直流穩(wěn)壓電源佳木斯大學(xué)分格式論文

1、摘 要摘 要本系統(tǒng)以直流數(shù)控電壓源為設(shè)計對象，at89c51單片機為主控制器，用dac0832實現(xiàn)數(shù)字信號向模擬信號的轉(zhuǎn)換。在控制上采用44的矩陣式的鍵盤作為人機溝通器件，通過鍵盤可以設(shè)定輸出的電壓值，也可以實現(xiàn)輸出電壓的步進(jìn)（增加或減?。?，設(shè)置步進(jìn)等級可達(dá)0.1v。在顯示端用用兩個數(shù)碼管顯示輸出，數(shù)碼管既可以顯示輸出電壓的數(shù)值和也可以顯示電壓值的步進(jìn)調(diào)整過程。在數(shù)碼管和單片機之間采用兩個74ls164實現(xiàn)單片機和數(shù)碼管之間的數(shù)據(jù)傳輸，74ls164在這里完成了串/并轉(zhuǎn)換和顯示驅(qū)動的雙重任務(wù)。此設(shè)計經(jīng)鍵盤向單片機的p1口寫入數(shù)據(jù)，經(jīng)過d/a轉(zhuǎn)換器（dac0832）把數(shù)字信號變成模擬量輸出，再經(jīng)

2、過運算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電壓的變化而輸出不同的電壓。同時在電壓輸出端接有限流保護(hù)電路，防止末端負(fù)載電阻過小或短路而造成器件的損壞。單片機系統(tǒng)還兼顧對電壓源進(jìn)行實時監(jiān)控，如果輸出電壓超過允許值，則比較器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，向單片機輸送一個中斷信號，會實現(xiàn)中斷，實現(xiàn)電壓的自動復(fù)位。關(guān)鍵字：單片機；數(shù)模轉(zhuǎn)換器；電壓源佳木斯大學(xué)教務(wù)處 - ii -abstractabstractthis system take the direct current numerical control current voltage source as the design object, th

3、e at89c51 monolithic integrated circuit primarily controller, by d/a converter ac0832 realization digital signal to simulated signal transformation. uses 44 the matrix -like keyboard in the control to take the man-machine communication component, may establish the output through the keyboard the vol

4、tage value, also may realize the output voltage step to enter (increase or to reduce), the establishment step enters the rank to be possible to reach 0.1v. in the demonstration end with two digital tubes demonstration output, the digital tube already may demonstrate the output voltage the value and

5、also may demonstrate the voltage value step enters the alignment procedure. used between two 74ls164 realization monolithic grated circuit and the digital tube serial communication between the digital tube and the monolithic integrated circuit, 74ls164 has completed the string in here/and the transf

6、ormation and the demonstration actuation twofold task. this design reads in the data after the keyboard to the monolithic integrated circuit p1 mouth,(dac0832) turns after the d/a switch the digital signal the simulation quantity output, again enlarges after the operational amplifier isolation, the

7、control outputs the power tube the base extremely, outputs the different voltage along with the power tube base voltage change. meanwhile in the voltage output termination limited class protection circuit, prevented the end load excessively is small or short-circuits creates the component the damage

8、. the monolithic integrated circuit system also gives dual attention to the constant pressure source carries on the real-time monitoring, if the output voltage surpasses the permissible value, then the comparator has the turn over, transports a look-at-me to the monolithic integrated circuit, can re

9、alize the severance, the realization voltage automatic reset.keywords：monolithic integrated circuit,；d/a converter；voltage source目 錄目 錄摘 要iabstractii第一章 緒 論11.1直流穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向11.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀31.3設(shè)計的目的和意義5第二章 方案設(shè)計與論證6第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計93.1主控模塊93.2 穩(wěn)壓電源模塊123.3顯示模塊133.4數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊173.5 鍵盤模塊183.6 放大電路和限流保護(hù)模塊223.7 過壓保護(hù)電路模塊23第

10、四章 軟件設(shè)計244.1中斷系統(tǒng)設(shè)計244.2過壓保護(hù)程序設(shè)計244.3鍵盤服務(wù)程序的設(shè)計25結(jié)束語27致 謝28參考文獻(xiàn)29附錄 a30附錄 b31附錄 c46 - 1 -第一章 緒 論隨著人們生活水平的不斷提高,數(shù)字化控制無疑是人們追求的目標(biāo)之一,它所給人帶來的方便也是不可否定的,其中數(shù)控制直流穩(wěn)壓電源就是一個很好的典型例子,但人們對它的要求也越來越高,要為現(xiàn)代人工作、科研，生活、提供更好的，更方便的設(shè)施就需要從數(shù)字電子技術(shù)入手，一切向數(shù)字化，智能化方向發(fā)展。人類的經(jīng)濟活動己經(jīng)到了工業(yè)經(jīng)濟時代，并正在轉(zhuǎn)入高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展的時期。起源是位于市電(單相或三相)與負(fù)載之間，向負(fù)載提供優(yōu)質(zhì)電能

