畢業(yè)設(shè)計(jì)論文—基于51單片機(jī)的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源

1、<p><b>　　信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院</b></p><p><b>　　電子工程系</b></p><p>　　2014屆畢業(yè)論文設(shè)計(jì)</p><p>　　題 目 基于51單片機(jī)的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源 </p><p>　　專 業(yè) 電子工程

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　論文字?jǐn)?shù)

3、 </p><p>　　完成日期 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　數(shù)控直流穩(wěn)壓電源就是能用數(shù)字來(lái)控制電源輸出電壓的大小，而且能使輸出的直流電壓能保持穩(wěn)定、精確的直流電壓源。本文介紹了利用D/A轉(zhuǎn)換電路、輔助電源電路、去抖電路等組成的數(shù)

4、控穩(wěn)壓電源電路，詳述了電源的基本電路結(jié)構(gòu)和控制策略。它與傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源相比，具有操作方便，電壓穩(wěn)定度高的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、成本低，輸出電壓在1-10V之間連續(xù)可調(diào)，其輸出電壓大小以0.5V步進(jìn)，輸出電壓的大小調(diào)節(jié)是通過(guò)“”、“-”兩個(gè)鍵操作的，而且可以根據(jù)實(shí)際要求組成具有不同的輸出電壓值的穩(wěn)壓源電路。該電源控制電路選用89C51單片機(jī)控制主電路采用串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓技術(shù)具有線路簡(jiǎn)單、響應(yīng)迅速、穩(wěn)定性好、效率高等特點(diǎn)。</p&g

5、t;<p>　　關(guān)鍵詞：穩(wěn)壓電源、單片微型機(jī)；數(shù)控直流、D/A轉(zhuǎn)換；</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的產(chǎn)生背景1</p><p>　　1.2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的意義1</p&

6、gt;<p>　　1.3 系統(tǒng)主要功能2</p><p>　　1.4 研究中擬解決的主要問(wèn)題2</p><p>　　第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)3</p><p><b>　　2.1系統(tǒng)概述3</b></p><p>　　2.2系統(tǒng)整體概述4</p><p>　　2.2.1控制

7、部分5</p><p>　　2.2.2顯示部分5</p><p>　　2.2.3 鍵盤(pán)接口部分5</p><p>　　2.2.4 電源部分5</p><p>　　2.2.5 其它電路部分6</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.1 單片機(jī)主控電路設(shè)

8、計(jì)12</p><p>　　3.2 顯示電路13</p><p>　　3.3 按鍵電路15</p><p>　　3.4 電源電路18</p><p>　　3.5 系統(tǒng)時(shí)鐘及復(fù)位電路18</p><p>　　3.6 系統(tǒng)總電路19</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)21<

9、/p><p>　　4.1 主程序21</p><p>　　第五章 組裝與調(diào)試21</p><p>　　5.1硬件電路的布線與焊接21</p><p>　　5.2電路組裝和調(diào)試22</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)26</b></p><p><b>　　參

10、考文獻(xiàn)27</b></p><p><b>　　致 謝28</b></p><p><b>　　附 錄29</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　引言</b></p><

11、p>　　數(shù)控直流穩(wěn)壓電源是一種常見(jiàn)的電子儀器，廣泛地應(yīng)用于電子電路、教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究等領(lǐng)域。但是，目前使用的直流穩(wěn)壓電源大部分是線性電源，利用分立器件組成，其體積大、效率低，可靠性差，操作使用不方便，自我保護(hù)功能不夠，因而故障率高，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種電子、電器設(shè)備對(duì)穩(wěn)壓電源的性能要求日益提高、穩(wěn)壓電源不斷朝著小型化，高效率，低成本，高可靠性，低電磁干擾，模塊化智能化方向發(fā)展，以單片機(jī)系統(tǒng)為核心而設(shè)計(jì)制造出來(lái)的新一代穩(wěn)壓

12、電源不但電路簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉，性能卓越，而且由于單片機(jī)具有計(jì)算和控制能力，利用它對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行各種計(jì)算，從而可排除和減少由于騷擾信號(hào)和模擬電路引起的誤差，大大提高穩(wěn)壓電源輸出電壓和控制電流精度，降低了對(duì)模擬電路的要求。智能穩(wěn)壓電源可利用單片機(jī)設(shè)置周密的保護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，確保電源運(yùn)行可靠。輸出電壓和限定電流采用數(shù)字顯示，輸入采用鍵盤(pán)方式，電源的外表美觀，操作使用方便，具有較高的使用價(jià)值。</p><p>　　采

13、用單片機(jī)的數(shù)字可調(diào)穩(wěn)壓電源價(jià)格低廉采用普遍使用的元件就能實(shí)現(xiàn)其功能，顯示清晰直觀，傳統(tǒng)的模擬可調(diào)穩(wěn)壓電源沒(méi)有讀數(shù)，在讀數(shù)過(guò)程中很不方便，并且長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)造成輸出電壓不穩(wěn)。數(shù)字可調(diào)穩(wěn)壓電源克服了這個(gè)缺陷，它采用先進(jìn)的數(shù)顯技術(shù)，使測(cè)量結(jié)果一目了然，只要儀表不發(fā)生跳數(shù)現(xiàn)象，測(cè)量結(jié)果就是唯一的，不僅保證讀數(shù)的客觀性與準(zhǔn)確性，還符合人們的讀數(shù)習(xí)慣，能縮短讀數(shù)和記錄的時(shí)間。另外，模擬可調(diào)穩(wěn)壓電源大多是通過(guò)調(diào)節(jié)電位器的阻值改變輸出直流電壓，電位器特別

