(shù)據(jù)控制，不僅可以輸出直流電平，而且只要預(yù)先生成波形的量化數(shù)據(jù)，就可以產(chǎn)生多種波形輸出。利用軟件和硬件結(jié)合的方法來設(shè)計穩(wěn)壓電源，其精度和穩(wěn)定性都有所提高。其結(jié)構(gòu)框圖如下所示： </p><p>　　圖2.2 可調(diào)電源結(jié)構(gòu)框圖</p><p><b>　　2.2  方案選擇&

43、lt;/b></p><p>　　以上兩種方案均可以達到輸出穩(wěn)壓電源的要求。方案一是利用純硬件來實現(xiàn)其功能的，穩(wěn)定度高、輸出電壓連續(xù)可調(diào)、輸出紋波??；但是功耗大、效率低，為了解決散熱問題須加散熱片，增加了電源體積和重量。另外抗干擾能力較差。其原因是調(diào)整管工作在線性放大區(qū)，管子集電極電流和管壓降都很大，耗散功率=·很大。方案二是以單片機核心控制器件，采用軟硬件結(jié)合來實現(xiàn)的。而方案二基于單片機控制的直

44、流穩(wěn)壓電源能較好地解決以上傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的不足。本電源采用全集成電路設(shè)計制成，具有短路過載自動保護功能。精度高，連續(xù)可調(diào)，利用晶體管工作在飽和導(dǎo)通和截止狀態(tài)時，管耗很小。開關(guān)電源指調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)。因此開關(guān)電源效率高，小型化等優(yōu)優(yōu)點?？捎糜诙嗦穼嶒炗秒?。</p><p>　　因此，我們采取方案二，通過單片機來控制直流穩(wěn)壓電源的輸出。</p><p>　　第3章  電源系統(tǒng)硬件介

45、紹</p><p>　　本系統(tǒng)由電源模塊、調(diào)壓模塊、D／A轉(zhuǎn)換模塊、顯示與鍵盤模塊組成，下面將介紹電源系統(tǒng)的主要相關(guān)硬件，其中主要有單片機AT89s52、數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、數(shù)碼管顯示器件等。</p><p>　　3.1  AT89S52單片機的介紹</p><p>　　AT89S52單片機為ATMEL所生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8

46、K在系統(tǒng)可編程Flsah存儲器，使用高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位定時器/

47、計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。R8 位微控制器8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程。如下圖所示：</p><p>　　圖3.1 單片機結(jié)構(gòu)圖&

48、lt;/p><p><b>　　3.1.1主要性能</b></p><p>　　1.內(nèi)部程序存儲器：4KB</p><p>　　2.外部數(shù)據(jù)存儲器：128B</p><p>　　3.外部程序存儲器：可擴展到64KB</p><p>　　4.輸入/輸出口線：32跟（4個端口，每個端口8跟）</p&

49、gt;<p>　　5.定時/計數(shù)器：2個16位可編程的定時計數(shù)器。</p><p>　　6.串行口：全雙工，2跟</p><p>　　7.寄存器區(qū)：在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的128B中劃出一部分作為寄存器區(qū)，分為四個區(qū)，每個區(qū)8個通用寄存器。</p><p>　　8.中斷源：5個中斷源，2個優(yōu)先級別</p><p>　　9.堆棧：最深1

50、28B</p><p>　　10.布爾處理機：即位處理器，對某些單元的某位做單獨處理。</p><p>　　11.指令系統(tǒng)（系統(tǒng)時鐘為12MHz時）：大部分指令執(zhí)行時間為1us；少部分執(zhí)行指令時間為2us；只有乘、除指令的執(zhí)行時間為4us。</p><p>　　3.1.2功能引腳說明</p><p>　　引腳結(jié)構(gòu)有雙列只差封裝（DIP）方式和

51、方形封裝方式。下面分別敘述這些引腳的功能。</p><p><b>　　1.主電源引腳</b></p><p>　　VCC：電源端 </p><p><b>　　GND：接地端</b></p><p>　　2.外接晶體引腳XTAL1和XTAL2</p><p>　　XTA

52、L1：晶體振蕩器接入的一個引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接地。</p><p>　　XTAL2：晶體振蕩接入的另一個引腳。采用外部振蕩器時，此引腳作為外部振蕩信號的輸入端。</p><p>　　3.1.3 控制或與其他電源復(fù)用引腳RST，ALE,VPP</p><p>　　RST：撫慰輸H入端。當(dāng)振蕩器運行時，在該引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。&l