11、的供電設(shè)備，是用電工業(yè)的基礎(chǔ)。目前電源技術(shù)已逐步發(fā)展成為一門綜合性技術(shù)學(xué)科，它對現(xiàn)代通訊、電子儀器、計算機、工業(yè)自動化、電力工程、國防及某些高新技術(shù)提供高質(zhì)量、高效率、高可靠性的電源起著關(guān)鍵作用。眾所周知，許多科學(xué)實驗都離不開電源，并且在這些實驗中經(jīng)常會對通電時間、電壓高低、電流大小以及動態(tài)指標(biāo)有著特殊的要求，然而目前實驗所用的直流穩(wěn)壓電源大多輸出精度和穩(wěn)定性不高；在測量上，傳統(tǒng)的電源一般采用指針式或數(shù)碼管顯示電壓或電流，搭配電位器來調(diào)整所要的電壓及電流輸出值；使用上若要調(diào)整精確的電壓輸出，須搭配精確的顯示儀表監(jiān)測，又因電位器的阻值特性非線性，在調(diào)整時，需要花費一定的時間，況且還要當(dāng)心漂移，使

12、用起來非常不方便。因此，如果直流穩(wěn)壓電源不僅具有良好的輸出質(zhì)量而且還具有多功能以及一定的智能化，以精確的微機控制取代不精確的人為操作，生實驗開始之前就對一些參數(shù)進(jìn)行預(yù)設(shè)，這將會給各個領(lǐng)域中的實驗研究帶來不同程度的便捷與高效。因此，直流穩(wěn)壓電源今后的發(fā)展目標(biāo)之一就是不僅要在性能上做到效率高、在噪聲低、高次諧波低、既節(jié)能又不干擾環(huán)境，還要在功能上力求實現(xiàn)數(shù)控化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。（慕丕勛，2001 ）1.1直流穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向1.智能化目前在研制高精度、高性能、多功能的測量控制儀表時，幾乎沒有不考慮采用微處理搭的。以微處理器為主體取代傳統(tǒng)儀器儀表的常規(guī)電子線路，將計算機技術(shù)與測量控制技術(shù)結(jié)合在一起

13、，組成新一代的所謂“智能化測量控制儀表”。智能儀器，解決了許多傳統(tǒng)儀表不能或不易解決的難題，同時還能簡化系統(tǒng)電路，提高系統(tǒng)的可靠性，加快產(chǎn)品的開發(fā)速度。直流穩(wěn)壓電源一方面為儀器儀表提供電能量，是儀器儀表的“動力源”，另一面，本身就是儀器儀表，因此，它有可能而且應(yīng)當(dāng)智能化。具體地說，智能化的直流穩(wěn)壓電源應(yīng)當(dāng)具有以下功能特點: 功能智能化。系統(tǒng)的整個測量過程如鍵盤掃描、量程選擇、開關(guān)啟動閉合、數(shù)據(jù)的采集、傳輸與處理以及顯示打印等都用微控制器來控制操作，實現(xiàn)測量過程的全部自動化。具有自檢測功能，包括自動調(diào)零、自動故障檢測與狀態(tài)檢驗、自動校準(zhǔn)、自診斷及量程自動轉(zhuǎn)換等。系統(tǒng)能自動檢測出故障的部位甚至故障

14、的原因。這種自測試可以在系統(tǒng)啟動時運行，同時也可在系統(tǒng)工作中運行，極大地方便了系統(tǒng)的維護(hù)。具有友好的人機對話能力。智能化的直流穩(wěn)壓電源使用鍵盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)直流穩(wěn)壓電源中的切換開關(guān)，操作人員只需通過鍵盤輸入命令，就能實現(xiàn)某種測量功能。與此同時，智能直流穩(wěn)壓電源還通過顯示屏將儀器的運行情況、工作狀態(tài)以及測量數(shù)據(jù)的處理結(jié)果及時告訴操作人員，使系統(tǒng)的操作更加方便直觀。 網(wǎng)絡(luò)管理能力。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用日益普及和信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展，直流穩(wěn)壓電源通過rs232接口實現(xiàn)與上位pc機通信，從而使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員可以隨時監(jiān)視電源設(shè)備運行狀態(tài)、各項技術(shù)參數(shù)；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員可通過網(wǎng)絡(luò)定時開關(guān)電源，實現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)機等功能。2

15、.數(shù)字化在傳統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源中，控制部分是按模擬信號來設(shè)計和工作的。在六、七十年代，電力電子技術(shù)完全是建立在模擬電路基礎(chǔ)上的。但是，現(xiàn)在數(shù)字式信號、數(shù)字電路顯得越來越重要，數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟，顯示出越來越多的優(yōu)點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào)，也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。所以，在八、九十年代，對于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計來說，模擬技術(shù)還是有用的，特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(emc)問題以及功率因數(shù)修正(pfc)等問題的解決，離不開模擬技術(shù)的知識，但是對于智能化的直流穩(wěn)壓電源，需要用計算機控制時，數(shù)

16、字化技術(shù)就離不開了。3.模塊化電源的模塊化有兩方面的含義，其一是指功率器件的模塊化；其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊含有一單元、兩單元、六單元直至七單元，包括開關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管，實質(zhì)上都屬于“標(biāo)準(zhǔn)”功率模塊(spm)。近年，有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護(hù)電路也裝到功率模塊中去，構(gòu)成了“智能化”功率模塊，不但縮小了整機的體積，更方便了整機的設(shè)計制造。實際上，由于頻率的不斷提高，致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴(yán)重，對器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性，有些制造商開發(fā)了“用戶專用”功率模塊(aspm)，它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯

