基于單片機(jī)的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（論文）目的及要求一、任務(wù)針對(duì)我國(guó)在城市照明上所存在的巨大的能源消耗而設(shè)計(jì)一套基于單片機(jī)智能路燈節(jié)能控制系統(tǒng)。通過(guò)智能控制器對(duì)功率單元進(jìn)行控制，進(jìn)而操控可變電抗變換器來(lái)改變路燈的輸出電壓，通過(guò)改變路燈的光照來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。二、目的1.在學(xué)習(xí)完單片機(jī)及相關(guān)課程的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加深和鞏固所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)和提高學(xué)生查找資料、整理資料的能力。2.通過(guò)硬件設(shè)計(jì)、軟件編寫(xiě)，使學(xué)生掌握用單片機(jī)組成應(yīng)用系統(tǒng)的方法，提高硬件設(shè)計(jì)、制作、焊接，軟件編寫(xiě)、調(diào)試的能力。3.通過(guò)本次設(shè)計(jì)鞏固單片機(jī)的接口、定時(shí)、中斷等基本知識(shí)，掌握外圍芯片的基本知識(shí)。4.熟練掌握用protel 99 繪制電路

2、圖及pcb板的制作。三、要求1. 設(shè)計(jì)要求完成的基本功能：穩(wěn)壓控制功能；軟啟動(dòng)功能；自動(dòng)啟停功能；智能調(diào)壓控制功能等。2技術(shù)參數(shù)要求：1）穩(wěn)壓精度： 2）響應(yīng)時(shí)間：0.048s3設(shè)備要求：計(jì)算機(jī)、mcs51單片機(jī)仿真開(kāi)發(fā)系統(tǒng)、常用集成電路芯片、三極管、按鍵和led數(shù)碼管。 4設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要求包括：目錄、標(biāo)題、概述、方案總體設(shè)計(jì)（硬件、軟件、 框圖）、單元電路和單元軟件程序、電路總圖、硬件實(shí)物及軟件清單、系統(tǒng)調(diào)試說(shuō)明、設(shè)計(jì)總結(jié)及改進(jìn)意見(jiàn)、參考文獻(xiàn)等。5論文字?jǐn)?shù)2萬(wàn)3萬(wàn)字內(nèi)。6. 論文格式嚴(yán)格按照學(xué)校規(guī)定的論文格式編排。四、附件1. 系統(tǒng)電路原理圖 2. 列出完整元器件清單 3. 印刷電路板圖 4.

3、完整的程序清單五、進(jìn)度安排 1. 2010年12月20日2011年1月10日 要求理解畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，查閱相關(guān)資料；完成開(kāi)題報(bào)告；完成中英文資料翻譯；2. 2月16日4月6日 要求根據(jù)所查閱的資料，完成論文提綱；理解設(shè)計(jì)原理，進(jìn)行程序設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)相關(guān)電路設(shè)計(jì)、調(diào)試；產(chǎn)品基本實(shí)現(xiàn)功能。3. 4月7日4月12日 完成完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)初稿；4. 4月13日5月3日 完成完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文終稿；一校：總體功能與思路；二校：功能細(xì)節(jié)、格式細(xì)節(jié)；5. 5月4日5月17日準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)論文答辯；65月18日5月29日 進(jìn)行畢業(yè)論文答辯。 六、參考書(shū)目 1. 李廣第.單片機(jī)基礎(chǔ)m.北京航空航天出版社.2何立民.單片

4、機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編m.北京航空航天出版社. 3康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）m.高等教育出版社. 4康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）m.高等教育出版社.5陳明熒.8051單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材m.清華大學(xué)出版社. 6吳金戍.8051 單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用m.清華大學(xué)出版社.7黃志偉.全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽培訓(xùn)教程m.電子工業(yè)出版社.8. 揚(yáng)本文,鄭旭東城市路燈照明節(jié)能方案及運(yùn)行管理j湖北電力2006(8)：61-629. 江思敏.protel電路設(shè)計(jì)教程m.清華大學(xué)出版社.10. 鄒常茂,韓慶軍國(guó)內(nèi)智能照明節(jié)電器設(shè)備的現(xiàn)狀與技術(shù)特j節(jié)能與環(huán)保，2(x)3(12)：52-53 指導(dǎo)教師：李月華 2010年

5、 12月 18日本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告設(shè)計(jì)（論文）題目 基于單片機(jī)的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)（論文）題目來(lái)源自選課題設(shè)計(jì)（論文）題目類(lèi)型工程設(shè)計(jì)起止時(shí)間 2010.12至2011.6一、 設(shè)計(jì)（論文）依據(jù)及研究意義：如今，照明路燈的數(shù)量越來(lái)越多，使得路燈的用電量占城市用電總量的比重越來(lái)越大，在用電高峰期時(shí)，電網(wǎng)超負(fù)荷運(yùn)行，電網(wǎng)電壓都低于額定值，在用電低谷期供電電壓又高于額定值，當(dāng)電壓高時(shí)不但影響照明設(shè)備的使用壽命，而且耗電量也大幅增加（電源電壓若增加20%，則耗電量增加44%），當(dāng)?shù)凸葧r(shí)，照明設(shè)備又不能正常工作。所以，對(duì)城市路燈的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了當(dāng)務(wù)之急，特別是午夜之后車(chē)流量急劇減少時(shí)

6、，應(yīng)該適當(dāng)?shù)年P(guān)閉路燈，節(jié)省用電。但是我國(guó)的既能省電又能延長(zhǎng)路燈壽命的技術(shù)相比國(guó)外卻是落后了，特別是要針對(duì)我國(guó)的現(xiàn)狀并且吸取國(guó)外的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)才能設(shè)計(jì)出符合我國(guó)的路燈控制技術(shù)。目前我國(guó)市場(chǎng)上有多種路燈節(jié)能控制產(chǎn)品，能達(dá)到一定節(jié)能效果，但就功能和效果上還不能盡如人意，主要由以下幾類(lèi)情況：采用自禍變壓器及磁飽和電抗器的降壓技術(shù)。其不足是由于反應(yīng)速度較慢，用電高峰時(shí)電壓降到非穩(wěn)定區(qū)，容易造成燈光閃滅，不能自動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)如果電壓突然升高，則不能避免燈具受到市電的瞬時(shí)高壓沖擊，對(duì)燈具的保護(hù)能力較差;相對(duì)來(lái)說(shuō)穩(wěn)壓功能較差。針對(duì)于磁飽和電抗器來(lái)說(shuō)，除了上述不足外，其效率也普遍偏低。采用電氣器件構(gòu)成的可控硅式設(shè)備。

