基于單片機(jī)的智能穩(wěn)壓電源設(shè)計

基于單片機(jī)的智能穩(wěn)壓電源設(shè)計摘要本智能穩(wěn)壓電源利用16位單片機(jī)SPCE061A為控制核心，可預(yù)置輸出電壓值并顯示在液晶顯示模塊（LCD）上，通過其內(nèi)置的A/D輸出對PWM進(jìn)行調(diào)制，再控制大功率開關(guān)管導(dǎo)通,再經(jīng)過濾波輸出。同時通過采樣電路將實際輸出值反饋到單片機(jī)中構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)行比較、調(diào)整，提高了電源的輸出精度。輸出電壓范圍為0.01v～10v，而且可以步進(jìn)調(diào)整輸出的電壓值。關(guān)鍵詞：智能；單片機(jī)；PWM調(diào)制；穩(wěn)壓電源DesignofSmartPowerSupplyBasedonSCMWuRenjie(CollegeofPhysicsScienceandInformationEngineering,JishouUniversity,Jishou,AbstractThe16BitSCMSPCE061Awasusedasthecontrolunitinthisdesign,theoutputvoltagevaluecanbeprotestedformthekeyboardanddisplayeditontheLCDmodule.Atthesametime,itsbuilt-inA/Dconvertermoderatetheoutputaspulsewidthmoderation(pwm),andswitchontheoutput,afterthatoutputthroughafilter.AtthesametimethecircuitwouldsampletheactualoutputvalueandfeedbacktheoutputtotheSCM’sinputsystem,aftercomparingandadjustingtoimprovetheoutputaccuracy.Outputvoltagerangefrom0.01vto10v,itcanalsosteppingadjusttheoutputvoltagevalue.Keywords:intelligent；SCM；PWMmodulation；powersupply目錄TOC\o\f\h\z\u第一章引言 1第二章方案論證與設(shè)計 22.1系統(tǒng)整體方案論證 22.2數(shù)據(jù)采集和處理器選擇 22.3電源供電電路 22.4顯示電路模塊 2第三章系統(tǒng)總體設(shè)計方案及設(shè)計框圖 3第四章系統(tǒng)模塊電路分析 44.1SPCE061A[1]單片機(jī)最小系統(tǒng)概述 44.1.1ADC的控制 54.1.2DAC的控制 64.1.3IO端口結(jié)構(gòu) 74.1.4單片機(jī)端口資源的分配 84.2電壓控制電路 84.2.1ADC、DAC電壓調(diào)整電路 94.2.2脈寬調(diào)節(jié)電路的工作原理 104.2.3脈寬調(diào)制電路參數(shù)的選擇 124.2.4開關(guān)管輸出的電路參數(shù)的選擇 134.2.5平滑電容電阻的參數(shù)選取 134.3鍵盤設(shè)計 144.4液晶顯示 144.5正負(fù)電源供電電路 18第五章軟件流程圖 195.1主程序 195.2鍵盤程序 195.3閉環(huán)調(diào)整子程序 20第六章系統(tǒng)測試和誤差分析 226.1系統(tǒng)功能測試 226.2系統(tǒng)誤差分析 22參考文獻(xiàn) 23附錄 24結(jié)束語 30第一章引言直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一,廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)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(fù)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(diào)(波段開關(guān))及細(xì)調(diào)(電位器)來調(diào)節(jié)。這樣,當(dāng)輸出電壓需要精確輸出,或需要在一個小范圍內(nèi)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(guān)及電位器難免接觸不良,對輸出會有影響。2)穩(wěn)壓方式均是采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路,對過載進(jìn)行限流或截流型保護(hù),電路構(gòu)成復(fù)雜,穩(wěn)壓精度也不高。