基于單片機(jī)控制的智能電源

1、課程設(shè)計(jì)：基于單片機(jī)控制的智能電源 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 題目:基于單片機(jī)控制的智能電源 系別：電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)號(hào)：B10040105姓名：王蒙基于單片機(jī)控制的智能電源摘要本文主要介紹一種基于AT89C51單片機(jī)的智能電源設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)總共有三組電源輸出：一組輸出為12V，一組輸出3V、4.5V、6V、9V，一組輸出1.5V-12V的連續(xù)可調(diào)電壓；具有輸出電壓、電流的顯示功能；可更換的選擇其中一端輸出作為顯示；具有電流保護(hù)功能，電流超過(guò)2A的時(shí)候，系統(tǒng)停止電壓輸出，過(guò)流保護(hù)后必須按復(fù)位鍵該端才能重新輸出；具有蓄電池供電，功率在20W時(shí)可連續(xù)工作5小時(shí)；還有充電控制電路和過(guò)放保

2、護(hù)電路。關(guān)鍵詞：三組電源輸出，顯示功能，電流保護(hù)，蓄電池供電目錄第1章 緒論11.1 選題的背景與意義1第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)22.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2第3章 硬件設(shè)計(jì)33.1 硬件選型43.2 硬件電路設(shè)計(jì)（按模塊）4 3.2.1 蓄電池充電電路的設(shè)計(jì).4 3.2.2 三組不同電源輸出設(shè)計(jì).4 3.2.3 系統(tǒng)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì).7 3.2.4 AD0809模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì).7 3.2.5 AT89C51基本工作電路設(shè)計(jì).9 3.2.6 74LS161分頻器設(shè)計(jì).9 3.2.7 看門狗電路設(shè)計(jì).10 3.2.8 顯示模塊設(shè)計(jì)和3-8譯碼電路設(shè)計(jì).11 3.2.9 輔助電路設(shè)計(jì).113.3 基于AT89

3、C51智能電源系統(tǒng)電路合成.12第4章 軟件設(shè)計(jì)134.1 軟件設(shè)計(jì)134.2 軟件設(shè)計(jì)任務(wù)134.3 軟件設(shè)計(jì)的步驟134.4 軟件設(shè)計(jì)的工具13 4.5 軟件設(shè)計(jì)流程144.6 編寫(xiě)程序154.7 編譯仿真程序15結(jié)論16附錄.18參考文獻(xiàn)19IV課程設(shè)計(jì)：基于單片機(jī)控制的智能電源第1章 緒論1.1 選題的背景與意義信息業(yè)的迅猛發(fā)展，給電源市場(chǎng)帶來(lái)了巨大的市場(chǎng)機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)，同時(shí)對(duì)電源提出了一些新的需求。例如：多種物理設(shè)備放在一起，有電磁兼容的需求和機(jī)房面積與承重的要求；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備種類變多使電源的負(fù)載變大，負(fù)載種類變多，對(duì)電源效率和種類有要求；機(jī)房和基站數(shù)目增多，對(duì)電源的可靠性和易維護(hù)性提出更高

4、的要求，以滿足無(wú)人值守需要。電源工作環(huán)境的差異對(duì)電源的應(yīng)用環(huán)境也提出了新的需求，如更強(qiáng)電網(wǎng)適應(yīng)能力、環(huán)境適應(yīng)能力等，戶外電源就是這一需求的典型代表。通信電源是保證通信暢通的基礎(chǔ)，其基礎(chǔ)地位確保了電源專業(yè)將長(zhǎng)久的興旺發(fā)展并保持其專業(yè)的穩(wěn)定性和獨(dú)立性，特殊的作用不會(huì)被其它專業(yè)所取代，所以自60年代以來(lái)通信電源事業(yè)一直方興未艾，技術(shù)在不斷的進(jìn)步，設(shè)備在不斷的更新，專業(yè)地位日益得到提高，特別是進(jìn)入90年代以來(lái)，隨著通信事業(yè)超常規(guī)的快速發(fā)展，電源專業(yè)尤為得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，新型的電子器件、新設(shè)備、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控技術(shù)等正在廣泛的被通信電源所采用。全球通信電源技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)以下幾大趨勢(shì)：(1)高效率

