數控直流電壓源_neuq

1、 單片機課程設計設計報告設計題目： 數字溫度及設計 系 別： 控制工程學院 專 業(yè)： 班級學號： 姓 名： 指導教師： 設計時間： 課程設計背景知識1.1. 研究背景及意義直流穩(wěn)壓電源是電子技術常用的設備之一,廣泛的應用于教學、科研等領域。傳統(tǒng)的多功能直流穩(wěn)壓電源功能簡單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復雜度高。普通直流穩(wěn)壓電源品種很多, 但均存在以下二個問題: 1) 輸出電壓是通過粗調(波段開關) 及細調(電位器)來調節(jié)。這樣, 當輸出電壓需要精確輸出, 或需要在一個小范圍內改變時(如1. 05 1. 07V ) ,困難就較大。另外, 隨著使用時間的增加, 波段開關及電位器難免接

2、觸不良, 對輸出會有影響。2) 穩(wěn)壓方式均是采用串聯型穩(wěn)壓電路, 對過載進行限流或截流型保護, 電路構成復雜,穩(wěn)壓精度也不高。傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源通常采用電位器和波段開關來實現電壓的調節(jié),并由電壓表指示電壓值的大小. 因此,電壓的調整精度不高,讀數欠直觀,電位器也易磨損.而基于單片機控制的直流穩(wěn)壓電源能較好地解決以上傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的不足。隨著科學技術的不斷發(fā)展,特別是計算機技術的突飛猛進,現代工業(yè)應用的工控產品均需要有低紋波、寬調整范圍的高壓電源,特別是在一些高能物理領域,急需電腦或單片機控制的低紋波、寬調整范圍的電源。1.2 國內外研究現狀從上世紀九十年代末起，隨著對系統(tǒng)更高效率和更低功耗的需求

3、，電信與數據通訊設備的技術更新推動電源行業(yè)中直流/直流電源轉換器向更高靈活性和智能化方向發(fā)展。在80年代的第一代分布式供電系統(tǒng)開始轉向到20世紀末更為先進的第四代分布式供電結構以及中間母線結構，直流/直流電源行業(yè)正面臨著新的挑戰(zhàn)，即如何在現有系統(tǒng)加入嵌入式電源智能系統(tǒng)和數字控制。 早在90年代中，半導體生產商們就開發(fā)出了數控電源管理技術，而在當時，這種方案的性價比與當時廣泛使用的模擬控制方案相比處與劣勢，因而無法被廣泛采用。 由于板載電源管理的更廣泛應用和行業(yè)能源節(jié)約和運行最優(yōu)化的關注，電源行業(yè)和半導體生產商們便開始共同開發(fā)這種名為“數控電源”的新產品。 現今隨著直流電源技術的飛躍發(fā)展, 整流

4、系統(tǒng)由以前的分立元件和集成電路控制發(fā)展為微機控制, 從而使直流電源智能化, 具有遙測、遙信、遙控的三遙功能, 基本實現了直流電源的無人值守，自動運行。2. 數控直流電壓源總體方案設計2.1. 功能要求設計一個數控直流電壓源，利用鍵盤來控制，并用數碼管顯示出來。2.2. 方案論證本設計采用AT89S52為控制單元，與數模轉換器DAC0832數據接口相連，并使DAC工作在直通方式下。DAC的8腳接參考電壓，參考電壓為5V。所以在DAC的輸出電壓的分辨率為5V/256=0.019V，也就是說DAC輸入數據端每增加1，電壓增加0.019V。本電路設計三個按鍵，KEY1、KEY2，KEY1為電壓+，KE

5、Y2為電壓。主電路的原理是通過AT89S51控制DAC0832的輸出電壓大小，由按按KEY1，KEY2控制電壓的加減，通過8255A與數碼管相連，來控制電壓顯示。2.3. 系統(tǒng)硬件電路設計系統(tǒng)硬件電路圖如圖 2-1所示：按鍵電路D/A轉換單元單片機AT89S52四位數碼管顯示 圖 2-1 系統(tǒng)硬件電路圖 2.4. 芯片選擇系統(tǒng)核心單片機部分AT89S52AT89S52單片機是一種低功耗高性能的CMOS8位微控制器，內置8KB可在線編程閃存。該器件采用Atmel公司的高密度非易失性存儲技術生產，其指令與工業(yè)標準的80C51指令集兼容。片內程序存儲器允許重復在線編程，允許程序存儲器在系統(tǒng)內通過SP

6、I串行口改寫或用同用的非易失性存儲器改寫。通過把通用的8位CPU與可在線下載的Flash集成在一個芯片上，AT89S52便成為一個高效的微型計算機。它的應用范圍廣，可用于解決復雜的控制問題，且成本較低。芯片引腳如圖2-2所示。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，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。 數模轉換器DAC0832 DAC0832是一個8位乘法型D/A轉換芯片，除具有一般的D/A轉換特性外，其內部采用雙緩沖寄存器，能很方便地用于多個D/A轉換器