17、片的形式安裝到一個模塊中，使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接，這樣的模塊經(jīng)過嚴(yán)格、合理的熱、電、機械方面的設(shè)計，達(dá)到優(yōu)化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(asic)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片，再把整個模塊固定在相應(yīng)的散熱器上，就構(gòu)成一臺新型的電源裝置。由此可見，模塊化的目的不僅在于使用方便，縮小整機體積，更重要的是取消傳統(tǒng)連線，把寄生參數(shù)降到最小，從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低，提高系統(tǒng)的可靠性。另外，大功率的電源，由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮，一般采用多個獨立的模塊單元并聯(lián)工作，采用均流技術(shù)，所有模塊共同分擔(dān)負(fù)載電流，一旦其中某個模塊失效，其它

18、模塊再平均分擔(dān)負(fù)載電流。這樣，不但提高了功率容量，在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求，而且通過增加相對整個系統(tǒng)來說功率很小的冗余電源模塊，極大的提高系統(tǒng)可靠性，即使萬一出現(xiàn)單模塊故障，也不會影響系統(tǒng)的正常工作，而且為修復(fù)提供充分的時間。4.綠色化電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義：首先是節(jié)電，這意味著發(fā)電容量的節(jié)約，而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因，所以節(jié)電就可以減少對環(huán)境的污染；其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染，國際電工委員會(iec)對此制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)，如iec555， iec917，iec1000等。事實上，許多功率電子節(jié)電設(shè)備，往往會變成對電網(wǎng)的污染源：向電網(wǎng)注入嚴(yán)重的高次諧

19、波電流，使電網(wǎng)電壓或有許多毛刺尖峰，甚至出現(xiàn)缺角和畸變。20世紀(jì)末，各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生，為21世紀(jì)批量生產(chǎn)各種綠色直流穩(wěn)壓電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。1.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀在我國，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年代中期開始形成，到了90年代以來，電源產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展時期。一方面，電源產(chǎn)業(yè)規(guī)模的發(fā)展在加快；另一方面，在國家自然科學(xué)基金的資助下和創(chuàng)新意識指導(dǎo)下，我國電力電子技術(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：目前國內(nèi)還開展了跟蹤國際多方面前沿性課題的研

20、究或基礎(chǔ)創(chuàng)新研究。但是我國電源產(chǎn)業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比，存在著很大的差距和不足：在電源產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性、開發(fā)投入、生產(chǎn)規(guī)模、工藝水平、先進(jìn)檢測設(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，尤其在實現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源的智能化、網(wǎng)絡(luò)化方面的研究不是很多。目前國內(nèi)在這兩方面研究比較多的是成都電子科技大學(xué)和廣州華南理工大學(xué)，主要是利用單片機和可編程系統(tǒng)器件(psd)來控制開關(guān)直流穩(wěn)壓電源或數(shù)字化電壓單元達(dá)到數(shù)控的目的，但和國外的比較起來，效果不是很理想，還有很大的差距。目前，全國的電源及其配件的生產(chǎn)銷售企業(yè)有4000家以上，產(chǎn)值有300-400億元，但國內(nèi)企業(yè)(著名的如北京大華、江蘇綠揚等)銷

21、售的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源大多是代理日本和臺灣的產(chǎn)品，國內(nèi)廠家生產(chǎn)的直流穩(wěn)壓電源雖然也在向數(shù)字化方向發(fā)展，但多限于對輸出顯示實現(xiàn)數(shù)碼顯示，或?qū)崿F(xiàn)多組數(shù)值預(yù)置?？傮w說來，國內(nèi)直流穩(wěn)壓電源技術(shù)在實現(xiàn)智能化等方面相對落后，面對激烈的國際競爭，是個嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。信號的處理過程是對信號的過濾和重構(gòu)，以得到我們需要的特征，為實現(xiàn)這一目的，實際上就要構(gòu)造信號到信號之間的傳遞函數(shù)，其實現(xiàn)方法分兩種：模擬方式和數(shù)字方式。模擬方式使用電阻、電容、運算放大器的模擬器來實現(xiàn)濾波、和、乘和控制的功能，而數(shù)字的方式是先將模擬量數(shù)字化，再進(jìn)行數(shù)字處理，然后還原成模擬信號。傳統(tǒng)的電路控制采用的是模擬控制系統(tǒng)，經(jīng)過多年的研究，模擬控制

22、技術(shù)已經(jīng)非常成熟。然而，模擬控制系統(tǒng)有著固有的缺點：如需要大量的分立元件和電路板，器件數(shù)量多，制造成本高等。模擬元器件的老化問題、難以補償?shù)臏仄瘑栴}，以及易受環(huán)境(如電磁噪聲、工作環(huán)境溫度等)干擾等因素都會影響控制系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性。專用模擬控制集成芯片的使用大大簡化了控制系統(tǒng)，能方便的實現(xiàn)一些電路的控制，但其控制環(huán)路中的反饋控制網(wǎng)絡(luò)仍需外接大量的電阻電容等模擬器件。這些元器件的誤差會直接影響控制環(huán)路的性能，而且元器件老化等模擬控制的缺點依然存在。此外，由于模擬控制系統(tǒng)的功耗比較大，大規(guī)模集成困難，專用模擬控制芯片的集成度一般很難做高。由于采用的是模擬控制方法，因此專用芯片的控制仍不夠靈活，要實