5、，高功率密度，寬的使用環(huán)境溫度；運(yùn)營(yíng)商的設(shè)備不斷增多、用電量加劇、機(jī)房面積緊張等客觀因素的存在，對(duì)電源產(chǎn)品提出了高效率、高功率密度、寬的使用環(huán)境溫度的要求。(2)網(wǎng)絡(luò)化智能化的監(jiān)控管理；隨著網(wǎng)絡(luò)的日益發(fā)展，巨大網(wǎng)絡(luò)設(shè)備需要大量人力、物力投在設(shè)備的管理和維護(hù)工作上，如：通信設(shè)施所處環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，人煙稀少、交通不便這些都增大了維護(hù)的難度。這對(duì)電源設(shè)備的監(jiān)控管理提出了新的要求。(3)全數(shù)字化控制；數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展逐步表現(xiàn)出了傳統(tǒng)模擬技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)，如：采用全數(shù)字化控制技術(shù)，有效縮小電源體積降低了成本，大大提高了設(shè)備的可靠性和對(duì)用戶的適應(yīng)性。(4)安全、防護(hù)、良好EMC指標(biāo)；考慮到設(shè)備復(fù)雜的運(yùn)行

6、環(huán)境，電源設(shè)備須滿足相關(guān)的安全、防護(hù)、防雷標(biāo)準(zhǔn)，才能保證電源的可靠運(yùn)行。(5)綠色環(huán)保；環(huán)保一方面的指標(biāo)是，通信電源的電流諧波符合要求。降低電源的輸入諧波，不但可以改善電源對(duì)電網(wǎng)的負(fù)載特性，減小給電網(wǎng)帶來(lái)的污染，也可減少對(duì)其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的諧波干擾。另一個(gè)重要方面是，材料可循環(huán)利用和對(duì)環(huán)境無(wú)污染。這方面需要產(chǎn)品滿足WEEE、ROHS指令。WEEE、ROHS指令包括兩部分的內(nèi)容，即涉及循環(huán)再利用WEEE和限制使用有害物質(zhì)的ROHS。本文主要介紹一種基于AT89C51單片機(jī)的智能電源設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)總共有三組電源輸出：一組輸出為12V，一組輸出3V、4.5V、6V、9V，一組輸出1.5V-12V的連續(xù)可調(diào)

7、電壓；具有輸出電壓、電流的顯示功能；可更換的選擇其中一端輸出作為顯示；具有電流保護(hù)功能，電流超過(guò)2A的時(shí)候，系統(tǒng)停止電壓輸出，過(guò)流保護(hù)后必須按復(fù)位鍵該端才能重新輸出；具有蓄電池供電，功率在20W時(shí)可連續(xù)工作5小時(shí)；還有充電控制電路和過(guò)放保護(hù)電路。第2章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖2-1是以AT89C51單片機(jī)為核心的智能電源系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)框圖。該測(cè)量系統(tǒng)主要由蓄電池充電模塊、12V電源輸出模塊、3V、4.5V、6V、9V的電源輸出模塊、1.5V-12V連續(xù)電壓電源模塊、AT89C51單片機(jī)、看門狗電路、顯示模塊、3-8譯碼模塊、分頻模塊和鍵盤模塊等組成。圖2-1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖圖

8、中12V的電源輸出模塊，3V、4.5V、6V、9V的電源輸出模塊，1.5V-12V連續(xù)電壓電源模塊通過(guò)AD0809模數(shù)轉(zhuǎn)換送到單片機(jī)。經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理，輸出控制信號(hào)。同時(shí)也可以通過(guò)鍵盤控制輸出的電壓的大小。除此之外，系統(tǒng)還有看門電路，以防止系統(tǒng)在運(yùn)行的時(shí)候，程序跑飛。以及通過(guò)看門狗電路里面的電壓比較，來(lái)監(jiān)視蓄電池的電壓是不是過(guò)低，如果電壓過(guò)低系統(tǒng)自動(dòng)為蓄電池充電。第3章 硬件設(shè)計(jì)3.1 硬件選型基于AT89C51單片機(jī)控制的智能電源系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的最重要的部分，也是最困難的部分。硬件設(shè)計(jì)需要充分了解各方的設(shè)計(jì)需求，確定合適的解決方案。啟動(dòng)一個(gè)硬件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，原始的推動(dòng)力會(huì)來(lái)自于很多