7、同時工作的場合，且在精度允許的情況下，又可作為12位D/A轉換器使用。它可以與12位D/A轉換器DAC1230互換，引腳也是兼容的。另外，該器件可以作四象限乘法器使用；雖然是電流開關，也可以利用電壓開關方式工作。其主要特性參數如下：分辨率為8位；電流穩(wěn)定時間1us；可單緩沖、雙緩沖或直接數字輸入；只需在滿量程下調整其線形度；單一電源供電；低功耗，200mV。在采用單級性模擬電壓環(huán)境下，由于DAC0832是8位的D/A轉換器，由轉換器原理可得輸出電壓與輸入數字量的關系為： = -B（256）， （式2-3）-式中256為一常數B=，（式2-4）并行接口芯片8255A8255是Intel公司生產的

8、可編程并行I/O接口芯片，有3個8位并行I/O口。具有3個通道3種工作方式的可編程并行接口芯片（40引腳）。 其各口功能可由軟件選擇，使用靈活，通用性強。8255可作為單片機與多種外設連接時的中間接口電路。 8255作為主機與外設的連接芯片，必須提供與主機相連的3個總線接口，即數據線、地址線、控制線接口。同時必須具有與外設連接的接口A、B、C口。由于8255可編程,所以必須具有邏輯控制部分，因而8255內部結構分為3個部分：與CPU連接部分、與外設連接部分、控制部分。引腳如圖8.3.1所示。特點：(1)一個并行輸入/輸出的LSI芯片,多功能的I/O器件,可作為CPU總線與外圍的接口. (2)具

9、有24個可編程設置的I/O口,即3組8位的I/O口為PA口,PB口和PC口.它們又可分為兩組12位的I/O口,A組包括A口及C口(高4位,PC4PC7),B組包括B口及C口(低4位,PC0PC3).A組可設置為基本的I/O口,閃控(STROBE)的I/O閃控式,雙向I/O3種模式;B組只能設置為基本I/O或閃控式I/O兩種模式,而這些操作模式完全由控制寄存器的控制字決定. 74LS24574LS245用來驅動led或者其他的設備，它是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數據。74LS245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數據。 74LS3738 D鎖存器(3S,鎖存允許輸入有回環(huán)特

10、性) 74LS240LSTTL 型八緩沖器/總線驅動器（三態(tài)、反相)特點:* 三態(tài)輸出驅動總線或緩沖存貯器地址寄存器； * PNP輸入減小了直流負載； * 輸入端上的滯后電壓改善了噪聲容限三、硬件電路a)AT89S52單片機最小系統(tǒng)b)數碼管顯示硬件接線圖c) D/A轉換模塊硬件連接圖d) A/D轉換模塊硬件連接圖4.軟件設計軟件流程說明：本程序設定KEY1為電壓+，當按住KEY1鍵不松開時，輸出電壓以0.019V連續(xù)步進，直至KEY1鍵松開。當以一定的時間間隔點動KEY1鍵時，輸出電壓也為點動步進。KEY2為電壓-，與KEY1功能基本相同；同時輸出電壓的值顯示在4個數碼管上。通過這種人機交換

11、互設置，可以方便對電壓源輸出進行控制。源程序的工作過程：系統(tǒng)初始化后，默認輸出0V電壓，此時，4個數碼管顯示0.000V；然后掃描KEY1，KEY2鍵所對應的P1.0,P1.1口，當KEY1或KEY2有鍵按下時，程序首先應判斷是否是有抖動造成的P1.0,P1.1口變成低電平 ，如果是由于抖動造成的（即端口狀態(tài)保持時間較短），則不做任何操作；如果不是由于抖動造成的端口狀態(tài)改變，就會執(zhí)行相應的加減運算，將算好的數據做BCD碼分離后輸入到各個數碼管顯示，同時將標志位FLAG置1，使DAC0832工作，將數字量轉換為模擬量輸出。此后繼續(xù)掃描P1.0，P1.1端口，依次往復。BCD碼分離顯示： num1

12、=num*19;aa=num1/1000; bb=(num1-1000*aa)/100; cc=(num1-aa*1000-bb*100)/10;dd=num1%10;此處應注意，由于最高位數碼管顯示會帶小數點，所以共陽極數碼管的顯示代碼應與其他三個的代碼不同。 主程序流程圖如下圖所示： DAC0832輸出程序框圖 DAC0832輸出子程序Flag是否為1將數據送到到DAC0832將flag置零數碼管顯示數據選擇數碼管，裝入數據 顯示輸出子程序分離BCD碼顯示程序框圖 鍵盤輸入程序框圖是否由抖動造成的狀態(tài)改變加計數或減計數 鍵盤輸入子程序每0.5s查詢一次P1.0,P1.1口的狀態(tài)P1口狀態(tài)是