14、容易磨損，使用一段時(shí)間后就會(huì)出現(xiàn)接觸不良，引起輸出電壓不穩(wěn)定。數(shù)字可調(diào)穩(wěn)壓電源是通過(guò)接觸按鈕以步進(jìn)方式選取不同的輸出電壓，再有數(shù)碼管顯示輸出電壓機(jī)器工作狀態(tài)，工作穩(wěn)定可靠。采用單片機(jī)的數(shù)字可調(diào)穩(wěn)壓電源，它具有輸出電壓容易改變、價(jià)格低廉、顯示清晰直觀、準(zhǔn)確度高、擴(kuò)展能力強(qiáng)等特點(diǎn)。</p><p>　　本文通過(guò)對(duì)一個(gè)基于51單片機(jī)的能實(shí)現(xiàn)數(shù)字可調(diào)的電壓源，詳細(xì)介紹了單片機(jī)應(yīng)用中的數(shù)據(jù)處理，液晶顯示原理。從而達(dá)到學(xué)習(xí)、

15、了解單片機(jī)相關(guān)指令在各方面的應(yīng)用。系統(tǒng)由AT89C51單片機(jī)、DA轉(zhuǎn)換、數(shù)碼管等組成，能進(jìn)行1-10V的電壓大小調(diào)節(jié)。</p><p>　　1.1 數(shù)控電壓源產(chǎn)生的背景</p><p>　　電源技術(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，服務(wù)于各行各業(yè)。當(dāng)今電源技術(shù)融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等諸多學(xué)科領(lǐng)域。直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的儀表設(shè)備之一，廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科

16、研等領(lǐng)域，是電子實(shí)驗(yàn)員、電子設(shè)計(jì)人員及電路開(kāi)發(fā)部門(mén)進(jìn)行試驗(yàn)操作和科學(xué)研究不可缺少的電子儀器。在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源來(lái)供電。而整個(gè)穩(wěn)壓過(guò)程是由電源變壓器、整流、濾波、穩(wěn)壓等四部分組成。然而這種傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源功能簡(jiǎn)單、不好控制、可靠性低、干擾大、精度低、復(fù)雜度高。普通的直流穩(wěn)壓電源品種有很多，但均存在一下二個(gè)問(wèn)題：輸出電壓是通過(guò)粗調(diào)（波段開(kāi)關(guān)）及細(xì)調(diào)（電位器）來(lái)調(diào)節(jié)。這樣，當(dāng)輸出電壓需要精確輸出，或需要在一個(gè)小范圍內(nèi)

17、改變時(shí)，困難就較大。另外，隨著使用時(shí)間的增加，波段開(kāi)關(guān)及電位器難免接觸不良，對(duì)輸出會(huì)有影響。穩(wěn)壓方式均是采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，對(duì)過(guò)載進(jìn)行限流和截流保護(hù)，電路構(gòu)成復(fù)雜，穩(wěn)壓精度也不高。</p><p>　　在家用電器和其他各類電子設(shè)備中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。但在實(shí)際生活中，都是由220V的交流電網(wǎng)供電。這就需要通過(guò)變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓電路將交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電。濾波器用于濾去整流輸出電壓中的紋波，

18、一般傳統(tǒng)電路由濾波扼流圈和電容器組成，若由晶體管濾波器來(lái)代替，則可縮小直流電源的體積減輕其重量，且晶體管濾波直流電源不需要直流穩(wěn)壓器就能用作家用電器的電源，就既降低了家用電器的成本，由縮小了其體積，使家用電器小型化。傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源通常采用電位器和波段開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié)，并由電壓表指示電壓值的大小。因此，電壓的調(diào)節(jié)精度不高，讀數(shù)欠直觀，電位器也易磨損。而基于單片機(jī)控制的直流穩(wěn)壓電源就較好地解決以上傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的不足。</p&g

19、t;<p>　　數(shù)控穩(wěn)壓電源是電子行業(yè)發(fā)展的必然產(chǎn)物。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)的發(fā)展可調(diào)穩(wěn)壓電源應(yīng)用的越來(lái)越廣泛。目前，由各種單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)字穩(wěn)壓電源產(chǎn)品越來(lái)越多，已被廣泛用于家庭電器、工業(yè)電器、軍事電器等領(lǐng)域，顯示出強(qiáng)大的生命力。與此同時(shí)，由于它擴(kuò)展能力很強(qiáng),功能日趨完善而擴(kuò)展到人們生活的各個(gè)方面。</p><p>　　電源技術(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，服務(wù)于各行各業(yè)，電力電子技術(shù)