53、t;/p><p>　　ALE：當(dāng)訪問外部存儲器時，ALE（地址鎖存允許）的輸出用于鎖存的地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍以不變的頻率（此頻率為振蕩器頻率的1/6）周期性地出現(xiàn)正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。在對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖。</p><p>　　如果需要

54、的話，通過對專用寄存器(SFR)區(qū)中的8EH單元的DO位置數(shù)，可禁止ALE操作。該位置數(shù)后，只有在執(zhí)行一條MOVX或MOVC指令期間，ALE才會被激活。另外，該引腳會被微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，該設(shè)定禁止ALE位無效。</p><p>　　程序儲存允許：程序儲存允許輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。當(dāng)80C51由外部程序存儲器取指令（或常數(shù)）時，每個機器周期兩次PSEN有效（即輸出2個脈沖).但在此期間內(nèi)，

55、每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的信號將不出現(xiàn)。</p><p>　　CPP：外部訪問允許端。要是CPU只訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），則VPP端必須保持低電平（接地）。然而要注意的是，如果保密位LB1被編程，復(fù)位時在內(nèi)部會鎖存VPP端的狀態(tài)。當(dāng)VPP端保持高電平（接Vcc端）時，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的程序。在FLASH存儲器編程期間，該引腳也用于施加12V的編程允許電源Vpp。

56、</p><p>　　3.1.4 輸入/輸出引腳</p><p>　　P0端口：P0是一個8位漏極開路型雙向I/O接口，作為輸出口用時，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動8個TTL輸入，在對端口寫1時，又可作高阻抗輸入端用。</p><p>　　在訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，它是分時多路轉(zhuǎn)換的地址（低8位）/數(shù)據(jù)總線，在訪問期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。在FLASH編程時，P0

57、端口接收指令字節(jié)；而在校驗程序時，則輸出指令字節(jié)。驗證時，要求外接上拉電阻。 </p><p>　　P1端口：P1是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個輸入口使用時，因為有內(nèi)部上拉電阻，哪些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。在對FLASH編程和程序校驗時，P1接收低8位地址。 </p><p>　　P2端口：P2是一個帶有內(nèi)部上拉電

58、阻的8位雙向I/O端口。P2的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P2作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，哪些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。</p><p>　　在訪問外部程序存儲器和16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時，P2送出高8位地址。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX@RI指令

59、）時，P2口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR）區(qū)中P2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不會改變。</p><p>　　在對FLASH編程和程序檢驗期間，P2也接受高位地址和一些控制信號。</p><p>　　P3端口：P3是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口

60、。P3作輸入口使用時，因為有內(nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。在89C51中，P3端口還用于一些復(fù)位功能。</p><p>　　3.1.5 AT89S52內(nèi)部電路框圖</p><p>　　圖3.2 AT89s52內(nèi)部電路框圖</p><p>　　3.2  數(shù)碼管顯示</p><p>　　單片機應(yīng)用系統(tǒng)中使用的顯

61、示器主要有發(fā)光二極管顯示器，簡稱LED；液晶顯示器，簡稱LCD。前者價廉，配置靈活，與單片機接口方便；后者可進行圖形顯示，但接口復(fù)雜，成本較高。結(jié)合本設(shè)計的特點，本次設(shè)計顯示設(shè)備采用四位數(shù)碼管來顯示輸出電壓。</p><p>　　3.2.1  數(shù)碼管結(jié)構(gòu)及原理</p><p>　　單片機中使用7段LED構(gòu)成字形“8”，另外，還與一個小數(shù)點發(fā)光二極管用以顯示數(shù)字、符號及小數(shù)點。這種

62、顯示器有共陰極和共陽極兩種，如圖3.3所示。發(fā)光二極管的陽極連在一起稱為共陽極顯示器，陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。一位顯示器由八個發(fā)光二極管組成，其中，7個發(fā)光二極管構(gòu)成字形“8”的各個筆劃（段）a-g,另一個小數(shù)點為dp發(fā)光二極管。當(dāng)在某段發(fā)光二極管施加一定的正向電壓是，該段筆劃即點亮；不加電壓則該段二極管不亮。為了保護各段LED不被損壞，需要外加限流電阻.</p><p><b>　　圖3.3

