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1、数控可预设稳压电源的设计【摘要】本设计以直流电压源为核心，STC89S52单片机为主控制器，单片机系统是数控电源的核心。它通过软件的运行来控制整个仪器的工作，从而完成设定的功能。通过数字矩阵键盘来设置直流电源的输出电压，输出电压范围为021.5V，并可由液晶屏LCD1602显示实际输出电压值。本设计由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（DAC0832）输出模拟量，再经过运算放大器OP07隔离放大,最后输出各种设备所需要的电压。实际测试结果表明，本系统输出电压稳定，系统功能良好。【关键字】直流稳压电源,单片机,数控,DAC0832 目录摘要2第一章 方案设计与论证1.1 控制方案比较41.
2、2 稳压输出方案比较41.3 显示方案比较41.4 总体方案框图.5第二章 电路设计2.1 控制单元电路设计.52.1.1 STC89S52引脚图.52.1.2 管脚说明62.2 A/D转换单元电路设计.82.3 电压预设单元电路设计.102.4 显示单元电路设计.112.5 稳压输出单元电路.12第三章 测试方法与测试结果3.1 测试仪器.133.2 测试方法.133.3 测试结果.13第四章 讨论4.1 主要成果.154.2 展望.15参考文献.17附录一整机电路图.18附录二PCB电路图.19附录三原程序清单.20第一章：方案设计与论证1.1 控制方案比较方案一:采用各类数字电路来组成键
3、盘控制系统，进行信号处理，如选用CPLD等可编程逻辑器件。本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于系统的扩展，对信号处理比较困难。方案二：采用16位凌阳单片机，作为系统的控制单元，利用其本身自带的数模转换和语音功能可以更好的实现外围的扩展电路。方案三：采用STC89S52单片机作为这个系统的控制单元，可以通过DAC0832的数据采样和OP07的电压调整可以改变系统输出电压的大小。为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，可以将输出电压经过DAC0832进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理及送LCD1602显示。显示的电压值便是输出的电压大小。此系统比较灵活，采用软
4、件方法来解决数据的预置以及电压的大小控制，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。比较以上三种方案的优缺点，方案一采用中、小规模器件实现系统的数控部分，使用的芯片很多，造成控制电路内部接口信号繁琐，中间相互关联多，抗干扰能力差。在方案二中采用16位凌阳单片机完成整个数控部分的功能，也便于系统功能的扩展。但是考虑到自身对于单片机的驾驭能力和外围扩展功能的实际需要，我们最终决定舍弃。采用方案三STC89S52单片机完成整个数控部分的功能，也便于系统功能的扩展,从芯片的市场价格和性能的选择上来看方案三比较优越。1.2稳压输出方案比较 方案一:采用线性调压电源以改变其基准电压的方
5、式使输出不仅增加而且可以减少， 这样不能不考虑整流滤波后的纹波对输出的影响。方案二:使用运算放大器对电压的比较放大由于运算放大器具有很大的电源电压抑制比，可以大大减小输出端的纹波电压。在方案一中输出的电压很难跟踪电压的快速变化，而方案二中的输出电压波形与 DAC0832的输出波形相同，不仅可以输出直流电平，而且只要预先生成产生波形的量化数据，便可以输出多种波形，使系统产生的信号源有一定的驱动能力。本设计采用方案二。 1.3显示部分比较 方案一:使用数码管显示使用多位数码管显示，显示不灵活。方案二:使用LCD1602液晶显示液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富、超薄轻巧等优点。本方案采用
6、LCD1602，它具有两行显示，每行显示16个字符，采用单+5V供电，外围电路简单，价格便宜，具有很高的性价比。而数码管虽然便宜，但显示单调。占用过多的I/O。综合比较，我们采用方案二。1.4总体方案框图系统总体方案框图如图1-1所示。图1-1 系统总体方案框图第二章：电路设计2.1 控制单元电路设计2.1.1 SCT89S52引脚图（图2-1） 图2-12.1.2 管脚说明 控制部分采用AT89S52单片机作为控制核心，其内部组成包括：一个8位的微处理器CPU及片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接；片内数据存储器RAM低128字节，存放读/写数据；高128字节被特殊功能寄存
7、器占用；片内程序存储器8KB ROM；四个8位并行I/O（输入/输出）接口P3 -P0，每个口可以用作输入，也可以用作输出；两个定时/计数器，每个定时/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口。VCC：供电电压。GND：接地。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，A
8、LE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。EA/VPP：当EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不
9、管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。AT89S52 单片机外部有32个端口可供用户使用。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必
10、须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“
11、1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89S52的一些特殊功能口，如下所示： 口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入通道）P3.1 TXD（串行输出通道）P3.2 /INT0（外中断0）P3.3 /INT1（外中断1）P3.4 T0（定时
12、器0外部输入）P3.5 T1（定时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）（3）AT89S52的晶振及其连接方法 CPU工作时都必须有一个时钟脉冲。有两种方式可以向AT89S52提供时钟脉冲：一是外部时钟方式，即使用外部电路向AT89S52提供时钟脉冲，见图2-2(a)；二是内部时钟方式，即使用晶振由AT89S52内部电路产生时钟脉冲。一般常用第二种方法，其电路见图2-2(b)89S52XTAL2XTAL189S52XTAL2XTAL1悬空外部时钟信号C1C2X(a)外部时钟方式（b）内部时钟方式X一般为石英晶体，其频率由系统需要和器件决定，在频率稳定度要求不高时也可以使用陶瓷滤波器。一般来说，使用石英晶体时，C1=C2=30pF。使用陶瓷滤波器时，C1=C2=47pF。（4）AT89S52的复位 复位是单片机的初始化操作，其主要的作用是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作失误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键以重新启动。另外，复位操作还对单片机的个别引脚有影响，例如会把A