20、是電能的最佳應(yīng)用技術(shù)之一。當(dāng)今電源技術(shù)融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論和材料等諸多學(xué)科領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)發(fā)展而來(lái)的現(xiàn)代信息技術(shù)革命，給電力電子技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展前景，同時(shí)也給電源提出了更高的要求。數(shù)控電源是從80年代才真正的發(fā)展起來(lái)的，在以后的一段時(shí)間里，數(shù)控電源技術(shù)有了長(zhǎng)期的發(fā)展。但其產(chǎn)品存在數(shù)控程度達(dá)不到要求、分辨率不高、功率密度比較低、可靠性較差的缺點(diǎn)。因此數(shù)控電源主要的發(fā)展方向，是針對(duì)上述缺點(diǎn)不斷加以改善。單片機(jī)技

21、術(shù)及電壓轉(zhuǎn)換模塊的出現(xiàn)為精確數(shù)控電源的發(fā)展提供了有利的條件。</p><p>　　1.2 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的意義</p><p>　　隨著時(shí)代的發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活、工作和科研等各個(gè)領(lǐng)域。本文將介紹一種數(shù)控直流穩(wěn)壓電源，本電源由直流電源、控制電路、顯示電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、電壓放大和射極輸出等部分組成。具體說(shuō)采用51系列單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，通過(guò)改變輸入數(shù)字量來(lái)改變輸出電壓值，經(jīng)

22、集成運(yùn)放放大和射極輸出器輸出，間接地改變輸出電壓的大小。與傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源相比具有操作方便，電源穩(wěn)定性高以及其輸出電壓大小采用數(shù)碼顯示等的特點(diǎn)。</p><p>　　1.3 系統(tǒng)主要功能</p><p>　　本系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心，由D/A數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換模塊、按鍵、LED串口顯示模塊等模塊組成一個(gè)數(shù)控電源。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了 輸出電壓：范圍 1.2V ～＋10 V，步進(jìn)0.5V（

23、符合要求），紋波不大于30mV；輸出電流：500mA；輸出電壓值由數(shù)碼管顯示；由“＋”、“－”兩鍵控制輸出電壓步進(jìn)增減 。輸入模塊的按鍵按下之后，對(duì)單片機(jī)就有了一個(gè)輸入，單片機(jī)將輸入的數(shù)字一方面給顯示模塊，讓它們?cè)跀?shù)碼管中顯示出來(lái)；另一部分輸給DAC0808，讓它轉(zhuǎn)化為模擬量電流輸出，通過(guò)運(yùn)算放大器將這模擬量轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓，這電壓經(jīng)過(guò)放大后控制LM317T的控制端，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓的控制</p><p><

24、;b>　　2、概述</b></p><p><b>　　2.1、系統(tǒng)概述：</b></p><p>　　數(shù)控穩(wěn)壓電源是電子設(shè)備的重要部分，其質(zhì)量好壞直接影響著電子設(shè)備的可靠性，而且電子設(shè)備的故障60%來(lái)自電源。因此電源越來(lái)越受到人們的重視。電子電路及電子設(shè)備對(duì)電源最基本的要求就是電源的輸出電壓或輸出電流要穩(wěn)定。通過(guò)查閱大量資料，顯示電路和控制電路是本

25、電路的核心部分，對(duì)它的選擇有以下三種方案：</p><p>　　方案一：采用模擬電路</p><p>　　采用模擬電路的可調(diào)穩(wěn)壓電路就是用一個(gè)多檔開(kāi)關(guān)來(lái)控制輸出電壓,而所謂的顯示系統(tǒng)只是在多檔開(kāi)關(guān)的每個(gè)檔的旁邊注明電壓值。隨著電子行業(yè)的發(fā)展，它不耐用的弊端已經(jīng)使它逐漸離開(kāi)歷史的舞臺(tái)。</p><p>　　方案二：采用純數(shù)字電路</p><p>

26、;　　純數(shù)字電路的穩(wěn)壓電源避免了硬件之間的磨損，使得使用壽命大大提高，而且其輸出電壓也不會(huì)隨時(shí)間產(chǎn)生誤差。但是它的電路較為復(fù)雜，制作時(shí)很困難，由于電路的復(fù)雜產(chǎn)生的問(wèn)題也會(huì)很多。</p><p>　　方案三：采用單片機(jī)的方法</p><p>　　采用單片機(jī)的數(shù)字穩(wěn)壓電源是將數(shù)字電路和單片機(jī)很好地結(jié)合在一起，不但能夠達(dá)到數(shù)字電路的效果，而且能夠大大地簡(jiǎn)化復(fù)雜的純數(shù)字電路。采用單片機(jī)后，還可以用

27、軟件實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，要擴(kuò)展其他的功能也非常容易。</p><p>　　通過(guò)多方面考慮和實(shí)用性，精確度，單片機(jī)進(jìn)行處理，具有低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，故我們選擇方案三。</p><p>　　系統(tǒng)整體框圖（里面內(nèi)容可以根據(jù)你做的改）</p><p><b>　　圖1 系統(tǒng)整體框圖</b></p><p><b&

28、gt;　　2.2系統(tǒng)整體概述</b></p><p>　　本文設(shè)計(jì)整體框圖如圖1所示，主要分為單片機(jī)控制，顯示電路，按鍵，D/A轉(zhuǎn)換，變壓器，穩(wěn)壓電路等模塊。這幾個(gè)模塊通過(guò)單片機(jī)的控制來(lái)協(xié)調(diào)工作。</p><p><b>　　2.2.1控制部分</b></p><p>　　本文采用AT89C51單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制，與協(xié)調(diào)工