63、 數(shù)碼管</b></p><p>　　如果要顯示某個字形，則應(yīng)使此字形的相應(yīng)段點亮，也即送一個不同的電平組合代表的數(shù)據(jù)來控制LED的顯示字形，此數(shù)據(jù)稱為字符的段碼。數(shù)據(jù)字位數(shù)與LED段碼的關(guān)系如表所示。</p><p>　　表3-1 數(shù)碼管各段與輸出口各位的對應(yīng)關(guān)系</p><p>　　如使用共陽極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為0表示對應(yīng)字段亮，數(shù)據(jù)為1表示對應(yīng)字段暗；

64、如使用共陰極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為0表示對應(yīng)字段暗，數(shù)據(jù)為1表示對應(yīng)字段亮。如要顯示“0”，共陽極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為：11000000B（即C0H）；共陰極數(shù)碼管的字型編碼應(yīng)為：00111111B（3FH）。依次類推，可求得數(shù)碼管字型編碼如表2-4所示。</p><p><b>　　表3-2</b></p><p>　　共陰和共陽結(jié)構(gòu)的LED顯示器各筆劃段名和安排位置是相同

65、的。當(dāng)二極管導(dǎo)通時，相應(yīng)的筆劃段發(fā)亮，由發(fā)亮的筆劃段組合而顯示的各種字符。8個筆劃段hgfedcba對應(yīng)于一個字節(jié)（8位）的D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,于是用8位二進制碼就可以表示欲顯示字符的字形代碼。例如，對于共陰LED顯示器，當(dāng)公共陰極接地（為零電平），而陽極hgfedcba各段為0111011時，顯示器顯示"P"字符，即對于共陰極LED顯示器，“P”字符的字形碼是73H。</p>

66、<p>　　3.2.2  數(shù)碼管顯示方式</p><p>　　點亮LED顯示器有兩種方式：一是靜態(tài)顯示；二是動態(tài)顯示。在本次設(shè)計中，采用的是靜態(tài)顯示。</p><p>　　所謂靜態(tài)顯示，就是每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的I/O接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時，再發(fā)送新的字形碼，因此，

67、使用這種方法單片機中CPU的開銷小。</p><p>　　這種電路的優(yōu)點在于：在同一時間可以顯示不同的字符；但缺點就是占用端口資源較多。從下圖可以看出，每位LED顯示器需要單獨占用8根端口線，因此，在數(shù)據(jù)較多的時候，往往不采用這種設(shè)計，而是采用動態(tài)顯示方式。</p><p>　　圖3.4  動態(tài)顯示圖</p><p>　　所謂動態(tài)顯示，就是將要顯示的多位L

68、ED顯示器采用一個8位的段選端口，然后采用動態(tài)掃描一位一位地輪流點亮各位顯示器。下圖為4位LED顯示器動態(tài)顯示電路。</p><p>　　在此電路中，單片機的P0口用于控制4位LED的段選碼：P1口的P1.0~~P1.3用于控制4位LED位選碼。</p><p>　　由于所有的段選碼連在一起，所以同一瞬間只能顯示同一種字符。但如果要顯示不同字符，則要借助位選碼來控制。（如果LED為共陰則P

69、2.0~~P2.3輸出為高電平，如果LED為共陽則P1.0~~P1.3輸出為低電平。）</p><p>　　例如，現(xiàn)在要顯示5678四個數(shù)字，則首先應(yīng)該將“5”的顯示代碼（共陰LED顯示器的顯示代碼為6DH，共陽LED顯示器的顯示代碼為92H）由P1.0送出，然后P2.0~~P2.3輸出相應(yīng)位碼（LED為共陰則P2.0~~P2.3輸出1000，） LED為共陰則P2.0~~P2.3輸出0111）時，則可以看到在數(shù)

70、碼管1上顯示的數(shù)字為“5”。再將顯示的數(shù)字“5”延時5~10ms，以造成視覺暫留效果；同時代碼由P1.0送出。</p><p>　　用同樣的方法將其余3個數(shù)字“678”送數(shù)碼管2，3，4顯示，于是最后則可以在4位LED顯示器上看到“5678”四個數(shù)字。為了使顯示效果更加穩(wěn)定，可以使每個數(shù)碼管顯示的數(shù)字不斷的重復(fù)，但其中重復(fù)頻率達到了一定的程度的時候，加之人眼睛本身的視覺暫留效果的作用，便可以看到相當(dāng)穩(wěn)定的“567