23、現(xiàn)復(fù)雜、先進(jìn)的控制算法很困難。對于每一個采用模擬控制的電路裝置，其控制系統(tǒng)都需要專門的設(shè)計。每一次產(chǎn)品的更新?lián)Q代，都需要重新設(shè)計、制造它們的控制系統(tǒng)。而且目前的模擬控制手段已經(jīng)大大落后于控制理論的發(fā)展。目前大多數(shù)的模擬控制回路，仍采用傳統(tǒng)的pid調(diào)節(jié)，而很少采用現(xiàn)代控制理論提供的方案和算法。對于模擬控制來說，監(jiān)控性能也非常差，只通過模擬的測量以及光、聲信號來顯示、報警。因此，隨著電力電子技術(shù)及其控制技術(shù)的不斷發(fā)展，模擬控制的局限性己經(jīng)越來越明顯。為了改善電路系統(tǒng)的控制性能，微處理器在電力電子中開始進(jìn)行應(yīng)用。通過a/d轉(zhuǎn)換器將微處理器與系統(tǒng)相連，在微處理器中實現(xiàn)數(shù)字控制算法，然后通過i/o口或p

24、wm口發(fā)出開關(guān)控制信號。微處理器還能將采集的功率變換裝置的工作數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示或傳送至計算機保存。一些控制中所用到的參考值可以存儲在微處理器的存儲器中，并對電路進(jìn)行實時監(jiān)控。微處理器的使用在很大程序上提高了電路系統(tǒng)的性能，但由于微處理器的運算速度的限制，在許多情況下，這種微處理器輔助的電路控制系統(tǒng)仍舊要用到運算放大器等模擬控制元件。（曲學(xué)基，2002）1.3設(shè)計的目的和意義直流穩(wěn)壓電源是最常用的儀器設(shè)備， 在科研及實驗中都是必不可少的。普通直流穩(wěn)壓電源品種很多，在傳統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源中，控制部分是按模擬信號來設(shè)計和工作的。但是，現(xiàn)在數(shù)字式信號、數(shù)字電路顯得越來越重要，數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟，顯示

25、出越來越多的優(yōu)點：便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào)，也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。目前直流穩(wěn)壓電源已朝著多功能和數(shù)字化的方向發(fā)展，本文在以單片機為核心， 通過鍵盤設(shè)定和調(diào)整輸入電壓值，并且通過數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出模擬量。同時設(shè)有限流保護(hù)和過壓保護(hù)，使其更加安全。第二章 方案設(shè)計與論證電源輸出電壓的調(diào)整方式有連續(xù)調(diào)整和步進(jìn)調(diào)整兩種，前者適合采用模擬電路實現(xiàn)，后者適合采用數(shù)字電路實現(xiàn)。由于設(shè)計要求電源輸出電壓的調(diào)整方式為步進(jìn)方式，因此這里選用數(shù)字電路實現(xiàn)電壓的控制。按照工作原理數(shù)字集成電路可以劃分為標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件、微處理器和可編

26、程邏輯器件。標(biāo)準(zhǔn)邏輯器件是傳統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計中使用的主要器件，但是它的集成度低，器件功能確定，使用它設(shè)計系統(tǒng)導(dǎo)致電路使用器件多，同時更改設(shè)計困難。微處理器和可編程邏輯器件都可以克服上述缺點?？删幊踢壿嬈骷ぷ魉俣瓤?，但是實現(xiàn)數(shù)字處理比較麻煩。微處理器的工作速度比可編程邏輯器件要慢，但是容易實現(xiàn)信號處理。由于數(shù)控電源屬于低速工作系統(tǒng)，所以它適合使用微處理器實現(xiàn)輸出電壓的控制。at89c51單片機在一塊芯片上集成了計算機的主要功能部件，它的指令系統(tǒng)又是按照工業(yè)控制的要求設(shè)計，因此這里采用at89c51單片機實現(xiàn)數(shù)控電源輸出電壓的步進(jìn)調(diào)整方案一：如圖2-1所示，采用數(shù)字電路來組成鍵盤控制系統(tǒng)，進(jìn)行信號

27、處理，如選用dsp等可編程邏輯器件。本方案電路復(fù)雜，靈活性不高，費用高，不利于系統(tǒng)的擴展，性dsp微處理器a/d轉(zhuǎn)換電路傳感電路和模擬開關(guān)輸出鍵盤接口lcd顯示模塊rs232接口整流濾波dc-dc變換器保護(hù)電路220v變壓器價比差。圖2-1 基于dps直流數(shù)控電源方案二：如圖2-2所示，此方案采用單片機串聯(lián)調(diào)整型穩(wěn)壓電源。單片機輸出電壓控制數(shù)字量送至d/a轉(zhuǎn)換器，經(jīng)d/a轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓作為誤差放大器的基準(zhǔn)電壓。由于理想d/a轉(zhuǎn)換器的輸出量a與輸入量d和r的關(guān)系應(yīng)為a=rd。對一個確定的d/a轉(zhuǎn)換器，模擬基準(zhǔn)電壓r往往是一個固定值，相當(dāng)于一個比例系數(shù)。顯然這里d/a轉(zhuǎn)換器輸出的電量不能連續(xù)

28、可調(diào)，而只能以所用d/a轉(zhuǎn)換器的絕對分辨率為量化單位增減，所以d/a轉(zhuǎn)換器實際上是準(zhǔn)模擬量輸出。這樣通過改變穩(wěn)壓電源的基準(zhǔn)電壓的方法就可使實現(xiàn)輸出的步進(jìn)增加(或減小)，穩(wěn)定性高，紋波小，可靠性高，調(diào)試容易。穩(wěn)壓輸出d/a轉(zhuǎn)換單片機數(shù)碼顯示鍵盤圖2-2基于單片機的直流數(shù)控電源通過以上比較，此次設(shè)計我采用設(shè)計方案二。因為它較方案一經(jīng)濟費用小，容易實現(xiàn)，性價比較高。能實現(xiàn)本次設(shè)計任務(wù)的要求。通過系統(tǒng)設(shè)計這個過程，設(shè)計者可以把應(yīng)用系統(tǒng)劃分為一系列子系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)實現(xiàn)一種獨立的功能，這樣不僅可以簡化電路的 ，而且方便多個設(shè)計者合作完成設(shè)計工作?；趩纹瑯O的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計包括硬件電路設(shè)計和軟件程序設(shè)計兩部

