電子技術綜合設計課程設計數控電流電壓信號源報告

1、 成都信息工程學院電子工程學院成都信息工程學院電子工程學院 電子技術綜合設計 總結報告總結報告 題題 目：目： 程控電流電壓信號源程控電流電壓信號源 專專 業(yè)：業(yè)： 電子信息工程（信號處理）電子信息工程（信號處理） 班班 級：級： 信號處理信號處理 姓姓 名：名： 指導教師：指導教師： 陸陸 慶慶 老師老師 評評 分：分： 2011 年年 11 月月 22 日日 摘摘要要 電源技術尤其是數控電源技術是一門實踐性很強的工程技術，服務于各行 各業(yè)。電力電子技術是電能的最佳應用技術之一。當今電源技術融合了電氣、 電子、系統集成、控制理論、材料等諸多學科領域。隨著計算機和通訊技術發(fā) 展而來的現代信息技

2、術革命，給電力電子技術提供了廣闊的發(fā)展前景，同時也 給電源提出了更高的要求。隨著數控電源在電子裝置中的普遍使用，普通電源 在工作時產生的誤差，會影響整個系統的精確度。電源在使用時會造成很多不 良后果，世界各國紛紛對電源產品提出了不同要求并制定了一系列的產品精度 標準。只有滿足產品標準，才能夠進入市場。數控電源由此產生并發(fā)展，其中 基于單片機的數控電源有著明顯的優(yōu)勢：首先它使電源的智能化程度更高，性 能更完美。本文介紹了利用數/模轉換電路、輔助電源電路、去抖電路等組成的 數控直流穩(wěn)壓電源電路，詳述了電源的基本電路結構和控制策略；它與傳統的 穩(wěn)壓電源相比，具有操作方便、電壓穩(wěn)定度高的特點，其結構簡

3、單、制作方便、 成本低，輸出電壓在 510v 之間連續(xù)可調，輸出電流 010ma,其輸出電壓和 電流大小以 0.1v 步進，輸出電壓的大小調節(jié)是通過“” “”兩鍵操作的， 而且可根據實際要求組成具有不同輸出電壓值的穩(wěn)壓源電路。該電源控制電路 選用 89c51 單片機控制主電路采用串聯調整穩(wěn)壓技術具有線路簡單、響應迅速、 穩(wěn)定性好、效率高等特點。 關鍵字：關鍵字： 電源電源 數控數控 單片機（單片機（mcu） 目目 錄錄 1 項目計劃-1 1.1 方案可行性分析-1 1.1.1 市場分析-1 1.1.2 可行性分析-1 1.2 項目執(zhí)行計劃-1 1.2.1 工作任務的分解與人員分工-1 1.2.

4、2 項目預算-2 2 設計說明-3 2.1 各單元模塊設計原理-3 2.1.1 系統方案-3 2.1.2 電壓源模塊-4 2.1.3 電流源模塊-4 2.1.4 顯示模塊-5 2.1.5 數模轉換模塊-5 2.1.6 最終實物圖-6 2.2 各單元模塊設計流程-7 2.1 部分源程序及注解-8 3 安裝和調試說明-10 3.1 安裝說明-10 3.2 調試方法及步驟-11 3.3 調試數據-11 4 總結-12 5 參考文獻-13 6 附錄-14 6.1 附程序-14 6.2 附 pcb -21 0 1項目計劃 1.1方案可行性分析 1.1.1市場分析 隨著電子技術的迅速發(fā)展，各種電子產品層出

5、不窮。不過不管是哪種電子 產品或設備，都需要電源供電才能進行正常的工作，有時電源的好壞直接關系 到產品的性能，并且對于不同的產品或者設備來說，其需要的電源是不同的。 但是往往市面上的很多電源都只能輸出固定而單一的電壓，適應范圍太窄，不 能滿足不同客戶的需求。 在現代家庭中各種電器的不斷出現，并要求者各種不同電源的出現，使得 家庭購買不同種類的電源。數字化的電子產品更加貼近人們的生活，因為它更 加的直觀，易被接受，大家都開始追求數字化的各類電子產品。數控直流電源 有著直觀、易操作、各種電壓集一身、輸出精度和穩(wěn)定性都較高等優(yōu)點，所以 越來越受廣大人們的喜愛。數控電源的應用也越來越廣泛。 1.1.2