71、8”四個數(shù)字。</p><p>　　3.3  TLC1543AD轉(zhuǎn)換芯片</p><p>　　TLC1543美國TI司生產(chǎn)的多通道、低價格的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。采用串行通信接口，具有輸入通道多、性價比高、易于和單片機接口的特點，可廣泛應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 。 TLC1543為20腳DIP裝的CMOS[5]。</p><p>　　10位開關(guān)電容逐次A/D逼近模數(shù)轉(zhuǎn)

72、換器，引腳排列下圖所示。</p><p>　　其中A0～A10（1～9 、11、12腳）為11 個模擬輸入端，REF+（14腳，通常為VCC）和REF-（13腳，通常為地）為基準電壓正負端，CS（15腳）為片選端，在CS端的一個下降沿變化將復(fù)位內(nèi)部計數(shù)器并控制和使能ADDRESS、I/O CLOCK （18腳）和DATA OUT（16腳）。ADDRESS（17腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端，是一個1的串行地址用來選擇下一個

73、即將被轉(zhuǎn)換的模擬輸入或測試電壓。DATA OUT 為A/D換結(jié)束3態(tài)串行輸出端，它與微處理器或外圍的串行口通信，可對數(shù)據(jù)長度和格式靈活編程。I/O CLOCK數(shù)據(jù)輸入/輸出提供同步時鐘，系統(tǒng)時鐘由片內(nèi)產(chǎn)生。芯片內(nèi)部有一個14通道多路選擇器，可選擇11個模擬輸入通道或3個內(nèi)部自測電壓中的任意一個進行測試。片內(nèi)設(shè)有采樣-保持電路，在轉(zhuǎn)換結(jié)束時，EOC（19腳）輸出端變高表明轉(zhuǎn)換完成。內(nèi)部轉(zhuǎn)換器具有高速（10µS轉(zhuǎn)換時間），高精度（

74、10分辨率，最大±1LSB不可調(diào)整誤差）和低噪聲的特點。</p><p>　　圖3.5 1543引腳排列</p><p>　　3.3.1 TLC1543芯片的工作時序</p><p>　　TLC1543工作時序如圖2示，其工作過程分為兩個周期：訪問周期和采樣</p><p>　　周期。工作狀態(tài)由CS使能或禁止，工作時CS必

75、須置低電平。CS為高電平時，I/O CLOCK、ADDRESS被禁止，同時DATA OUT為高阻狀態(tài)。當(dāng)CPU使CS變低時，TLC1543開始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，I/O CLOCK、ADDRESS使能，DATA OUT脫離高阻狀態(tài)。隨后，CPU向ADDRESS提供4位通道地址，控制14個模擬通道選擇器從11個外部模擬輸入和3個內(nèi)部自測電壓中選通1 路送到采樣保持電路。同時，I/O CLOCK輸入時鐘時序，CPU從DATA OUT 端接收前一次A/

76、D轉(zhuǎn)換結(jié)果。I/O CLOCK從CPU 接收10時鐘長度的時鐘序列。前4個時鐘用4位地址從ADDRESS端裝載地址寄存器，選擇所需的模擬通道，后6個時鐘對模擬輸入的采樣提供控制時序。模擬輸入的采樣起始于第4個I/O CLOCK下降沿，而采樣一直持續(xù)6個I/O CLOCK周期，并一直保持到第10個I/O CLOCK下降沿。轉(zhuǎn)換過程中，CS的下降沿使DATA OUT引腳脫離高阻狀態(tài)并起動一次I/O CLOCK工作過程。CS上升沿終止這個過程

77、并在規(guī)定的延遲時間內(nèi)使DATA OUT引腳返回到高阻狀態(tài)，經(jīng)過兩個系統(tǒng)時鐘周</p><p>　　圖3.6 1543工作時序</p><p>　　3.3.2   TLC1543的軟硬設(shè)計要點</p><p>　　TLC1543三個控制輸入端CS、I/O CLOCK、ADDRESS和一個數(shù)據(jù)輸出端DATA OUT遵循串行外設(shè)接口SPI協(xié)議

78、，要求微處理器具有SPI口。但大多數(shù)單片機均未內(nèi)置SPI口（如目前國內(nèi)廣泛采用的MCS51和PIC列單片機），需通過軟件模擬SPI協(xié)議以便和TLC1543接口。TLC 1543芯片的三個輸入端和一個輸出端與51 系列單片機的I/O口可直接連接。</p><p>　　軟件設(shè)計中，應(yīng)注意區(qū)分TLC1543的11個模擬輸入通道和3個內(nèi)部測試電壓地址（后3個地址只用來測試你寫的地址是不是正確的，真正使用時不用后三個地址）