29、分，因此系統(tǒng)設(shè)計也對應(yīng)的包括這兩個部分。數(shù)控電源的硬件電路組成如圖2-3所示。包括顯示電路、鍵盤電路、單片機電路、數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路、模擬信號放大電路以及輸出電流過流保護(hù)電路。數(shù)碼顯示電路鍵盤電路單片機數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路功率放大電路負(fù)載過流保護(hù)電路圖2-3數(shù)控電源的硬件電路如圖2-3所示數(shù)控電源的輸出電壓數(shù)值由鍵盤控制。通過鍵盤把需要輸出的電壓值以步進(jìn)方式輸入到單片機。這里需要注意的是在使用步進(jìn)方式調(diào)整數(shù)據(jù)時，輸出電壓不能隨著變化，以避免在調(diào)整過程中加到負(fù)載上的電壓不能滿足要求。輸出電壓應(yīng)該在完成步進(jìn)調(diào)整以后再發(fā)生變化，直接向負(fù)載施加所需要的電壓值。顯示電路可以用來顯示輸出的電壓值，也可以來顯

30、示鍵盤電路的調(diào)整過程。在使用鍵盤完成輸出電壓的調(diào)整后，輸出電壓對應(yīng)的數(shù)據(jù)被送入數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器，數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生輸出模擬電壓。數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器輸出的模擬電壓隨著它的輸入數(shù)據(jù)的變化而變化，從而實現(xiàn)輸出電壓的步進(jìn)調(diào)整。數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器的輸出模擬電壓不一定滿足要求，如果不滿足輸出電壓的要求，將需要添加一個電壓放大器。信號放大電路包括電壓放大和電流放大兩部分，前者使得輸出電壓滿足要求，后者降低負(fù)載變化對輸出電壓的影響。對于負(fù)載來說，由戴維南定理，整個數(shù)控電源可以等效為一個理想電壓源和一個電阻的串聯(lián)電路。由于電源內(nèi)阻的存在，當(dāng)負(fù)載電阻變化時，回路電流將發(fā)生變化，從而使得電源的輸出電壓發(fā)生變化。為了減

31、少負(fù)載的變化對輸出電壓的影響，輸出電阻應(yīng)該盡量地減小，或者加大輸出電流的額定值，因此需要添加一級電流放大器。為了防止負(fù)載電阻很小時，甚至當(dāng)電源的輸出端短路的情況下，引起輸出電流的過大而危及電源的安全，需要一個保護(hù)電路。當(dāng)輸出電壓超過一定值時，即+5v時，比較電路將發(fā)生翻轉(zhuǎn)，同時將信號傳送給單片機，使單片機產(chǎn)生中斷并復(fù)位。第一章 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1主控模塊at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（fperomflash programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用atmel高密度

32、非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。at89c51的管腳圖如圖3-1所示。圖3-1 at89c51引腳分布圖1主要特性：與mcs-51 兼容 4k字節(jié)可編程閃爍存儲器 壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時間：10年全靜態(tài)工作：0hz-24hz三級程序存儲器鎖定128*8位內(nèi)部ram32可編程i/o線兩個16位定時器/計數(shù)器5個中斷源 可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 2管腳說明：vcc：

33、供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個8位漏極開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻抗輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗時，p0輸出原碼，此時p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗時，p1口作為第八位地址接收。p2口：p2口為一個內(nèi)部上

34、拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口在被用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。p3口：p3口管腳是8個帶有內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并

35、用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下表所示：管腳口 備選功能p3.0 rxd（串行輸入口）p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1）p3.4 t0（記時器0外部輸入）p3.5 t1（記時器1外部輸入）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）p3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持rst腳兩個機器周期的高電平時間。ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲器時

36、，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。/psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/

37、psen信號將不出現(xiàn)。/ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。3振蕩器特性：xtal1和xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，xtal2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)

38、器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。4芯片擦除：整個perom陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ale管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，at89c51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，cpu停止工作。但ram，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存ram的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。3.2 穩(wěn)壓電源模塊本設(shè)計共用到電源有兩種：即

39、5v.穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成，如圖3-2。u1電源變壓器 整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u2u3u4u5圖3-2 電源方框及波形圖整流和濾波電路：整流作用是將交流電壓u2變換成脈動電壓u3。濾波電路一般由電容組成，其作用是脈動電壓u3中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓u4。穩(wěn)壓電路：由于得到的輸出電壓u4受負(fù)載、輸入電 壓 和 溫度的影響不穩(wěn)定，為了得到更為穩(wěn)定電壓添加了穩(wěn)壓電路，從而得到穩(wěn)定的電壓u5。圖3-3中電路提供5v的電源；主要用于單片機（at89c51）、數(shù)碼顯示（包括74ls164）、鍵盤。圖 3-3 5v電源原理圖3.3顯示模塊數(shù)控電源的數(shù)