在家用電器和其他各類電子設(shè)備中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。但在實際生活中，都是由220V的交流電網(wǎng)供電。這就需要通過變壓、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替代，則可縮小直流電源的體積，減輕其重量，且晶體管濾波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關(guān)來實現(xiàn)電壓的調(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。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,特別是計算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn),現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用的工控產(chǎn)品均需要有低紋波、寬調(diào)整范圍的高壓電源,特別是在一些高能物理領(lǐng)域,急需電腦或單片機(jī)控制的低紋波、寬調(diào)整范圍的電源?，F(xiàn)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、遙信、遙控的三遙功能,基本實現(xiàn)了直流電源的無人值守。本課題研究一種以16位凌陽單片機(jī)為核心的智能化高精度直流電源的設(shè)計,通過其內(nèi)置的A/D輸出對PWM進(jìn)行調(diào)制，大大提高電源的輸出精度，特別適用于各種有較高精度要求的場合。第二章方案論證與設(shè)計2.1系統(tǒng)整體方案論證方案一：采用A/D電壓放大器直接輸出。電路簡單，但是輸出電壓帶負(fù)載能力不強(qiáng)，電源電壓不穩(wěn)定。方案二：采用PWM調(diào)制的開關(guān)電源輸出，輸出電壓穩(wěn)定，并且提供負(fù)載能力強(qiáng)。綜上分析，采用方案二。2.2數(shù)據(jù)采集和處理器選擇因為電壓源調(diào)節(jié)要用到A/D或者D/A進(jìn)行控制電壓輸出和電壓采集。方案一：采用51系列單片機(jī)控制方式。外加一個A/D和一個D/A電路，因為單片機(jī)只有8位，所以精度低，并且外加A/D和D/A，電路復(fù)雜。成本很高。方案二：采用凌陽SPCE061A十六位單片機(jī)，處理能力強(qiáng)，I/O口豐富，可以同時進(jìn)行鍵盤控制和LCD液晶顯示。并且內(nèi)置了一個10位D/A和一個10位的A/D，設(shè)計電路簡單，并且輸出電壓精度高，能滿足0.01v~10v、步進(jìn)0.01v的要求。綜上分析，采用方案二。2.3電源供電電路由于系統(tǒng)電路要求、直流電源供電，而設(shè)計獨立的正、負(fù)電源給系統(tǒng)供電顯得不合實際，所以我們采用穩(wěn)壓管7815、7915和7805、7905設(shè)計了一個、的直流穩(wěn)壓電源電路，如圖4.13所示。考慮到輸出電流最大可達(dá)到2A，所以要獨立給恒流源電路提供獨立的電源電路，如圖4.14所示。2.4顯示電路模塊方案一：采用傳統(tǒng)的8位數(shù)碼管（LED）顯示相關(guān)信息。方案二：采用液晶顯示器（LCD）顯示相關(guān)信息。以上兩種方案中，方案一編程簡單，但顯示信息量少，功耗較大。而方案二的液晶顯示器屬于低功耗器件，顯示界面友好，還可以同時顯示電流的給定值和實測值，從而系統(tǒng)更具智能化、人性化、直觀化。因此，選擇方案二。第三章系統(tǒng)總體設(shè)計方案及設(shè)計框圖本系統(tǒng)采用的處理器是SPCE061A十六位單片機(jī)，整個系統(tǒng)包括單片機(jī)、正負(fù)電源供電電路、A/D轉(zhuǎn)換電壓調(diào)整、D/A轉(zhuǎn)換電壓調(diào)整、PWM調(diào)制，大功率開關(guān)電路，濾波電路、采樣電路、鍵盤、LCD顯示等幾個部分。系統(tǒng)框圖如圖3.1:LCDLCD顯示開關(guān)輸出信號放大D/A轉(zhuǎn)換PWM調(diào)制單片機(jī)鍵盤開關(guān)輸出信號放大D/A轉(zhuǎn)換PWM調(diào)制單片機(jī)鍵盤電源電源濾波電路濾波電路A/D轉(zhuǎn)換電壓衰減取樣電路A/D轉(zhuǎn)換電壓衰減取樣電路負(fù)載輸出負(fù)載輸出圖3.1系統(tǒng)框圖圖3.1系統(tǒng)框圖以SPCE061A十六位單片機(jī)為控制核心，單片機(jī)內(nèi)置了一個10位的A/D以及D/A，首先由4*4鍵盤鍵入控制數(shù)據(jù)，進(jìn)入單片機(jī)，同時將設(shè)定值顯示在LCD1602上，CPU運(yùn)算預(yù)置數(shù)字大小轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的控制電壓，因為D/A輸出電壓范圍是以0～3.3V。