79、。附表為模擬通道和內(nèi)部電壓測試地址。程序軟件編寫應(yīng)注意TLC1543通道地址必須為寫入字節(jié)的高四位，而CPU讀入的數(shù)據(jù)是芯片上次A/D轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)。在本文后附的程序中對此有詳細的說明。</p><p>　　表3-3  TCL1543模擬量輸入地址表</p><p>　　3.3.3  TLC1543芯片的應(yīng)用</p><p>　　TLC1543

80、與89C51接口程序，TLC1543與89C51接口程序應(yīng)完全依照TLC1543的工作時序編寫，主要由CONVETER 子程序組成。由于轉(zhuǎn)換完成的數(shù)據(jù)為10位，軟件編寫時將數(shù)據(jù)的高位字節(jié)存放在2EH單元中，低位字節(jié)存放在2FH單元中。其中R4、R3寄存器分別存放TLC1543的通道地址和數(shù)量；R1、R2寄存器存放A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。</p><p>　　3.4 TIP41芯片</p><p>

81、　　1、電流 - 集電極截止（最大）：700&micro;A </p><p>　　2、最大集電流--基極直流電壓： 最大值120V </p><p>　　3、發(fā)射極直流電壓： 最大值100V </p><p>　　4、基極直流電壓： 最大值5V </p><p>　　5、最高有效結(jié)溫：最大值150攝氏度 </p>&l

82、t;p>　　6、封裝形式： 直插封裝 TO-220 </p><p>　　7、管腳：B、C、E（正面看） </p><p>　　8、極限工作電壓： 100V </p><p>　　9、最大電流允許值： 6A </p><p>　　10、最大耗散率： 65W </p><p>　　11、放大倍數(shù)： 65 </

83、p><p>　　12、功率 - 最大：2W </p><p>　　13、頻率 - 轉(zhuǎn)換：3MHz</p><p>　　14、在某 Ic、Vce 時的最小直流電流增益 (hFE)：15 @ 3A, 4V </p><p>　　15、主要用途： 適用于電子開關(guān)線路 </p><p>　　16、性質(zhì)：低頻或音頻放大 （LF），

84、功率放大 （L）</p><p>　　3.5 DAC0832轉(zhuǎn)換芯片</p><p>　　DAC0832是采樣頻率為八位的D/A轉(zhuǎn)換芯片，集成電路內(nèi)有兩級輸入寄存器，使DAC0832芯片具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要(如要求多路D/A異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等)。所以這個芯片的應(yīng)用很廣泛,關(guān)于DAC0832應(yīng)用的一些重要資料見下圖： </p><

85、p>　　圖 DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果采用電流形式輸出。若需要相應(yīng)的模擬電壓信號，可通過一個高輸入阻抗的線性運算放大器實現(xiàn)。運放的反饋電阻可通過RFB端引用片內(nèi)固有電阻，也可外接。DAC0832邏輯輸入滿足TTL電平，可直接與TTL電路或微機電路連接。</p><p>　　3.5.1 DAC0832引腳功能說明</p><p>

86、;　　DAC0832是采用CMOS工藝制成的單片直流輸出型8位數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。如圖4-82所示，它由倒T型R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)、模擬開關(guān)、運算放大器和參考電壓VREF四大部分組成。運算放大器輸出的模擬量U0為：</p><p>　　圖 DAC0832工作原理圖</p><p>　　由上式可見，輸出的模擬量 與輸入的數(shù)字量 成正比，這就實現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。一個8位D/A轉(zhuǎn)換器有8個輸入端

87、（其中每個輸入端是8位二進制數(shù)的一位），有一個模擬輸出端。輸入可有28=256個不同的二進制組態(tài)，輸出為256個電壓之一，即輸出電壓不是整個電壓范圍內(nèi)任意值，而只能是256個可能值。圖4-83是DAC0832的引腳排列圖。</p><p>　　圖 DAC0832的引腳排列圖            

88、;           </p><p>　　D0~D7：數(shù)字信號輸入端。ILE：輸入寄存器允許，高電平有效。CS：片選信號，低電平有效。WR1：寫信號1，低電平有效。XFER：傳送控制信號，低電平有效。WR2：寫信號2，低電平有效。IOUT1、IOUT2：DAC電流輸出端。Rfb：是集成在片內(nèi)的外接