40、據(jù)顯示采用數(shù)碼管電路來實現(xiàn)在該部分電路設(shè)計中，單片機與顯示電路之間的數(shù)據(jù)傳輸采用串行通信方式，單片機工作在串行口工作方式0，即同步移位寄存器方式具體顯示電路如圖3-6所示。電路中的兩個數(shù)碼顯示管可以用來顯示輸出電壓的個位和十分位。數(shù)碼管有共陰極和共陽極兩種類型。共陰極數(shù)碼管內(nèi)部8個二極管的n極被連接在一起和引腳com連接。在使用時引腳com應(yīng)接低電平，當(dāng)數(shù)碼管其余的某個因交接高電平，則該引腳叫對應(yīng)的發(fā)光二極管被點亮，也就是數(shù)碼管對應(yīng)的發(fā)光段被點亮。共陽極數(shù)碼管內(nèi)部8個二極管的p極被連接在一起和引腳com連接。在使用時引腳com應(yīng)接高電平，當(dāng)數(shù)碼管其余引腳接入低電平，則該引腳叫對應(yīng)的發(fā)光二極管被

41、點亮，也就是數(shù)碼管對應(yīng)的發(fā)光段被點亮。數(shù)碼管的電路符號如圖3-4所示。圖3-4 數(shù)碼管的電路符號七段顯示塊與單片機接口非常容易。只要將一個8位并行輸出口與顯示塊的發(fā)光二極管引腳相連即可。8位并行輸出口輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)即可獲得不同的數(shù)字或字符，其數(shù)碼如表3-1所示。通常將控制發(fā)光二極管的8位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為段選碼。共陽極與共陰極的段選碼互為補數(shù)。表3-1 7段led字型碼顯示字符共陽極字符碼共陰極字符碼顯示字符共陽極字符碼共陰極字符碼03fhc0hb7ch83h106hf9hc39h39h25bha4hd5eha1h34fhb0he79h86h466h99hf71h8eh56dh92h“滅”00h

42、ffh67dh82h707hf8h87fh80h96fh90ha77h88h如前所述，at89c51芯片提供的并行輸入/輸出口是有限的，因此必須想辦法進(jìn)行擴展。應(yīng)用串行口工作方式0的同步移位寄存器方式是擴展輸入/輸出能力的一種方法。串行口工作方式0的輸出時序圖如圖3-5所示。d1d2d3d4d5d6d7rxdd0txd圖3-5 串行口工作方式0的輸出時序圖在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，顯示器顯示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動態(tài)掃描顯示。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

43、發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機中cpu的開銷小。mcs-51單片機串行口方式0為移位寄存器方式，外接2片74ls164作為2位led顯示器的靜態(tài)顯示接口，把89c51的rxd作為數(shù)據(jù)輸出線，txd作為移位時鐘脈沖。74ls164為ttl單向8位移位寄存器，可實現(xiàn)串行輸入，并行輸出。其中a、b（第1、2腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端，2個引腳按邏輯與運算規(guī)律輸入信號，共一個輸入信號時可并接。t（第8腳）為時鐘輸入端，可連接到串行口的txd端。每一個時鐘信號的上升沿加到t端時，移位寄存器移一位，8個時鐘脈沖過后，8位二進(jìn)制數(shù)全部移入74ls164中。r（第9腳）為復(fù)位端，當(dāng)r=0時，移位寄存器各位

44、復(fù)0，只有當(dāng)r=1時，時鐘脈沖才起作用。q1q8（第3-6和10-13引腳）并行輸出端分別接led顯示器的hga各段對應(yīng)的引腳上。在給出了8個脈沖后，最先進(jìn)入74ls164的第一個數(shù)據(jù)到達(dá)了最高位，然后再來一個脈沖會有什么發(fā)生呢？再來一個脈沖，第一個脈沖就會從最高位移出，搞清了這一點，下面讓我們來看電路，2片7ls164首尾相串，而時鐘端則接在一起，這樣，當(dāng)輸入8個脈沖時，從單片機rxd端輸出的數(shù)據(jù)就進(jìn)入到了第一片74ls164中了，而當(dāng)?shù)诙€8個脈沖到來后，這個數(shù)據(jù)就進(jìn)入了第二片74ls164，而新的數(shù)據(jù)則進(jìn)入了第一片74ls164。關(guān)于74ls164還可以作如下的介紹：所謂時鐘脈沖端，其實

45、就是需要高、低、高、低的脈沖，不管這個脈沖是怎么來的，比如，我們用一根電線，一端接t，一端用手拿著，分別接高電平、低電平，那也是給出時鐘脈沖，在74ls164獲得時鐘脈沖的瞬間（再講清楚點，是在脈沖的沿），如果數(shù)據(jù)輸入端（第1，2引腳）是高電平，則就會有一個1進(jìn)入到74ls164的內(nèi)部，如果數(shù)據(jù)輸入端是低電平，則就會有一個0進(jìn)入其內(nèi)部。在給出了8個脈沖后，最先進(jìn)入74ls164的第一個數(shù)據(jù)到達(dá)了最高位，然后再來一個脈沖會有什么發(fā)生呢？再來一個脈沖，第一個脈沖就會從最高位移出，就像車站排隊買票，欄桿就那么長，要從后面進(jìn)去一個人，前面必須要從前面走出去一個人才行。 當(dāng)向串行數(shù)據(jù)緩存器sbuf寫入一

