基于51单片机数控直流电源的设计Word格式文档下载.docx

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可以说电源电路是一切电子设备的根底，没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备。

数控直流稳压电源主要用微处理器等配合其它控制器件控制电源的电压输出，实现数控可调，高精度输出，过流保护，数字显示等。

其调节的X围大，利用高精度的DA转换器，可以实现数控电源高精度输出，同时步进可调。

这种高精度的的数控稳压电源可以满足对电源要求比拟高的场合。

2方案设计与论证

2.1DA的选择与论证

方案一：

采用我们熟悉的8位DA，DAC0832.

方案二：

采用我们熟悉的10位DA，TLC5615.

方案三：

采用内部自带基准源的12位DAMAX531

对于方案一：

选择DAC0832符合题目的要求，其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用

对于方案二：

为10位DA，虽然输出精度高，但接口稍复杂，同时该DA芯片价格昂贵。

本设计不予采用

对于方案三：

MAX531内部自带2.048V基准源，输出精度高，但价格太贵，本着满足设计要求尽量节约本钱的前提，我们放弃方案三。

综上所述，我们选择方案二。

2.2显示电路

采用四位共阳极数码管显示温度，动态扫描显示方式。

采用液晶显示屏LCD显示温度。

对于方案一，该方案本钱低廉，但显示灵活性及可调性较差，硬件驱动电路复杂，故本设计中不采用本方案。

对于方案二，采用LCD显示方便清晰，可变性和可调性突出，与单片机硬件电路的连接简单，程序设计也较为灵活，成为单片机输出显示的首选。

随着其本钱的不断降低，模块化程度不断提高，应用领域日益增多。

所以，本设计中选用方案二。

2.3输入按键的选择与论证

采用4*4键盘

采用4按键，第一个选择个位和十位电压的加减，第二个和第三个加减1V，第四个确认输出。

主要采用4*4的矩阵键盘，可以设置0-9和步进，小数点等按键，可以快速的输入。

但是4*4键盘占用的PCB面积较大，增加了PCB的本钱，增加了PCB的布线难度，并且得占用8个单片机I/0口，这种方案不可取。

中虽不能直接输入0-9，但是可以通过“+〞和“-〞来实现0-9数字的输入，这样只占用了5个单片机I/O口，节约3个I/O口，同时PCB的面积和本钱也进一步缩小。

综上考虑，我们选择方案二。

3系统简介

该系统主要由单片机最小控制系统、显示电路、独立按键、D/A转换电路、放大电路和稳压电路和系统供电电源等组成。

外接220V的交流电源经过整流滤波后给上述各局部单元提供工作电源，通过独立键盘给单片机设定预输出值，并通过DA0832转化为模拟量，再经过运算放大和稳压电路最后输出预设电压值，通过液晶能够直观的显示出预设值。

系统的框图构造如图3-1所示。

图3-1数控直流稳压电源设计方框图

4.本系统核心器件简介

4.1STC89C52单片机

STC89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器〔RAM〕，器件采用STCMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，STC89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。

STC89C52单片机由以下功能部件组成：

微处理器、数据存储器、程序存储器、并行I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能存放器。

它们都是通过片内单一总线连接而成,对各种功能部件的控制是采用特殊功能存放器的集中控制方式。

微处理器：

该单片机中有一个8位的微处理器，与通用的微处理器根本一样，同样包括了运算器和控制器两大局部，只是增加了面向控制的处理功能，不仅可处理数据，还可以进展位变量的处理。

数据存储器：

STC89C52有256个字节的内部RAM，80H-FFH高128个字节与特殊功能存放器〔SFR〕地址是重叠的，也就是高128字节的RAM和特殊功能存放器的地址是一样的，但物理上它们是分开的。