如要輸出電壓為5V，在程序內(nèi)部則需要將數(shù)值除以3倍輸出，再在電路外部放大3倍進(jìn)行匹配，將匹配過的電壓從MC3405輸入。經(jīng)調(diào)制過的脈寬波輸出以后,控制由一個大功率的開關(guān)管組成的開關(guān)電路的導(dǎo)通狀態(tài)。由開關(guān)管射極輸出波型電壓上與輸出的波型相似，但電流上卻大大增大了。最后通過一個RC濾波電路將脈寬波濾成直流電壓輸入。但輸出的電壓因為調(diào)制電路誤差、輸出負(fù)載的變化。電壓極不穩(wěn)定，因此有必要對其進(jìn)行采樣比較，達(dá)到動態(tài)閉環(huán)調(diào)整的目的。在采樣電路中，與DAC相同，ADC的參考電壓只能是3.3V，所以要先對采樣的電壓進(jìn)行匹配輸入（衰減3倍）,本設(shè)計采用電阻串聯(lián)分壓的原理進(jìn)行衰減。以輸入電壓為標(biāo)準(zhǔn)，如果輸入電壓大于設(shè)定的電壓值，則減小DA輸出電壓一位數(shù)值，再采樣回位比較，如此循環(huán)，直到輸入的電壓等于設(shè)定的電壓值或者接近設(shè)定的電壓值（有時不可能完全相等）。同理，如果輸入電壓小于設(shè)定的電壓，則增大DA輸出電壓一位數(shù)值，再采樣回位比較，如此循環(huán)，直到輸入的電壓等于設(shè)定的電壓值或者接近設(shè)定的電壓值。這樣，就能達(dá)到閉環(huán)反饋的目的。第四章系統(tǒng)模塊電路分析4.1SPCE061A[1]單片機(jī)最小系統(tǒng)概述SPCE061A[2]是繼μ’nSP系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽科技推出的又一個16位結(jié)構(gòu)的微控制器。目前有兩種封裝形式：84引腳的PLCC84封裝和80引腳的LQFP80貼片封裝。主要性能如下：△16位μ’nSP微處理器；△工作電壓：VDD為2.4~3.6V(cpu),VDDH為2.4~5.5V(I/O)；△CPU時鐘：32768Hz~49.152MHz；△內(nèi)置2K字SRAM、內(nèi)置32KFLASH；△可編程音頻處理；△32位通用可編程輸入/輸出端口；△32768Hz實時時鐘，鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統(tǒng)時鐘信號；△2個16位可編程定時器/計數(shù)器(可自動預(yù)置初始計數(shù)值)；△2個10位DAC(數(shù)-模轉(zhuǎn)換)輸出通道；△7通道10位電壓模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和單通道語音模-數(shù)轉(zhuǎn)換器；△聲音模-數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器自動增益控制(AGC)功能；△系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時鐘處于停止?fàn)顟B(tài))耗電小于2μA@3.6V；△14個中斷源：定時器A/B，2個外部時鐘源輸入，時基，鍵喚醒等；△具備觸鍵喚醒的功能；△使用凌陽音頻編碼SACM_S240方式(2.4K位/秒)，能容納210秒的語音數(shù)據(jù)；△具備異步、同步串行設(shè)備接口；△具有低電壓復(fù)位(LVR)功能和低電壓監(jiān)測(LVD)功能；△內(nèi)置在線仿真電路接口ICE（In-CircuitEmulator）；△具有保密能力；△具有WatchDog功能由SPCE061A單片組成的核心處理器如圖4.1所示：圖4.1SPCE061A單片組成的核心處理器4.1.1ADC的控制SPCE061A有8個10位ADC通道，其中一個通道(MIC_In)用于語音輸入，模擬信號經(jīng)過自動增益控制器和放大器放大后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。其余7個通道(Line_In)和IOA[0~6]引腳共享，可以將輸入的模擬信號(如電壓信號)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。SPCE061A的A/D轉(zhuǎn)換范圍是整個輸入范圍，即0V～AVdd。并且由多個寄存器控制[3]：其結(jié)構(gòu)如圖4.2所示:圖4.2ADC通道4.1.2DAC的控制SPCE061A為音頻輸出提供兩個DAC通道：DAC1和DAC2，分別由經(jīng)由DAC1和DAC2引腳輸出。DAC的輸出范圍從0x0000到0xFFFF。