6、可行性分析 本設計中的主控芯片為 51 單片機，這正基于我們以前學習的課程微處理 器微計算機系統 。dac0832 是一塊通用的 8 位數模轉換芯片，并且價格低廉、 接口簡單、轉換控制容易。技術層面我們完全有能力去實現數控電源的功能， 甚至于提高其性能。 1.2項目執(zhí)行計劃 1.2.1 工作任務的分解與人員分工 2011.9.27 2011.10.1 首先 *析題目“數控電壓電流源” ，大概確定主題分析方向。確定以 51 單片機為主控芯片，dac0832 為數模轉換芯片的方案。然后通過圖書館和互聯 網查詢資料確定基本方案。負責人：*。 2011.9.27 2011.10.01 1 *行方案的市

7、場分析和方案的可行性分析，綜合實際情況得出數控電源的 市場前景和主流趨勢。負責人：* 2011.10.01 2011.10.03 *進行數控電源的原理圖的設計，期間進行仿真和實驗得出確切方案。然 后通過 protel99se 進行原理圖和 pcb 的繪制。負責人：*。 2011.10.032011.10.04 *進行元器件的采購。負責人：*。 2011.10.032011.10.04 *拿到 pcb，到實驗室進行硬件電路的實際制作。打印、轉印、腐蝕以及 板子的焊接。負責人：*。 2011.10.032011.10.05 *在仿真軟件 proteus 中進行軟件的編程和調試，保證在硬件完成前完善

8、 軟件，最大程度的節(jié)約工程時間。負責人：*。 2011.10.052011.10.07 *一起進行板子的硬件調試和測試。完成后把程序的初稿下載到芯片中進 行調試，并以此發(fā)現硬件的問題并解決，調試完成后進行數據的測量和記錄以 備查詢。負責人：*。 2011.10.052011.10.07 *在我們進行硬件和軟件的測試的同時，進行數控電源的項目報告的的編 寫，并完成初稿。負責人：* 2011.10.082011.10.09 我們三個人一起把自己在項目中所做的事情進行整理，并以文字的形式整 理出來。最后填寫到電子系統設計的實驗總結報告中，完成項目并交由老師審 核。負責人：*。 1.2.2 項目預算

9、表 11 項目預算表 器件單價（元）數量（只）總共（元） 1602 1000 1 1000 stc89c52 500 2 10，00 dac083210.00110.00 lm3240.610.60 其他（其他材料和制板） 535 此次項目總費用共計：35.6 元 2 2設計說明 2.1各單元模塊設計原理 2.1.1 系統方案 本系統由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部分主要完成數字顯示、 、數控電 源的調節(jié)和 d/a 轉換等電路組成，數控電源的系統圖 2-1 所示。軟件主要完成 信號的掃描和處理、芯片的驅動和輸出控制、調節(jié)等功能。我們通過調節(jié) “+、- ”兩個按鍵從而達到控制輸出電壓和電流的的升

10、降。該系統輸出電壓、 電流通過 lcd1602 顯示。 圖 21 數控電源系統圖 at89s52是一種低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k 在系統可編程 flash 存儲器。使用atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè)80c51 產品指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲器在系統可編程，亦適于常 規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位cpu 和在系統可編程flash，使得 at89s52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案。at89s52 具有以下標準功能： 8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram，32 位i/o 口線，看門狗定時 器，2 個數據指針，

11、三個16 位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙 工串行口，片內晶振及時鐘電路。 at89s52 的 i/o 具體分配如下表所示： 表 2 - 1 單片機 i/0 口分配 at89s52 的 i/o 口對外接口功能 p00p07 lcd1602 液晶數據口 3 p16p17 lcd1602 液晶控制口 p20p27 dac0832 控制 dac 輸出電壓 p10p13鍵盤功能控制 p21 繼電器控制切換 2.1.2 電壓源模塊 由單片機輸出經數模轉換后得到 05 v 的電壓控制信號,此電壓信號輸入 到 lm7805 公共端(即把 lm7805 的 2 腳接成懸浮)。在 lm7805 的

