数控直流稳压电源的设计与实现.docx
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数控直流稳压电源的设计与实现
数控稳压直流电源设计报告
1、数控直流稳压电源设计指标及设计
1.1设计技术指标
本设计是线性数控直流电源，设计要求如下：
1、电压变化范围+5%~-5%条件；
2、输出电压可调范围为0~10V；
1.2本课题研究方法和目标
数控电源的主要研究思路：
1、硬件部分
（1）单片机采用STC89C52最小系统方案，采用数码管和按键做人机界面，采用DA芯片作为主要的单片机系统。
（2）电压调整靠调整输入到DA的数字量来改变输出电压大小，再通过电压功率放大器将其放大，得到输出电压。
2、软件部分
（1）键盘输入程序用键盘扫描程序，将按键设置的电压交给D/A芯片产生输出电压。
（2）单片机通过A/D芯片读取当前输出电压值，通过显示程序，显示在数码管上。
2硬件电路详细设计
2.1单片机系统外围电路设计
在本次设计中，使用AT89C52单片机，其外围电路有复位电路、晶振电路、按键电路、数码管显示和D/A芯片接口电路。
以下是电路的详细设计。
2.1.1复位电路设计
单片机在启动的时候都需要复位，使单片机系统处于初始状态，然后开始工作。
89系列的单片机的RET引脚是复位信号的输入端，当系统处于正常工作状态，振荡器稳定，RET引脚上出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就进入数位状态，但是如果引脚RET出现持续的高电平，单片机就处于循环复位状态[9]。
复位通常有两种基本形式：
上电复位和手动复位。
本次设计采用上电复位。
电路图如图2-1所示。
图2-1复位电路
2.1.2时钟振荡电路设计
单片机的CPU实质上是一个复杂的同步时序电路，它的工作都是必须在时钟控制下进行的。
CPU工作发出的控制信号在时间上的相互关系就是CPU的时序问题[9]。
CPU的时序需要外部硬件电路来实现，既振荡器和时钟电路。
51单片机内部都有一个高增益反向放大器，用于构成振荡器，但是构成时钟，外部还需要加一些附加电路。
本次设计采用单片机外部加晶振构成振荡电路，如图4-2所示。
图2-2单片机振荡电路
该振荡电路时采用的单片机内部时钟方式，是直接在引脚XTAL1和XTAL2两端接晶振，就构成了稳定的自激振荡器，振荡器产生的脉冲信号直接送入内部时钟电路。
2.1.3键盘电路设计
本次设计为数控电源，所以需要键盘设置输出电压，按键电路设计简单，如图4-3所示。
图2-3按键电路
四个按键依次为电压+1V、+0.1V、-1V、-0.1V，与单片机的P2口连接。
2.1.4显示电路设计
89系列单片显示通常采用的是LED数码管显示或LCD显示，两个显示它们的接口方法是不同的。
一般LCD配置了专门的驱动电器74ls244，在进行信息显示时，只需要把信息写入驱动电器的存储器中即可。
而数码管显示一般需要的电流较大，数码管显示有两种方式：
静态显示和动态扫描显示，在一般应用中主要是采用动态扫描方式。
本次设计采用LED数码管动态扫描显示，电路图如下图2-4所示。
图2-4-174ls224总线驱动电路
图2-4-2数码管显示电路输出电压测量
本设计采用共阴数码管显示，数码管接在单片机的P1和P2口，所以单片机P1口需要加上拉电阻。
2.1.5单片机与DA接口电路设计
由于本次设计用DA转换输出，所以在设计的时候采用了DAC0808单片控制输出电压。
DAC0808与单片机接口电路如图2-5所示。
图2-5DAC0808与单片机接口电路
2.6总电路图的设计
如图2-6总电路图。
图2-6总电路图
该中电路图是在protus软件里完成的，在绘图时采用的是分模块设计，以便于理解和修改，各模块又使用网络标号连接，这样使得电路更加简明。
3、软件设计，详细叙述各个软件模块所实现的功能
3、1以下程序为初始化个变量，即把个变量的初始值赋值为零，所以运行程序时，给定电压为零，输出电压也为零。
;******************
;初始化变量
;******************
MAIN:
MOVR0,#30H
MOVR7,#10H
MOVP3,#00H
CLRC
MOV00H,C
LOOP:
MOV@R0,#00H
INCR0
DJNZR7,LOOP
MOVR1,#2FH
LOOP1:
LCALLDISPLAY
LCALLSHUCHU;电压D/A转换输出
JNBP1.0,WEIXUAN;进入位选状态
JNBP1.2,JIA;进入加状态
JNBP1.3,JIAN;进入减状态
AJMPLOOP1
3、2位选程序是对输出赋值时，按位选后，74ls244进入三态模式，电压实测数码管输出保持原值。
;******************
;位选程序
;******************
WEIXUAN:
LCALLDISPLAY
JNBP1.0,WEIXUAN;去抖动
INCR1
MOVA,R1
CJNEA,#34H,LOP1
MOVR1,#30H
LOP1:
JNBP1.1,DUANXUAN;进入段选状态
JNBP1.0,WEIXUAN;进入位选状态
LCALLDISPLAY
JNBP1.4,LOP2;进入确定状态
AJMPLOP1
LOP2:
JNBP1.4,LOP2;去抖动
MOVR1,#2FH
AJMPLOOP1
3、3位选选到哪一位后，通过段选对那一段进行加一操作，按一下，加一，直到加到九，再按又变为为零。
;******************
;段选程序
;******************
DUANXUAN:
LCALLDISPLAY
JNBP1.1,DUANXUAN;去抖动
MOVA,R1
MOVR0,A
MOVA,@R0
