基于单片机的可控直流电源——软件设计(编辑修改稿)

基于单片机的可控直流电源——软件设计(编辑修改稿)内容摘要：

5V 输出 15V 输出 5V N N Y Y 东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 软件方案设计 9 反馈 模块 模数转换电路 ADC0809 是美国国家半导体公司生产的 CMOS 工艺 8 通道， 8 位逐次逼近式 A/D模数转换器。 其内部有一个 8 通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通 8 路模拟输入信号中的一个进行 A/D 转换。 转换时间为 100μ s 左右。 ADC0809芯片有 28 条引脚，采用双列直插式封装， ADC0809 引脚图 如图 37 所示： 图 37 ADC0809引脚图 下面说明各引脚功能： IN0IN7： 8 路模拟量输入端。 D0D7： 8 位数字量输出端。 A0、 A A2： 3 位地址输入线，用于选通 8 路模拟输入中的一路。 ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 START： A/D 转换启动信号，输入，高电平有效。 EOC： A/D 转换结束信号，输出，当 A/D 转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间，其一直为低电平）。 REF（ +）、 REF（ ）：基 准电压。 OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。 当 A/D 转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 CLK：时钟脉冲输入端。 要求时钟频率不高于 640KHZ。 ADC0809 的工作过程是：首先输入 3 位地址，并使 ALE=1，将地址存入地址锁存VCC 11 VREF(+) 12 D1 14 GND 13 IN3 1 EOC 7 IN4 2 START 6 IN6 4 IN7 5 IN5 3 CLK 10 OE 9 D3 8 28 IN2 22 ALE 27 IN1 23 A2 25 A0 24 A1 26 IN0 19 D5 20 D6 21 D7 18 D4 17 D0 15 D2 16 VREF() ADC 0809 东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 软件方案设计 10 器中。 此地址经译码选通 8 路模拟输入之一到比较器。 START 上升沿将逐次逼近寄存器复位。 下降沿启动 A/D 转换，之后 EOC 输出信号变低，指示转换正在进行。 直到A/D 转换完成， EOC 变为高电平，指示 A/D 转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信 号可用作中断申请。 当 OE 输入高电平时，输出三态门打开，转换结果数字量输出到数据总线上。 本设计只需电压和电流两个模拟量，通过给 A0 输入地址 1 和 0，并使 ALE=1，将地址存入锁存器中，通过控制信号，将采集 的电压 和 电流 进入模拟量输入端 IN0 和 IN1，最后将转换结果数字量送到数据线上，数据输出线 EXP1EXP8 分别接 P1 口的。 ADC0809 接线图 如图 38 所示： 图 38 ADC0809接线图 反馈子程序 当按键电路结束后，进入负反馈调节系统， 将采样获得的值与设定值进行对比，如 果设定值与采样值相等，则保持原来的值；采样值与设定值不相等，则当采样值大于设定值，因为设计要求是精确到十分位，所以将输出做减 处理，再继续取采样值与设定值对比，判断采样值与设定值的大小，之后重复循环反馈系统；当采样值小于设定值时，将采样值做加 处理输出，之后再将采样值与设定值对比，判断是否相等，并一直循环负反馈子程序。 反馈子系统流程图如图 39所示： 东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 软件方案设计 11 图 39 反馈子系统流程图 显示模块 方案一：采用 LCD 液晶显示。 字符型液晶 显示模块是专门用于显示字母、数字、符号等的点阵型液晶显示模块。 利用单片机的软硬件资源实现高精度高速 A/D转换，转换精度和转换速度可以通过软件来改变。 但是对软件部分要求非常高不易实现。 方案二 ： 采用数码管作为显示器件，数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。 数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，通过对其不同的管脚输入相对的电流，会使其发亮，从而显示出数字能够显示 时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数。 由于它的价格便宜，使用简单是我们平时用的比较多的。 结合本实验要求，比较两种方 案得出方案二更适合，所以选用第二种方案。 中断入口 反馈值与设定值是否相等 N 反馈值是否大于设定值 Y 将输出做减 处理 N 输出做加 处理 保存处理后结果 Y 中断返回 东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 软件方案设计 12 1 0 9 8 7 6g f G N D a b1 2 3 4 5dp.e d G N D c d pabcdefgD D+ 5V 数码管结构 输出电压采用 7 段数码管进行显示。 数码管由 8 个发光二极管（以下简称字段）构成，通过不同的组合可用来显示数字 0 字符 A  F、 H、 L、 P、 R、 U、 Y、符号“ ”及小数点“ ”。 数码管的外型结构如图 34（ a）所示。 数码管又分为共阴极和共阳极两种结构，分别如 数码管结构图 34（ b）和 数码管结构图 34（ c）所示 ： （ a） 外型结构 （ b） 共阴极 （ c）共阳极 图 34 数码管结构图 数码管工作原理 共阳极数码管的 8 个发光二极管的阳极（二极管正端）连接在一起，通常，公共阳极接高电平（一般接电源），其它管脚接段驱动电路输出端。 当某段驱动电路的输出端为低电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。 