12、輸出端 3 腳得到 ui = 510 v 的電壓信號,用按鍵控制電壓增大還是減小，改變單片機輸出信號,使 ui 在 5 10 v 之間變化，達到要求輸出電壓范圍，如圖 22 所示。 圖 22 電壓源模塊 2.1.3 電流源模塊 電流方面采用下面恒流源電路，v2 通過 da 產生的電壓信號接到后面的運 放。輸出電流恒為電流為：iout = (va-vb) / r6 = vda / r6。 圖 23 電流源模塊 4 2.1.4 顯示模塊 由于液晶顯示質量高，和單片機系統接口更加簡單可靠，操作更加方便， 體積小，質量輕，功耗低，所以直接采用 1602 字符型液晶顯示器來顯示單片機 輸出的電壓和電流量

13、。如圖24 所示。 圖 24 顯示模塊 2.1.5 數模轉換模塊 dac0832 跟單片機的連接方式采用單級緩存的方式，連接方式如圖 25 所示，其中外部數據存儲的地址為 0 x7fff,當數據賦給該地址時，單片機傳輸過 來的數字量經過 dac832 的數模轉換，轉換成模擬電壓量，來輸入電流源和電 壓源模塊來得到所要求的電壓范圍和電流范圍。 5 圖 25 數模轉換模塊 2.1.6 最終實物圖 圖 27 實物圖 6 2.2各單元模塊設計流程 開始 按鍵檢測 初始化 液晶顯示 圖 2-8 主函數流程圖 是 開始 初始化 檢測 flag 是 否和初始值等 電流源 電壓源 否 圖 2-9 切換按鍵檢測

14、 7 開始 初始化 判斷加減 加減 顯示函數 圖 2-10 電源加減函數 2.3部分源程序及注解 /*主函數*/ void main() uchar ii; lcd1602init(); p2 = 0; jdq = 0; while(1) ii = flag; lcd1602write_com(0 x80); key();/按鍵檢測 電壓電流切換按鍵 if (ii != flag) display();/顯示函數 keyplus();/檢測加函數 8 keyminus();/檢測減函數 display();/液晶顯示函數，顯示實時數據 /*按鍵檢測函數：初始為電壓源 按下按鍵后切換為電流源*/

15、 void key() if(jc = 0) while(jc = 0); flag = flag; if (flag = 1) voltout(); else curout(); /*顯示函數*/ void display() uchar j; disya0 = tablechuya / 100;/分別取出數據的各位和十位 disya1 = tablechuya /10 % 10; disya3 = tablechuya % 10; disliu0 = tablechuliu / 100; disliu1 = tablechuliu /10 % 10; disliu3 = tablechul

16、iu % 10; lcd1602write_com(0 x89); if (flag = 1) 9 for (j = 0; j 7; j +) lcd1602write_data(disyaj); p2 = chup2; else for (j = 0; j 7; j +) lcd1602write_data(disliuj); p2 = chup2; 3安裝和調試說明 3.1安裝說明 首先要熟悉所焊印制電路板的裝配圖，并按圖紙配料，檢查元器件型號、 規(guī)格及數量是否符合圖紙要求，并做好裝配前元器件引線成型等準備工作。電 路安裝要注意先裝矮后裝高、先裝小后裝大、先裝耐焊的等； 布線盡量使電源 線

17、和地線靠近實驗電路板的周邊，以起一定的屏蔽作用。 對電路進行組裝：按照自己設計的電路，在在通用板上焊接。焊接完畢后， 應對照電路圖仔細檢查，看是否有錯接、漏接、虛焊的現象。對安裝完成的電 路板的參數及工作狀態(tài)進行測量，以便提供調整電路的依據。經過反復的調整 和測量，使電路的性能達到要求。 安裝前應檢查元器件的質量，安裝是特別要注意電解電容、集成芯片等主 要器件的引腳和極性，不能接錯。從輸入級開始向后級安裝。 安裝注意事項： 1)檢查元器件看是否有損壞，或者不符合規(guī)格的，要及時更換。 10 2)安裝一個元器件，先要用尖嘴鉗將其引腳成型，然后用鑷子把引腳放入 孔內高度要適中，符合電氣標準完畢后，要

