简易线性数控直流稳压电源的设计与实现.docx

1、简易线性数控直流稳压电源的设计与实现实验四、数控稳压直流电源设计报告学科：电子系统设计学院：信息工程学院姓名：张 军学号： K030941503实验时间：2011-11-021、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010V；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

2、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

3、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

4、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

5、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2-4-1 74ls224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2-5 DAC0808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

6、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: MOV R0,#30HMOV R7,#10HMOV P3,#00HCLR CMOV 00H,CLOOP: MOV R0,#00HINC R0DJNZ R7,LOOPMOV R1,#2FHLOOP1: LCALL DISPLAYLCALL SHUCHU;电压D/A转换输出JNB P1.0,WEIXUAN;进入位选

7、状态JNB P1.2,JIA;进入加状态JNB P1.3,JIAN;进入减状态AJMP LOOP13、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:LCALL DISPLAYJNB P1.0,WEIXUAN;去抖动INC R1MOV A,R1CJNE A,#34H,LOP1MOV R1,#30HLOP1: JNB P1.1,DUANXUAN;进入段选状态JNB P1.0,WEIXUAN;进入位选状态LCALL DISPLAYJNB P1.4,LOP2; 进入确定状态AJMP LOP1LOP2: JNB P1.4,

8、LOP2;去抖动MOV R1,#2FHAJMP LOOP13、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:LCALL DISPLAYJNB P1.1,DUANXUAN;去抖动MOV A,R1MOV R0,AMOV A,R0INC ACJNE A,#10,L1MOV A,#00HL1: MOV R0,ALCALL DISPLAYAJMP LOP1;*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: LCALL DISPL

9、AYJNB P1.2,JIA;去抖动MOV A,30HJZ Y4AJMP MAINY4: CLR CMOV A,33HADD A,#5ACALL BIJIAO1MOV 33H,AMOV C,00HMOV A,32HADDC A,#00HMOV 00H,C;存进位ACALL BIJIAO1MOV 32H,AMOV C,00HMOV A,31HADDC A,#00HMOV 00H,C;存进位ACALL BIJIAO1MOV 31H,AMOV A,#00HADDC A,#00HMOV 30H,AY3: AJMP LOOP1BIJIAO1:CJNE A,#0AH,Y1MOV A,#00HSETB CM

10、OV 00H,CAJMP Y2Y1: CLR CY2: RET;*;减5程序;*JIAN: LCALL DISPLAYJNB P1.3,JIAN;去抖动MOV A,30HJNZ Y7MOV A,31HJNZ Y7MOV A,32HJNZ Y7MOV A,33HJNZ Y7MOV 30H,#01HAJMP LOOP1Y7: CLR CMOV A,33HSUBB A,#5JZ Y8MOV A,#05HY8: MOV 33H,AMOV A,32HSUBB A,#00HACALL BIJIAO2MOV 32H,AMOV A,31HSUBB A,#00HACALL BIJIAO2MOV 31H,AMOV

11、 A,30HSUBB A,#00HMOV 30H,AAJMP LOOP1BIJIAO2:JNC Y9MOV A,#09HY9: RET3.5 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: SETB RS0MOV A,30HJZ Y5MOV A,#200AJMP Y6Y5: MOV A,30HSWAP AORL A,31HMOV B,#20MUL ABMOV 45H,AMOV A,32HMOV B,#2MUL ABADD A,45HMOV 45H,AMOV A,33HMOV B,#5DIV ABA

12、DD A,45HMOV 45H,AY6: MOV DPTR,#TAB2MOVC A,A+DPTRMOV P3,ACLR RS0ACALL CLZ;调用电压测量值子程序RET3、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: MOV 48H,AMOV R0,#34HMOV R6,#4LOOP7: MOV B,#10MUL ABMOV 62H,AMOV A,BMOV R0,AADD A,62HMOV 63H,AMOV A,R0ADDC A,#00HMOV R0,AMOV A,63HINC R0DJNZ

13、R6,LOOP7RET3、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:MOV A,#01HMOV R7,#8MOV R0,#30HLOOP2: MOV P2,AMOV 10H,AMOV A,R0MOV DPTR,#TAB1MOVC A,A+DPTRMOV 60H,AMOV A,R0CJNE A,#31H,M1M3: MOV A,60HANL A,#7FHMOV 60H,AAJMP M2M1: CJNE A,#34H,M2AJMP M3M2: MOV P0,60HLCALL DS1MSINC R0MOV A,

14、10HRL AMOV 10H,ADJNZ R7,LOOP2RET3、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: MOV TMOD,#01HMOV TH0,#0FCHMOV TL0,#18HSETB TR0LOOP3: JBC TF0,NOOPSJMP LOOP3NOOP: CLR TR0RET4、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4-24.3 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4-3.24.4 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44所示：图4-4