7、該設(shè)備主要采取簡(jiǎn)單的相控技術(shù)，不足之處是元件容易發(fā)熱燒壞，由于采用相控技術(shù)產(chǎn)生諧波污染電網(wǎng)，使熒光燈和氣體燈小停閃動(dòng)，減損燈具壽命及相關(guān)附件的使用壽命，降低照明質(zhì)量，不綠化不環(huán)保，國(guó)家相關(guān)規(guī)定已經(jīng)明確禁止使用這種無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)設(shè)備，以系統(tǒng)節(jié)電濾波形式，主要是凈化電網(wǎng)，補(bǔ)充無(wú)功功率，補(bǔ)償電網(wǎng)，而對(duì)于有功電度表計(jì)量系統(tǒng)，缺少實(shí)際節(jié)電效果。如今隨著直流電源技術(shù)的飛躍發(fā)展，整流系統(tǒng)由以前的分立元件和集成電路控制發(fā)展為微機(jī)控制，從而使直流電源智能化，具有遙測(cè)、遙信、遙控的三遙功能，基本實(shí)現(xiàn)了直流電源的無(wú)人值守。并且，在當(dāng)今科技快速發(fā)展過(guò)程中，模塊化是直流電源的發(fā)展趨勢(shì)，并聯(lián)運(yùn)行室電源產(chǎn)品大容量化地一個(gè)有效

8、手段，可以通過(guò)設(shè)計(jì)n+1冗余電源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)容量擴(kuò)展，提高電源系統(tǒng)的可靠性、可用性，縮短維修、維護(hù)時(shí)間。電流模塊電源采用電流型控制模式，集中式散熱技術(shù)，實(shí)時(shí)多人物監(jiān)控，具有高效、高可靠、超低輻射，維護(hù)快捷等優(yōu)點(diǎn)，機(jī)箱結(jié)構(gòu)緊湊，防腐與散熱也作了多方面的加強(qiáng)。它的應(yīng)用將會(huì)克服大功率電源的制造、運(yùn)輸及維修等困難。而且和傳統(tǒng)可控硅電源相比節(jié)電20%-30%節(jié)能優(yōu)勢(shì)，奠定了它將是未來(lái)大功率直流電源的首選。 近20年來(lái)，美國(guó)和日本照明節(jié)能集中在使用緊湊型熒光燈(cfl)和熒光燈采用鎮(zhèn)流器兩個(gè)方面。國(guó)外照明節(jié)能技術(shù)的發(fā)展具有以下特點(diǎn). (1)大力推動(dòng)綠色照明，在光源的材料，使用規(guī)范上加以有效管理，出臺(tái)了一系列

9、的標(biāo)準(zhǔn)和管理要求，將照明節(jié)能推廣到全民范圍;(2)不斷提高功率器件性能要求，主要體現(xiàn)在鎮(zhèn)流裝置上技術(shù)提高。通過(guò)對(duì)鎮(zhèn)流器技術(shù)改進(jìn)來(lái)提高照明設(shè)備的功率因素。本設(shè)計(jì)可以通過(guò)對(duì)外界光線和電壓信號(hào)的采集來(lái)控制路燈的自動(dòng)啟停以及智能調(diào)壓從而減少城市路燈照明耗電量，又對(duì)輸入電壓進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)節(jié)來(lái)提高用電效率，緩解許多地方電力供應(yīng)緊張和城市化加快對(duì)路燈需求數(shù)量增加之間的矛盾，同時(shí)可以延長(zhǎng)照明設(shè)備使用壽命。參考文獻(xiàn)：1 鄒紅.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)m.北京:人民郵電出版社，2008.32 李祥臣.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教程m.北京:清華大學(xué)出版社.2005.33 先鋒工作室編著.單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)例m.北京:清華大學(xué)出版社,2

10、0024 湯毅剛,彭喜元,孟升衛(wèi),劉兆慶.mcs-51單片機(jī)使用子程序設(shè)計(jì)m.哈爾濱:工社,2003業(yè)大學(xué)出版5 陳明熒.8051單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)教材m.北京:清華大學(xué)出版社,20036 揚(yáng)本文,鄭旭東城市路燈照明節(jié)能方案及運(yùn)行管理j.湖北電力,2006(8)：61-627 鄒常茂,韓慶軍國(guó)內(nèi)智能照明節(jié)電器設(shè)備的現(xiàn)狀與技術(shù)特性j節(jié)能與環(huán)保，2(x)3(12)：52-538 王新賢.通用集成電路速查手冊(cè)m.濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社，2002.99 馬忠梅.單片機(jī)的c語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)m.北京:北京北航出版社，2003.10 潘新民 王燕芳.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)m.北京:高等教育出版,2004.11

11、 jun-lian zhang and jian-xun jin,analysis of dc power transmission using high superconducting cablesj.journal of electronic science and technology of china,2008.(2-10)12 s.levialdi,nato ast on sigital image processingj.1980(105-145)13 power integration.inc.topswich-gx datasheetsr.2000(top242-249)14

12、power integration.inc.national semiconductor datasheetsr.200515 clovis l.tondo.scott e.gimpel.the c answer book solutions to the exercises in the c programming languager.2000二、 設(shè)計(jì)（論文）主要研究的內(nèi)容、預(yù)期目標(biāo)：（技術(shù)方案、路線）主要研究?jī)?nèi)容：1. 利用光傳感器來(lái)控制繼電器開(kāi)關(guān)路燈的設(shè)計(jì)；2. 對(duì)路燈電壓進(jìn)行穩(wěn)壓控制的設(shè)計(jì)；3. 對(duì)路燈電壓/電流進(jìn)行反饋采樣的設(shè)計(jì)；4. 對(duì)采樣電壓進(jìn)行調(diào)壓的設(shè)計(jì)。總體設(shè)計(jì)方案如下：1