如果DAC的輸出數(shù)據(jù)被處理成PCM數(shù)據(jù)，必須讓DAC輸出數(shù)據(jù)的直流電位保持為0x8000，且僅有高10位的數(shù)據(jù)有作用。DAC1和DAC2的輸出數(shù)據(jù)應(yīng)寫入P_DAC1(寫)($7017)和P_DAC2(寫)($7016)單元。上電復(fù)位后，兩個DAC均被自動打開，此時會消耗少量的電流(幾毫安)。所以如不需要用它們，盡量將P_DAC_Ctrl(寫)($702AH)單元的第1位設(shè)為‘1’其結(jié)構(gòu)如圖4.3所示:圖4.3DAC通道4.1.3IO端口結(jié)構(gòu)SPCE061A提供了位控制結(jié)構(gòu)的I/O端口，每一位都可以單獨用于數(shù)據(jù)輸入或輸出。每個獨立的位可通過以下3種控制向量來作設(shè)定：1.數(shù)據(jù)向量Data2.屬性向量Attribution3.方向控制向量Direction每3個對應(yīng)的控制向量組合在一起，形成一個控制字，用來定義相對應(yīng)I/O端口位的輸入輸出狀態(tài)和方式。例如，假設(shè)需要IOA0是下拉輸入引腳，則相對應(yīng)的Data、Attribution和Direction的值均被設(shè)為“0”。如果需要IOA1是帶喚醒功能的懸浮式輸入引腳，則Data、Attribution和Direction的值被設(shè)為“010”。與其它的單片機(jī)相比，SPCE061A除了每個I/O口可以單獨定義其狀態(tài)外，每個對應(yīng)狀態(tài)下的I/O端口性質(zhì)電路都是內(nèi)置的，在實際的電路中不需要再外接。例：設(shè)A口為帶下拉電阻的輸入端口，在連接硬件時不用再外接下拉電路。A口和B口的Data、Attribution和Direction的設(shè)定值均在不同的寄存器里，用戶在進(jìn)行I/O端口設(shè)置時要特別注意這一點。I/O端口的組合控制設(shè)置如表4.4所示：表4.4I/O端口的控制向量組合其結(jié)構(gòu)如圖4.5所示:圖4.5I/O端口結(jié)構(gòu)4.1.4單片機(jī)端口資源的分配IOA0~7口：LCD數(shù)據(jù)總線。IOA8~15口：LCD控制總線。IOB口：鍵盤輸入接口。4.2電壓控制電路電壓控制電路由五部分電路組成[4]：1、ADC輸出放大電路；2、PWM脈寬調(diào)制電路；3開關(guān)電路；4、濾波電路；5、輸入衰減電路;電路如圖4.6所示。用戶先在鍵盤中鍵入將要輸出的電壓值，剛處理器內(nèi)部將通過數(shù)值轉(zhuǎn)換：（因為D/A輸出電壓范圍是以0~3.3V。如要輸出電壓為5V，在程序內(nèi)部則需要將數(shù)值除以3倍輸出，再在電路外部放大3倍進(jìn)行匹配），將匹配過的電壓從MC3405的2腳輸入。MC3405是一個電壓控制脈寬調(diào)制電路，輸出的脈寬波的占空比由輸入2腳的電壓決定，其脈寬波的頻率是由電路中的R1、Rf、R2決定，則輸出的波型應(yīng)該是頻率固定，占空比為V2/Vcc的脈寬調(diào)制矩形波。經(jīng)調(diào)制過的脈寬波經(jīng)7腳輸出,控制由一個大功率的開關(guān)管（電視機(jī)的行輸出管）組成的開關(guān)電路的導(dǎo)通狀態(tài)。由開關(guān)管射極輸出波型電壓上與輸出的波型相似，但電流上卻大大增大了。最后通過一個RC濾波電路將脈寬波濾成直流電壓輸入。但輸出的電壓因為調(diào)制電路誤差、輸出負(fù)載的變化。電壓極不穩(wěn)定。因此有必要對其進(jìn)行采樣比較，達(dá)到動態(tài)閉環(huán)調(diào)整的目的。在采樣電路中，與DAC相同，ADC的參考電壓只能是3.3V，所以要先對采樣的電壓進(jìn)行匹配輸入（衰減3倍）,本設(shè)計采用電阻串聯(lián)分壓的原理進(jìn)行衰減。但是由于負(fù)載以及芯片內(nèi)部電阻會對衰減造成影響，由需要在衰減器的前后加上兩個電壓跟隨器進(jìn)行隔離。以輸入電壓為標(biāo)準(zhǔn)，如果輸入電壓大于設(shè)定的電壓值，則減小DA輸出電壓一位數(shù)值，再采樣回位比較，如此循環(huán)，直到輸入的電壓等于設(shè)定的電壓值或者接近設(shè)定的電壓值（有時不可能完全相等）。同理，如果輸入電壓小于設(shè)定的電壓，則增大DA輸出電壓一位數(shù)值，再采樣回位比較，如此循環(huán)，直到輸入的電壓等于設(shè)定的電壓值或者接近設(shè)定的電壓值。這樣，就能達(dá)到閉環(huán)反饋的目的。圖4.6電壓控制部分4.2.1ADC、DAC電壓調(diào)整電路為了方便計算，將pwm的調(diào)制器電壓設(shè)定為10V，即當(dāng)控制電壓為10V時，輸出滿脈寬信號，當(dāng)電壓為0時，輸出無脈寬信號。而且輸出電壓要求為0~10V，但SPCE061A單片機(jī)的ADC、DAC參考電壓只能為3.3v以下的電壓。