简易单片机数控电源_毕业设计论文(编辑修改稿)

简易单片机数控电源_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

义为 IR输 入端， 10脚和 11脚定义为 I2C总线控制端口，分别连接 N1 的 SDAS (18脚）和 SCLS (19脚）端口， 12脚、 27脚及 28脚定义为握手信号功能端口，连接主板 CPU的相应功能端 ， 用于当前 制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。 AT89C51接口设计 如图 64所示，课题设计用 51系列单片机来对硬件控制，其中 P0口对应数码显示接口与 D/A转化模块的输入接口， P1 口对应键盘接口与外接计算机控制， P2 口对应 A/D 转化的输出接口和ULN2020的输入端。 图 64 单片机接口设计 显示模块 这是决定系统使用是否方便的关键。 这里又有两个方案。 广西理工职业技术学院毕业设计（论文） 12 方案一：采用电阵式液晶显示器（ LCD）显示。 虽然其功能强大，可显示各种字体的数字，汉字，图象，还可以自定义显示内容，但是编程复杂，需要消耗大量时间完成显示部分的编程工作，成本也比普通数码管贵。 方案二：采用通用 LED 数码管显示。 虽只能显示非常有限的符号和数码字，但是在本设计中完全满足显示需要，且编程简便，可节约大量时间。 分析以上两种方案的优缺点，本设计采用方案二。 数码管 LED串口显示模块通常有两种显示方法 :动态显示和静态显示。 动态显示：连接方法是将每个二极管的同名端连在一起，而每个显示器的 公共极各自独立的接受 I/O线控制， CPU向字段输出端口输出字型码，所有显示器接受到相同的字符 ，而要使用哪个显示器要取决于他们的 COM的电平，而这段是由 I/O端控制的，由单片机输出。 动态扫描时连续的动态扫描，只是肉眼暂留现象，乃发光二极管的余辉效应，给人的感觉是一组稳定的显示数据。 静态显示： 静态显示显示效果好，但是功耗大，但不占用端口，只需两个串口线输出，变成较为简单。 而且采用静态显示需要的驱动器件多，硬件成本相对更高。 比较以上两种方案，方案一硬件简单程序复杂，方案二硬件复杂程序简单，考虑到实惠和对自己的编程锻炼，选择方案动态显示。 动态扫描 方法是用其接口电路把所有显示器的 8个笔画字段（ a— g和 dp）同名端连在一起，而每个显示器的公共极各自独立的接受 I/O线控制。 CPU向字段输出端口输出字型码时，所有显示器接受到相同的字型码，但究竟使用哪个显示，则取决于公共极端，而这一端是由 /WR和 /RD控制的，由单片机决定何时显示哪一位。 动态扫描用分时的方法去轮流控制各个显示的 COM端，使各个显示器轮流亮。 在轮流点亮扫描过程中，每为显示器的点亮时间极为短暂，但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，给人的印象就时一组稳定的显示数据。 设计采用四位共阴个数码管显示输出的电压。 如上图 三 端可 调稳压器 LM317 是美国国家半异体公司的三端可调 正 稳乐器集成电路。 LM317 的输出电压范围是 至 37V， 负载电流最大为。 它的使用非常简单，仅需 两 个外接电阻来设置输出电压。 此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳 压 器好。 LM317内置有过载保护、安全 区 保护等多种保护电路。 可调整输出电压低到 ,保证 输出电流。 典型线忱调整率 %。 典型负载调整率 %。 80dB纹波抑制比。 输出短路保护。 过流、过热保护。 调整管安全工作区保护。 标准三端晶体管封装 ^电压范岡 L25V至 37V连续可调 LM317工作原理： LM317的输入最同电压为 30多伏，输山电 „ 32V...电流 ...不过在用的时候耍注意功耗问题 ...注意散热问题。 LM317有三广西理工职业技术学院毕业设计（论文） 13 个引脚 .一个输入一个输山一个电压调节。 输入引脚输入正电压，输山引脚接负载，电压调节引脚一个 W脚接电阻 (200左右 )在输出引脚，另 一 个接可调电阻 (几 K)接于地 .输入和输出引脚对地要容。 图 241 LM317标 准应用电路图 运算放大器 lm358 LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的 双运算放大器 ，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。 