9、方面，比如市場(chǎng)的需要，基于整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)的需要，應(yīng)用軟件部門的功能實(shí)現(xiàn)需要，提高系統(tǒng)某方面能力的需要等等，所以作為一個(gè)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者，要主動(dòng)的去了解各個(gè)方面的需求，并且綜合起來(lái)，提出最合適的硬件解決方案。l 蓄電池充電電路的設(shè)計(jì)：為12V的蓄電池充電，并且具有防止過(guò)充的功能。l 三組不同大小的電源設(shè)計(jì)：一組是12V的電源輸出、一組是3V、4.5V、6V、9V的電源輸出、一組是1.5V-12V的連續(xù)可調(diào)電源輸出。l 系統(tǒng)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)：為整個(gè)系統(tǒng)提供12V和+5V穩(wěn)壓電源。l AD0809模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)：把模擬的電壓電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。l 看門狗電路設(shè)計(jì)：使單片機(jī)在程序跑飛的情況下自動(dòng)復(fù)位。

10、l 顯示模塊設(shè)計(jì)：把輸出的電壓、電流顯示在顯示器上。l 3-8譯碼電路設(shè)計(jì)：譯碼電路選擇顯示的位置和AD采樣.l AT89C51基本工作電路設(shè)計(jì)：使單片機(jī)正常工作。l 74LS161分頻器設(shè)計(jì)：對(duì)AT89C51的ALE進(jìn)行4分頻為AD0809提供時(shí)鐘頻率。l 輔助電路設(shè)計(jì)：?jiǎn)纹瑱C(jī)晶振電路、邏輯電路和按鍵電路。3.2 硬件電路設(shè)計(jì)3.2.1 蓄電池充電電路的設(shè)計(jì)圖3-1為蓄電池充電電路，該電路具有防止過(guò)充的功能，充電電壓是220V、50Hz的市電。蓄電池輸出電壓為12V，功率在20W時(shí)可連續(xù)工作5小時(shí)。本電路包括下面幾個(gè)電路。（1）降壓整流電路：由變壓器T、整流二極管D11、D12組成。（2）Q

11、11可控硅觸發(fā)電路：由電阻R11、二極管D14、可控硅Q11組成。（3）大電充電電路：整流電路及可控硅Q11（4）小電流充電電路：由整流電路、二極管D13、電阻R12、電位器R13組成。（5）大電流切斷電路：由電阻R11、R17可控硅Q12、穩(wěn)壓管D15、電位器R15以及電阻R14等組成。圖3-1 蓄電池充電電路本電路防止過(guò)充電的原理是：當(dāng)Q11被觸發(fā)導(dǎo)通后即對(duì)蓄電池進(jìn)行大電流充電。當(dāng)充電電壓升高到規(guī)定的上限值時(shí)，由于預(yù)先調(diào)節(jié)R15使電位器R15的滑動(dòng)點(diǎn)與地之間的電壓等于穩(wěn)壓管D15的穩(wěn)壓值與可控硅觸發(fā)電壓之和，所以這時(shí)可控硅Q12被觸發(fā)導(dǎo)通。Q12導(dǎo)通后，Q11觸發(fā)電路受蓄電池電壓反向偏置而

12、關(guān)斷。此后，電源通過(guò)D13、R12、R13對(duì)蓄電池進(jìn)行小電流充電。調(diào)節(jié)R13使電流限制在允許范圍內(nèi)。 3.2.2 三組不同電源輸出設(shè)計(jì)本次課程設(shè)計(jì)需要系統(tǒng)具有三組電壓輸出：一組是12V的電源輸出；一組是3V、4.5V、6V、9V的電源輸出；一組是1.5V-12V的連續(xù)可調(diào)電源輸出。圖3-2為12V的電源輸出的電路，該電路中輸入的電壓是經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓以后的12V，后面是一個(gè)三級(jí)管開(kāi)關(guān)電路，當(dāng)P1.2輸出為低的時(shí)候，經(jīng)過(guò)反相器在三級(jí)管的基極產(chǎn)生一個(gè)高電壓是三級(jí)管導(dǎo)通，導(dǎo)通后在23F的線圈里面就有電流，產(chǎn)生磁性，是開(kāi)關(guān)K1導(dǎo)通，在Vout端輸出12V電壓。 圖3-2 12V的電源輸出圖3-3為3V、4.5