所以要對D/A電壓進(jìn)行放大，對采樣的電壓進(jìn)行衰減。4.2.2脈寬調(diào)節(jié)電路的工作原理MC3405包含有兩個運(yùn)算放大器和兩個比較器，利用一塊芯片即能組成脈寬調(diào)節(jié)電路，如圖4.7所示。電路中運(yùn)算放大器1組成滯廻比較器，運(yùn)算放大器2組成積分器，構(gòu)成三角波發(fā)生器。其輸出送到比較器1反相端，比較器1的同相輸入端接OP-7-2的輸出端，因此比較器1的輸出脈沖的寬度與輸入電壓的大小成正比。比較器2對比較器1的輸出信號整形，使其上下沿更陡，兩個5K電阻分別作比較器1和2的開路門輸出集電極負(fù)載電阻。圖4.7MC3405內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖下面分析怎么樣產(chǎn)生上圖波形：剛接通電源時,運(yùn)放1同相端電位為0，小于反相端電位，使得運(yùn)放1輸出是低電平,經(jīng)電阻、電容C充電，運(yùn)放2的輸出電壓線性增大,當(dāng)增大到時，運(yùn)放1的同相端輸入電壓也為,大于反相端的電平Ｖ,則翻轉(zhuǎn),變?yōu)楦唠娖?這時運(yùn)放2對進(jìn)行反向充電，輸出電壓逐步減少，當(dāng)減少到時，則運(yùn)放1的輸出為低電平,如此反復(fù)，將在運(yùn)算放大器2的輸出端得到一線性變化的三角波電壓。產(chǎn)生波形如圖三(a)、(b)所示的。當(dāng)輸入的電壓ＶC大于時,比較器１輸出高電平，當(dāng)小于時,比較器1輸出低電平,由于是一個三角波,從上升到,又從下降到,所以在=時,是轉(zhuǎn)折點,當(dāng)<時,這段時間,比較器１輸出高電平,等到逐漸增大到>時,這段時間,比較器１輸出低電平,這樣整個過程產(chǎn)生如圖(c)的波形,由于不同,使得輸出脈沖寬度不同,即占空比不同,起到調(diào)節(jié)脈寬的作用[5].根據(jù)電路原理,進(jìn)行公式推導(dǎo)：設(shè):,(12)腳電位為：Ｖ=式（4.2.1）剛接通電源，=0，<V，=。電容C進(jìn)行充電。等到充到時，這時：,推得：當(dāng)=V時，翻轉(zhuǎn)為高電平則：式（4.2.2）推得：式（4.2.3）同理：當(dāng)運(yùn)放2輸出翻轉(zhuǎn)變?yōu)闀r，電容C放電，當(dāng)放到，使V1=V時，為低電平則：推得：式（4.2.4）推得： 式（4.2.5）振蕩頻率:占空比:式（4.2.6）4.2.3脈寬調(diào)制電路參數(shù)的選擇占空比：DC=是MC3405（2）腳輸入的電壓值式（4.2.7）選取=150K，=300K，=15V，=-5V=15-（-5）=20（v）則：10（Ｖ）10（Ｖ）5）２１（１1021））0（5）２１（１v1021占空比：DC=取,C=0.01UF則：））（ＫＨz10101501001.010541030036334.2.4開關(guān)管輸出的電路參數(shù)的選擇式（4.2.8）當(dāng)V））（vEVC0.15241026.61001當(dāng)Ｖ02=0v時Ｖo=0所以Ｖ01在0到6.27Ｖ變化時輸出Ｖo在0到15Ｖ變化4.2.5平滑電容電阻的參數(shù)選取由于和的時間常數(shù)必須大于等于周期T的5倍所以選=5K=0.1μF則：4.3鍵盤設(shè)計鍵盤設(shè)計如圖4.8所示：0—9數(shù)值鍵:設(shè)置要輸出的電壓值復(fù)位鍵（Rst）：重設(shè)輸出電壓值存儲鍵（Sav）：把當(dāng)前的電壓值保存到存儲器預(yù)設(shè)鍵（Prst）：把存儲器的預(yù)設(shè)電壓輸出圖4.8鍵盤設(shè)計4.4液晶顯示用總線方式控制1602液晶顯示屏[6]，如圖4.9所示。圖4.9液晶顯示電路1602采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳接口，其中:第1腳：VSS為地電源第2腳：VDD接5V正電源第3腳：VL為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。另外引腳"A"和"K"為背光引腳,"A"接正,"K"接負(fù)便會點亮背光燈.1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（CGROM)已經(jīng)存儲了160個不同的點陣字符圖形，如表2所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時模塊把地址41H中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。