89、運放的反饋電阻。 Vref：基準電壓（-10~10V）。Vcc：是源電壓（+5~+15V）。AGND：模擬地 NGND：數(shù)字地，可與AGND接在一起使用。IN0~IN7：8路模擬信號輸入端。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號（轉(zhuǎn)換接受標志），高電平有效。OE：輸入允許信號，高電平有效。CLOCK(CP)：時鐘信號輸入端，外接時鐘頻率一般為640kHz。 Vcc：+5V單電源供電。 、 Vref(+),Vref(-)：基準電壓的正

90、極、負極。一般Vref(+)接+5V電源，Vref(-)接地。</p><p>　　A1、A2、A0 ：地址輸入端。ALE地址鎖存允許輸入信號，在此腳施加正脈沖，上升沿有效，此時鎖存地址碼，從而選通相應(yīng)的模擬信號通道。START：啟動信號輸入端，應(yīng)在此腳施加正脈沖，當(dāng)上升沿到達時，內(nèi)部逐次逼近寄存器復(fù)位，在下降沿到達后，開始A/D轉(zhuǎn)換過程。D7~D0：數(shù)字信號輸出端。 由A2、A1、A0三地址輸入端選通8路模擬信

91、號中的任何一路進行A/D轉(zhuǎn)換。DAC0832輸出的是電流，一般要求輸出是電壓，所以還必須經(jīng)過一個外接的運算放大器轉(zhuǎn)換成電壓。 </p><p>　　3.5.2 D/A轉(zhuǎn)換原理</p><p>　　數(shù)字量的值是由每一位的數(shù)字權(quán)疊加而得的。</p><p>　　D/A轉(zhuǎn)換器品種繁多，有權(quán)電阻DAC、變形權(quán)電阻DAC、T型電阻DAC、電容型DAC和權(quán)電流DAC等。<

92、;/p><p>　　為了掌握數(shù)/模轉(zhuǎn)換原理，必須先了解運算放大器和電阻譯碼網(wǎng)絡(luò)的工作原理和特點。</p><p><b>　　1. 運算放大器</b></p><p>　　運算放大器有三個特點：</p><p>　?、砰_環(huán)放大倍數(shù)非常高，一般為幾千，甚至可高達10萬。在正常情況下，運算放大器所需要的輸入電壓非常小。</

93、p><p>　?、戚斎胱杩狗浅４蟆＿\算放大器工作時，輸入端相當(dāng)于一個很小的電壓加在一個很大的輸入阻抗上，所需要的輸入電流也極小。</p><p>　　⑶輸出阻抗很小，所以，它的驅(qū)動能力非常大。</p><p>　　2.由電阻網(wǎng)絡(luò)和運算放大器構(gòu)成的D/A轉(zhuǎn)換器</p><p>　　利用運算放大器各輸入電流相加的原理，可以構(gòu)成如圖10.7所示的、由電

94、阻網(wǎng)絡(luò)和運算放大器組成的、最簡單的4位D/A轉(zhuǎn)換器。圖中，V0是一個有足夠精度的標準電源。運算放大器輸入端的各支路對應(yīng)待轉(zhuǎn)換資料的D0，D1，…，Dn-1位。各輸入支路中的開關(guān)由對應(yīng)的數(shù)字元值控制，如果數(shù)字元為1，則對應(yīng)的開關(guān)閉合；如果數(shù)字為0，則對應(yīng)的開關(guān)斷開。各輸入支路中的電阻分別為R，2R，4R，…這些電阻稱為權(quán)電阻。</p><p>　　假設(shè)，輸入端有4條支路。4條支路的開關(guān)從全部斷開到全部閉合，運算放大

95、器可以得到16種不同的電流輸入。這就是說，通過電阻網(wǎng)絡(luò)，可以把0000B~1111B轉(zhuǎn)換成大小不等的電流，從而可以在運算放大器的輸出端得到相應(yīng)大小不同的電壓。如果數(shù)字0000B每次增1，一直變化到1111B，那么，在輸出端就可得到一個0~V0電壓幅度的階梯波形。</p><p>　　3.采用T型電阻網(wǎng)絡(luò)的D/A轉(zhuǎn)換器</p><p>　　從下圖可以看出，在D/A轉(zhuǎn)換中采用獨立的權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)，

