简易数控直流电源最终上交版Word格式.docx
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Summary
TheDCpowertotheCNCtechnologySTC89C52macrocrystalchipforthecontrolofthecore,throughthe8-bitDAconverterchipDAC0832analogcontroloutput,amplifiedbythetwoopampinordertoachievethesubjectrequirements.Step-downtransformerpowersupplyfirst,andthenby78,79three-terminalregulatorchipoutput±
15V,+5Vforsystemuse.SystemusesanADchipAD770516-bitreal-timemonitoringofoutputvoltage,theskyalltheworkstatuswillbedisplayedintheLCDdisplayonthe12864,sounusualandtimelyadjustment.PoweroutputcircuitwithDarlingtonTIP122andTIP127closedlooppush-pulloutputformattoensuretheoutputcurrent.
Keywords:
STC89C52DAC0832AD7705OP07LCD12864
一．方案论证与分析
本题要求设计并制作一建议数控直流电源。
要求输出电压范围0～＋9.9V，通过按键控制步进0.1V，可保证有500mA的电流输出，并可显示电压值，以及其他一些扩展功能，上述各模块的方案论证如下：
1.1微控制器模块论证与分析
方案一：
采用STC公司出产的STC89C52单片机。
此单片机价格便宜，应用广泛，编程方便，只需要添加一片DAC0832就可以很简单的实现题目要求。
方案二：
采用SPCE061A单片机来实现，此单片机内置8路10位ADC和2路DAC，避免了外接A/D转换芯片和D/A转换芯片，并且I/O接口比较多，易于扩展外围电路，但是很多功能在本次设计中都没有用到。
所以综合考虑成本与本体要求选择方案一
1.2键盘模块论证与分析
采用独立键盘
考虑到一些扩展功能，接四个独立按键，以方便进行各功能的调整、转换。
方案二：
矩阵键盘模块
采用矩阵键盘进行编程和控制操作，可利用的键盘个数满足要求，而且占用的单片机端口相对较少，利用率高，对于扩展功能提供发展空间。
综合考虑，本设计不需要过多按键，而且单片机ＩＯ口充足，故此采用独立按键。
1.３显示模块论证与分析
用LED进行显示。
数码管由于显示速度快，对环境要求低，使用简单，显示效果简洁明了而得到了广泛应用，但是耗能高，而且动态显示要在各位延时上设置合理，而且显示信息量太少，考虑到系统的AD7705芯片采样周期长，系统显示信息量较大，故不采用此方案。
128*64液晶显示。
这个显示器可以显示文字，图片等，显示的内容比较丰富，正好手头有一个，故此用12864显示。
综合考虑选择方案二作为显示模块。
1.4功率输出模块论证与分析
考虑到从运放输出的电流值达不到题目要求，故在此用达林顿管TIP122与TIP127构成闭环推挽输出形式，保证输出电流，而且达林顿管应用广泛、价格低廉。
二．系统硬件设计
2.1系统总体设计
本系统以STC89C52为控制核心通过LCD12864进行实时显示，通过控制改变DA的值，达到题目要求的步进增减，通过程序的编写，可实现步进增减、自动扫描、手动预设值、特殊波形输出等各项功能。
程序流程图见上图
中央处理器选用的是STC89C52单片机，其原理图电路如下：
其中包括单片机的时钟电路、上点自动复位、手动复位等各模块，以及实现控制的键盘接口等。
2.2DA转换放大模块设计
本系统采用的是DAC0832芯片进行DA转换，在DA输出端接一运放OP07将DAC0832输出的电流转换为电压，再通过一次反相比例将电压值转换为正电压，以便进行ＡＤ采样检测。
再通过以及正相比例运算，将电压值放大两倍，已达到题目要求。
原理图如下：
2.3ＡＤ采样模块设计
ＡＤ采样使用芯片AD7705，将经过反相放大后的电压值采样，并实时显示在显示器上，以便检测，原理图如下：
2.4显示模块设计
液晶显示选用的是LCD12864液晶显示屏，
接线方式如右图所示：
2.5电源及功率模块设计
电源用变压器变压，通过三端稳压芯片得到稳定电压。
功率输出用达林顿管TIP122与TIP127构成闭环推挽输出形式，保证输出电流。
三．系统软件设计
经过我们的分析得到如下结论，要使整个系统稳定且高效的运行，则程序之间的配合要达到互不干扰的程度，严格按照芯片的驱动程序对各个芯片经行初始化，进而进行控制。
总的程序框图如右图所示：
四．系统测试
4.1测试仪器及设备
仪器名称
型号
数量