29、作。如圖2 為單片機(jī)的原理圖：</p><p><b>　　圖2 單片機(jī)原理圖</b></p><p><b>　　2.2.2顯示部分</b></p><p>　　本文選用共陽(yáng)極數(shù)碼管來(lái)作為顯示部分，因?yàn)樗@示的數(shù)字較少，因而數(shù)碼管顯示能夠滿足要求。如圖3所示為數(shù)碼管的原理圖：　</p><p>

30、<b>　　圖3 數(shù)碼管原理圖</b></p><p>　　2.2.3鍵盤(pán)接口部分</p><p>　　鍵盤(pán)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用最廣泛的一種數(shù)據(jù)輸入設(shè)備。鍵盤(pán)分為獨(dú)立式鍵盤(pán)和矩陣鍵盤(pán)。</p><p>　　方案一，采用獨(dú)立式鍵盤(pán)</p><p>　　獨(dú)立式鍵盤(pán)，每個(gè)鍵占用一條I/O線，當(dāng)按鍵數(shù)量較多時(shí)，I/O口，利用率

31、不高，但是程序編制簡(jiǎn)單，適用于所需按鍵較少的場(chǎng)合。</p><p>　　方案二，采用行列式矩陣鍵盤(pán)</p><p>　　電路連接復(fù)雜，但是提高了I/O口的利用率，軟件編程較復(fù)雜，適用于需要大量按鍵的場(chǎng)合。</p><p>　　因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)所需要的按鍵簡(jiǎn)單，故選者方案一。</p><p>　　2.2.4 穩(wěn)壓電源部分</p><

32、;p>　　本文選用三端穩(wěn)壓電源，輸出15V，電流為1A。如圖4所示為其引腳圖：</p><p>　　圖4 LM7915外形引腳圖</p><p>　　2.2.5 D/A轉(zhuǎn)換器</p><p>　　本文數(shù)模轉(zhuǎn)換器選用DAC0808型號(hào)，它是一個(gè)8位的DAC轉(zhuǎn)換器，DAC0808是具有16個(gè)引腳的雙列直插式8位D/A轉(zhuǎn)換器件。其引腳功能分別為：1腳為空,2腳為GN

33、D,3腳為VEE，4腳為DAC輸出引腳，5－12腳為數(shù)據(jù)輸入引腳，13腳為VCC，14腳為基準(zhǔn)電壓（VREF＋），15腳為基準(zhǔn)電壓（VREF－），16腳為COMPENSATION。當(dāng)數(shù)據(jù)輸入量全為0時(shí)，其4腳輸出電壓最低，接近零；當(dāng)數(shù)據(jù)輸入量全為1時(shí)，其4腳輸出電壓最高，電壓值由基準(zhǔn)電壓VREF決定。因此，基準(zhǔn)電壓的精度決定了D/A轉(zhuǎn)換的精度。</p><p>　　2.2.6 運(yùn)放NE5532</p>

34、<p>　　NE5532是一種雙運(yùn)放高性能低噪聲運(yùn)算放大器。 相比較大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器，如1458，它顯示出更好的噪聲性能，提高輸出驅(qū)動(dòng)能力和相當(dāng)高的小信號(hào)和電源帶寬。這使該器件特別適合應(yīng)用在高品質(zhì)和專業(yè)音響設(shè)備，儀器和控制電路和電話通道放大器。</p><p>　　引腳圖如圖5所示： </p><p>　　圖5 NE5532引腳圖 </p>&

35、lt;p>　　第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 系統(tǒng)硬件電路綜述</p><p>　　系統(tǒng)的采用了AT89C51，配合D/A轉(zhuǎn)換器件DAC0808和三端穩(wěn)壓塊實(shí)現(xiàn)電壓連續(xù)可調(diào)（精度為：0.1V）。同時(shí)能通過(guò)LED數(shù)碼管顯示相應(yīng)的電壓值，直觀、可靠、實(shí)用，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。</p><p>　　數(shù)字控制部分用+、-按鍵控制一可逆二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，二進(jìn)

36、制計(jì)數(shù)器的輸入輸出到D/A轉(zhuǎn)換器，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓，此電壓經(jīng)過(guò)放大到適合的電壓值后，去控制穩(wěn)壓電源的輸出，是穩(wěn)壓電源的輸出電壓以0.1V的步進(jìn)值增或減。</p><p>　　系統(tǒng)總設(shè)計(jì)部分為圖6：</p><p>　　圖6 系統(tǒng)硬件總設(shè)計(jì)</p><p>　　下面主要介紹下主要硬件模塊。</p><p>　　3.1單片機(jī)主控電路

37、設(shè)計(jì)</p><p>　　本文采用AT89C51單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制，與協(xié)調(diào)工作；單片計(jì)算機(jī)即單片微型計(jì)算機(jī)是集CPU ，RAM ，ROM ,定時(shí)，計(jì)數(shù)和多種接口于一體的微控制器。它體積小，成本低，功能強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于智能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)自動(dòng)化上。而51系列單片機(jī)是各單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種。</p><p>　　3.2 穩(wěn)壓電源部分</p><p>　　