96、對于一個8位二進制數(shù)的D/A轉(zhuǎn)換器，就需要R，2R，4R，…，128R共8個不等的電阻，最大電阻阻值是最小電阻阻值的128倍，而且對這些電阻的精度要求比較高。如果這樣的話，從工藝上實現(xiàn)起來是很困難的。所以，n個如此獨立輸入支路的方案是不實用的。</p><p>　　圖 T網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換圖</p><p>　　在DAC電路結(jié)構(gòu)中，最簡單而實用的是采用T型電阻網(wǎng)絡(luò)來代替單一的權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)，整個電

97、阻網(wǎng)絡(luò)只需要R和2R兩種電阻。在集成電路中，由于所有的組件都做在同一芯片上，電阻的特性可以做得很相近，而且精度與誤差問題也可以得到解決。</p><p>　　下圖是采用T型電阻網(wǎng)絡(luò)的4位D/A轉(zhuǎn)換器。4位元待轉(zhuǎn)換資料分別控制4條支路中開關(guān)的倒向。在每一條支路中，如果（資料為0）開頭倒向左邊，支路中的電阻就接到地；如果（資料為1）開關(guān)倒向右邊，電阻就接到虛地。所以，不管開關(guān)倒向哪一邊，都可以認為是接“地”。不過，只

98、有開關(guān)倒向右邊時，才能給運算放大器輸入端提供電流。</p><p>　　T型電阻網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點A的左邊為兩個2R的電阻并聯(lián)，它們的等效電阻為R，節(jié)點B的左邊也是兩個2R的電阻并聯(lián)，它們的等效電阻也是R，…，依次類推，最后在D點等效于一個數(shù)值為R的電阻接在參考電壓VREF上。這樣，就很容易算出，C點、B點、A點的電位分別為-VREF/2，-VREF/4，-VREF/8。</p><p>　　圖

99、 T型網(wǎng)絡(luò)電阻D/A轉(zhuǎn)換器</p><p>　　在清楚了電阻網(wǎng)絡(luò)的特點和各節(jié)點的電壓之后，再來分析一下各支路的電流值。開關(guān)S3，S2，S1，S0分別代表對應(yīng)的1位二進制數(shù)。任一資料位Di=1，表示開關(guān)Si倒向右邊；Di=0，表示開關(guān)Si倒向左邊，接虛地，無電流。當(dāng)右邊第一條支路的開關(guān)S3倒向右邊時，運算放大器得到的輸入電流為-VREF/（2R），同理，開關(guān)S2，S1，S0倒向右邊時，輸入電流分別為-VREF/（4

100、R），-VREF/（8R），-VREF/（16R）。</p><p>　　如果一個二進制數(shù)據(jù)為1111，運算放大器的輸入電流</p><p>　　I=-VREF/（2R）-VREF/（4R）-VREF/（8R）-VREF/（16R）</p><p>　　=-VREF/（2R）（20+2-1+2-2+2-3）</p><p>　　=-VREF/

101、（24R）（23+22+21+20）</p><p><b>　　相應(yīng)的輸出電壓</b></p><p>　　V0=IR0=-VREFR0（24R）（23+22+21+20）</p><p>　　將資料推廣到n位，輸出模擬量與輸入數(shù)字量之間關(guān)系的一般表達式為：</p><p>　　V0=-VREFR0/（2nR）（Dn-

102、12n-1+Dn-2 2n-2+…+D121+D020） (Di=1或0)</p><p>　　上式表明，輸出電壓V0除了和待轉(zhuǎn)換的二進制數(shù)成比例外，還和網(wǎng)絡(luò)電阻R、運算放大器反饋電阻R0、標準參考電壓VREF有關(guān)。</p><p>　　3.5.3 D/A轉(zhuǎn)換器性能參數(shù)</p><p>　　在實現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換時，主要涉及下面幾個性能參數(shù)。</p>

103、;<p>　?、欧直媛省７直媛适侵缸钚≥敵鲭妷海▽?yīng)于輸入數(shù)字量最低位增1所引起的輸出電壓增量）和最大輸出電壓（對應(yīng)于輸入數(shù)字量所有有效位全為1時的輸出電壓）之比， </p><p>　　例如，4位DAC的分辨率為1/(24-1)=1/15=6.67%（分辨率也常用百分比來表示）。8位DAC的分辨率為1/255=0.39%。顯然，位數(shù)越多，分辨率越高。</p><p>　　⑵

