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1、第3章 数控电压源的工作原理3.1整机电路框图数控电压源的电路框图如图3.1所示:图3.1数控电压源电路框图3.2工作原理本设计介绍了以89S52单片机为控制单元，以数模转换器DAC0832输出参考 电压，以该参考电压控制电压转换模块LM350的输出电压大小的数控电压源。通 过改变送给单片机的数字量而达到改变输出电压的方法。通过三端稳压器LM350 达到输出电压的稳定。3.2.1 DA转换电路工作原理本设计是采用DAC0832实现数据的数模转换，其数据口与P0 口直接相连，DA的CS和XFER连接后接P3.4，WR和WR接单片机的WR端，让DA工作在单2 1缓冲方式下。DA的8脚接参考电压，为
2、简化设计，在本次设计中的参考电压用 5V电压，所以在DAC的8脚输出电压的分辨率为5V/256=0.0195 0.02V，也就 是说DA输入数据端每增加1,电压增加0.02V。再在DA的电压输出端接运放 LM324,将DA的输出电流转换成电压。改变P0 口的数据便可改变0832的输出电 压，如当PO = OOH时，DAC0832的输出电压就应为0V。其电路图如图3.2所示。U9nr：:ktDIO：DI2DI4:D15；D：5Iaut 1 :LM324DAC0332.T ISTDC-12VmBDI7C8Xf=/IEWEC图3.2 DA转换电路3.2.2电压调整电路工作原理ULO|5KDC-12V
3、D图3.3电压输出电路图本设计的输出电压采用LM350三端调整稳压器进行调整，先将0832的输出 电压用UA741进行反相放大，由于从LM324输出的电压是负电压，所以UA741 接成负反馈放大电路，通过调节电位器可以调节运放的电压放大倍数。UA741的 输出端通过电阻接到LM350的调整端，通过改变UA741的输出电压可以控制 LM350的输出电压，也就是数控电压源的最终输出电压值，其电压输出电路图如图3.3所示。由于LM350的输出电压Vout=1.25V (1+R0/R13)，由电路图知R13 是个定值，而R0则是由R12和下面的电路来确定的，可知R0是个变量，所以 LM350的输出电压
4、与R0是成线性关系变化的。通过调节VR2，即可调节LM350 的输出电压。4.4.2 LED显示方式静态显示图4.5三位一体LED外观所谓静态显示，是指显示器显示某一字符时，相 应段的发光二极管恒定地导通或截止。这种显示方法 每一位都需要有一个8位输出控口控制。静态显示时, 较小的驱动电流就可以得到较高的显示亮度，所以可 由接口芯片直接驱动。并行输出显示位数越多需要 I/O 口越多。引脚图动态显示本次设计用到的是六位动态显示，动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码 管，如图4.5中所示，各位数码管的段控线相应并联在一起，由一个8位的I/O 口控制，但是8路驱动采用74LS244总线驱动器作为数码
5、管的驱动器，各位的位 控线(即公共阴极或阳极)由另外的I/O 口线控制，同时也必须接有74LS244作为 驱动器，在74LS244输出端必须接有500 Q限流电阻接到电源，这种电路的特点 是节省I/O 口线，硬件电路相对静态显示方式简单，但是也有其缺点如：显示高 度不如静态显示方式，而且在显示位数较多时，CPU要依次扫描，占用CPU较多 的时间。在本次设计中，我们采用的是共阴极的三位一体的LED,其外观引脚如图4.5 所示，A、B、C分别为三个数码显示的位控引脚，其显示原理与单个LED的显示 原理完全相同，在此不再赘述。4.4.3显示电路原理图显示电路原理图如图4.6所示:口 I c cn 寸
6、心9巴 c 宀 c c c c c 小Eq (J p 0) 4图4.6显示电路原理图4.5 D/A转换电路D/A转换电路主要由AT89S52 （单片机）、数码转换器DAC0832及LM324运算 放大器等芯片组成AT89S52的P0 口作为数据端口与DAC0832的8位数据线相连。 本系统中，因为CPU的工作任务是单一的，而且数据传送的目的地址也是单一的, 因此，DAC0832采用单缓冲的工作方式，该芯片的CS （低电平有效）、WR、xfer、 1WR四个使能端均与地相接处于有效状态，这个工作方式不需要给DAC0832分配2地址空间，CPU的P1 口的数据变化直接反映到DAC0832的输出端。
7、4.6电源电路在本次设计中，由于要给运放LM324和UA741供电，所以要自制电源。在此 次设计中，我设计了一个可以输出正负12伏的电源。主要以7800系列（输出正 电压）和7900系列（输出负电压）做成电源电路。线性电源由15V变压器经过全 波整流，电容整流滤波，通过三端稳压管7812、7912稳压为芯片AT89S52、 DAC0832、LM324、UA741、数码管等提供电压。Vi GKD OUT图4.7 7812引脚图4.6.1 稳压器 78L12 和 79L12三端固定稳压器，三端只有3个引出端子，具有应用时 外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉的优点，被广 泛应用。通常有78L12 （正电源）系列和79L125 （负电源） 系列，其结构外观如右图4.7所示：它由输出脚OUT，输入 脚V和接地脚GND组成，它的书室稳压输出值为正负12V，i由它的内部结构可知，除增加了一级启动电路外，其余部分与串联稳压电路完全一样，其基准电压源的稳定性更高，采取的电容必须是漏电流较小的坦电容，或者是电解电容须是钽电容的10倍，保护电路更完善。稳压器输入端的电容用来进一步消除纹波，此外，输出端的电容起到了频率补偿的作用，能防止自激振荡，从而使电路稳定工作。4.6.2电源电路原理图