38、如圖7所示，該部分主要是由三端穩(wěn)壓器LM7815、LM7915、LM7805和若干個(gè)電容、二極管元器件組成，220V市電經(jīng)220V/36V變壓器降壓后得到的雙15V交流電壓，經(jīng)三端穩(wěn)壓器LM7815和LM7915得到的+15V，再經(jīng)過(guò)LM7805得到的+5V的電壓。</p><p><b>　　圖 7 穩(wěn)壓電源圖</b></p><p><b>　　3.3、

39、顯示部分</b></p><p>　　在圖8中，顯示部分比較簡(jiǎn)單，主要是由兩個(gè)數(shù)碼管和若干電阻組成，兩個(gè)數(shù)碼管分別顯示電壓的個(gè)位和十分位，該部分是由單片機(jī)完成的，數(shù)碼管的各個(gè)端口以依次連到AT89C51單片機(jī)的P01、P02、P03、P04口，完成電壓顯示部分。</p><p><b>　　圖8 顯示部分</b></p><p>&

40、lt;b>　　3.4模數(shù)轉(zhuǎn)換部分</b></p><p>　　本系統(tǒng)中的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路如圖9所示。它由DAC0808、兩級(jí)低漂移的運(yùn)放電路組成。DAC0808和運(yùn)放將CPU發(fā)出的8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成0～-5 V的電壓，然后經(jīng)運(yùn)放U8反向放大2倍，以得到0～10 V電壓。因此，該DAC的轉(zhuǎn)換分辨率為10／(28-1)=0.04 V，即CPU輸出給DAC的數(shù)據(jù)變化為1 Bit，DAC輸出電壓的變化為0

41、.1 V。VREF電路為DAC提供基準(zhǔn)電壓，調(diào)節(jié)R5A，可使基準(zhǔn)電壓保持為5 V。</p><p><b>　　圖9</b></p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　圖10</b></p><p>　　主程序流程如圖10所示。</p><p>

42、;　　本電路采用51系列單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，通過(guò)改變輸入數(shù)字量來(lái)改變輸出電壓值，從而使輸出功率管的基極電壓發(fā)生變化，間接地改變輸出電壓的大小。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測(cè)實(shí)際輸出電壓值的大小，可以經(jīng)過(guò)ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及顯示。采用軟件方法來(lái)解決數(shù)據(jù)的預(yù)置以及電流的步進(jìn)控制，使系統(tǒng)硬件更加簡(jiǎn)潔，各類功能易于實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)以直流電源為核心，利用51系列單片機(jī)為主控制器，通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)設(shè)置直流

43、電源的輸出電流，設(shè)置步進(jìn)等級(jí)可達(dá)0.1V，并可由數(shù)碼管顯示實(shí)際輸出電壓值和電壓設(shè)定值。利用單片機(jī)程控輸出數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器（DA0832）輸出模擬量，再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電電流的變化而輸出不同的電壓。單片機(jī)系統(tǒng)還兼顧對(duì)恒壓源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，輸出電壓經(jīng)過(guò)電流/電壓轉(zhuǎn)變后，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換芯片，實(shí)時(shí)把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)量，經(jīng)單片機(jī)分析處理， 通過(guò)數(shù)據(jù)形式的反饋環(huán)節(jié)，使電壓更加穩(wěn)定，構(gòu)成穩(wěn)定的壓控電

44、壓源。</p><p><b>　　第五章 制作與調(diào)試</b></p><p>　　5.1 硬件電路的布線與焊接</p><p>　　電路圖經(jīng)過(guò)我們?cè)赑ROTEL中的自動(dòng)排線和手動(dòng)排線產(chǎn)生PCB原理圖，我們將原理圖打印在熱印紙上，然后在經(jīng)過(guò)高溫，將墨覆到銅板上，產(chǎn)生清晰的電路布線圖。由于打印或人為的原因很可能出現(xiàn)斷線的結(jié)果，所以我們要認(rèn)真檢查，

45、如出現(xiàn)斷線我們可用油漆涂上，使斷口再次被連在一起。為了能使那些墨都能覆在覆銅板上我們最好把覆銅板在壓印機(jī)上過(guò)兩遍。</p><p><b>　　元器件的焊接：</b></p><p>　?、俸讣仨毦哂辛己玫目珊感?不是所有的金屬都就有良好的可焊性.焊接時(shí),由于高溫是焊件的表面產(chǎn)生氧化膜,影響焊件的可焊性.為了提高焊件的可焊性,一般采用表面鍍錫,鍍銀等措施來(lái)防御表面的

46、氧化。</p><p>　?、跒榱耸购讣秃稿a之間有良好的接觸,焊件表面必須保持清潔.在焊接前必須把氧化膜清除干凈,否則將無(wú)法保證焊接質(zhì)量。</p><p>　?、垡褂煤线m的助焊劑.不同的焊接工藝應(yīng)使用不同的助焊劑.在焊接電子線路板等精密電子產(chǎn)品的時(shí)候,衛(wèi)士焊接可靠穩(wěn)定,通常采用松香助焊劑.一般使用酒精將松香溶解成松香水使用。</p><p>　?、芎讣訜岬竭m當(dāng)