表4.101602液晶模塊內(nèi)部的字符高位高位低位0000001000110100010101100111101010111100110111101111XXXX0000CGRAM(1)00P\pくたォスΩXXXX0001(2)!1AQaqぁぐだオズαXXXX0010(3)“2BRbrあけダカセβXXXX0011(4)#3CScsぃげちガゼγXXXX0100(5)$4DTdtいこちキゾδXXXX0101(6)%5EUeuぅごぢギタεXXXX0110(7)^6FVfvうさっクチζXXXX0111(8)>7GWgwぇざつグダηXXXX1000(1)(8HXhxえしァケヂθXXXX1001(2))9IYiyぉじアゲヂιXXXX1010(3)“;JZjzおすィコッκXXXX1011(4)+:KΔk{かずイゴツλXXXX1100(5)><L]l}がせゥサΥμXXXX1101(6)-=Mm]きぜウザΦνXXXX1110(7).>N-n─ぎそェシΧXXXX1111(8)/?O_o┄ぎぞエジΨ1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，如表4.11所示：表4.11內(nèi)部控制器指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符發(fā)生存儲器地址0001字符發(fā)生存儲器地址(AGG)8置數(shù)據(jù)存儲器地址001顯示數(shù)據(jù)存儲器地址(ADD)9讀忙標(biāo)志或地址01BF計數(shù)器地址(AC)10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM10要寫的數(shù)11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置I/D：光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效指令4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo)B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍令5：光標(biāo)或顯示移位S/C：高電平時移動顯示的文字，低電平時移動光標(biāo)令6：功能設(shè)置命令DL：高電平時為4位總線，低電平時為8位總線N：低電平時為單行顯示，高電平時雙行顯示F:低電平時顯示5x7的點陣字符，高電平時顯示5x10的點陣字符指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置指令8：DDRAM地址設(shè)置指令9：讀忙信號和光標(biāo)地址BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)指令11：讀數(shù)據(jù)液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，表4.12是DM-162的內(nèi)部顯示地址表4.12DM-162的內(nèi)部顯示地址12345678910111213141516000102030405060708090A0B0C0D0E0F第一行404142434445464748494A4B4C4D4E4F第二行比如第二行第一個字符的地址是40H，那么是否直接寫入40H就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個字符的位置呢？這樣不行，因為寫入顯示地址時要求最高位D7恒定為高電平1所以實際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是01000000B（40H）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)4.5正負(fù)電源供電電路圖4.13所示是由正輸出三端穩(wěn)壓器和負(fù)輸出三端穩(wěn)壓器共同組成的正、負(fù)對稱雙路輸出穩(wěn)壓電路[7]，變壓器采用副邊繞組有中心抽頭的變壓器。圖中的D1和D2是用來保護(hù)穩(wěn)壓器的，當(dāng)輸出端接有如圖所示的負(fù)載時（直接接在+Uo與-Uo之間，其中分布電容Co是一種無形的電容），如果某穩(wěn)壓器的輸入端開路，例如圖中的A點斷開，這時7905無輸出，+Uo通過Rl加到7905的輸出端，可能造成7905的損壞。但該電路設(shè)置了D101，其導(dǎo)通管壓降僅為0.7V左右，使加在7905的最大電壓不超過0.7V，達(dá)到保護(hù)7905的目的，7805的保護(hù)作用同理。圖4.14是供電給恒流源的，它最大的輸出電流要求達(dá)到2000mA，如果采用圖10的電源電路，穩(wěn)壓管的功率不夠，可能會損壞穩(wěn)壓管，所以必須采用獨立的能提供大電流的電源電路。圖4.13正、負(fù)對稱雙路輸出穩(wěn)壓電路圖4.14供大電流的電源電路第五章軟件流程圖本系統(tǒng)軟件是由一個主程序，一個鍵盤程序和一個閉環(huán)調(diào)整子程序組成，它控制著智能穩(wěn)壓電源有條不紊地工作。