13、. 采集外界光信號(hào)，通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換后輸入控制器。當(dāng)外界光信號(hào)強(qiáng)度低于一定數(shù)值時(shí)，通過(guò)軟啟動(dòng)開(kāi)啟路燈。當(dāng)光信號(hào)強(qiáng)度高于一定數(shù)值時(shí)，通過(guò)軟啟動(dòng)關(guān)閉路燈。這樣能起到節(jié)電的作用。光控電路流程圖如圖1所示。2. 采集輸入電壓信號(hào)，通過(guò)交流/直流轉(zhuǎn)換、a/d轉(zhuǎn)換后輸入控制器，與已設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓值進(jìn)行比較，并對(duì)輸入電壓進(jìn)行穩(wěn)壓，然后將該電壓輸出并驅(qū)動(dòng)路燈。3. 通過(guò)時(shí)鐘來(lái)對(duì)路燈亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，在午夜之后將路燈亮度進(jìn)行降低，這樣既能維持路面的照明，又能節(jié)約用電。開(kāi)啟路燈光信號(hào)信號(hào)采集控制器判斷是否有光照射？n關(guān)閉路燈y圖1 自動(dòng)光控啟?？刂瞥绦蛄鞒虉D保留顯示設(shè)定值|實(shí)際值-設(shè)定差值|大于1?原來(lái)的顯示設(shè)定值+差

14、值恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)顯示結(jié)果返回nnyy保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際值設(shè)定值？原來(lái)的顯示設(shè)定值-差值圖2 穩(wěn)壓判斷控制程序流程圖將采集到的電壓信號(hào)與額定電壓相比較，如果采樣電壓與額定電壓差值大于1，則判斷差值是否為負(fù)；否則顯示額定值。在判斷差值正負(fù)時(shí)，如果為負(fù)，在顯示值為額定值與差值之和，否則顯示值為額定值與差值之差。穩(wěn)壓控制程序流程圖如圖2所示。模數(shù)轉(zhuǎn)換器三端穩(wěn)壓器電壓采樣電流采樣電源單片機(jī)液晶屏顯示鍵盤(pán)控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器三端穩(wěn)壓器光信號(hào)采集燈信號(hào)反饋繼電器驅(qū)動(dòng)電壓放大圖3 總體設(shè)計(jì)圖總體設(shè)計(jì)圖如圖3所示。本設(shè)計(jì)是以單片機(jī)控制為核心，通過(guò)采集三端穩(wěn)壓器輸出的電壓并將該電壓與設(shè)定電壓進(jìn)行比較，進(jìn)而調(diào)整輸出電壓的大小，達(dá)到穩(wěn)

15、壓的目的。預(yù)期目標(biāo)：能夠?qū)崿F(xiàn)以下幾個(gè)功能：穩(wěn)壓控制功能；自動(dòng)啟停功能；智能調(diào)壓控制功能三、設(shè)計(jì)（論文）的研究重點(diǎn)及難點(diǎn)：研究重點(diǎn)：1、對(duì)路燈電壓進(jìn)行穩(wěn)壓控制；2、對(duì)路燈進(jìn)行智能啟停；3、對(duì)路燈電壓進(jìn)行智能調(diào)壓。研究難點(diǎn)：1、電路電壓不穩(wěn)定，電壓波動(dòng)幅度不能確定。2、不能確定在進(jìn)行補(bǔ)償后的電壓是否與額定電壓相等。四、 設(shè)計(jì)（論文）研究方法及步驟（進(jìn)度安排）：1、2010年12月20日2011年1月10日 要求理解畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，查閱相關(guān)資料；完成開(kāi)題報(bào)告；完成中英文資料翻譯；2、2月16日4月6日 要求根據(jù)所查閱的資料，完成論文提綱；理解設(shè)計(jì)原理，進(jìn)行程序設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)相關(guān)電路設(shè)計(jì)、調(diào)試；產(chǎn)品基本實(shí)

16、現(xiàn)功能。3、4月7日4月12日 完成完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)初稿；4、4月13日5月3日 完成完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文終稿；一校：總體功能與思路；二校：功能細(xì)節(jié)、格式細(xì)節(jié)；5、5月4日5月17日準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)論文答辯；6、5月18日5月29日 進(jìn)行畢業(yè)論文答辯五、 進(jìn)行設(shè)計(jì)（論文）所需條件：硬件：計(jì)算機(jī)，at89c51單片機(jī)，集成電路芯片，led數(shù)碼管，運(yùn)算放大器，led顯示屏，三極管，按鍵。軟件：mcs51單片機(jī)仿真開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，單片機(jī)開(kāi)發(fā)板。在該設(shè)計(jì)中，軟件的設(shè)計(jì)起到舉足輕重的作用，因?yàn)橄到y(tǒng)工作的可靠性以及穩(wěn)定性都是靠軟件（程序）來(lái)控制的。六、 指導(dǎo)教師意見(jiàn)：簽名： 年 月 日摘 要：在生活中，路燈照明是必不可

17、少的，它能使我們的道路更加明亮，使我們的城市更加美觀。本文主要設(shè)計(jì)了一種基于51單片機(jī)為核心控制器的數(shù)控穩(wěn)壓控制系統(tǒng)。該電路具有電壓可步進(jìn)調(diào)制，對(duì)輸出電壓和電流信號(hào)進(jìn)行調(diào)整以及顯示，根據(jù)光照情況進(jìn)行l(wèi)ed燈的開(kāi)關(guān)功能。本文設(shè)計(jì)的路燈穩(wěn)壓控制系統(tǒng)主要以stc89c52單片機(jī)為核心控制單元，先以光信號(hào)采集電路進(jìn)行繼電器驅(qū)動(dòng)，再以數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片dac0832輸出參考電壓，并控制三端穩(wěn)壓器lm317輸出電壓，同時(shí)對(duì)輸出電壓/電流進(jìn)行采樣，接著采用a/d轉(zhuǎn)換芯片adc0832對(duì)采樣的電壓、電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，人們節(jié)電意識(shí)的不斷提

18、高，穩(wěn)壓控制電源將會(huì)成為城市建設(shè)的首選。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)（mcu）；數(shù)模轉(zhuǎn)換器（dac）；模數(shù)轉(zhuǎn)換器（adc）；閉環(huán)控制abstract: in life, street lamp lighting is indispensable, it can make our way more bright, to make our city more beautiful. this paper designed a kind of 51 single-chip microcomputer as the core controller based on the numerical control volt

19、age control system. this circuit has voltage can be stepping modulation, output voltage and current signal to adjust and display light situation, according to the switch function leds. this design voltage control system mainly lamps stc89c52 singlechip control unit, first with the light signal acqui