13、V、6V、9V的電源輸出，該電路的輸入和上面的是一樣的，不同的是后面的3V、4.5V、6V、9V是有一塊LM317可調(diào)的穩(wěn)壓的芯片實(shí)現(xiàn)的。LM317是常見(jiàn)的可調(diào)集成穩(wěn)壓器，最大輸出電流為2.2A，輸出電壓范圍為1.2537V。1，2腳之間為1.25V電壓基準(zhǔn)。為保證穩(wěn)壓器的輸出性能，R31應(yīng)小于240歐姆。改變1腳與地之間的阻值即可調(diào)整穩(wěn)壓電壓值。D32，D33用于保護(hù)LM317。CD4066是一種雙向模擬開(kāi)關(guān)，在集成電路內(nèi)有4個(gè)獨(dú)立的能控制數(shù)字及模擬信號(hào)傳送的模擬開(kāi)關(guān)。每個(gè)開(kāi)關(guān)有一個(gè)輸人端和一個(gè)輸出端，它們可以互換使用，還有一個(gè)選通端（又稱為控制端），當(dāng)選通端為高電平時(shí)，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通；當(dāng)選通端為

14、低電平時(shí)，開(kāi)關(guān)截止。使用時(shí)選通端是不允許懸空的。本次設(shè)計(jì)中我們使用了四個(gè)CD4066，每個(gè)CD4066的輸入端接地，輸出端接LM317的1腳，控制端接單片機(jī)的P1.4、P1.5、P1.6、P1.7的引腳。通過(guò)單片機(jī)輸出相應(yīng)的信號(hào)，就可以控制輸出相應(yīng)的電壓大小。后面的三級(jí)管開(kāi)關(guān)電路和前面的相同，區(qū)別是這里是用的單片機(jī)的P1.1引腳控制的。 圖3-3 3V、4.5V、6V、9V的電源輸出圖3-4為1.5V-12V的連續(xù)可調(diào)電源輸出電路，該電路的原理是和前面一樣的，所不同的這里使用的電阻是連續(xù)可變的，所以輸出的電壓也是連續(xù)可調(diào)的。 圖3-4 為1.5V-12V的連續(xù)可調(diào)電源輸出3.2.3 系統(tǒng)穩(wěn)壓電

15、源設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)基于AT89C51智能電源系統(tǒng)中使用到了+12V和+5V的電源，電源設(shè)計(jì)的原理圖如圖6，輸入有蓄電池提供12V的直流電源。電路中使用到的兩個(gè)芯片是7812和7805，7812是12伏的穩(wěn)壓芯片，7805是5伏的穩(wěn)壓芯片，這種芯片的好處是應(yīng)用比較的簡(jiǎn)單，只需要接上幾個(gè)電容就可以使用了。而且如果前段如果電源有輕微的波動(dòng)幾乎對(duì)后面的輸出沒(méi)有影響，這種芯片具有自己調(diào)節(jié)功能。圖3-5 穩(wěn)壓電源電路3.2.4 AD0809模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) AD0809是一個(gè)8位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器件,其中IN0IN7一共8個(gè)輸入通道,但每次只能用其中的一個(gè),通道的選擇由ADD_A、ADD_B、 ADD_C三根地

