机电综合应用课程设计-基于单片机的直流可调电源设计(编辑修改稿)

机电综合应用课程设计-基于单片机的直流可调电源设计(编辑修改稿)内容摘要：

8K 字节程序存储空间； 256 字节数据存储空间； 显示器介绍 显示器是最常用的输出设备，其种类繁多，但在单片机系统设计中最常用的是发光二极管显示器（ LED）和液晶显示器（ LCD）两 种。 由于这两种显示器结构简单，价格便宜，接口容易实现，因而得到广泛的应用。 发光二极管 LED，组成的显示屏，每个点都是一个或多个发光二极管，通过控制电路控制二极管的亮与灭来控制点的发光，从而使整个大屏幕显示图案。 液晶显示器 LCD最常见的就是 TFT 类型的，它是由光源，液晶光栅，和控制芯片组成，他的光源是常亮 4 的白色强光，当光线通过液晶光栅（液晶屏）的时候，通过电压改变液晶颗粒滤光方向，从而改变每个点的颜色和强度来显示图案。 液晶显示器分很多种类，按显示方式可分为段式，行点阵式和全点阵式。 段式与数码管类似，行点 阵式一般是英文字符，全点阵式可显示任何信息， 如汉字、图形、图表等。 两者之间的 区别： （ 1）二极 本身发光， 液晶本身不发光，只是透射光。 （ 2） 二极管体积大，图像质量一般，适合作室外大屏幕，价格较低。 液晶成本较高，面积无法做得很大，但图像质量很好，适合做显示器。 （ 3）二 极管耗电大，液晶耗电小。 （ 4） 二极管图像刷新率低，液晶的高 二者的档次相差 比较大 ，一般来讲在一些图像简单，对成本控制较严格的场合，用二极管，比如商场、银行等服务部门的电子提示窗，街道、百货公司外面的广告宣传窗；而液晶一般都是作计算 机显示器、电视、手持设备等对图像质量要求高的场合。 结构与原理 下图为典型的数码管： 图 23 7 段 LED 数码管 如上图， 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。 LEDD 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。 如下图所示。 5 图 24 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，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，显示“ P”字符的字形代码应为 10001100（ 8CH）。 表 26 列出了共阳极与共阴极 LED 显示器显示数字、字母与显示代码之间的对应关系 表 25 代码对应表 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 6 4 66H 99H C 39H C6 5 6DH 92H D 5EH A1H 6 7DH 82H E 79H 86H 7 07H F8 F 71H 8EH LED 显示器显示方式 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。 图 25 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。 下图为 4 位 LED 显示器动态显示电路。 7 图 26 静态显示图 在此电路中，单片机的 P1 口用于控制 4 位 LED 的段选码： P2 口的 ~~ 用于控制 4 位 LED 位选码。 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 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。 78L05 及 78L15 芯片介绍 芯片 78L05 基本介绍及使用 78L05 是一种固定电压 (5V)三端集成稳压器 ,其适用于很多应用场合 .象牵涉到单点稳压场合需要限制噪声和解决分布问题的在 卡调节 .此外它们还可以和其它功率转移器件一起构成大电流的稳压电源 ,如可驱动输出电流高达 100 毫安的稳压器 . 其卓 越的内部电流限制和热关断特性使之特别适用于过载的情况 .当用于替代传统的齐纳二极管 电阻组的时候 ,其输出阻抗得到有效的改善 ,其偏置电流大大减少 . 8 78L05 典型线路图 注；（ 1）为确定输出电压值 ,请选择电压值后缀（ xx) ( 2 ) 为获得最佳的稳 定性和瞬态响应 ,建议使用旁边电容并尽量可能挨着电路安装。 78L05 内部电路图 芯片 78L15 基本介绍及使用 78L15 是一种固定电压（ 5V）三端集成稳压器，其适用于很多应用场合，向牵涉到单点稳压场合需要限制噪声和解决分布问题的在 一卡调节。 此外他们还可以和其他功率转移器件一起构成大电流的稳压电源，如可驱动输出电流高达 100 毫安的稳压器。 其卓越的内部电流限制和热关断特性使之特别适用于过载的情况。 当用于替代传统的齐纳二极管 电阻组的时候，其输出阻抗得到有效的改善，其偏置电流大大减少。 最大额定值 推荐工作条件 9 78L15 电路图 4 系统软件介绍 Protel99 软件介绍 本次设计的原理图与 PCB 板仿真及封装数据采用的是一款多功能软件 Protel99。 基于 EDA 技术的 仿真软件 Protel99 在模拟电路中 有强大的 仿真功有和 模拟 实现 功能。 Protel99 界面及功能简述 本次设计使用的是软件 Protel99 [3]。 Protel99 是 PROTEL 公司推出的最新版本，应用于电路原理图设计、电路板设计等，他 基于 Windows 环境，功能强大，人机界面友好，能让人们在具有最完整的功能环境下，提升设计上的品质和效 率。 它能基于 Windows 98/2020/NT环下的电路原理图辅助设计与绘制软。