47、的溫度.需要強(qiáng)調(diào)的是,需要強(qiáng)調(diào)的是,不但焊錫要加熱到熔化,而且應(yīng)當(dāng)同時(shí)將焊件加熱到能夠熔化焊錫的溫度。</p><p>　　5.2 電路組裝和調(diào)試</p><p><b>　　實(shí)際電路圖</b></p><p>　　在電路組裝過(guò)程中，遇到的最大問(wèn)題是，起初考慮不周全，芯片分布不夠合理，出現(xiàn)了許多"特長(zhǎng)線"。不但影響布線速度，

48、而且也會(huì)給后來(lái)的調(diào)試帶來(lái)不必要的麻煩。當(dāng)時(shí)已經(jīng)布線不少，不可能重新開(kāi)始，再三權(quán)衡，最后只移動(dòng)了一個(gè)芯片，問(wèn)題就得到了很大改善。其次就是布線，因?yàn)橐蟛粶?zhǔn)交叉，且橫平豎直，所以在保證連通的情況下，在布線上也下了不少工夫。</p><p>　　調(diào)試過(guò)程中，第一輪用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)試，就遇了實(shí)驗(yàn)板上有插孔不通的情況，導(dǎo)致芯片不能正常工作。相對(duì)于別的辦法，我選擇了導(dǎo)線顯式連通，因?yàn)槠涓魑?，更易?shí)現(xiàn)。對(duì)于高阻導(dǎo)線則只能換掉

49、。第二輪接電后，用萬(wàn)用表的電壓檔測(cè)試單元電路的狀態(tài)。如：經(jīng)過(guò)每一級(jí)三端穩(wěn)壓器后輸出的電壓否為穩(wěn)定電壓，并且與所需電壓偏差會(huì)不會(huì)很大，根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)電路進(jìn)行必要的改進(jìn)，從而達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。</p><p><b>　　第六章 分析與心得</b></p><p>　　在本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問(wèn)題，給我的感覺(jué)就是很難，很不順手，看似很簡(jiǎn)單的電路，要?jiǎng)邮职阉o設(shè)計(jì)出來(lái)

50、，是很難的一件事，主要原因是我們沒(méi)有經(jīng)常動(dòng)手設(shè)計(jì)過(guò)電路，還有資料的查找也是一大難題，這就要求我們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)中，應(yīng)該注意到這一點(diǎn)，更重要的是我們要學(xué)會(huì)把從書(shū)本中學(xué)到的知識(shí)和實(shí)際的電路聯(lián)系起來(lái)，這不論是對(duì)我們以后就業(yè)還是學(xué)習(xí)，都會(huì)起到很大的促進(jìn)和幫助，我相信，通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在以后的學(xué)習(xí)中我會(huì)更加努力，力爭(zhēng)把這門(mén)課學(xué)好，學(xué)精。同時(shí)，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，鞏固了我們學(xué)習(xí)過(guò)的專業(yè)知識(shí)，也使我們把理論與實(shí)踐從真正意義。</p>&

51、lt;p>　　在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中,對(duì)紋波也沒(méi)有提出嚴(yán)格要求,所以常用的穩(wěn)壓集成電路就可以滿足要求。在電路中采用了模擬器件和數(shù)字器件所以需要+5V、和-15V 電源供電。本設(shè)計(jì)輸出的電壓穩(wěn)壓精度高，可以用在對(duì)直流電壓要求較高的設(shè)備上，或在科研實(shí)驗(yàn)室中當(dāng)作實(shí)驗(yàn)電源使用。</p><p>　　題目是非常重要的，要選擇一個(gè)好的題目，就要滿足適合我們這組制作，并且也要考慮到自身能力，還有就是容易找到相關(guān)的參考資料等條件

52、。只有符合以上所說(shuō)的條件才能做出一個(gè)好的設(shè)計(jì)，所以我們就選擇了《數(shù)控直流穩(wěn)壓電源》的設(shè)計(jì)課程。我們查找了大量這方面的相關(guān)參考資料，如《電子電路實(shí)驗(yàn)及仿真》，《電路與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程》等，還查閱了各種所需芯片的管腳資料。在這些參考資料的基礎(chǔ)上構(gòu)想了幾個(gè)設(shè)計(jì)方案，并且確定了最后的設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　當(dāng)確定了最終的設(shè)計(jì)方向以后，我們就開(kāi)始著手完善它的理論方案。根據(jù)設(shè)計(jì)方案的內(nèi)容我們畫(huà)出了具體的原理圖，進(jìn)行邏

53、輯分析和理論計(jì)算，然后去電子市場(chǎng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求購(gòu)買(mǎi)了大量所需的原器件，準(zhǔn)備好了設(shè)計(jì)所需的一切材料。在焊接問(wèn)題上，我們也出了很多問(wèn)題。首先，你必須知道那個(gè)電路版哪幾條線是通的，這樣對(duì)布線和擺放都有好處。再者，焊接的時(shí)候，注意焊錫焊接的邏輯對(duì)不對(duì)，這里我們犯了很多錯(cuò)誤，比方說(shuō)2個(gè)觸點(diǎn)本來(lái)是不連的，但是不小心就會(huì)焊接起來(lái)，花了我們很多時(shí)間找錯(cuò)誤。最后一定要仔細(xì)地檢查一翻焊點(diǎn)，導(dǎo)線以及芯片的管腳的連線，這一點(diǎn)是相當(dāng)重要的！</p>