数字万用表
DT9205N
1
模拟示波器
JC2042M
4.2功能测试
4.2.1基本功能测试
这个系统所有的基本功能是步进输出电压测量结果如下：
测量次数
理想电压
实际电压
3.5V
3.53V
2
5.5V
5.53V
3
7.5V
7.53V
4
8.5V
8.54V
5
9.8V
9.84V
五.结论
本数控直流电源以宏晶科技的STC89C52单片机为控制核心，通过8位DA转换芯片DAC0832控制输出模拟量，通过两级运放放大以达到题目要求。
在这几天中，我们遇到许许多多难题，通过本组成员的努力，及老师和同学的帮助大体得以解决。
这几天的设计竞赛，增强了实践能力和协作精神，懂得了联系实际的重要性。
我们的设计还存在着一些缺陷，有待于在将来设计中进一步提高，在此恳请各位老师批评指正。
六．附录
6.1参考资料
[1]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛系统设计（第2版）北京航空航天大学出版社，2011
[2]林红，周鑫霞.模拟电路基础.清华大学出版社，2008
[3]谭浩强.C语言程序设计（第二版）.北京：
清华大学出版社，2000
6.2部分源程序
//以下是main.c文件内容
#include<
REGX52.H>
setjmp.h>
#include"
delay.h"
isme.h"
alonekeyscan.h"
#include"
lcd12864.h"
ad7705.h"
ucharcodetitleAsc[]="
简易数控直流电源"
;
ucharcodewriteVoltageAsc[]="
控制电压:
V"
ucharcodeinputVoltageAsc[]="
设置输出电压:
ucharcodereadVoltageAsc[]="
测量电压:
ucharcodebujinVoltageAsc[]="
步进0.1V"
ucharcodesetVoltageAsc[]="
手动输入"
ucharcodeset0Asc[]="
|"
ucharcodeset1Asc[]="
|"
ucharcodeifSaveTheSetAsc[]="
是否保存设置？
"
ucharcodekeyToChooseAsc[]="
1保存2取消"
ucharcodesavedAsc[]="
保存成功"
ucharcodenotSaveAsc[]="
未保存"
ucharcodeautoScanAsc[]="
自动扫描"
ucharcodeautoAddAsc[]="
自增"
ucharcodeautoReduceAsc[]="
自减"
ucharcodepauseScanAsc[]="
暂停扫描"
ucharcodewaveOutPutAsc[]="
输出三角波"
ucharcodewaveOutPut2Asc[]="
输出方波"
ucharcodecreatWaveAsc[]="
数字波形发生器"
ucharcodewaveTAsc[]="
波形周期:
"
ucharcodewaveMAsc[]="
波形峰值:
ucharfnType=0;
bitb_scanType=0;
bitb_waveType=0;
bitsetType=0;
u8toDa=50;
u8timer0AutoCount,timer1AutoCount;
u8t=30;
u8m=1;
u8waveOut;
u16wave;
jmp_bufbuf;
voidInitInterrupt（void）
{
EA=1;
ET1=1;
ET0=1;
TH1=0X3c;
TL1=0Xb0;
TH0=236;
TL0=236;
TMOD=0X12;
}
voidSet12864（void）
Cle12864Scr（）;
//第一行显示：
简易数控直流电源
Dis12864StrSer（titleAsc）;
//第二行显示：
Wr12864Ser（SECOND_LIN,COM）;
Dis12864StrSer（writeVoltageAsc）;
//第三行显示：
Wr12864Ser（THIRD_LIN,COM）;
Dis12864StrSer（readVoltageAsc）;
voidDisFnType（uchartype）
Wr12864Ser（FOURTH_LIN,COM）;
if（type==0）//步进0.1
{
Dis12864StrSer（bujinVoltageAsc）;
}
elseif（type==1）//手动输入电压值
Dis12864StrSer（setVoltageAsc）;
elseif（type==2）//自动扫描
Dis12864StrSer（autoScanAsc）;
elseif（type==3）//输出三角波
Dis12864StrSer（waveOutPutAsc）;
elseif（type==4）//输出方波
Dis12864StrSer（waveOutPut2Asc）;
voidDisAdVoltage（u16dat）