20、sition circuit relay drivers, again with analog-to-digital conversion chip dac0832 output, and controls the three reference voltage stabilizer lm317 output voltage, the output voltage/current simultaneously on sampling, then adopts a/d conversion chips for sampling adc0832 voltage, current into digi

21、tal signals, then through the scm realizing closed-loop control. along with the development of science and technology, especially the rapid development of computer technology, people power saving consciousness rise ceaselessly, the control of the power supply voltage will become urban construction o

22、f choice.keywords: micro controller unit (mcu)；digital-to-analog converters (dac)；digital converter (adc)；closed-loop control 目錄1、緒論11.1 國(guó)內(nèi)外研究狀況21.2 論文的總體結(jié)構(gòu)32、總體設(shè)計(jì)方案及各功能模塊硬件實(shí)現(xiàn)42.1 總體設(shè)計(jì)方案及論證42.2各功能模塊主要硬件實(shí)現(xiàn)62.2.1 三端可調(diào)穩(wěn)壓器62.2.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片72.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片92.2.4 運(yùn)算放大器112.2.5 液晶屏顯示113、硬件模塊設(shè)計(jì)133.1 單片機(jī)控制模塊133.2 穩(wěn)壓

23、控制模塊143.3 電壓與電流采樣模塊163.4 顯示模塊173.5 鍵盤(pán)模塊183.6 光信號(hào)采集模塊193.7 繼電器驅(qū)動(dòng)模塊204、軟件設(shè)計(jì)214.1 主程序模塊214.2 電壓反饋比較子程序模塊224.3 按鍵掃描子程序模塊235、系統(tǒng)測(cè)試245.1 硬件測(cè)試245.2 軟件調(diào)試256、總結(jié)和展望28參考文獻(xiàn)29致謝30附錄一 系統(tǒng)整體原理圖31附錄二 系統(tǒng)源程序32附錄三 pcb圖45附錄四 實(shí)物圖46附錄五 元器件清單47電是工業(yè)的動(dòng)力，是人類(lèi)生活的源泉，如果沒(méi)了電，人類(lèi)將失去光明，人類(lèi)生活將變成一片混亂。電能給我們帶來(lái)幸福，我們卻時(shí)時(shí)刻刻在浪費(fèi)它，特別是我們用的照明路燈，浪費(fèi)得特

24、別嚴(yán)重?，F(xiàn)在，各個(gè)城市，大街小巷都裝有路燈，路燈已成為家喻戶(hù)曉的照明設(shè)備。但我們并不知道，隨著照明路燈的劇增，路燈的用電量也在急劇增加。而且路燈基本都采用高壓鈉燈（該燈功率大），區(qū)域內(nèi)供電電壓極不穩(wěn)定，波動(dòng)范圍大。尤其是在下半夜，電壓通常高達(dá)250v以上，致使燈泡損耗率極高。為節(jié)省能耗，減少浪費(fèi)，降低成本，有必要進(jìn)行改造。對(duì)城市路燈的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為了當(dāng)務(wù)之急，特別是午夜之后車(chē)流量急劇減少時(shí)，應(yīng)該適當(dāng)?shù)年P(guān)閉路燈，節(jié)省用電。但是我國(guó)的既能省電又能延長(zhǎng)路燈壽命的技術(shù)相比國(guó)外卻是落后了，特別是要針對(duì)我國(guó)的現(xiàn)狀并且吸取國(guó)外的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)才能設(shè)計(jì)出符合我國(guó)的路燈控制技術(shù)。因此，我嘗試?yán)脝纹瑱C(jī)來(lái)控制電壓的穩(wěn)定輸

25、出，降低額外浪費(fèi)。本文主要介紹了如何利用單片機(jī)來(lái)控制穩(wěn)壓，恒流輸出。本設(shè)計(jì)主要以三端穩(wěn)壓電路來(lái)實(shí)現(xiàn)輸入電壓的穩(wěn)定，利用數(shù)模轉(zhuǎn)換電路來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出電壓/電流的采集、反饋，接著讓單片機(jī)來(lái)控制輸出，從而形成一個(gè)閉環(huán)反饋回路。1、緒論電源技術(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、材料等諸多學(xué)科領(lǐng)域。直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的儀器設(shè)備之一，廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(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)行實(shí)驗(yàn)操作和科學(xué)研究所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、

26、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、精度低且體積大、復(fù)雜度高。普通的直流穩(wěn)壓電源品種有很多，但均存在以下二個(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，或需要再一個(gè)小范圍內(nèi)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)載限流或截流型保護(hù)，電路構(gòu)成復(fù)雜，穩(wěn)壓精度也不高。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，以單片機(jī)為核心的新一代智能型穩(wěn)壓電源不但電路簡(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

27、各種計(jì)算，從而可排除和減少由于干擾信號(hào)和模擬電路引起的誤差，提高穩(wěn)壓電源輸出電壓和控制電流精度，降低了模擬電路的要求。在家用電器和其他各類(lèi)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，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)替代，則可縮小直流電源的體積，減輕其重量，且晶體管濾波器直流電源不需直流穩(wěn)壓器就能用作家用電器的電源，這既降低了家用電器的成本，又縮小了其體積，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

28、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)整精度不高，讀數(shù)欠直觀，電位器也容易磨損。而基于單片機(jī)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。1.1 國(guó)內(nèi)外研究狀況在我國(guó)，以電力電子學(xué)為核心技術(shù)的電源產(chǎn)業(yè)，從二十世紀(jì)60年代中期開(kāi)始形成，到了90年代以來(lái)，電源產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。一方面，電源產(chǎn)業(yè)規(guī)模的發(fā)展在加快;另一方面，在國(guó)家自然科學(xué)基金的資助下或創(chuàng)新意識(shí)指導(dǎo)下，我國(guó)電力電子技術(shù)的研究從吸收消化和一般跟蹤發(fā)展到前沿跟蹤和基礎(chǔ)創(chuàng)新，電源產(chǎn)業(yè)界涌現(xiàn)了一些技術(shù)難度較大，具有國(guó)際先進(jìn)水平的產(chǎn)品，而且還產(chǎn)生了一大批具有代表性的研究成果和產(chǎn)品;目前國(guó)內(nèi)還開(kāi)展了跟蹤國(guó)際多方面前沿性課題