104、轉(zhuǎn)換精度。如果不考慮D/A轉(zhuǎn)換的誤差，DAC轉(zhuǎn)換精度就是分辨率的大小，因此，要獲得高精度的D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果，首先要選擇有足夠高分辨率的DAC。</p><p>　　D/A轉(zhuǎn)換精度分為絕對和相對轉(zhuǎn)換精度，一般是用誤差大小表示。DAC的轉(zhuǎn)換誤差包括零點誤差、漂移誤差、增益誤差、噪聲和線性誤差、微分線性誤差等綜合誤差。</p><p>　　絕對轉(zhuǎn)換精度是指滿刻度數(shù)字量輸入時，模擬量輸出接近理論值的

105、程度。它和標準電源的精度、權(quán)電阻的精度有關(guān)。相對轉(zhuǎn)換精度指在滿刻度已經(jīng)校準的前提下，整個刻度范圍內(nèi)，對應(yīng)任一模擬量的輸出與它的理論值之差。它反映了DAC的線性度。通常，相對轉(zhuǎn)換精度比絕對轉(zhuǎn)換精度更有實用性。</p><p>　　相對轉(zhuǎn)換精度一般用絕對轉(zhuǎn)換精度相對于滿量程輸出的百分數(shù)來表示，有時也用最低位（LSB）的幾分之幾表示。例如，設(shè)VFS為滿量程輸出電壓5V，n位DAC的相對轉(zhuǎn)換精度為±0.1%，則

106、最大誤差為±0.1%VFS=±5mV；若相對轉(zhuǎn)換精度為±1/2LSB，LSB=1/2n，則最大相對誤差為±1/2n+1VFS。</p><p>　?、欠蔷€性誤差。D/A轉(zhuǎn)換器的非線性誤差定義為實際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想特性曲線之間的最大偏差，并以該偏差相對于滿量程的百分數(shù)度量。轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計一般要求非線性誤差不大于±1/2LSB。</p><p&g

107、t;　?、绒D(zhuǎn)換速率/建立時間。轉(zhuǎn)換速率實際是由建立時間來反映的。建立時間是指數(shù)字量為滿刻度值（各位全為1）時，DAC的模擬輸出電壓達到某個規(guī)定值（比如，90%滿量程或±1/2LSB滿量程）時所需要的時間。</p><p>　　建立時間是D/A轉(zhuǎn)換速率快慢的一個重要參數(shù)。很顯然，建立時間越大，轉(zhuǎn)換速率越低。不同型號DAC的建立時間一般從幾個毫微秒到幾個微秒不等。若輸出形式是電流，DAC的建立時間是很短的；

108、若輸出形式是電壓，DAC的建立時間主要是輸出運算放大器所需要的響應(yīng)時間。</p><p>　　3.5.4 DAC0832的工作方式</p><p>　　DAC0832進行D/A轉(zhuǎn)換，可以采用兩種方法對數(shù)據(jù)進行鎖存。</p><p>　　第一種方法:是使輸入寄存器工作在鎖存狀態(tài)，而DAC寄存器工作在直通狀態(tài)。具體地說，就是使和都為低電平，DAC寄存器的鎖存選通端得不到

109、有效電平而直通；此外，使輸入寄存器的控制信號ILE處于高電平、處于低電平，這樣，當(dāng)端來一個負脈沖時，就可以完成1次轉(zhuǎn)換。</p><p>　　第二種方法:是使輸入寄存器工作在直通狀態(tài)，而DAC寄存器工作在鎖存狀態(tài)。就是使和為低電平，ILE為高電平，這樣，輸入寄存器的鎖存選通信號處于無效狀態(tài)而直通；當(dāng)和端輸入1個負脈沖時，使得DAC寄存器工作在鎖存狀態(tài)，提供鎖存數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換。</p><p>

110、;　　根據(jù)上述對DAC0832的輸入寄存器和DAC寄存器不同的控制方法，DAC0832有如下3種工作方式：</p><p>　?、艈尉彌_方式。單緩沖方式是控制輸入寄存器和DAC寄存器同時接收資料，或者只用輸入寄存器而把DAC寄存器接成直通方式。此方式適用只有一路模擬量輸出或幾路模擬量異步輸出的情形。</p><p>　　⑵雙緩沖方式。雙緩沖方式是先使輸入寄存器接收資料，再控制輸入寄存器的輸