它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的合。 特性： 内部频率补偿 直流电压增益高 (约 100dB) 单位增益频带宽 (约 1MHz) 电源电压范围宽：单电源 (3— 30V) 双电源 (177。 一 177。 15V) 低功耗电流，适合于 电池 供电 图 251 lm358运放引脚图 低输入偏流 低输入失调电压和失调电流 共模输入电压范围宽，包括接地 差模输入电压范围宽，等于 电源 电压范围 输出电压摆幅大 (0 至 ) Lm358 高精度运算放大器具有极低的输 入失调 电 压， 极低的失 调电压温漂，非常低 的输入 噪声电压幅度及长期稳定等特点。 可广泛皮用于稳定积分、精密绝对值电路 、比较 器及微弱信号的广西理工职业技术学院毕业设计（论文） 14 精确放大。 数模转换芯片 D/A 转换芯片 DAC0832是采用 CMOS工艺制 成的单 片直流输出型 8位数 /模转换器。 它由倒 T型R2R电阻网络、模拟开关、运算放人器和参考电压 VREF 四大部分组成。 图 261 DAC0832的逻辑框图和引脚排列 引脚说明： DI0~DI7：数据输入线， TLL电平。 ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。 CS：片选信号输入线，低电平有效。 WR1：为输入寄存器的写选通信号。 XFER：数据传送控制信号输入线，低电平有效。 WR2：为 DAC寄存器写选通输入线。 Iout1:电流输出线。 当输入全为 1时 Iout1最大。 Iout2: 电流输出线。 其值与 Iout1之和为一常数。 Rfb:反馈信号输入线 ,芯片内部有反馈电阻 . Vcc:电源输入线 (+5v~+15v) Vref:基准电压输入线 (10v~+10v) AGND:模拟地 ,摸拟信号和基准电源的参考地 . DGND:数字地 ,两种地线在基准电源处共地比较好 工作方式： 根据对 DAC0832 的数据锁存器和 DAC 寄存器的不同的控制方式， DAC0832 有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。 DAC0832 引脚功能电路应用原理图 DAC0832 是采样 频率为八位的 D/A 转换 芯片 ，集成电路内有两级输入寄存器，使 DAC0832 芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电广西理工职业技术学院毕业设计（论文） 15 路的需要 (如要求多路 D/A异步输入、同步转换等 )。 所以这个 芯片 的应用很广泛 ,关于 DAC0832应用的一些重要资料见下图： D/A转换结果采用 电流 形式输出。 若需要相应的模拟 电压 信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。 运放的反馈 电阻 可 通过 RFB 端引用片内固有电阻，也可外接。 DAC0832逻辑输入满足 TTL电平，可直接与 TTL电路或微机电路连接 3. 系统电路原理及硬件实现 系统总体框图 系统的总体设计方案主要由微控制器模块、稳压控制模块、显示 模块、键盘模块、电源模块构成。 图 31 硬件系统总框图 系统模块电路设计 单片机控制模块 MCU 模块即为 单 片机 部分，整个控制都是依靠 单 片机 完成。 从功能和价位以及本题 目 要求来看，我选择 51系列 AT89C51作为本方案的控制 核心， PO口 U接液晶显示 LCD1602作为 输出数据显 MCU AT89C51 输 出 显(lcd1602) 锁存器 74HC573 数模转换 Dac0832 运算放大器(lm358) 可调稳压器(lm317) 输出 按键部分 锁存器 74HC573 数模转换 Dac0832 电源输入部分 广西理工职业技术学院毕业设计（论文） 16 示传输，同吋 、 、 LCD控制端口； P2 口接 两个锁存器 74HC573作为扩展口接DAC0832数据传输 ,其控制脚分别是 ，本设计采用直通方式； 、 两 个独立键盘 作为输 入 键盘 ； 其电路图见附录 1； 稳压 输出 模块 （ lm317） LM317 能够有许多特殊的用法。 比如把调整端 悬浮到一个较高的电压上，可以用来调节高达数百伏的电压，只要输入输出压差不超过 LM317 的极限 就行。 