29、的研究或基礎(chǔ)創(chuàng)新研究。但是我國(guó)電源產(chǎn)業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，存在著很大的差距和不足:在電源產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性、開(kāi)發(fā)投入、生產(chǎn)規(guī)模、工藝水平、先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、持續(xù)創(chuàng)新能力等方面的差距為10-15年。目前我國(guó)市場(chǎng)上有多種路燈節(jié)能控制產(chǎn)品，能達(dá)到一定節(jié)能效果，但就功能和效果上還不能盡如人意，主要由以下幾類(lèi)情況：采用自禍變壓器及磁飽和電抗器的降壓技術(shù)。其不足是由于反應(yīng)速度較慢，用電高峰時(shí)電壓降到非穩(wěn)定區(qū)，容易造成燈光閃滅，不能自動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)如果電壓突然升高，則不能避免燈具受到市電的瞬時(shí)高壓沖擊，對(duì)燈具的保護(hù)能力較差;相對(duì)來(lái)說(shuō)穩(wěn)壓功能較差。針對(duì)于磁飽和電抗器來(lái)說(shuō)，除了上述不足外，其效率也普遍偏低

30、。采用電氣器件構(gòu)成的可控硅式設(shè)備。該設(shè)備主要采取簡(jiǎn)單的相控技術(shù)，不足之處是元件容易發(fā)熱燒壞，由于采用相控技術(shù)產(chǎn)生諧波污染電網(wǎng)，使熒光燈和氣體燈小停閃動(dòng)，減損燈具壽命及相關(guān)附件的使用壽命，降低照明質(zhì)量，不綠化不環(huán)保，國(guó)家相關(guān)規(guī)定已經(jīng)明確禁止使用這種無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)設(shè)備，以系統(tǒng)節(jié)電濾波形式，主要是凈化電網(wǎng)，補(bǔ)充無(wú)功功率，補(bǔ)償電網(wǎng)，而對(duì)于有功電度表計(jì)量系統(tǒng)，缺少實(shí)際節(jié)電效果。如今隨著直流電源技術(shù)的飛躍發(fā)展，整流系統(tǒng)由以前的分立元件和集成電路控制發(fā)展為微機(jī)控制，從而使直流電源智能化，具有遙測(cè)、遙信、遙控的三遙功能，基本實(shí)現(xiàn)了直流電源的無(wú)人值守。并且，在當(dāng)今科技快速發(fā)展過(guò)程中，模塊化是直流電源的發(fā)展趨勢(shì)，并

31、聯(lián)運(yùn)行室電源產(chǎn)品大容量化地一個(gè)有效手段，可以通過(guò)設(shè)計(jì)n+1冗余電源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)容量擴(kuò)展，提高電源系統(tǒng)的可靠性、可用性，縮短維修、維護(hù)時(shí)間。電流模塊電源采用電流型控制模式，集中式散熱技術(shù)，實(shí)時(shí)多人物監(jiān)控，具有高效、高可靠、超低輻射，維護(hù)快捷等優(yōu)點(diǎn)，機(jī)箱結(jié)構(gòu)緊湊，防腐與散熱也作了多方面的加強(qiáng)。它的應(yīng)用將會(huì)克服大功率電源的制造、運(yùn)輸及維修等困難。而且和傳統(tǒng)可控硅電源相比節(jié)電20%-30%節(jié)能優(yōu)勢(shì)，奠定了它將是未來(lái)大功率直流電源的首選。近20年來(lái)，美國(guó)和日本照明節(jié)能集中在使用緊湊型熒光燈(cfl)和熒光燈采用鎮(zhèn)流器兩個(gè)方面。國(guó)外照明節(jié)能技術(shù)的發(fā)展具有以下特點(diǎn).(1)大力推動(dòng)綠色照明，在光源的材料，使用規(guī)

32、范上加以有效管理，出臺(tái)了一系列的標(biāo)準(zhǔn)和管理要求，將照明節(jié)能推廣到全民范圍;(2)不斷提高功率器件性能要求，主要體現(xiàn)在鎮(zhèn)流裝置上技術(shù)提高。通過(guò)對(duì)鎮(zhèn)流器技術(shù)改進(jìn)來(lái)提高照明設(shè)備的功率因素。1.2 論文的總體結(jié)構(gòu)第一部分主要是介紹本設(shè)計(jì)的背景、意義以及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，還介紹了本設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容。第二部分主要介紹了本設(shè)計(jì)總的設(shè)計(jì)思路并提出了幾種方案的實(shí)現(xiàn)與論證，并對(duì)該方案運(yùn)用的基礎(chǔ)知識(shí)和所使用的器件作出了扼要的介紹。第三部分主要詳細(xì)闡述了各個(gè)模塊的整體結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)框圖，包括單片機(jī)控制系統(tǒng)模塊、穩(wěn)壓控制模塊、電壓/電流采樣模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊、光信號(hào)采集模塊和鍵盤(pán)模塊。第四部分主要闡述了軟件設(shè)

33、計(jì)的思路以及軟件設(shè)計(jì)流程圖。第五部分主要對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試及誤差分析。第六部分是對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)。2、總體設(shè)計(jì)方案及各功能模塊硬件實(shí)現(xiàn)2.1 總體設(shè)計(jì)方案及論證根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我設(shè)計(jì)了以下三種方案：方案一，設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源。在前期方案設(shè)計(jì)中采用pwm脈寬調(diào)制。它的功耗小，效率高，穩(wěn)壓范圍寬，電路形式靈活多樣，功耗小，效率高。在制作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，pwm占空比的線性變化使相應(yīng)的電流呈非線性變化，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)濾波電容的存在對(duì)占空比很小的pwm波積分效果明顯，導(dǎo)致電壓的非線性變化更顯著，特別是pwm占空比很小時(shí)（希望得到輸出的電壓很?。?，利用單片開(kāi)關(guān)電源的pwm技術(shù)控制開(kāi)關(guān)的占空比來(lái)調(diào)整輸出電壓的，以達(dá)到穩(wěn)定輸出