采用結(jié)構(gòu)化編程，功能模塊各自獨立。5.1主程序主程序流程圖如圖5.1所示。上電以后先延時一段時間，然后初始化LCD1602液晶顯示屏，首先單片機(jī)讀出上次使用以后的保存值，顯示并且輸出相應(yīng)的電壓值，再從鍵盤輸入要設(shè)定的電壓值，從而顯示并輸出。延時延時400mS初始化液晶讀出存儲器預(yù)設(shè)值顯示并輸出相應(yīng)電壓值鍵盤掃描圖5.1主程序5.2鍵盤程序鍵盤程序流程圖如圖5.2所示[8]。當(dāng)鍵盤有鍵按下時，程序判斷是數(shù)值鍵、復(fù)位鍵、存儲鍵還是預(yù)設(shè)鍵，如為數(shù)值鍵則可組成0～255中的任一數(shù)值，再繼續(xù)調(diào)用閉環(huán)調(diào)整子程序，如為復(fù)位鍵時，程序返回，重新輸入數(shù)值時再次執(zhí)行鍵盤程序，為存儲鍵時執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲程序，以上三個都不是時則讀入預(yù)設(shè)子程序。有鍵按下有鍵按下消抖0—9數(shù)值鍵復(fù)位鍵存儲鍵預(yù)設(shè)值輸入鍵組成0—256個數(shù)值閉環(huán)調(diào)整程序存儲子程序讀入預(yù)設(shè)值子程序顯示子程序重新輸入數(shù)值圖5.2鍵盤程序圖135.3閉環(huán)調(diào)整子程序閉環(huán)調(diào)整子程序流程圖如圖5.3所示。D/A輸出電壓值取樣后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并讀入數(shù)值，然后比較所讀入的數(shù)與設(shè)定值，如讀入值比設(shè)定值大，則將讀入值減1后存儲返回，再次與設(shè)定值比較，如讀入值比設(shè)定值小，則將讀入值加1存儲后與設(shè)定值進(jìn)行比較，直到讀入值與設(shè)定值的差值比較接近，在誤差范圍內(nèi)即可[10]。（誤差范圍內(nèi)）（誤差范圍內(nèi)）接近實際值小大取樣讀入調(diào)整值D/A輸出電壓值A(chǔ)/D讀入電壓值比較讀入值與設(shè)定值減1后輸出加1后輸出讀入調(diào)整值圖5.3圖5.3閉環(huán)子程序第六章系統(tǒng)測試和誤差分析6.1系統(tǒng)功能測試（1）、系統(tǒng)操作及面板說明0123456789+-RstSavPst空圖6.1鍵盤面板·0—9數(shù)值鍵:預(yù)置要輸出的電壓值·“+”、“-”鍵：步進(jìn)調(diào)整輸出，步進(jìn)10mA·鍵入Rst鍵，重設(shè)輸出電壓值，輸出電流即為最小值20mA，同時等待輸入下一步的指令，實現(xiàn)不同功能間的切換。·鍵入（Sav）鍵，把當(dāng)前的電壓值保存到存儲器，方便從新開機(jī)后自動輸出預(yù)設(shè)電壓值?！ゆI入（Pst）鍵，把存儲器的預(yù)設(shè)電壓輸出（2）、擴(kuò)展了可預(yù)設(shè)電壓值和保存電壓值的功能，方便用戶使用時快速設(shè)置需要的電壓值和下一次使用時輸出預(yù)設(shè)的電壓值。（3）擴(kuò)展輸出電壓過壓報警電路，當(dāng)輸出電壓大于10V時，蜂鳴器發(fā)出警報聲[11]。6.2系統(tǒng)誤差分析從電路的原理圖可以看出，系統(tǒng)的誤差主要來自兩個方面：（1）、AD的量化誤差A(yù)D558是10位電壓輸出D/A轉(zhuǎn)換器，滿量程為3.3V，其量化誤差為。按滿度歸一化的相對誤差為。（2）、基準(zhǔn)電壓溫漂引入的誤差。參考文獻(xiàn)[1]羅亞飛.凌陽16位單片機(jī)基礎(chǔ)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2005.423～456.[2]張培仁張志堅高修峰.十六位單片微處理器原理及應(yīng)用(凌陽SPCE061A)[M].北京：清華大學(xué)出版北京科海電子出版社，2005.364～380.[3]雷思孝李伯成雷向莉.單片機(jī)原理及實用技術(shù)--凌陽16位單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版,2004.319～347.[4]張占松.開關(guān)電源原理的原理與設(shè)計(修訂版)[M].電子工業(yè)出版社,2004.398～410.[5]王鴻麟.現(xiàn)代通信電源(修訂本)[M].人民郵電出版社,1998.400～420.[6]郭強(qiáng).液晶顯示應(yīng)用技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社,2003.591～600.[7]粱宗善.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，1995.220～235.[8]曹巧.