floatfVoltageVal;
u16disV;
u8temp;
fVoltageVal=（dat/65535.0）*10;
disV=（u16）（fVoltageVal*100）;
Wr12864Ser（AFTER36,COM）;
temp=disV/1000%10;
if（temp==0）
Wr12864Ser（numAsc[11],DAT）;
else
Wr12864Ser（numAsc[temp],DAT）;
temp=disV/100%10;
Wr12864Ser（numAsc[temp],DAT）;
Wr12864Ser（numAsc[10],DAT）;
temp=disV/10%10;
temp=disV%10;
voidDisDaVoltage（u8dat）
u8temp;
Wr12864Ser（AFTER27,COM）;
dat/=2;
temp=dat/10%10;
temp=dat%10;
voidSetOutputVoltage（void）
u8keyVal,tempDa;
bitsetWho=0;
tempDa=toDa;
Dis12864StrSer（inputVoltageAsc）;
while
（1）
keyVal=Alone4KeyScan（）;
if（keyVal==1）
{
Cle12864Scr（）;
Dis12864StrSer（ifSaveTheSetAsc）;
Wr12864Ser（SECOND_LIN,COM）;
Dis12864StrSer（keyToChooseAsc）;
while
（1）
{
keyVal=Alone4KeyScan（）;
if（keyVal==1）
{
toDa=tempDa;
Cle12864Scr（）;
Wr12864Ser（AFTER23,COM）;
Dis12864StrSer（savedAsc）;
DelayXMs（2000）;
longjmp（buf,1）;
}
elseif（keyVal==2）
Dis12864StrSer（notSaveAsc）;
}
}
elseif（keyVal==2）
setWho=~setWho;
elseif（keyVal==3）
if（setWho==0&
&
tempDa<
198）
tempDa+=2;
elseif（tempDa<
180）
tempDa+=20;
elseif（keyVal==4）
tempDa>
=2）
tempDa-=2;
elseif（tempDa>
20）
tempDa-=20;
Wr12864Ser（AFTER37,COM）;
if（setWho==0）
Dis12864StrSer（set0Asc）;
else
Dis12864StrSer（set1Asc）;
DisDaVoltage（tempDa）;
voidAutoScanVoltage（void）
u8keyVal;
//默认自增
Wr12864Ser（AFTER47,COM）;
Dis12864StrSer（autoAddAsc）;
InitInterrupt（）;
//定时器初始化
TR1=1;
//开定时器1
P0=toDa;
TR1=0;
EA=0;
longjmp（buf,1）;
toDa=0;
elseif（keyVal==3）
TR1=~TR1;
elseif（keyVal==4）
b_scanType=~b_scanType;
Wr12864Ser（AFTER47,COM）;
if（b_scanType==0）
Dis12864StrSer（autoAddAsc）;
else
Dis12864StrSer（autoReduceAsc）;
DisDaVoltage（toDa）;
//自动扫描
Wr12864Ser（FOURTH_LIN,COM）;
if（TR1==1）
Dis12864StrSer（autoScanAsc）;
Dis12864StrSer（pauseScanAsc）;
voidDisWaveInf（u8dat）
dat*=8;
//显示周期
Wr12864Ser（numAsc[11],DAT）;
if（dat>
99）
temp=dat/100%10;
9）
temp=dat/10%10;
voidDisMaxInf（u8dat）
switch（m）
case1:
dat=10;
break;
case2:
dat=5;
case5:
dat=2;
case10:
dat=1;
Wr12864Ser（AFTER37,COM）;
voidWaveOutPut（void）
数字波形发生器
Dis12864StrSer（creatWaveAsc）;
//输出波形
if（fnType==3）
elseif（fnType==4）
if（setType==0）
Dis12864StrSer（waveTAsc）;
DisWaveInf（t）;
Di
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