18、用萬用表測量元器件引腳和電 路板之間是否接觸良好，然后再安裝下一個元器件。 3)對于導線要用斜口鉗切成適當的長度，然后成型安裝安裝時必須采用 絕緣良好的絕緣導線,在畫連線的時候要取好元件與元件的距離.連接的時候線 與線之間不能交叉。 4）應該避免元器件損壞的發(fā)生，插元器件時候要垂直插拔以免行成不必要 的損壞。 3.2調試方法及步驟 調試時應小心謹慎，電路安裝完畢后，首先應檢查電路各部分的接線是否 正確，檢查電源、地線、信號線、元器件的引腳之間有無短路，器件有無接錯。 再接入電路所要求的電源電壓，觀察電路中各部分器件有無異?，F象。如果出 現異?，F象，應立即關電源，待排除故障后方可重新通電。 故障

19、一：芯片不能正常工作 分析：1芯片本身就是壞的； 2未給芯片通電，接電源和接地處的導線出現斷路； 3芯片未插好，在安裝芯片過程中將管腳折斷或扭曲； 4接線錯誤，如將輸入端和輸出端接反 故障二: 液晶顯示器不亮 分析：1液晶顯示器原本就是壞的； 2通電情況不好，電源未接通，接地未接好； 3接線錯誤，接線過程中出現短路、斷路 故障三：液晶顯示器能正常工作但出現亂跳現象 分析: 1芯片 stc89c52 與液晶顯示器未接好，導線接觸不良; 2程序錯誤 3.3調試數據 表 31 電壓源測試數據 顯示電壓 5.05.15.25.35.45.55.65.75.8 實測電壓 5.035.135.235.33

20、5.425.525.625.725.81 顯示電壓 5.96.06.16.26.36.46.56.66.7 11 實測電壓 5.916.036.136.236.326.426.526.626.71 顯示電壓 6.86.97.07.17.27.37.47.57.6 實測電壓 6.816.917.037.127.227.327.427.527.62 顯示電壓 7.77.87.98.08.18.28.38.48.5 實測電壓 7.717.817.918.038.138.228.328.428.52 顯示電壓 8.68.78.88.99.09.19.29.39.4 實測電壓 8.628.718.818

21、.919.039.129.229.329.42 顯示電壓 9.59.69.79.89.910.0 實測電壓 9.529.619.719.819.9110.03 表 32 電流源測試數據 顯示電流 0.0 0.10.20.30.40.50.60.70.8 實測電流 0.020.120.230.330.440.540.650.700.81 顯示電流 0.91.01.11.21.31.41.51.61.7 實測電流 0.921.02 1.131.231.341.401.501.611.72 顯示電流 1.81.92.02.12.22.32.42.52.6 實測電流 1.821.932.032.092

22、.192.302.412.512.62 顯示電流 2.72.82.93.03.13.23.33.43.5 實測電流 2.732.782.893.003.103.213.323.423.48 顯示電流 3.63.73.83.94.04.14.24.34.4 實測電流 3.583.693.793.904.004.114.174.284.38 顯示電流 4.54.64.74.84.95.05.15.25.3 實測電流 4.494.594.704.814.864.975.085.185.29 顯示電流 5.45.55.65.75.85.96.06.16.2 實測電流 5.405.505.565.665

23、.775.885.996.096.20 顯示電流 6.36.46.56.66.76.86.97.07.1 實測電流 6.256.366.476.576.686.796.906.957.06 顯示電流 7.27.37.47.57.67.77.87.98.0 實測電流 7.177.27 738 7.497.597.657.767.857.97 顯示電流 8.18.28.38.48.58.68.78.88.9 實測電流 8.078.188.298.348.458.568.678.778.88 顯示電流 9.09.19.29.39.49.59.69.79.8 實測電流 8.999.049.149.25

24、9.369.479.579.689.74 顯示電流 9.910.0 實測電流 9.899.99 4總結 12 這次電子系統綜合設計課基本實現了任務中的各項要求和目標，達到了此 次電子系統設計的目的。但更重要的是培養(yǎng)了我們的動手能力，使我們進一步 了解電子設計的基本知識，能領會和靈活運用電子設計中目標任務、計劃、過 程控制、總結反饋等各個環(huán)節(jié)所涉及的內容，并且具備了迅速接受新知識的能 力，對新挑戰(zhàn)具有一定的適應能力。 經過本次的課程設計，將書本上學到的知識應用于實踐，學會了一些電子 電路仿真設計能力,雖然過程中遇到了一些困難，但是在解決這些問題的過程無 疑也是對自己自身專業(yè)素質的一種提高與肯定。