援單片機(jī)原理及應(yīng)用M]．北京：電子工業(yè)出版社，1997．145～182.[9]Rev.Sci.Instrum.1MichaelS.Caffertyeta1.StablecurrentsupplywithProtectioncir-cuitsforalead-saltlaserdiode,1989.124～154.[10]張毅剛．MCSSI單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1990．54～63．[11]何立民．單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編(1)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993．110～120.附錄附錄1//===================================================================//工程名稱: dianya.spj//功能描述: 智能穩(wěn)壓電源源程序//IDE環(huán)境: SUNPLUSu'nSPIDE1.8.0//組成文件: main.c/SPCE061V004.H//作者:吳仁杰//更新日期: 2008-4-14//===================================================================#include "SPCE061V004.H"http://該文件已包括所有的頭文件#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#definenop_nop_();#definebei0.78125#defineda1#definewc0xcfff//根據(jù)硬件譯碼而得到#definewd0xdfff#definerc0xefff#definebusy0x80//用于檢測LCD狀態(tài)字中的Busy標(biāo)識unsignedcharcodena[]={"volt-source"};//開機(jī)歡迎文字unsignedcharcodest[]={"System-starting"};unsignedcharcodehomepage[]={"setting:"};//設(shè)定值unsignedcharcodeemail[]={"Measure:"};//測量值unsignedcharcodesave11[]={"Start-saveing"};//保存設(shè)定unsignedcharcodesave12[]={"Please-wait"};unsignedcharcodesave21[]={"The-data"};unsignedcharcodesave22[]={"was-saveed"};unsignedcharcodeload1[]={"Load-the-data"};unsignedcharcodema[]={"V"};unsignedcharcodeerror1[]={"Beyond-lowest"};//設(shè)定過小提示unsignedcharcodeerror2[]={"Beyond-highest"};//設(shè)定過高提示unsignedcharcodeerror3[]={"select-again"};unsignedcharcodenum[]={"0123456789abcdef"};//數(shù)字編碼voiddisplayOneChar(unsignedcharX,unsignedcharY,unsignedcharDData);voiddisplayListChar(unsignedcharX,unsignedcharY,unsignedcharcode*DData);voiddisplaynum(uchars,ucharn);ucharerror(uchar);ucharcontrol(void);voiddelay2ms();ucharkeycode;ucharshu,p;ucharsetting;ucharvolt;ucharouput;sbitP32=P3^2;ucharjg,flag,int0flag;sbitp30=P3^0;voiddelay5ms(void)//5ms延時{unsignedintTempCyc=5552;while(TempCyc--);}//400ms延時voiddelay400ms(void){unsignedcharTempCycA=5;unsignedintTempCycB;while(TempCycA--){TempCycB=7269;while(TempCycB--);};}//=====================================設(shè)置I/O口的方向,參數(shù)1為A、B口選擇,參數(shù)2為輸入、輸出選擇voidioinit(ucharx,uchary){if(x==a){if(y==0)