34、的目的。但用數(shù)字量控制的作用更加明顯。方案二，用d/a和運(yùn)算放大器做電流源，即采用d/a輸出調(diào)節(jié)晶體管的偏置電流（電壓）。采用此方案能有效的縮短調(diào)節(jié)時(shí)間，并能提高輸出精度。設(shè)計(jì)方案，包括了微控制器模塊、穩(wěn)壓控制模塊、顯示模塊、鍵盤(pán)模塊四部分構(gòu)成，形成開(kāi)環(huán)控制。方案原理圖如圖2.1所示。方案三，用d/a芯片和三端穩(wěn)壓控制芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓控制，即采用d/a輸出調(diào)節(jié)晶體管的偏置電流（電壓）：使用電壓、電流采樣電路，通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。本設(shè)計(jì)主要是通過(guò)mcu控制d/a的輸出電壓大小，通過(guò)放大器放大，給穩(wěn)壓模塊作為輸出的參考電壓，真正的電壓、電流是由穩(wěn)壓模塊輸出。采用此方案是對(duì)方案二的改進(jìn)，能有效

35、的縮短調(diào)節(jié)時(shí)間，進(jìn)一步提高輸出精度。該設(shè)計(jì)方案，主要由單片機(jī)控制模塊，穩(wěn)壓控制模塊，電壓/電流采樣模塊，顯示模塊，鍵盤(pán)模塊，光信號(hào)采集模塊，繼電器輸出模塊七部分組成。液晶屏顯示電路，該模塊使用lcd1602液晶顯示屏，可以清晰的顯示分別組成顯示電路的十位、個(gè)位、小數(shù)點(diǎn)位，同時(shí)還能顯示英文名稱(chēng)和電壓/電流單位。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方框圖如圖2.2所示。單片機(jī)輸入按鍵電路穩(wěn)壓電路輸出液晶屏顯示數(shù)模轉(zhuǎn)換圖2.1 方案原理圖模數(shù)轉(zhuǎn)換器三端穩(wěn)壓 電壓采樣電流采樣電源單片機(jī)液晶屏顯示鍵盤(pán)控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器三端穩(wěn)壓光信號(hào)采集燈信號(hào)反饋繼電器驅(qū)動(dòng)電壓放大圖2.2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方框圖2.2各功能模塊主要硬件實(shí)現(xiàn)2.2.1

36、三端可調(diào)穩(wěn)壓器在進(jìn)行穩(wěn)壓器選擇時(shí)，我挑選了以下兩種三端穩(wěn)壓器來(lái)進(jìn)行比較分析。方案一，7805是三端正電源穩(wěn)壓電路，它是5v固定電壓輸出，應(yīng)用非常廣泛。其內(nèi)部有過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)以及安全工作區(qū)得保護(hù)，使它基本上不會(huì)損壞。如果能夠提供足夠的散熱片，它就能夠提供大于1.5a的輸出電流。雖然7805是按照固定電壓值來(lái)設(shè)定的，但是當(dāng)接入適當(dāng)?shù)耐獠科骷?，就能獲得各種不同的電壓和電流。方案二，lm317是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。在輸出電壓范圍為1.2v到37v時(shí)能夠提供超過(guò)1.5a的電流。此穩(wěn)壓器非常易于使用，只需要兩個(gè)外部電阻來(lái)設(shè)置輸出電壓。此外還使用內(nèi)部限流、熱管段和安全工作區(qū)補(bǔ)

37、償使之基本能防止燒斷保險(xiǎn)絲。lm317服務(wù)于多種應(yīng)用場(chǎng)合，包括局部穩(wěn)壓等。該器件還可以用來(lái)制作一種可編程的輸出穩(wěn)壓器，或者，通過(guò)在調(diào)整點(diǎn)和輸出之間接一個(gè)固定電阻，lm317可用作一種精密穩(wěn)流器。因?yàn)橐筝敵鲭妷嚎烧{(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器。在可調(diào)式集成穩(wěn)壓器中，317系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，337系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的負(fù)電壓，其可調(diào)范圍為1.2v37v，最大輸出電流為1.5a。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。其電壓調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構(gòu)成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源，lm317典型電路如圖2.3所示。當(dāng)穩(wěn)壓器離電源濾波器有一定距離時(shí)

38、cin是必需的。co對(duì)穩(wěn)定性而言不必要，但改進(jìn)瞬態(tài)響應(yīng)。vout=1.25v（1+）+iadjr2 (式2.1)式2.1中，1.25是集成穩(wěn)壓塊輸出端與調(diào)整端之間的固有參考電壓vref，此電壓加于給定電阻r1兩端，將產(chǎn)生一個(gè)恒定電流通過(guò)輸出電壓調(diào)節(jié)電位器r2。，電阻r1常取值120240，與其并聯(lián)的電容器c可進(jìn)一步減小輸出電壓的紋波。綜合以上兩種方案，從性能以及電路需求上考慮，本設(shè)計(jì)采用方案二，因?yàn)閘m317以及l(fā)m337電路能夠連續(xù)可調(diào)電壓/電流，而且lm317可輸出正電壓，lm337可輸出負(fù)電壓。 圖2.3 lm317應(yīng)用電路2.2.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片tlc5620是帶有4個(gè)電壓

39、輸出型的8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，dac0832是一種常用的cmos數(shù)模轉(zhuǎn)換器，以下是對(duì)這兩種數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的方案比較。方案一，tlc5620帶有緩沖參考輸入（高阻抗）。dac模塊輸出電壓范圍為1或2倍的參考電壓，tlc5620是單向的。這個(gè)器件使用很簡(jiǎn)單，有一個(gè)5v的單電源供電。上電復(fù)位功能可以保證重啟動(dòng)條件。對(duì)tlc5620的數(shù)字控制是通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的3線串行總線完成，并且與cmos版本兼容，易于和所用主流微處理器和微控制器接口。11位的命令字由8位數(shù)據(jù)位、2位dac模塊選擇位和1位范圍位組成，范圍位允許輸出范圍在1或2倍之間選擇。dac寄存器是雙緩沖的，允許一套完整的新值寫(xiě)入器件，通過(guò)控制ldac端所

40、有dac輸出都可以同時(shí)更新。數(shù)字輸入的施密特觸發(fā)器特性可以抑制高頻噪聲。14針的小外形封裝使得模擬信號(hào)的數(shù)字控制功能可以應(yīng)用于要求節(jié)省空間的情況。tl5620的工作溫度范圍是0到70。tlc5620不需要外部微調(diào)。tlc5620是用4個(gè)電阻串dac模塊實(shí)現(xiàn)的。每個(gè)電阻串的一端接到gnd端，另一端接到參考輸入緩沖的輸出端。通過(guò)使用電阻串可以維持單調(diào)性。線性依賴(lài)于電阻元件的匹配和輸出緩沖的性能。由于輸入帶有緩沖，dac對(duì)參考源總是呈現(xiàn)高阻抗。方案二，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。dac0832是一個(gè)8位d/a轉(zhuǎn)換芯片，單電源供電，從+5v+15v均可正常工作