54、<p>　　有了這次難忘的經(jīng)歷，我覺(jué)得自己充實(shí)了許多，學(xué)到了很多東西，更重要的是我們學(xué)會(huì)了如何協(xié)同合作，學(xué)會(huì)了遇到問(wèn)題應(yīng)該如何解決。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 郭天祥.新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程:入門(mén)、提高、開(kāi)發(fā)、拓展全攻略.北京：電子工業(yè)出版社.2009 </p&

55、gt;<p>　　[2] 張有德等.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn).上海：復(fù)旦大學(xué)出版社.2006[3] 康華光.《電子技術(shù)基礎(chǔ)》（模擬部分 第五版） 高等教育出版社，2006 [4] TEA5767技術(shù)文檔 http//www.philips.com [5] 徐明雪.用單片機(jī)控制TEA5768HL設(shè)計(jì)數(shù)字調(diào)諧FM收音機(jī)【J】.無(wú)線電，2005</p><p>　　[6] 林峰，孫軍，采用tea

56、5767的調(diào)頻收音機(jī)電路設(shè)計(jì)【J】’.電聲技術(shù)，2005年4月.</p><p>　　[7] 沈紅衛(wèi)，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例與分析【M】. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2003</p><p>　　[8] 蔣厚學(xué). protel99se仿真軟件在高頻電路布線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用【J】. 科學(xué)咨詢，2009（13）：36.</p><p>　　[9] TDA1308技

57、術(shù)文檔 http//www.philips.com [10]杜武林，高頻電路原理與分析，西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1997</p><p>　　[11] 賈金玲.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo).重慶：重慶大學(xué)出版，2002.2</p><p>　　[12] 賈金玲.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù).重慶：重慶大學(xué)出版社，2001.12 </p>&

58、lt;p>　　[13] 周明德.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用（第四版）.北京：清華大學(xué)出版社， 2002 </p><p>　　[14] 周 林 殷狹.數(shù)據(jù)采集與分析技術(shù).西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2005.7 </p><p>　　[15] 李相偉.微機(jī)系統(tǒng)原理與接口技術(shù).北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2005 </p><p>　　[16]

59、楊天怡 黃勤.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù).重慶：重慶大學(xué)出版社，1996 </p><p>　　[17] 劉迎春 葉湘檳.傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用（第四版）.長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)出版社，2002 </p><p>　　[18] 賈金玲 姚婭川.單片機(jī)原理及應(yīng)用.成都：電子科技大學(xué)出版社，2004 </p><p>　　[19] 李群芬 肖看.

60、單片機(jī)原理結(jié)束語(yǔ)</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的數(shù)控直流電壓源，利用AT89C51單片機(jī)及其外圍擴(kuò)展電路，采用了鍵盤(pán)數(shù)碼顯示，該電源具有調(diào)整方便、步進(jìn)精度高等特點(diǎn)，可作為電子儀器直流標(biāo)準(zhǔn)電壓源，其數(shù)字化的輸入快捷方便、簡(jiǎn)潔明了。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　歷時(shí)三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)告一段落。經(jīng)過(guò)自己不斷的

61、搜索努力以及*老師的耐心指導(dǎo)和熱情幫助，本設(shè)計(jì)已經(jīng)基本完成。在這段時(shí)間里，在老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和熱忱的工作作風(fēng)令我十分欽佩，她的指導(dǎo)使我受益非淺。同時(shí)本系創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放也為我的設(shè)計(jì)提供了實(shí)習(xí)場(chǎng)地。在此對(duì)**老師表示深深的感謝。</p><p>　　通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我深刻地認(rèn)識(shí)到學(xué)好專業(yè)知識(shí)的重要性，也理解了理論聯(lián)系實(shí)際的含義，并且檢驗(yàn)了大學(xué)四年的學(xué)習(xí)成果。雖然在這次設(shè)計(jì)中對(duì)于知識(shí)的運(yùn)用和銜接還不夠熟練。但是

62、我將在以后的工作和學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力、不斷完善。這三個(gè)月的設(shè)計(jì)是對(duì)過(guò)去所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)提高和擴(kuò)充的過(guò)程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　由于自身水平有限，設(shè)計(jì)中一定存在很多不足之處，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。</p><p><b>　　附錄：程序</b></p><p>　　#include <reg52.h>//

63、通用52單片機(jī)頭文件</p><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　sbit RESET=P3^3; //DA轉(zhuǎn)換數(shù)值復(fù)位端口位定義</p><p>　　sbit keyup=P3^4; //步進(jìn)加端口位定義</p><p>　　sbit keydown=P3^5;

64、 //步進(jìn)減端口位定義</p><p>　　sbit LEDwei1=P2^7; //低位數(shù)碼管位選</p><p>　　sbit LEDwei2=P2^6; //高位數(shù)碼管位選</p><p>　　#define duan P0 //段選宏定義 </p><p>　　void delay(in

65、t); //延時(shí)函數(shù)聲明</p><p>　　void display(uchar); //顯示函數(shù)聲明</p><p>　　uchar code LEDcode[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,</p><p>　　0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x8e}; //共陽(yáng)數(shù)碼管0-9和F（為段選所用