16、址信號(hào)控制，本次設(shè)計(jì)我們選用IN_0和IN_1，通道的選擇可以通過(guò)ADD_A的高低電平來(lái)區(qū)分。2_12_8是8位輸出，接入單片機(jī)的AT89C51的P0.0P0.7引腳，其中的2_8是低位應(yīng)接P0.0，2_1是高位應(yīng)接P0.7。引腳10是時(shí)鐘輸入端，時(shí)鐘的頻率為640KHz1280KHz。引腳6、22是開(kāi)始采樣端，高電平有效，引腳9是使能端。AD0809只能對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，而且輸入的電壓在05V之間的，如果輸入的電流信號(hào)，必須進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，如果輸入的電壓信號(hào)大于5V，可以通過(guò)分壓電路進(jìn)行分壓。 圖3-6 AD0809模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖3-6中的IN_0輸入的是電壓信號(hào)，其中R72和

17、R73組成了分壓電路。IN_1輸入的是電流信號(hào)，該電流信號(hào)通過(guò)R71轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)。ref(-)接地，ref(+)接5V電壓。3.2.5 AT89C51基本工作電路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的核心是單片機(jī)電路，考慮到我們需要兩個(gè)中斷輸入，存儲(chǔ)容量、外部接口對(duì)單片機(jī)端口的需要以及兼顧到節(jié)約成本的原則，我們選用了常用的AT89C51單片機(jī)。AT89C51是低功耗、高性能、經(jīng)濟(jì)的8位CMOS微處理器，工作頻率為024MHz，內(nèi)置4K字節(jié)可編程只讀閃存，128x8位的內(nèi)部RAM，32位可編程IO總線。它采用Atmel公司的非易儲(chǔ)器制造技術(shù)，與MCS51的指令設(shè)置和芯片引腳可兼容。AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編

18、程，也可以在線編程。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開(kāi)發(fā)成本。圖3-7 AT89C51基本工作電路AT89C51工作的最簡(jiǎn)單的電路是其外圍接一個(gè)晶振和一個(gè)復(fù)位電路，給單片機(jī)接上電源和地，單片機(jī)就可以工作了。圖8為單片機(jī)最簡(jiǎn)單的工作電路。3.2.6 74LS161分頻器設(shè)計(jì)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器件A/D0809要正常工作，必須要有一個(gè)時(shí)鐘頻率，在89C51的第30引腳ALE是單片機(jī)輸入時(shí)鐘頻率的1/6，也就是2M（因?yàn)閱纹瑱C(jī)的時(shí)鐘是12M的晶振），而A/D0809需要一個(gè)500K800K的時(shí)鐘，所以只需要對(duì)ALE引腳的輸出信號(hào)進(jìn)行3分頻，我們

19、用的分頻器是74LS161計(jì)數(shù)器進(jìn)行分頻。圖3-8 74LS161分頻3分頻電路3.2.7 看門狗電路設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)受到干擾后，都要進(jìn)行復(fù)位，而一般RC電路往往不能保證系統(tǒng)的安全可靠工作，因此便出現(xiàn)了看門狗。看門狗就是監(jiān)控定時(shí)器的簡(jiǎn)稱，它的用來(lái)檢測(cè)微處理器是否工作正常，如果工作不正常，程序跑飛或者死機(jī)，看門狗電路的輸入端沒(méi)有被及時(shí)觸發(fā)，那么看門狗就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位脈沖，能有效地使系統(tǒng)復(fù)位以使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)?！翱撮T狗”技術(shù)軟件和硬件技術(shù)均可實(shí)現(xiàn)，本設(shè)計(jì)采用硬件設(shè)計(jì)，如圖3-8所示。圖3-9 看門狗電路所謂硬件狗，就是一個(gè)能發(fā)出“復(fù)位”信號(hào)的計(jì)數(shù)器或定時(shí)器電路，MAX813L芯片就是這么一種芯片。該

20、芯片具有監(jiān)控電路,如圖3-9所示。其工作原理是：?jiǎn)纹瑱C(jī)P17作為看門狗的“喂狗”信號(hào)定時(shí)給出一脈沖，當(dāng)程序正常運(yùn)行時(shí)，單片機(jī)每隔t輸出一脈沖給WDI觸發(fā)MAX813L電路，使RESET始終為低電平;若單片機(jī)程序一旦出現(xiàn)異常，不能在1.6s內(nèi)送出一“喂狗”脈沖，MAX813L的RESET將產(chǎn)生一正脈沖到單片機(jī)的RESET口，使單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位，使其能重新正常運(yùn)行。3.2.8 顯示模塊設(shè)計(jì)和3-8譯碼電路設(shè)計(jì)本次課程設(shè)計(jì)顯示是采用7個(gè)八段數(shù)共陰碼管，第一個(gè)數(shù)碼管顯示的標(biāo)志位，顯示當(dāng)前輸出的電壓是什么狀態(tài)。總共有六種狀態(tài)，分別是：1表示當(dāng)前輸出的12V，2表示當(dāng)前輸出的3V，3表示當(dāng)前輸出的4.5V，