41、，基準(zhǔn)電壓的范圍為10v，電流建立時(shí)間為1us，cmos工藝，低功耗20mm。它由一個(gè)8位輸入寄存器、1個(gè)8位dac寄存器和1個(gè)8位d/a轉(zhuǎn)換器組成。它旨在直接與8080，8048，8085，z80及其他通用的微型處理器進(jìn)行相接。存儲(chǔ)的硅鉻r-2r電阻梯形網(wǎng)絡(luò)將參考電流分開(kāi)，并為電路提供合適的溫度處理特性（全范圍最大線性溫度誤差的0.05%）。電路利用cmos電流開(kāi)關(guān)和控制邏輯來(lái)取得最少的電能損耗和最小的輸出泄露電流誤差。特殊的電路也能提供ttl邏輯輸入電壓的水平兼容。雙緩沖可以使這些d/a轉(zhuǎn)換器在獲取下一個(gè)數(shù)位字時(shí)輸出相應(yīng)一個(gè)數(shù)位字的電壓。這就使得任何一個(gè)d/a轉(zhuǎn)換器均可進(jìn)行同步更新。dac

42、0832邏輯框圖和引腳排列如圖2.4所示。dac0832的電路簡(jiǎn)單，電流建立時(shí)間短，購(gòu)買(mǎi)容易，故選擇方案二。 圖2.4 dac0832邏輯框圖和引腳排列dac0832利用、ile、控制信號(hào)可以構(gòu)成三種不同的工作方式。1、直通方式：當(dāng)=0時(shí)，數(shù)據(jù)可以從輸入端經(jīng)兩個(gè)寄存器直接進(jìn)入d/a 轉(zhuǎn)換器。2、單緩沖方式：兩個(gè)寄存器之一始終處于直通，即=0或=0，另一個(gè)寄存器處于受控狀態(tài)。3、雙緩沖方式：兩個(gè)寄存器均處于受控狀態(tài)。這種工作方式適用于多模擬信號(hào)同時(shí)輸出的應(yīng)用場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)中dac0832的和連接后接單片機(jī)的p3.0，和接地，讓dac083工作在單緩沖方式下。2.2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片tlc548是一

43、款以開(kāi)關(guān)電容逐次逼近原理工作且轉(zhuǎn)換速度較快的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，而adc0832則能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，減小數(shù)據(jù)誤差。以下對(duì)這兩款模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行方案選擇。方案一，tlc548是美國(guó)德州儀器公司生產(chǎn)的8位串行a/d轉(zhuǎn)換器芯片，可與通用微處理器、控制器通過(guò)clk、cs、data out三條口線進(jìn)行串行接口。是以開(kāi)關(guān)電容逐次逼近原理工作的8位串行a/d芯片，供電范圍為3v6v，控制口線少，時(shí)序簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)換速度快，功耗低，價(jià)格便宜，適用于低功耗的袖珍儀器上的單路a/d采樣，也可將多個(gè)器件并聯(lián)使用。具有4mhz片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長(zhǎng)17s，tlc548允許的最高轉(zhuǎn)換速率為45500次/s，t

44、lc549為40000次/s?？偸д{(diào)誤差最大為0.5lsb，典型功耗值為6mw。采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍，vref-接地，(vref+)vref-1v，可用于較小信號(hào)的采樣。tlc548具有片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘，該時(shí)鐘與i/o clock是獨(dú)立工作的，無(wú)須特殊的速度或相位匹配。當(dāng)cs為高時(shí)，數(shù)據(jù)輸出(data out)端處于高阻狀態(tài)，此時(shí)i/o clock不起作用。這種cs控制作用允許在同時(shí)使用多片tlc548時(shí)，共用i/o clock，以減少多路(片)a/d并用時(shí)的i/o控制端口。tlc548還可方便地與具有串行外圍接口(spi)的單片機(jī)或微處理器配合使用，也可與5

45、1系列通用單片機(jī)連接使用。方案二，adc0832是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分別率、雙通道a/d轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在05v之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32us，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變得更加方便。通過(guò)di數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。在正常情況下，adc0832與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別為cs、clk、do、di。但由于do端與di端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將do與di并聯(lián)在

46、一根數(shù)據(jù)線上使用。由于adc0832據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出，穩(wěn)定性能強(qiáng)，雖然轉(zhuǎn)換速度沒(méi)有tcl548快，但是tcl548適用于低功耗的袖珍儀器。綜合各方面因素，方案二更適合本設(shè)計(jì)。adc0832引腳功能及引腳圖如圖2.5所示，實(shí)物圖如圖2.6所示。圖2.5 adc0832引腳圖排列 圖2.6 adc0832實(shí)物圖adc0832引腳功能：1、：片選使能，低電平芯片使能。2、ch0：模擬輸入通道0，或作為in+/-使用。3、ch1：模擬輸入通道1，或作為in+/-使用。4、gnd：芯片參考0電位（地）。5、di：數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。6、do：數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。7、clk：芯片時(shí)鐘輸入。8

47、、vcc/ref：電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。2.2.4 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器op07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運(yùn)算放大器集成電路。由于op07具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對(duì)于op07a最大為25uv），所以op07在很多應(yīng)用場(chǎng)合不需要額外的調(diào)零措施。op07同時(shí)具有輸入偏置電流低（op07a為2na）和開(kāi)環(huán)增益高（對(duì)于op07a為300v/mv）的特點(diǎn)，這種低失調(diào)、高開(kāi)環(huán)增益的特性使得op07特別適用于高增益的測(cè)量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號(hào)等方面。而且op07具有極低的失調(diào)電壓溫漂，非常低的輸入噪聲電壓幅度及長(zhǎng)期穩(wěn)定等特點(diǎn)。該運(yùn)放可防范應(yīng)用于穩(wěn)定積分、精密絕對(duì)值電路、比較器及微弱