46、個數(shù)據(jù)，在引腳rxd和引腳txd將自動產(chǎn)生如上圖所示的信號。引腳rxd輸出數(shù)據(jù)，引腳txd輸出同步移位時鐘.。同步移位時鐘的周期等于單片機的工作周期，因此輸出一個字節(jié)的數(shù)據(jù)需要8個單片機的工作周期。串行口輸出一個字節(jié)的數(shù)據(jù)需要8個單片機的工作周期這一點在編程時應(yīng)該注意，不能連續(xù)地編寫兩條向串行數(shù)據(jù)寄存器(sbuf)寫入數(shù)據(jù)的指令。因此如果第一個數(shù)據(jù)還沒有被全部發(fā)送出去，再向串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器(sbuf)寫入一個數(shù)據(jù)，新寫入的數(shù)據(jù)將覆蓋沒有完成發(fā)送的第一個數(shù)據(jù)的剩余內(nèi)容，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯誤。引腳rxd的輸出數(shù)據(jù)不能直接送入數(shù)碼管，這是因為串行數(shù)據(jù)通過一條線輸出，而數(shù)碼管的工作則同時需要8個輸入信號

47、。使用8位移位寄存器（串行輸出，并行輸出）74ls164可以把串行信號轉(zhuǎn)換成數(shù)碼管所需要的并行信號以滿足數(shù)碼管的需要。74ls164的功能表如表3-2所示。表3-2 74ls164的功能表輸入輸出mrclkdsadsbq0q1q2q3q4q5q6q700000000010q00q10q20q30q40q50q60q701111q00q10q20q30q40q50q60100q00q10q20q30q40q50q60100q00q10q20q30q40q50q60應(yīng)用串行口工作方式0和74ls164的數(shù)碼管的顯示電路如3-6圖所示。74ls164在這里完成了串/并轉(zhuǎn)換和顯示驅(qū)動的雙重任務(wù)。執(zhí)行指

48、令：mov sbuf， #3fh可以輸出共陰極數(shù)碼管字符0的顯示代碼。首先顯示代碼的最低位數(shù)據(jù)從at89s51的引腳rxd送到74ls164的引腳dsa和dsb，接著同步移位脈沖從at89s51的引腳txd送到74ls164的引腳clk，在同步移位脈沖上升沿的作用下，顯示代碼的最低位數(shù)據(jù)被移入74ls164的引腳q0。第二個同步移位脈沖的上升沿著把代碼的最低位數(shù)據(jù)移入74ls164的引腳q0。依次類推，8個同步移位脈沖完成把整個顯示代碼移入74ls164的輸出引腳，其中最低位引腳q7，最高位引腳q0。串/并轉(zhuǎn)換的整個過程需要8個單片機機器周期。如果單片機的時鐘頻率為12mhz，該過程需要8s。

49、在轉(zhuǎn)換過程的8s中，數(shù)碼管的顯示是不斷變化的錯誤顯示，但是這個時間很短，我們的眼睛分辨不出來這個變化。如圖3-6所示的電路中，使用了兩個74ls164來驅(qū)動數(shù)碼管。從單片機txd引腳來的同步移位信號同時加到兩個74ls164的引腳clk，從單片機rxd引腳來的串行數(shù)據(jù)信號加到第1個74ls164的串行數(shù)據(jù)輸入口，從第一個74ls164的引腳q7移出的串行數(shù)據(jù)再加到第2個74ls164的串行數(shù)據(jù)輸入口。 圖3-6 基于串行輸出口的2位數(shù)碼顯示電路在采用同步移位方式的串行輸出時，每傳送一個字節(jié)需要8個機器周期，因此兩個顯示代碼的輸出語句間隔必須大于8個機器周期。3.4數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊dac0832是

50、8位全mos中速d/a 轉(zhuǎn)換器，采用r2rt 形電阻解碼網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)換結(jié)果為一對差動電流輸出，轉(zhuǎn)換時間大約為1s。使用單電源+5v+15v 供電。參考電壓為-10v+10v。在此我們直接選擇+5v 作為參考電壓。dac0832 有三種工作方式：直通方式，單緩沖方式，雙緩沖方式；在此我們選擇直通的工作方式，將xfer wr2 cs 管腳全部接數(shù)字地。管腳8 接參考電壓，在此我們接的參考電壓是+5v。其管腳圖如圖3-7所示。dac0832 芯片主要功能引腳的名稱和作用如下：d7d0：8 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸入端；ile：輸入鎖存允許，高電平有效；cs：片選信號，低電平有效；wr1，wr2：寫選通信號，低電平

51、有效；xfer：轉(zhuǎn)移控制信號，低電平有效；rf：內(nèi)接反饋電阻，rf=15k；iout1，iout2：輸出端，其中 iout1 和運放反相輸入相連，iout2 和運放同相輸入端相連并接地端；vcc：電源電壓，vcc 的范圍為+5v+15v；vref：參考電壓，范圍在-10v+10v；gnd：接地端。圖3-7 dac0832芯片封裝圖當(dāng) ile=1，cs=0，wr=0，輸入數(shù)據(jù) d7d0 存入8位輸入寄存器中，當(dāng) wr2=0，xfer=0 時，輸入寄存器中所存內(nèi)容進(jìn)入8位 dac 寄存器并進(jìn)行 d/a轉(zhuǎn)換。dac0832最具特色是輸入為雙緩沖結(jié)構(gòu)，數(shù)字信號在進(jìn)入d/a轉(zhuǎn)換前，需經(jīng)過兩個獨立控制的8

