毕业论文基于单片机的可调直流稳压电源设计(编辑修改稿)

毕业论文基于单片机的可调直流稳压电源设计(编辑修改稿)内容摘要：

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， ALE 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（ 0000HFFFFH），不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 [7]。 哈尔滨剑桥学院毕业设计 8 数码管 动态显示原理介绍 本文采用四位数码管显示设备来显示输出电压。 数码管结构及原理 7 段 LED 数码管 如图 23 所示。 图 2— 3 7 段 LED 数码管 LED 显示器又称为数码管， LED 显示器由 8 个发光二极管组成。 中 7 个长条形的发光管排列成 “ 日 ” 字形，另一个贺点形的发光管在显示器的右下角作为显示小数点用，它能显示各种数字及部份英文字母。 LED 显示器有两种不同的形式：一种是 8 个发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极 LED 显示器；另一种是 8 个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极 LED显示器 [8]。 共阴与共阳极 LED 显示器 如图 24 所示。 图 2— 4 共阴与共阳极 LED 显示器 LED 显示器可分为共阳和共阴两种结构，如上图所示。 图上为共阴结构。 即把 8 个发光二极管阴极连在一起。 这时如果需要点亮 a 到 g 中的任何一盏灯，只需要在相应的端口输入高电平即可；输入低电平则截止。 比如我们现在要显示数字 “ 3” ，则只要在对应的 a、b、 c、 d、 g 段送入高电平，在其他端送入低电平即可，点亮为 “ 3”。 共阴和共阳结构的 LED 显示器各笔划段名和安排位置是相同的。 当二极管导通时，相哈尔滨剑桥学院毕业设计 9 应的笔划段发亮，由发亮的笔划段组合而显示的各种字符。 8 个笔划段 hgfedcba 对应于一个字节（ 8 位）的 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,于是用 8位二进制码就可以表示 欲显示字符的字形代码。 例如，对于共阴 LED 显示器，当公共阴极接地（为零电平），而阳极 hgfedcba 各段为0111011 时， LED 显示器显示 “ P” 字符，即对于共阴极 LED 显示器， “ P” 字符的字形码是 73H。 如果是共阳 LED 显示器，公共阳极接高电平， 那么 显示 “ P” 字符的字形代码应为10001100（ 8CH）。 共阳共阴 LED 常见字符对应段码表 如表 21 所示。 表 2— 1 共阳共阴 LED 常见字符对应段码表 显示字符 共阴极段码 共阳极段码 显示字符 共阴极段码 共阳极段码 0 3FH C0 8 7FH 80H 1 06H F9 9 6FH 90H 2 5BH A4 A 77H 88H 3 4FH B0 B 7CH 83H 4 66H 99H C 39H C6 5 6DH 92H D 5EH A1H 6 7DH 82H E 79H 86H 7 07H F8 F 71H 8EH 数码管显示方式 点亮 LED 显示器有两种方式：一是静态显示；二是动态显示。 在本次设计中，采用的是静态显示。 所谓静态显示，就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的 I/O 接口用于笔划段字形代码。 这样单片机只 要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此，使用这种方法单片机中 CPU 的开销小。 这种电路的优点在于：在同一时间可以显示不同的字符；但缺点就是占用端口资源较多。 从下图可以看出，每位 LED 显示器需要单独占用 8 根端口线，因此，在数据较多的时候，往往不采用这种设计，而是采用动态显示方式。 数码管 动态显示图 如图 25 所示。 哈尔滨剑桥学院毕业设计 10 图 2— 5 数码管 动态显示图 所谓动态显示，就是将要显示的多位 LED 显示器采用一个 8 位的段选端口 ， 然后采用动态扫描一位 一位地轮流点亮各位显示器。 图 2— 6 数码管 静态显示图 在此电路中，单片机的 P0 口用于控制 4 位 LED 的段选码： P1 口的 ~~ 用于控制 4 位 LED 位选码。 数码管 静态显示图 如图 26 所示。 由于所有的段选码连在一起，所以同一瞬间只能显示同一种字符。 但如果要显示不同字符，则要借助位选码来控制。 （如果 LED 为共阴则 ~~ 输出为高电平，如果 LED哈尔滨剑桥学院毕业设计 11 为共阳则 ~~ 输出为低电平。 ） 例如，现在要显示 5678 四个数字，则首先应该将 “ 5” 的显示代码（共阴 LED 显示器的显示代码为 6DH，共阳 LED 显示器的显示代码为 92H）由 送出，然后 ~~输出相应位码（ LED 为共阴则 ~~ 输出 1000， LED 为共阴则 ~~ 输出 0111）时，则可以看到在数码管 1 上显示的数字为 “ 5”。 再将显示的数字 “ 5” 延时 5~10ms，以造成视觉暂留效果；同时代码由 送出。 用同样的方法将其余 3 个数字 “ 678” 送数码管 2， 3， 4 显示，于是最后则可以在 4位 LED 显示器上看到 “ 5678” 四个数字。 为了使显示效果更加稳定，可以使每个数码管显示的数字 不断的重复，但其中重复频率达到了一定的程度的时候 ， 加之人眼睛本身的视觉暂留效果的作用，便可以看到相当稳定的 “ 5678” 四个数字。 本文使用单片机进行控制能 够非常准确地对电路进行控制，大大提高了稳压电路的精度，能够满足人们对电源电压的要求，采用 LED 进行 显示能 使我们 非常方便准确对电压进行控制。 