48、信號(hào)的精確放大。op07具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1、低輸入偏置電流：1.8na。2、低失調(diào)電壓漂移：0.5uv/。3、超穩(wěn)定，時(shí)間：2v/month最大。4、高電源電壓范圍：3v至22v。5、超低偏移：150uv最大。因此，本設(shè)計(jì)采用op07作為運(yùn)算放大器。2.2.5 液晶屏顯示lcd1602可以在lcd顯示屏上完整顯示32個(gè)英文字符和日文等一些字符，適合顯示英文文字信息量較小的地方，可以應(yīng)用在計(jì)算器、頻率計(jì)、信號(hào)發(fā)生器、時(shí)鐘等產(chǎn)品上。lcd1602引腳如圖3.4所示。lcd1602顯示屏性能及特點(diǎn)：1、顯示容量：16x2個(gè)字符。2、芯片工作電壓：4.5-5.5v。3、工作電流2ma（5v）不包括背

49、光電流。4、模塊最佳工作電壓為5v。5、字符尺寸：2.95x4.35mm。6、帶有英文和日文字庫(kù)，使用方便。lcd1602顯示屏引腳功能表如表2.1所示。表2.1 lcd引腳定義引腳號(hào)引腳名電平輸入/輸出作用1vss電源地2vcc電源（+5v）3vee對(duì)比調(diào)整電壓4rs0/1輸入0=輸入指令，1=輸入數(shù)據(jù)5r/w0/1輸入0=向lcd寫(xiě)入指令或數(shù)據(jù)1=從lcd讀取信息6e1,1-0輸入使能信號(hào)，1時(shí)讀取信息，1 0(下降沿)執(zhí)行指令7db00/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line0（最低位）8db10/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line19db20/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line210db30/1輸入/輸出數(shù)

50、據(jù)總線line311db40/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line412db50/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line513db60/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line614db70/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line715a+vcclcd背光電源正極16k接地lcd背光電源負(fù)極2.3 本章小結(jié) 綜合以上各個(gè)方案的論證，本設(shè)計(jì)總原理框圖如圖2.7所示。本設(shè)計(jì)主要采用常用的stc89c52單片機(jī)芯片作為控制器，p0口和dac0832的數(shù)據(jù)口直接相連，d/a的電壓輸出端接放大器op07的輸入端，設(shè)定放大器的放大倍數(shù)為5，輸出到電壓模塊lm317的電壓分辨率0.1v。所以，當(dāng)mcu輸出數(shù)據(jù)增加1的時(shí)候，最終輸出電壓增加0.1v

51、，當(dāng)調(diào)節(jié)電壓的時(shí)候，可以以每次0.1v的梯度增加或降低電壓。本主電路的原理是通過(guò)mcu控制d/a的輸出電壓大小，通過(guò)放大器放大，給穩(wěn)壓模塊作為最終輸出的參考電壓，真正的電壓、電流還是由穩(wěn)壓模塊lm317輸出。這樣整個(gè)電路就能形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)輸出電壓、電流的采集反饋，從而對(duì)輸出電壓進(jìn)行穩(wěn)壓、恒流調(diào)節(jié)。模數(shù)轉(zhuǎn)換adc0832三端穩(wěn)壓 lm317電壓采樣電流采樣電源單片機(jī)stc89c52液晶屏顯示鍵盤(pán)控制數(shù)模轉(zhuǎn)換dac0832三端穩(wěn)壓lm317光信號(hào)采集燈信號(hào)反饋繼電器驅(qū)動(dòng)電壓放大op07圖2.7 系統(tǒng)原理框圖3、硬件模塊設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)控制模塊單片機(jī)控制模塊主要以51系列的stc89c5

52、2芯片為核心，p0口接液晶顯示屏lcd1602作為輸出數(shù)據(jù)顯示傳輸，同時(shí)p2.0、p2.1、p2.2是液晶lcd控制端口；p1口接dac0832作為輸出數(shù)據(jù)傳輸，p3.0為dac0832控制端口；p3.1，p3.2，p3.3接3個(gè)獨(dú)立鍵盤(pán)作為輸入數(shù)據(jù)傳輸；p2.5,p2.6，p2.7接adc0832作為輸入/輸出數(shù)據(jù)傳輸。單片機(jī)控制電路如圖3.1所示。單片機(jī)reset腳所接電路中，開(kāi)關(guān)key1起到復(fù)位的作用。圖3.1 單片機(jī)控制電路3.2 穩(wěn)壓控制模塊該穩(wěn)壓控制模塊主要由dac0832、lm337、lm317及運(yùn)放op07組成。主要是用dac0832輸出的參考電壓去控制lm317輸出大小變化。

53、其中dac0832的基準(zhǔn)電壓verf來(lái)源是通過(guò)調(diào)節(jié)lm337基準(zhǔn)源。單片機(jī)stc89c52的p1口和dac0832的數(shù)據(jù)口直接相連，dac0832的和連接后接p3.0，和接地，讓dac0832工作在單緩沖方式下。通過(guò)調(diào)節(jié)可調(diào)電阻調(diào)節(jié)lm337的輸出電壓為5.12v，dac0832的輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓的公式為：ui=-(bn-1*2n-1+ bn-2*2n-2+b1*2+ b0*20)*rf=-b （式3.1）所以在dac0832的11腳輸出電壓的分辨率為5.12v/256=0.02v，也就是說(shuō)dac0832輸入數(shù)據(jù)端每增加1，電壓增加0.02v。穩(wěn)壓控制電路如圖3.2所示。圖3.2 穩(wěn)壓控制電

54、路由圖2.3的lm317應(yīng)用電路分析可得，設(shè)運(yùn)算放大器op07的輸入電壓分別為ui1和ui2，輸出輸出電壓為vo1。dac0832的電壓輸出端接運(yùn)算放大器op07的輸入端，該放大電路運(yùn)用了典型的差分放大電路，并由差分放大公式uo1=au（|ui1-ui2|）且放大值au=（r8+r9）/r8，得輸出電壓與輸入電壓關(guān)系： uo1=(r8+r9)/r8*(| ui1-ui2|)=5*（|ui1-ui2|） (式3.2)電源輸出電壓為：uout=uo1+uref*(1+r11/r12)=uo1+1.25*(1+r11/r12)=uo1+1.8 （式3.3）式3.3中，uref為r12兩端的電壓，所以最小輸出電壓為1.8v，輸出到電壓模塊lm317的電壓分辨率為0.0