52、位鎖存器傳送。其優(yōu)點是d/a轉(zhuǎn)換的同時，dac 寄存器中保留現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，而在輸入寄存器中可送入新的數(shù)據(jù)。如圖3-8是單片機與dac0832接口電路。圖3-8是單片機與dac0832接口電路3.5 鍵盤模塊3.5.1鍵盤概述按鍵開關(guān)具有兩個狀態(tài)：閉合或者斷開。這兩個狀態(tài)反映在電壓上就是按鍵開關(guān)呈現(xiàn)出高電平或者低電平。如果按鍵開關(guān)呈現(xiàn)高電平表示它斷開，如果按鍵開關(guān)呈現(xiàn)低電平表示它閉合，因此通過檢測按鍵開關(guān)呈現(xiàn)的電平狀態(tài)就可以確定按鍵開關(guān)是否被按下。通常使用的按鍵開關(guān)為機械式彈性開關(guān)，它利用機械觸點實現(xiàn)開關(guān)的逼和或者斷開。直流電壓通過機械觸點的閉合、斷開過程所產(chǎn)生的信號波形如圖3-9所示鍵按下前沿抖

53、動閉合穩(wěn)定后沿抖動圖3-9按鍵開關(guān)產(chǎn)生的信號波形圖由于機械觸點的彈性作用，按鍵開關(guān)在閉合時不會立刻穩(wěn)定的接通，在斷開時也不會一下子斷開。在閉合和斷開的瞬間都伴隨著一連串的抖動，都懂得時間取決遠(yuǎn)見的機械特性，這個時間一般為5ms10ms。抖動的持續(xù)時間是很重要的。按鍵開關(guān)的閉合時間取決于操作者的習(xí)慣，一般為十分之幾秒到幾秒之間。為了確保單片機隊一次按鍵動作能確認(rèn)為一次按鍵，抖動的影響必須消除。消除鍵盤抖動的方法具有采用硬件電路的方法和利用軟件編程的方法。由于采用軟件編程的方法可以減低硬件電路的開銷，這里只討論利用軟件編程的方法來消除抖動的影響。利用軟件編程的方法消除抖動影響由引入一段延時來實現(xiàn)。

54、如圖3-10所示，當(dāng)?shù)谝淮螜z測到按鍵呈現(xiàn)低電平時，執(zhí)行一段延時大于10ms（即抖動的持續(xù)時間）的延時子程序，然后再確認(rèn)按鍵是否呈現(xiàn)低電平。如果按鍵仍呈現(xiàn)低電平，則確認(rèn)按鍵被按下，否則表示第一次的檢測失敗。調(diào)用延時子程序6ms開始結(jié)束yy鍵盤有鍵閉合嗎有鍵閉合嗎？閉合鍵釋放嗎？鍵號a返回ny兩次調(diào)用延時子程序延時12msny判斷閉合鍵鍵號n圖3-10軟件消除抖動識別鍵碼流程圖常用的鍵盤有獨立式鍵盤和矩陣式鍵盤。前者電路結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)都比較簡單，但是每一個按鍵開關(guān)需要占用一個單片機的輸入/輸出引腳。后者占用較少的單片機輸入/輸出引腳，例如一個33的矩陣式鍵盤包含9個按鍵開關(guān)，只需要6個單片機輸入/

55、輸出引腳 ；一個44的矩陣式鍵盤包含16個按鍵開關(guān)，只需要8個單片機輸入/輸出引腳。3.5.2 鍵盤電路設(shè)計44鍵盤工作原理：鍵盤對單片機輸入數(shù)據(jù)，鍵盤為44矩陣鍵盤，用at89c51的并行口p1接44矩陣鍵盤，以p1.0p1.3作輸入線，以p1.4p1.7作輸出線。44矩陣鍵盤識別處理每個按鍵有它的行值和列值，行值和列值的組合就是識別這個按鍵的編碼。矩陣的行線和列線分別通過兩并行接口和cpu通信。每個按鍵的狀態(tài)同樣需變成數(shù)字量“0”和“1”，開關(guān)的一端（列線）通過電阻接vcc，而接地是通過程序輸出數(shù)字“0”實現(xiàn)的。鍵盤處理程序的任務(wù)是：確定有無鍵按下，判斷哪一個鍵按下，鍵的功能是什么；還要消

56、除按鍵在閉合或斷開時的抖動。兩個并行口中，一個輸出掃描碼，使按鍵逐行動態(tài)接地，另一個并行口輸入按鍵狀態(tài)，由行掃描值和回饋信號共同形成鍵編碼而識別按鍵，通過軟件查表，查出該鍵的功能。鍵盤原理圖見圖3-11圖3-11 鍵盤原理圖在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤是一個關(guān)鍵的部件。鍵盤設(shè)有16個鍵， 數(shù)字鍵0 9及小數(shù)點鍵用于設(shè)定電壓輸出路號及幅值；“+”鍵為逐步增加輸出電壓；“-”鍵為逐步減少輸出電壓；“clr”鍵用于清除錯誤輸入， 恢復(fù)原先狀態(tài)；“# ”鍵用于啟動電壓設(shè)定狀態(tài)和確認(rèn)新設(shè)定； “etr” 鍵為開始和確認(rèn)鍵。 電壓開機設(shè)定值為0。 此時，若按數(shù)字鍵， 則顯示輸入電壓值。設(shè)定完畢也可以在電壓設(shè)定狀態(tài)下， 用“+”鍵以0.1 v 的增量設(shè)定電壓和“-”鍵實現(xiàn)電壓以0.1v的電壓遞減。系統(tǒng)設(shè)有自動識別功能， 將不接受超出使用范圍的電壓設(shè)定值，在未按“# ”鍵之前， 對誤輸入的電壓可以用