电子电路]基于单片机的可调直流稳压电源设计

电子电路]基于单片机的可调直流稳压电源设计内容摘要：

位 、个位及小数点后一位电压值，只需显示出 3 个数字，数码管更加的实惠，故我选择了方案一。 电源模块 采用 常用设计方案中的方案一， 220V 交流电经过降压、整流，然后使用 LM7805C、 LM7815C、 LM7915C 芯片进行稳压 ,分别为系统提供 +5V、 +15V、15V 工作电压，使单片机芯片、 显示模块、稳压模块、 DAC 模块等正常工作。 11 3 主要器件介绍 AT89C51 简介 本课题设计的直流稳压电源的核心控制器件选用 AT89C51[1]。 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机。 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS51指令集和输出管脚相兼容。 由于将多功能 8 位 CPU 和 闪烁存储器组合在单个芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器， AT8920C51 是他的精简版，为很多嵌入式控制系统提供了一种 灵活性高且价廉的方案。 引脚图如图。 图 AT89C51 引脚图 AT89C51 主要特性 与 MCS51 兼容 4K 字节可编程闪烁存储器 寿命： 1000 写 /擦循环 数据保留时间： 10 年 全静态工作： 0Hz24Hz 三级程序 存储器锁定 128*8 位内部 RAM 12 DI0DI78位寄存器DAC8位D/A转换器8位输入寄存器......amp。 amp。 amp。 ILECSWR1WR2XFERLE1 LE2Iout1Iout2VrefRfbAGNDDGNDVCC 32 可编程 I/O 线 两个 16 位定时器 /计数器 5 个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 特性概述 : AT89C51 提供以下标准功能： 4k 字节 Flash 闪速存储器， 128 字节内部RAM， 32 个 I/O 口线，两个 16 位定时 /计数器，一个 5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。 同时， AT89C51 可降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。 空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM、定时 /计数器、串行通信口及中断系统继续工作。 掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 DAC0832 工作原理 直流稳压电源的数模转换采用通用芯片 DAC0832。 DAC0832 的原理框图如图 所示。 DAC0832 主要由 8 位输入寄存器、 8 位 DAC 寄存器、 8 位 D/A 转换器以及输入控制电路四部分组成。 8 位输入寄存器用于存放主机送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存，由加以控制； 8 位 DAC 寄存器用于存放待转换的数 字量，由加以控制； 8 位 D/A 转换器输出与数字量成正比的模拟电流；由与门、非与门组成的输入控制电路来控制 2 个寄存器的选通或锁存状态。 图 DAC0832原理框图 13 Vcc 芯片电源电压 , +5V～ +15V VREF 参考电压 , 10V～ +10V RFB 反馈电阻引出端 , 此端可接运算放大器输出端 AGND 模拟信号地 DGND 数字信号地 DI7~ DI0 数字量输入信号 其中 : DI0 为最低位， DI7 为最高位。 当 WR2 和 XFER 同时有效时， 8 位 DAC 寄存器端为高电平“ 1”，此时DAC 寄存器的输出端 Q 跟随输入端 D 也就是输入寄存器 Q 端的电平变化；反之，当端为低电平“ 0”时，第一级 8 位输入寄存器 Q 端的状态则锁存到第二级8 位 DAC 寄存器中，以便第三级 8 位 DAC 转换器进行 D/A 转换。 一般情况下为了简化接口电路，使第二级 8 位 DAC 寄存器的输入端到输出端直通，只有第一级 8 位输入寄存器置成可选通、可锁存的单缓冲输入方式。 特殊情况下可采用双缓冲输入方式，即把两个寄存器都分别接成受控方式。 DAC单极性输出方式如图 所示。 图 DAC 单极性输出电路 + 5 VD A C 08 32V c cI L EV r e fR f bI out 1I out 2AGNDDGNDAV ou tD I 7 0CSX F E RW R 1W R 274 L S 37380 51P0 P WRA L EG 14 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 数码管显示原理 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 （ a）所示。 数码管又分为共阴极和共阳极两种结构，分别如图 （ b）和图 （ c）所示。 （ a） 外型结构 （ b） 共阴极 （ c）共阳极 图 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。 15 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。 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 （ 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 所示。 表 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 16 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 熄灭 灭 1 1 1 1 1 1 1 1 FFH 0 0 0 0 0 0 0 0 00H 17 LED 数码管驱动 设计使用 PS7219 驱动 LED 数码管，简要介绍 PS7219 功能及使用，引脚如图 示。 PS7219 是由力源公司自行研制、开发的一款新型多功能 8 位 LED 显示驱动 IC。 接口采用三线 SPI 方式，用户只需简单修改内部相关的控制或数字RAM，便可很容易地实现多位 LED显示。 在性能上 PS7219与 MAXIM公司的 MAX7219完全兼容，并增加了位闪等功能。 图 PS7219引脚图 PS7219 内部结构 如图 所示， PS7219 由六部分组成。 图 PS7219内部组成框图 18 PS7219 特点与引脚说明 PS7219 的特点：。