21、4表示當(dāng)前輸出的6V，5表示當(dāng)前輸出的9V，6表示當(dāng)前輸出的1.5V-12V的連續(xù)可調(diào)電壓。后面的三個(gè)數(shù)碼管顯示的輸出的電壓的大小，前兩個(gè)是電壓的整數(shù)部分，后一個(gè)是電壓的小數(shù)部分。最后的三個(gè)數(shù)碼管顯示的當(dāng)前輸出的電流大小，前一個(gè)是電流的整數(shù)部分，后兩位顯示是電流的小數(shù)部分。沒(méi)有數(shù)碼管都有8根數(shù)據(jù)線和一根公共線，公共線接正，表示數(shù)碼管為共陽(yáng)，公共線接地，表示數(shù)碼管為共陰，每一根線對(duì)應(yīng)一根發(fā)光二極管。圖11為顯示電路和3-8譯碼電路：圖3-10 顯示電路和3-8譯碼電路圖3-10中通過(guò)單片機(jī)的P0端口向數(shù)碼管送顯示的數(shù)據(jù)，通過(guò)P2.5 P2.6、P2.7三根地址線經(jīng)過(guò)3-8譯碼器選擇顯示的位置。其

22、中最后一個(gè)Y7可以作為P0端口送數(shù)據(jù)到數(shù)碼管還是從AD0809讀取數(shù)據(jù)的選擇信號(hào)。3.2.9 輔助電路設(shè)計(jì)輔助電路雖然比較簡(jiǎn)單，但卻是每個(gè)系統(tǒng)中必不可少的部分。有些時(shí)候，系統(tǒng)的穩(wěn)定性就取決于這些看似不起眼的輔助電路上。圖3-11為晶振電路，為單片機(jī)工作的必須的部件。圖3-11 晶振電路圖3-11 為邏輯電路圖，經(jīng)過(guò)邏輯變化，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制AD0809正常工作。圖3-12 邏輯電路圖3-13 為電源濾波電路，可以有效的防止信號(hào)的相互干擾，可以是器件更穩(wěn)定的工作。圖3-13 電源濾波電路3.3 基于AT89C51智能電源系統(tǒng)電路合成 經(jīng)過(guò)前面的各個(gè)部分電路的詳細(xì)介紹后，下面就需要把這些分散的電路有

23、效的合成一個(gè)完整的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)我們需要的功能。電路的合成不是簡(jiǎn)單的把這些電路堆在一起，需要考慮他們之間的資源分配，主次，先后等關(guān)系。綜合考慮多方面的因素，得到實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的電路圖，見(jiàn)附錄1。第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是一個(gè)創(chuàng)造性的過(guò)程，對(duì)一些設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)需要一定的資質(zhì)，而最后設(shè)計(jì)通常都是由一些初步設(shè)計(jì)演變而來(lái)的。從書(shū)本上學(xué)不會(huì)設(shè)計(jì)，只能經(jīng)過(guò)實(shí)踐，通過(guò)對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的研究和實(shí)踐才能學(xué)會(huì)。對(duì)于高效的軟件工程，良好的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，一個(gè)設(shè)計(jì)得好的軟件系統(tǒng)應(yīng)該是可直接實(shí)現(xiàn)和易于維護(hù)、易懂和可靠的。設(shè)計(jì)得不好的系統(tǒng)，盡管可以工作，但很可能維護(hù)起來(lái)費(fèi)用昂貴、測(cè)試?yán)щy和不可靠，因此，設(shè)計(jì)階段是軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程