当然还要避免输出端短路。 还可以把调整端接到一个可编程电压上，实现可编程的电源输出。 LM317 作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。 317系列稳压块的型号很多：例如 LM317HVH、W317L 等。 电子爱好者经常用 317 稳压块制作输出电压可变的稳压电源。 稳压电源的输出电压可用下式计算， Vo＝ （ 1＋ R2/R1）。 仅仅从公式本身看， R R2 的电阻值可以随意设定。 然而作为稳压电源的输出电压计算公式， R1和 R2 的阻值是不能随意设定的。 首先 317 稳压块的输出电压变化 范围是 Vo＝ — 37V（高输出电压的 317 稳压块如LM317HVA、 LM317HVK 等，其输出电压变化范围是 Vo＝ — 45V），所以 R2/R1的比值范围只能是 0—。 其次是 317 稳压块都有一个最小稳定工作电流，有的资料称为最小输出电流，也有的资料称为最小泄放电流。 最小稳定工作电流的值一般为。 由于 317 稳压块的生产厂家 不同、型号不同，其最小稳定工作电流也不相同，但一般不大于 5mA。 当 317 稳压块的输出电流小于其最小稳定工作电流时， 317 稳压块就不能正常工作。 当 317 稳压块的输出电流大于其最小稳定工作电流时， 317 稳压块就可以输出稳定的直流电压。 如果用 317 稳压块制作稳压电源时（如图所示），没有注意 317稳压块的最小稳定工作电流，那么你制作的稳压电源可能会出现下述不正常现象：稳压电源输出的有载电压和空载电压差别较大。 在应用中，为了电路的稳定工作，在一般情况下，还需要接二极管作为保护电路，防止电路中的电容放电时的高压把 317烧坏。 由于 lm317的最小输出电压为 ，如果不采用其它方法，那么该值无法低于。 这些器件的内部参考电压为 ，并且如果不使用电位偏置，那么它们的输出电压也无法低于该值。 解决这个问题的一个办法是使用基于两只二极管的参考电压源。 该方法适合于 ~15V，或电压更高的稳压器，但它不适合于超低压固定稳压器或可调稳压器。 它采用的两只 1N4001二极管不提供必要的 ， 所以在 lm317稳压电路那里加上一个偏置为 ，其电路如下图所示； 广西理工职业技术学院毕业设计（论文） 17 图 321 稳压输出部分 数模转换部分 在数字时代，工厂里生产得每一件产品，都需要精度去衡量产品的质量，而优质产品的使用，可以带来良好的结果。 如：机械加工，对加工的 部件需要高精度处理，才能得到良好精度的产品，才能有较好的市场销售。 在军事上，常常需要用高精度制导武器，去打击敌人的首脑机关，以完成‘斩首行动’，做到事半功倍的效果。 完成这些工作需要用计算机和 D/A芯片，而高位 D/A芯片是决定精度大小的关键器件之一。 用低位 D/A芯片实现高位 D/A 分辨率，显然是一种效价比较高的方法。 DAC0832 芯片是市面常见的八位 D/A 转换器，价格便宜，也是大家熟悉的常用芯片。 在电路中采取本方法，可以大大地提高它的输出分辨率。 是一种效价较高的方法。 DAC0832是一种最普及最价廉的的 D/A器件，其外围电路简单。 但是， 8位 D/A转换精度较低。 为了提高 8位 D/A器件的转换精度，是把 16位的数字信号，分成两段，把各段 8位数字信号分别转换为模拟信号，然后，把各段模拟信号相加形成最后的转换结果，来实现高位 D/A 转换器所具有的分辨率。 为了达到转换目的 ,减少 I/O口的损耗，可采用两个锁存器 74hc573来分别控制两个 dac0832的输出数据。 广西理工职业技术学院毕业设计（论文） 18 图 322 用 8位 D/A芯片实现 16位分辨原理图 其控制电路图见附录 1； 微处理器按如下传送数据 :首先 ,8051发出控制信号选通第一个锁存器发出第一数据锁存输，然后再发控制信号选通第二个锁存器送第二级数据锁存输出，本设计的 dac0832 采用直通方式，数据由锁存器输出后可以直接进行数模转换，输出的模拟信号由三个运算放大进行信号组合 输出给 lm317。 这样就可以用低分辨率的 D/A芯片，实现高分辨率输出，其精度高，控制方便。 显示模块 显示的方式很多，主要分为两类： LED 显示， LCD 显示。 前者显示亮度高，制作成木低，适合做远距离显示， 但 由于其耗电较大，所用端 口 随显示的数据位数增加而增加。 如果釆用动态扫描方式显示，则在用 CPU 的时间，如果采用静态显示则需要。