数模转化电路原理介绍 TLC1543 美国 TI 司生产的多通道、低价格的模数转换器。 采用串行通信接口，该芯片具有如下的一些特点： 10 位精度、 11 通道、三种内建的自测模式、提供 EOC（转换完成）信号等。 该芯片与单片机 的接口采用串行接口方式，引线很少，与单片机连接简单 ，可广泛应用于各种数据采集系统。 TLC1543 为 20 脚 DIP 装的 CMOS[9]10 位开关电容逐次 A/D 逼近模数转换器，引脚排列下图所示。 其中 A0～ A10（ 1～ 9 、 1 12 脚）为 11 个模拟输入端， REF+（ 14 脚，通常为 VCC）和 REF（ 13 脚，通常为地）为基准电压正负端， CS（ 15 脚）为片选端，在 CS 端的一个下降沿变化将复位内部计数器并控制和使能 ADDRESS、 I/O CLOCK （ 18 脚）和 DATA OUT（ 16 脚）。 ADDRESS（ 17 脚）为 串行数据输入端，是一个 1 的串行地址用来选择下一个即将被转换的模拟输入或测试电压。 DATA OUT 为 A/D 换结束 3 态串行输出端，它与微处理器或外围的串行口通信，可对数据长度和格式灵活编程。 I/O CLOCK 数据输入 /输出提供同步时钟，系统时钟 由片内产生。 芯片内部有一个 14 通道多路选择器，可选择 11 个模拟输入通道或 3 个内部自测电压中的任意一个进行测试。 片内设有采样 保持电路，在转换结束时， EOC（ 19 脚）输出端哈尔滨剑桥学院毕业设计 12 变高表明转换完成。 内部转换器具有高 速（ 10181。 S 转换时间），高精度（ 10 分辨率，最大 177。 1LSB不可调整误差）和低噪声的特点。 1543 引脚排列 图 如 27 所示。 图 2— 7 1543 引脚排列 图 TLC1543 芯片的工作时序 TLC1543 工作时序，其工作过程分为两个周期：访问周期和采样周期。 工作状态由CS 使能或禁止，工作时 CS 必须置低电平。 CS 为高电平时， I/O CLOCK、 ADDRESS 被禁止，同时 DATA OUT 为高阻状态。 当 CPU 使 CS 变低时， TLC1543 开始数据转换， I/O CLOCK、 ADDRESS 使能， DATA OUT 脱离高阻状态。 随后， CPU 向 ADDRESS 提供 4 位通道地址，控制 14 个模拟通道选择器从 11 个外部模拟输入和 3 个内部自测电压中选通 1 路送到采样保持电路。 同时， I/O CLOCK 输入时钟时序， CPU 从 DATA OUT 端接收前一次 A/D 转换结果。 I/O CLOCK从 CPU 接收 10时钟长度的时钟序列。 前 4个时钟用 4位地址从 ADDRESS端装载地址寄存器，选择所需的模拟通道，后 6 个时钟对模拟输入的采样提供控制时序。 模拟输入的采样起始于第 4 个 I/O CLOCK 下降沿，而采样一直持 续 6 个 I/O CLOCK 周期，并一直保持到第 10 个 I/O CLOCK 下降沿。 转换过程中， CS 的下降沿使 DATA OUT 引脚脱离高阻状态并起动一次 I/O CLOCK 工作过程。 CS 上升沿终止这个过程并在规定的延迟时间内使 DATA OUT 引脚返回到高阻状VCC EOC I/O CLOCK ADDRESS DATA OUT CS REF+ REF A10 A9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 GND 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 哈尔滨剑桥学院毕业设计 13 态，经过两个系统时钟周期后禁止 I/O CLOCK 和 ADDRESS 端。 1543 工作时序 如图 28所示。 图 2— 8 1543 工作时序 TLC1543 的软硬设计 要点 TLC1543 三个控制输入端 CS、 I/O CLOCK、 ADDRESS 和一个数据输出端 DATA OUT遵循串行外设接口 SPI 协议，要求微处理器具有 SPI 口。 但大多数单片机均未内置 SPI 口（如目前国内广泛采用的 MCS51 和 PIC 列单片机），需通过软件模拟 SPI 协议以便和 TLC1543 接口。 TLC1543 芯片的三个输入端和一个输出端与 51 系列单片机的 I/O 口可直接连接，具体连接方式可参见表 22。 软件设计中，应注意区分 TLC1543 的 11 个模拟输入通道和 3 个内部测试电压地址（后3 个地址只用来测试你写的地址是不是正确的，真正使用时不用后三个地址）。 附表为模拟通道和内部电压测试地址。 程序软 件编写应注意 TLC1543 通道地址必须为写入字节的高四位，而 CPU 读入的数据是芯片上次 A/D 转换完成的数据。 在本文后 的程序中对此有详细的说明 [10]。 1543 模拟量输入地址表 如表 22 所示。 哈尔滨剑桥学院毕业设计 14 表 2— 2 1543 模拟量输入地址表 模拟输入通道选择 输入寄存器地址（ 2 进制） A0 0000 A1 0001 A2 0010 A3 0011 A4 0100 A5 0101 A6 0110 A7 0111 A8 1000 A9 1001 A10 1010 内部测试电压选择 输入地址 输出 结果（ 16 进制） （ Vref++Vref） /2 1011 200 Vref+ 1100 000 Vref 1101 3ff 注： Vref+为加到 TLC1543 REF+端的电压， Vref是加到 REF端的电压 TLC1543 芯片的应用 （ 1） PC 机通信接口电路 MAX232 (IC3)为标准 RS232 接口转换芯片，主要完成 TTL 至 RS232 电平的转换，为单片机和 PC 机通信提供通道。 在整个数据采集系统中， PC 机除了处理各种采样数据外，还负责对前台单片机系统进行管理，如故障诊断， 参数设置等等。 参数设置的其中一项为系统通信速率设置，管理人员可通过 PC 机任意设置单片机。