24、中最重要的階段。 直到最近，軟件設(shè)計(jì)在很大程度上仍是一個(gè)特定過(guò)程。一般用自然語(yǔ)言給定一個(gè)需求集，預(yù)先作非正式設(shè)計(jì)，常常用流程圖的形式說(shuō)明，接著開(kāi)始編碼，當(dāng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)設(shè)計(jì)還需修改。當(dāng)實(shí)現(xiàn)階段完成后，設(shè)計(jì)往往已與起初形式相去甚遠(yuǎn)以至于設(shè)計(jì)的原始文檔完全不適合對(duì)系統(tǒng)的描述。4.2 軟件設(shè)計(jì)任務(wù)軟件設(shè)計(jì)主要是針對(duì)硬件設(shè)計(jì)里面的控制部分的，這里指AT89C51單片機(jī)，一般的單片機(jī)均可用匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言進(jìn)行編程。C語(yǔ)言直觀，相對(duì)比較的簡(jiǎn)單，但占用的程序存儲(chǔ)器的內(nèi)存比較大，匯編語(yǔ)言是針對(duì)硬件設(shè)計(jì)的語(yǔ)言，如果想用匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)的話必須要對(duì)硬件有很大的了解，相對(duì)C語(yǔ)言就比較的復(fù)雜，但是比較的精簡(jiǎn)，占用的程序存儲(chǔ)器

25、的空間比較的小。作為還在學(xué)生階段的我們，用匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程對(duì)我們理解單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、資源都有很好的幫助，因此本論文的程序都是基于匯編語(yǔ)言的。要完成的任務(wù)是：初始化程序設(shè)計(jì)、按鍵程序設(shè)計(jì)、充放電控制程序設(shè)計(jì)、A/D轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)、過(guò)流保護(hù)程序設(shè)計(jì)、顯示程序設(shè)計(jì)。4.3 軟件設(shè)計(jì)的步驟大型的軟件設(shè)計(jì)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，需要前期的市場(chǎng)調(diào)查、需求分析，還需要各個(gè)行業(yè)的支持。本次課程設(shè)計(jì)的程序是一個(gè)很簡(jiǎn)單的過(guò)程，所以步驟也相對(duì)應(yīng)的簡(jiǎn)單了許多。第一步：分析整個(gè)系統(tǒng)可以由幾個(gè)子系統(tǒng)組成，并考慮幾個(gè)子系統(tǒng)之間的內(nèi)在的關(guān)系。第二步：編寫(xiě)各個(gè)子系統(tǒng)的程序，最后組合在一起，得到整個(gè)系統(tǒng)。第三步：編譯，查錯(cuò)，改錯(cuò)（

26、包括語(yǔ)法錯(cuò)誤、邏輯錯(cuò)誤）第四步：把編譯，看是否得到我們需要的結(jié)果，如果得不到結(jié)果就回到第三步，直到最后得到我們想要的結(jié)果。4.4 軟件設(shè)計(jì)的工具本次畢業(yè)所選用Keil C51中的編譯/連接器軟件Keil uVision2作為編譯器/連接工具，使用萬(wàn)利公司Medwin軟件作為集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。Medwin是萬(wàn)利電子有限公司的軟件，Medwin是一個(gè)具有Microsoft Visual Studio窗口風(fēng)格的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。支持帶語(yǔ)法分析的彩色文本顯示、源程序斷點(diǎn)設(shè)置記憶、實(shí)時(shí)程序計(jì)數(shù)器、PC顯示、仿真器斷電自動(dòng)重載、自適應(yīng)連接仿真器等功能，并且支持全空間程序代碼和數(shù)據(jù)空間的模擬仿真、Trace Buf