13、否變?yōu)榈碗娖剑?.調試與測試結果分析（1） 實驗系統(tǒng)連線：將P1.0口接撥碼開關KEY1,P1.1口接撥碼開關KEY2。（2） 程序調試：1 數碼管不亮。解決辦法：檢查源程序中數碼管的段選與位選是否有誤。2 撥碼開關不能控制電壓加減。解決辦法：檢查撥碼開關是否事先全部是1，將其中一個撥碼開關撥至0位。如果數碼管仍然沒有變化，則檢查撥碼開關與AT89S52的P1.0,P1.1口連接是否正確。3 數碼管閃爍。解決辦法：將顯示程序中的延時時間調短一點，由于人眼的視覺保留，則不會出現閃爍現象。（3） 實驗結果與分析：硬件連接好后，4位顯示數碼管顯示為0.000，撥動其中一個撥碼開關置0，在DAC083

14、2輸出端會輸出電壓，數碼管顯示輸出電壓數值。最大顯示電壓值為：4.845V，比實際輸出值略小。6.總結在本次設計的過程中，我發(fā)現很多的問題，給我的感覺就是很難，很不順手，看似很簡單的電路，要動手把它給設計出來，是很難的一件事，主要原因是我們沒有經常動手設計過電路，還有資料的查找也是一大難題，這就要求我們在以后的學習中，應該注意到這一點，更重要的是我們要學會把從書本中學到的知識和實際的電路聯系起來，這不論是對我們以后的就業(yè)還是學習，都會起很大的促進和幫助，我相信，通過這次的課程設計，在下一階段的學習中我會更加努力，力爭把這門課學好，學精。同時，通過本次課程設計，鞏固了我們學習過的專業(yè)知識，也使我

15、們把理論與實踐從真正意義上相結合了起來；考驗了我們借助互聯網絡搜集、查閱相關文獻資料，和組織材料的綜合能力；從中可以自我測驗，認識到自己哪方面有欠缺、不足，以便于在日后的學習中得以改進、提高；通過使用電路軟件也讓我們了解到計算機輔助設計的智能化,有利于提高工作效率。六、程序清單與系統(tǒng)原理圖a)系統(tǒng)原理圖b)程序清單#include#include#define D8255 XBYTE0xFF23 /8255狀態(tài)/數據口地址#define D8255A XBYTE0xFF20 /8255 PA口地址#define D8255B XBYTE0xFF21 /8255 PB口地址#define D82

16、55C XBYTE0xFF22 /8255 PC口地址#define DA0832 XBYTE0xFF80 /DA0832選通地址#define AD0809 XBYTE0xFF90 /AD0832選通地址#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*函數聲明*/void init(void);void display(uchar a,uchar b,uchar c,uchar d);void BCD();void delay(uchar x);/*定義變量*/uchar code table= 0xc0,0xf9,0xa4,0xb

17、0,0x99, 0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, 0x7f; /共陽數碼管顯示數值uchar temp,flag=0,ge=0,shifen=0,baifen=0,qianfen=0,zhengshu=0,date=0;uint num=0,xiaoshu;double num1;void main() init(); /初始化函數while(1) BCD(); display(ge,shifen,baifen,qianfen); if(flag=1) /如果有鍵按下，繼續(xù)執(zhí)行 DA0832=num; /將改變后的鍵值num賦給DA地址 date=AD0809; /將AD地址

18、中的數據賦給date flag=0; AD0809=0; void init(void) /初始化子程序 TMOD=0x01;/設置定時器0的工作方式1TH0=(65536-50000)/256;/裝初值11.0592M晶振定時50msTL0=(65536-50000)%256;EA=1;/開總中斷ET0=1;/開定時器0中斷TR0=1; /啟動定時器0 D8255=0X89;/設置8255的工作方式 P1=0Xff; /將P1口清零AD0809=0;/啟動A/D轉換void display(uchar a,uchar b,uchar c,uchar d)/數碼管顯示函數 D8255A=0xd

19、f; /打開位選，選第一位數碼管 D8255B=tablea; /打開段選，顯示整數部分 delay(1);/延時 D8255A=0xef;/打開位選，選第一位數碼管 D8255B=table10;/打開段選，顯示小數點 delay(1);/延時 D8255A=0xf7;/打開位選，選第一位數碼管 D8255B=tableb; /打開段選，顯示十分位 delay(1);/延時 D8255A=0xfb;/打開位選，選第一位數碼管 D8255B=tablec; /打開段選，顯示十分位 delay(1);/延時 D8255A=0xfd;/打開位選，選第一位數碼管 D8255B=tabled; /打開段選，顯示十分位 delay(1);/延時 void BCD() /AD轉換后電壓值函數 num1=date*(5.00/256); /將二進制數轉換為顯示的電壓值 zhengshu=(unsigned int)num1; /分離整數變量 xiaoshu=(num1-zhengshu