25、此次設計不僅增強了自己在專 業(yè)設計方面的信心，鼓舞了自己，更是一次興趣的培養(yǎng)。另外理論知識和實踐 相結合是教學環(huán)節(jié)中相當重要的一個環(huán)節(jié)，只有這樣才能提高自己的實際操作 能力，并且從中培養(yǎng)自己的獨立思考、勇于克服困難、團隊協作的精神，我還 認識到自己應該在平時養(yǎng)成良好的習慣，如：做事認真、仔細等。我們現在還 存在還多不足的地方，在以后的學習中應積極努力提高自己各方面的能力，使 我們自己得到全面的發(fā)展，為將來打下堅實的基礎！ 電子綜合設計，是以學生自己動手動腦，從通過理論設計，到軟件仿真， 再到確定具體方案，再到安裝實際電路，最后到調試電路、成型。通過對課程 的學習，使我們對電子工藝的理論有了更深

26、的了解。這些知識不僅在課堂上有 效，在今后的工作中更是有著現實意義，也對自己的動手能力是個很大的鍛煉。 在學習中，我們鍛煉了自己動手能力，提高了自己解決問題的能力。在這次的 課程設計中不僅檢驗了我所學習的知識，也培養(yǎng)了我們如何去把握一件事情， 如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設計過程中，與同學分工設計， 和同學們相互探討，相互學習，相互監(jiān)督。學會了合作，學會了運籌帷幄，學 會了寬容，學會了理解，也學會了做人與處事。 同時感謝對我們幫助過的同學們，謝謝你們對我們的幫助和支持，讓我們 感受到同學的友誼。 由于設計能力有限，在設計過程中難免出現錯誤，老師的理解讓我倍受鼓 舞，同時，老師的指導

27、對我們順利完成這次課程設計是有著莫大的幫助，感謝 老師！ 5參考文獻 【1】李東生protel 99se 電路設計技術入門與應用北京：電子工業(yè)出 版社，2002 13 6附錄 6.1附程序 #include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char sbit e = p17; sbit rs = p16; sbit jc = p10;/檢測按鍵 切換電壓電流源 sbit plus = p11;/電壓電流的 + sbit minus = p12;/電壓電流的 - sbit jdq = p33; uchar chup2 = 0 x0

28、0;/初始值設為 0 uchar chuya = 50; uchar chuliu = 0; uchar flag = 1; uchar code table = /碼表 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ; uchar code ya = dian ya:; / 電壓源的初始顯 uchar code liu = dian liu:; / uchar disya7= 00.0 v; uchar disliu7= 00.0 ma; /延遲函數： 延遲 i ms void delayms(uint i) uint j,e; for(e=i;e0;e-) for(j=110;

29、j0;j-); 14 /*lcd1602 液晶寫數據函數： 通過 i 值傳遞數據*/ void lcd1602write_data(uchar i) rs=1; p0=i; delayms(11); e=1; delayms(11); e=0; /先寫入，再開使能端 delayms(11); /lcd1602 液晶寫命令函數： 通過 i 值傳遞數據 void lcd1602write_com(uchar i) rs=0; p0=i; delayms(11); e=1; delayms(11); e=0; delayms(11); /液晶初始化函數：設置 光標 和顯示的初始位置 void lcd

30、1602init() rs=0; e = 0; lcd1602write_com(0 x38); lcd1602write_com(0 x0f); lcd1602write_com(0 x06); lcd1602write_com(0 x0d); lcd1602write_com(0 x01); void voltout()/電壓源 函數 15 uchar i ; jdq = 1; chup2 = 0 x00; chuya = 50; for (i = 0; i 8; i +) lcd1602write_data(yai); void curout() /電流源函數 uchar i; jdq = 0; chup2 = 0; chuliu = 0; for (i = 0; i 9; i +) lcd1602write_data(liui); /按鍵檢測函數：初始為電壓源 按下按鍵后切換為電流源 void key() if(jc = 0) while(jc = 0); flag = flag; if (flag = 1) voltout(); else 16 curout(); /*顯示函數*/ void