此时，要求段驱动电路能吸收额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。 共阴极数码管的 8 个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起，通常，公共阴极接低电平（一般接 地），其它管脚接段驱动电路输出端，当某段驱动电路的输出端为高电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。 此时，要求段驱动电路能提供额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。 东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 软件方案设计 13 数码管字形编码 要使数码管显示出相应的数字或字符必须使段数据口输出相应的字形编码。 对照图 34（ a），字型码各位定义如下：数据线 D0 与 a 字段对应， D1 字段与 b 字段对应„„，依此类推。 如使用共阳极 数码管，数据为 0 表示对应字段亮，数据为 1 表示对应字段暗；如使用共 阴极数码管，数据为 0 表示对应字段暗，数据为 1 表示对应字段亮。 如要显示“ 0”，共阳极数码管的字型编码应为： 11000000B（即 C0H）；共阴极数码管的字型编码应为： 00111111B（即 3FH）。 依此类推可求得数码管字形编码如表 35 所示。 表 35 数码管字型编码表 显示字符 字形 共 阳 极 共 阴 极 dp g f e d c b a 字型码 dp g f e d c b a 字形码 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 C0H 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 F9H 0 0 0 0 0 1 1 0 06H 2 2 1 0 1 0 0 1 0 0 A4H 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 3 3 1 0 1 1 0 0 0 0 B0H 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 4 4 1 0 0 1 1 0 0 1 99H 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 5 5 1 0 0 1 0 0 1 0 92H 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 6 6 1 0 0 0 0 0 1 0 82H 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 7 7 1 1 1 1 1 0 0 0 F8H 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 8 8 1 0 0 0 0 0 0 0 80H 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 9 9 1 0 0 1 0 0 0 0 90H 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH A A 1 0 0 0 1 0 0 0 88H 0 1 1 1 0 1 1 1 77H B B 1 0 0 0 0 0 1 1 83H 0 1 1 1 1 1 0 0 7CH C C 1 1 0 0 0 1 1 0 C6H 0 0 1 1 1 0 0 1 39H D D 1 0 1 0 0 0 0 1 A1H 0 1 0 1 1 1 1 0 5EH E E 1 0 0 0 0 1 1 0 86H 0 1 1 1 1 0 0 1 79H F F 1 0 0 0 1 1 1 0 8EH 0 1 1 1 0 0 0 1 71H H H 1 0 0 0 1 0 0 1 89H 0 1 1 1 0 1 1 0 76H L L 1 1 0 0 0 1 1 1 C7H 0 0 1 1 1 0 0 0 38H P P 1 0 0 0 1 1 0 0 8CH 0 1 1 1 0 0 1 1 73H R R 1 1 0 0 1 1 1 0 CEH 0 0 1 1 0 0 0 1 31H U U 1 1 0 0 0 0 0 1 C1H 0 0 1 1 1 1 1 0 3EH Y Y 1 0 0 1 0 0 0 1 91H 0 1 1 0 1 1 1 0 6EH   1 0 1 1 1 1 1 1 BFH 0 1 0 0 0 0 0 0 40H . . 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 1 0 0 0 0 0 0 0 80H 灭 灭 1 1 1 1 1 1 1 1 FFH 0 0 0 0 0 0 0 0 00H 东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 软件方案设计 14 LED 数码管驱动 74LS164 是串行输入 /并行输出移位寄存器，有两个串行数据 DA、 DB 输入端，使用时一般把它们连在一起； MR 为清零输入端，低电平有效，当该端加入低电平时，寄存器输出 Q0~Q7全为低电平。 在正常情况下，清零输入端接高电平，当 CP 信号上升沿到来时，数据右移一位； Q0~Q7为并行数据输出端，同时 Q7端也是串行数据输出端，对于串 行输入的数据，最先输入的从 Q7输出，最后进入的从 Q0输出。 CP 为移位脉冲。 74LS164 的管脚排列如图 36 所示 ： A1B2Q03Q14Q25Q36G N D7CP8MR9Q410Q511Q612Q713V C C147 4 L S 1 6 4 图 36 74LS164 的管脚排列 显示电路由 四 个共阴级的数码管和一个 74LS164组成。 四 个数码管分别组成显示电路的 电压电流区分位、 十位、个位、小数点位， 比如可以显示 为电压值， 为电流值。 由于 四 个数码管至少需要 28 根 I/O 线，为节约资源，采用串行输入并行输出的 74LS164 进行驱动输出。 单片机的两个并行口 和 分别作为 74LS164 的信号输入口和时钟控制 信号。