当一条指令7FH以上的内部地址单元时，指令中使用的寻址方式是不同的，也即寻址方式决定是高128字节RAM还是特殊功能存放器。

如果指令是直接寻址方式那么为特殊功能存放器。

程序存储器：

由于受集成度限制，片内有8KBFlash存储器，如果片内的只读存储器的容量不够，那么需用扩展片外的只读存储器，片外最多可外扩至64K字节。

中断系统：

具有8个中断源，2个外部中断源。

定时器/计数器：

片内有2个16位的定时器/计数器T0，T1，T2，具有四种工作方式。

串行口：

1个全双工的串行口，具有四种工作方式。

可用来进展串行通讯，扩展并行I/O口，甚至与多个单片机相连构成多机系统，从而使单片机的功能更强且应用更广。

输入/输出（I/O）口：

P0口、P1口、P2口、P3口为4个并行8位I/O口。

特殊功能存放器：

在STC89C52片内存储器中，80H-FFH共128个单元为特殊功能存放器〔SFR〕，并非所有的地址都被定义，从80H—FFH共128个字节只有一局部被定义，还有相当一局部没有定义。

对没有定义的单元读写将是无效的，读出的数值将不确定，而写入的数据也将丧失。

不应将数据写入未定义的单元，由于这些单元在将来的产品中可能赋予新的功能，在这种情况下，复位后这些单元数值总是“0〞。

STC89C52除了有STC89C51所有的定时/计数器0和定时/计数器1外，还增加了一个定时/计数器2。

定时/计数器2的控制和状态位位于T2CONT2MOD，存放器对〔RCAO2H、RCAP2L〕是定时器2在16位捕获方式或16位自动重装载方式下的捕获/自动重装载存放器。

引脚功能及管脚电压

STC89C52为8位通用微处理器，准的C51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52一样，其主要用于会聚调整时的功能控制。

功能包括对会聚主IC内部存放器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等。

STC89C52引脚图如图2-5：

图4-1STC89C52引脚图

主要管脚有：

XTAL1〔19脚〕和XTAL2〔18脚〕为振荡器输入输出端口，外接12MHz晶振。

RST/Vpd〔9脚〕为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。

VCC〔40脚〕和VSS〔20脚〕为供电端口，分别接+5V电源的正负端。

P0~P3为可编程通用I/O脚，其功能用途由软件定义，在本设计中，P0端口〔32~39脚〕被定义为N1功能控制端口，分别与N1的相应功能管脚相连接，

13脚定义为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。

P0口

P0口是一组8位漏极开路型双向I/O口，也即地址/数据总线复用口。

作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1〞时，可作为高阻抗输入端用。

在外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址〔低8位〕和数据总线复用，在期间激活内部上拉电阻。

在Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要求外接上拉电阻。

P1口

P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动〔吸收或输出电流〕4个TTL逻辑门电路。

对端口写“1〞，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。

作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。

与STC89C51不同之处是，P1.0和P1.1还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入〔P1.0/T2〕和输入〔P1.1/T2EX〕，参见表。

Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。

P2口

P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动〔吸收或输出电流〕4个TTL逻辑门电路。

对端口P2写“1〞，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（IIL）。

在外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器〔例如执行MOVXDPTR指令〕时，P2口送出高8位地址数据。

在8位地址的外部数据存储器〔如执行MOVXRI指令〕时，P2口输出P2锁存器的内容。

Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和一些控制信号。

P3口

P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。

P3口输出缓冲级可驱动〔吸收或输出电流〕4个TTL逻辑门电路。

对P3口写入“1〞时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。

此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流〔IIL〕。

P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能P3口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和程序校验的控制信号。

RST复位输入

当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。

ALE/PROG

当外部程序存储器或数据存储器时，ALE〔地址锁存允许〕输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。

一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。

要注意的是：

每当外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。

对Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲〔PROG〕。

如有必要，可通过对特殊功能存放器〔SFR〕区中的8EH单元的D0位置位，可制止ALE操作。

该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。

此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE制止位无效。

PSEN

程序储存允许〔PSEN〕输出是外部程序存储器的读选通信号，当STC89C52由外部程序存储器取指令〔或数据〕时，每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。

在此期间，当外部数据存储器，将跳过两次PSEN信号。

EA/VPP

外部允许。

欲使CPU仅外部程序存储器〔地址为0000H—FFFFH〕，EA端必须保持低电平〔接地〕。

需注意的是：

如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。

如EA端为高电平〔接Vcc端〕，CPU那么执行内部程序存储器中的指令。

Flash存储器编程时，该引脚加上+12V的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V编程电压Vpp。

XTAL1

振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。

XTAL2

振荡器反相放大器的输出端。

定时器0和定时器1：

STC89C52的定时器0和定时器1的工作方式与STC89C51一样。

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