INCA
CJNEA,#10,L1
MOVA,#00H
L1:
MOV@R0,A
LCALLDISPLAY
AJMPLOP1
;******************
3.4按确认键，可以进入三态模式，再按一下，可对设定电压十分位进行加5或减5操作，对应的输出值也相应的发生改变。
;******************
;加1程序
;******************
JIA:
LCALLDISPLAY
JNBP1.2,JIA;去抖动
MOVA,30H
JZY4
AJMPMAIN
Y4:
CLRC
MOVA,33H
ADDA,#5
ACALLBIJIAO1
MOV33H,A
MOVC,00H
MOVA,32H
ADDCA,#00H
MOV00H,C;存进位
ACALLBIJIAO1
MOV32H,A
MOVC,00H
MOVA,31H
ADDCA,#00H
MOV00H,C;存进位
ACALLBIJIAO1
MOV31H,A
MOVA,#00H
ADDCA,#00H
MOV30H,A
Y3:
AJMPLOOP1
BIJIAO1:
CJNEA,#0AH,Y1
MOVA,#00H
SETBC
MOV00H,C
AJMPY2
Y1:
CLRC
Y2:
RET
;******************
;减5程序
;******************
JIAN:
LCALLDISPLAY
JNBP1.3,JIAN;去抖动
MOVA,30H
JNZY7
MOVA,31H
JNZY7
MOVA,32H
JNZY7
MOVA,33H
JNZY7
MOV30H,#01H
AJMPLOOP1
Y7:
CLRC
MOVA,33H
SUBBA,#5
JZY8
MOVA,#05H
Y8:
MOV33H,A
MOVA,32H
SUBBA,#00H
ACALLBIJIAO2
MOV32H,A
MOVA,31H
SUBBA,#00H
ACALLBIJIAO2
MOV31H,A
MOVA,30H
SUBBA,#00H
MOV30H,A
AJMPLOOP1
BIJIAO2:
JNCY9
MOVA,#09H
Y9:
RET
3.5以下为DA转换子程序，单片机把设定好的电压值送到DA把数字量转换成模拟量通过电压功率放大器输出。
;******************
;电压D/A转换输出子程序
;******************
SHUCHU:
SETBRS0
MOVA,30H
JZY5
MOVA,#200
AJMPY6
Y5:
MOVA,30H
SWAPA
ORLA,31H
MOVB,#20
MULAB
MOV45H,A
MOVA,32H
MOVB,#2
MULAB
ADDA,45H
MOV45H,A
MOVA,33H
MOVB,#5
DIVAB
ADDA,45H
MOV45H,A
Y6:
MOVDPTR,#TAB2
MOVCA,@A+DPTR
MOVP3,A
CLRRS0
ACALLCLZ;调用电压测量值子程序
RET
3、6以下为电压测量子程序，它完成功能主要是测量出输出电压值，存储在寄存器类，此值是送到显示模块显示的值。
;******************
;调用电压测量值子程序
;******************
CLZ:
MOV48H,A
MOVR0,#34H
MOVR6,#4
LOOP7:
MOVB,#10
MULAB
MOV62H,A
MOVA,B
MOV@R0,A
ADDA,62H
MOV63H,A
MOVA,@R0
ADDCA,#00H
MOV@R0,A
MOVA,63H
INCR0
DJNZR6,LOOP7
RET
3、7以下为显示子程序，它完成功能主要是从单片机中取数，然后再送到数码管显示，先送段码，再送位码。
;******************
;显示子程序
;******************
DISPLAY:
MOVA,#01H
MOVR7,#8
MOVR0,#30H
LOOP2:
MOVP2,A
MOV10H,A
MOVA,@R0
MOVDPTR,#TAB1
MOVCA,@A+DPTR
MOV60H,A
MOVA,R0
CJNEA,#31H,M1
M3:
MOVA,60H
ANLA,#7FH
MOV60H,A
AJMPM2
M1:
CJNEA,#34H,M2
AJMPM3
M2:
MOVP0,60H
LCALLDS1MS
INCR0
MOVA,10H
RLA
MOV10H,A
DJNZR7,LOOP2
RET
3、8以下是一个延时子程序，完成的主要功能是延时1ms。
;******************
;延时1ms子程序
;******************
DS1MS:
MOVTMOD,#01H
MOVTH0,#0FCH
MOVTL0,#18H
SETBTR0
LOOP3:
JBCTF0,NOOP
SJMPLOOP3
NOOP:
CLRTR0
RET
4、将hex文件下载仿真
4.1将kell软件编写程序后产生的hex文件，将hex文件下载到单片机中，进行硬件仿真，下图为初始状态显示，如图4-1所示：
图4-1初始状态
4、2打开仿真器后，然后进行加操作，每次步进值为0.05V，如图4-2所示，上面的为电压设定，下面为输出显示，左边那个为电压表测得实际输出。
图4-2
图4-2
4.3打开仿真器，点击位键选中该位，然后再点击段键，每点击一次该段加一，把电压设定为5.55V，如图4-3.1所示，然后点击确认键，改变74ls244的三态状态，显示如图
4-3.2所示：
图4-3.1
图4-3.2
4.4以下是按键的综合使用，先设定电压为7V，然后用加键每次步进0.05V，调到7.5V，显示如图4—4所示：
图4-4
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