66、）</p><p>　　uchar code byte[]={ 0x00,0x02,0x04,0x06,0x08,0x0a,0x0c,0x0e,0x10,0x12,0x14,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,</p><p>　　0x20,0x22,0x24,0x26,0x28,0x2a,0x2c,0x2e,0x30,0x32,0x34,0x36,0x38,0x3a,0

67、x3c,0x3e,</p><p>　　0x40,0x42,0x44,0x46,0x48,0x4a,0x4c,0x4e,0x50,0x52,0x54,0x56,0x58,0x5a,0x5c,0x5e,</p><p>　　0x60,0x62,0x64,0x66,0x68,0x6a,0x6c,0x6e,0x70,0x72,0x74,0x76,0x78,0x7a,0x7c,0x7e,<

68、;/p><p>　　0x80,0x82,0x84,0x86,0x88,0x8a,0x8c,0x8e,0x90,0x92,0x94,0x96,0x98,0x9a,0x9c,0x9e,</p><p>　　0xa0,0xa2,0xa4,0xa6,0xa8,0xaa,0xac,0xae,0xb0,0xb2,0xb4,0xb6,0xb8,0xba,0xbc,0xbe,</p><

69、;p>　　0xc0,0xc2,0xc4,0xc6,0xc8,0xca,0xcc,0xce,0xd0,0xd2,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdc,0xde,</p><p>　　0xe0,0xe2,0xe4,0xe6,0xe8,0xea,0xec,0xee,0xf0,0xf2,0xf4,0xf6,0xf8,0xfa,0xfc,0xfe,</p><p>　　};//

70、DA轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)</p><p>　　uchar code table[]={0x11,0x12,15,16,17,18,20,21,22,23, 24,25,27,28,29,30,31,32,34,35,</p><p>　　36,37,38,39,41,42,43,44,45,47, 48,49,50,51,52,53,55,56,57,58,</p><p>　

71、　59,61,62,63,64,65,66,68,69,70, 71,72,73,75,76,77,78,79,80,82,</p><p>　　83,84,85,86,87,89,90,91,92,93, 94,96,97,98,99};//用于顯示電壓值的數(shù)組</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b&g

72、t;</p><p>　　uchar num=0; </p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(keyup==0) //步進(jìn)加端口為低電平，</p><p><b>　　{<

73、/b></p><p>　　delay(10); //稍作延時(shí)，消抖，</p><p>　　if(keyup==0) //步進(jìn)加端口依然為低電平，說(shuō)明的確是被按下，</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(num==128) //執(zhí)行電壓DA轉(zhuǎn)換數(shù)值步進(jìn)增加一</p&g

74、t;<p><b>　　num=0;</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　num++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(keyup==0);//防

75、止按死語(yǔ)句</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(keydown==0) //步進(jìn)減端口為低電平，</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay(10); //稍作延時(shí)，消抖，</p><p>　　if(ke

76、ydown==0) //步進(jìn)減端口依然為低電平，說(shuō)明的確是被按下，</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(num==0) //執(zhí)行電壓DA轉(zhuǎn)換數(shù)值步進(jìn)減一</p><p><b>　　num=128;</b></p><p><b>　　else&l

77、t;/b></p><p><b>　　num--;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(keydown==0); //防止按死語(yǔ)句</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(

78、RESET==0) // 復(fù)位端口為低電平</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay(10); //稍作延時(shí)，消抖，</p><p>　　if(RESET==0) //復(fù)位端口依然為低電平，說(shuō)明的確是被按下，</p><p><b>　　{</b&g

79、t;</p><p>　　num=0; //執(zhí)行復(fù)位操作</p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(RESET==0); //防止按死語(yǔ)句</p><p><b>　　}</b></p><p>　　P1=byte[num];

80、 //給DA一個(gè)數(shù)值，轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電壓值</p><p>　　delay(10);</p><p>　　display(num); //調(diào)用顯示函數(shù)顯示電壓值</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void

81、delay(int x) //12M晶振，約1ms延時(shí)函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　int i;</b></p><p>　　for(;x>0;x--)</p><p>　　for(i=0;i<123;i++)</p>&

82、lt;p><b>　　;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void display(uchar num) //顯示函數(shù)</p><p>　　{uchar temp;</p><p>　　temp=table[num];</p

83、><p>　　if(num<75)//電壓值小于10V的可以直接在數(shù)碼管上顯示出來(lái)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　duan=LEDcode[temp/10]&0x7f; //顯示個(gè)位,并加顯小數(shù)點(diǎn)</p><p>　　LEDwei1=1;</p>&

84、lt;p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　LEDwei1=0;</p><p>　　duan=LEDcode[temp%10];; //顯示小數(shù)點(diǎn)后一位</p><p>　　LEDwei2=1;</p><p><b>　　delay(5);</b>

85、;</p><p>　　LEDwei2=0;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else //電壓值大于10V的在數(shù)碼管上顯示字母"FF"</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　

86、duan=LEDcode[10]; //顯示高位</p><p>　　LEDwei1=1;</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p>　　LEDwei1=0;</p><p>　　duan=LEDcode[10]; //顯示低位</p>