27、fer跟蹤器。4.5 軟件設(shè)計(jì)流程流程圖是一種傳統(tǒng)的算法表示法，它利用幾何圖形的框來(lái)代表各種不同性質(zhì)的操作，用流程線來(lái)指示算法的執(zhí)行方向。由于它簡(jiǎn)單直觀，所以應(yīng)用廣泛，特別是在早期語(yǔ)言階段，只有通過(guò)流程圖才能簡(jiǎn)明地表述算法，流程圖成為程序員們交流的重要手段。本次課程設(shè)計(jì)在軟件設(shè)計(jì)方面的難度不是很大，主要是對(duì)一些電路的控制。由于控制信號(hào)比較的多，AT89C51單片機(jī)的引腳已經(jīng)不能滿足需要了，我們采用AD0809和數(shù)碼管顯示端口復(fù)用的技術(shù)，這就需要我們?cè)诰帉?xiě)程序的時(shí)候需要特別小心這些信號(hào)之間的關(guān)系。除此之外，程序設(shè)計(jì)中還設(shè)計(jì)了兩個(gè)中斷程序，一個(gè)是AD0809模數(shù)轉(zhuǎn)換中斷，一個(gè)是電壓過(guò)低自動(dòng)充電中斷

28、，這個(gè)兩個(gè)中斷的設(shè)計(jì)也是相對(duì)比較難的。由于電壓、電流出現(xiàn)小數(shù)部分，而單片機(jī)處理小數(shù)相對(duì)比較的困難，我們通過(guò)對(duì)電壓乘以10和對(duì)電流乘以100的處理方法，然后在數(shù)碼管的相應(yīng)的地方通過(guò)硬件點(diǎn)亮小數(shù)點(diǎn)的方法解決小數(shù)問(wèn)題，實(shí)際證明了這樣的方法大大簡(jiǎn)化了整個(gè)的程序設(shè)計(jì)。圖4-1 為整個(gè)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的流程圖。圖4-1 程序設(shè)計(jì)流程圖4.6 編寫(xiě)程序有了前面的對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的分析后畫(huà)出的流程圖，下面的工作就是根據(jù)流程圖編寫(xiě)程序。編寫(xiě)程序是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程，要求編程人員具有很強(qiáng)邏輯思維，而且要在對(duì)整個(gè)系統(tǒng)工作原理相當(dāng)熟悉的基礎(chǔ)上面才能完成任務(wù)。在編寫(xiě)程序的時(shí)候要養(yǎng)成作注釋的習(xí)慣，這樣既利于自己以后的修改，又利于以

29、后程序的維護(hù)。尤其是使用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序的時(shí)候更是要注釋，因?yàn)閰R編語(yǔ)言是一門比較低級(jí)的語(yǔ)言，跟我們的高級(jí)語(yǔ)言不同，匯編語(yǔ)言比較的煩瑣。當(dāng)然編寫(xiě)程序遇到困難的時(shí)候還需要很大技巧。根據(jù)上面的流程圖，編寫(xiě)程序。4.7 編譯仿真程序編寫(xiě)好的程序，下面就是編譯仿真，編譯只要是查找有沒(méi)有語(yǔ)法錯(cuò)誤，其他的有沒(méi)有邏輯錯(cuò)誤需要把程序燒寫(xiě)到單片機(jī)中進(jìn)行硬件的仿真才能知道。第五章 總 結(jié)本次課程設(shè)計(jì)注意是設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的智能電源，硬件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是：蓄電池充電電路的設(shè)計(jì)、三組不同大小的電源設(shè)計(jì)、系統(tǒng)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)、AD0809模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)、看門狗電路設(shè)計(jì)、顯示模塊設(shè)計(jì)、3-8譯碼電路設(shè)計(jì)、AT89C51基本工作電路設(shè)計(jì)、74LS161分頻器設(shè)計(jì)和輔助電路設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)是：初始化程序設(shè)計(jì)、按鍵程序設(shè)計(jì)、充放電控制程序設(shè)計(jì)、A/D轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)、過(guò)流保護(hù)程序設(shè)計(jì)、顯示程序設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到的問(wèn)題不是很大，但是在軟件的設(shè)計(jì)中，主要需要解決的問(wèn)題是單片機(jī)端口不夠，必須復(fù)用。在AD0809采樣中，對(duì)電壓和電流的采樣的先后順序也需要注意。結(jié)束語(yǔ)短暫而又寶貴的課程設(shè)計(jì)就要結(jié)束了。終于在大家的幫助下，通過(guò)自己的努力把課程設(shè)計(jì)完成了。在當(dāng)中我對(duì)單片機(jī)和AD0809的應(yīng)用有了新