張震 基于單片機(jī)的數(shù)控電源

1、1 緒論在現(xiàn)在的生活中，我們常常會(huì)用到各種電源，電源技術(shù)服務(wù)于各行各業(yè)。直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)中常用設(shè)備，廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)、教學(xué)、科研等領(lǐng)域。數(shù)控電源一般采用單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)構(gòu)成。單片機(jī)數(shù)控電源是以單片機(jī)為控制核心，配以相應(yīng)的外圍電路和功能軟件，實(shí)現(xiàn)具有一定電壓調(diào)節(jié)功能的電源，該設(shè)計(jì)包含硬件部分和軟件部分，對(duì)硬件和軟件合理的調(diào)配和使用，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控電源的設(shè)計(jì)。1.1 課題背景及意義數(shù)控電源技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，服務(wù)于諸多行業(yè)?，F(xiàn)今電源技術(shù)融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等眾多學(xué)科領(lǐng)域。直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的儀器設(shè)備之一,廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域，是實(shí)驗(yàn)員、電子設(shè)計(jì)人員進(jìn)

2、行實(shí)驗(yàn)和科研不可或缺的電子儀器。在電子系統(tǒng)中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源來(lái)供電，傳統(tǒng)直流電源的穩(wěn)壓過(guò)程是由電源變壓器、整流、濾波、穩(wěn)壓等四部分組成，因而具有功能簡(jiǎn)單、干擾大、可靠性低、精度低且體積大、復(fù)雜度高的缺點(diǎn)?，F(xiàn)代家用電器和其他電子產(chǎn)品中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。但在實(shí)際生活中，都是由市電供電。這就需要通過(guò)變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓電路將交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電源。濾波器用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般傳統(tǒng)電路由濾波扼流圈和電容器組成，若由晶體管濾波器來(lái)替代，則可縮小直流電源的體積，減輕其重量，且晶體管濾波直流電源不需直流穩(wěn)壓器就能用作家用電器的電源，這既降低了家用電器的成本，

3、又縮小了其體積，使家用電器電源電路小型化。傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源通常配以電位器和波段開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié)，并由電壓表指示電壓值的大小。因此，電壓的調(diào)整精度不高，讀數(shù)不夠直觀，電位器也易耗損。而基于單片機(jī)控制的直流穩(wěn)壓電源能較好地解決以上傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的不足。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在我國(guó)，以電子學(xué)為核心技術(shù)的電源產(chǎn)業(yè)，從二十世紀(jì)60年代中期到了90年代以來(lái)，電源產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，電信與數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的技術(shù)更新推動(dòng)電源行業(yè)向更高靈活性和智能化方向發(fā)展。一方面， 電源產(chǎn)業(yè)規(guī)模的發(fā)展在加快；另一方面，在國(guó)家資助和創(chuàng)新意識(shí)帶領(lǐng)下，我國(guó)電力電子技術(shù)的研究從吸收消化和一般跟蹤發(fā)展到前沿跟蹤和基礎(chǔ)創(chuàng)新，電源產(chǎn)業(yè)界

4、涌現(xiàn)了一些技術(shù)難度較大，具有國(guó)際先進(jìn)水平的產(chǎn)品，而且還產(chǎn)生了一大批具有代表性的研究成果和產(chǎn)品；目前國(guó)內(nèi)還開(kāi)展了跟蹤國(guó)際多方面前沿性課題的研究或基礎(chǔ)創(chuàng)新研究。但是我國(guó)直流穩(wěn)壓電源產(chǎn)業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，存在著很大的差距和不足，在電源產(chǎn)品的可靠性、開(kāi)發(fā)投入、生產(chǎn)規(guī)模、工藝水平、先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備、智能化、持續(xù)創(chuàng)新能力等方面有很大差距，尤其在實(shí)現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源的智能化、網(wǎng)絡(luò)化方面的研究不是很多。國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的直流穩(wěn)壓電源雖然也在向數(shù)字化方向發(fā)展，但多限于對(duì)輸出顯示實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示，或?qū)崿F(xiàn)多組數(shù)值預(yù)置?？傮w說(shuō)來(lái)，國(guó)內(nèi)直流穩(wěn)壓電源制造技術(shù)在實(shí)現(xiàn)智能化等方面相對(duì)落后，面對(duì)激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，是個(gè)嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。1.3 課題的主要

5、內(nèi)容（1）如何實(shí)現(xiàn)對(duì)電源的輸出控制。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是要用單片機(jī)來(lái)替代傳統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源中手動(dòng)旋轉(zhuǎn)電位器，實(shí)現(xiàn)輸出電壓在電源量程范圍內(nèi)步進(jìn)可調(diào)，精度要求高。實(shí)現(xiàn)的途徑很多，可以用鍵盤控制液晶顯示，配以軟件設(shè)置實(shí)現(xiàn)0.1V的步進(jìn)，通過(guò)DAC的模擬輸出控制電源輸出，或者用其它更有效的方法，因此如何選擇簡(jiǎn)單有效的方法是本課題需要解決的首要問(wèn)題。 （2）數(shù)控直流電源功能的完備。數(shù)控直流穩(wěn)壓電源要實(shí)現(xiàn)電壓的鍵盤化輸出控制，同時(shí)要具備輸出、電壓比較及數(shù)組存貯與預(yù)置等功能。另外，根據(jù)要求電源還應(yīng)該可以通過(guò)按鍵選擇一些特殊的功能。如何有效的實(shí)現(xiàn)這些功能也是課題所需研究解決的問(wèn)題。 （3）設(shè)計(jì)要求。輸出電壓范圍：0

6、.5V10V，電壓步進(jìn)：0.1V；輸入電壓由液晶顯示；自制鍵盤，可以通過(guò)鍵盤輸入電壓值；輸出電壓值可在輸出端用萬(wàn)用表測(cè)得；1.4 論文的總體結(jié)構(gòu)第一部分簡(jiǎn)要介紹課題的背景、意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，介紹本文的主要研究?jī)?nèi)容, 包括實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)、功能的完備和性能指標(biāo)。第二部分提出了數(shù)控直流電源的總的設(shè)計(jì)思路和幾種實(shí)現(xiàn)方案論證，以及相關(guān)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能，對(duì)這些方案的可行性進(jìn)行比較分析，選擇了一種基于51 單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)控直流電源的方案，并對(duì)該方案運(yùn)用的基礎(chǔ)知識(shí)和使用的器件作出扼要的介紹。第三部分模塊化詳細(xì)闡述了基于51 單片數(shù)控直流電源的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)框圖，包括數(shù)據(jù)單片機(jī)控制模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、穩(wěn)壓控制

7、模塊、及鍵盤模塊。第四部分主要闡述了數(shù)控直流電源的軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和軟件設(shè)計(jì)流程。第五部分對(duì)數(shù)控直流電源的性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)量與評(píng)估，以及對(duì)誤差進(jìn)行分析。第六部分對(duì)本數(shù)控直流電源的給出了本課題的結(jié)論。本論文共分6個(gè)部分，主要闡述了設(shè)計(jì)方案的選擇和確定以及對(duì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)作了較為具體的論述。由于本人知識(shí)、實(shí)際應(yīng)用水平及工程實(shí)際水平有限，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中難免產(chǎn)生一些錯(cuò)誤，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。2 總體方案論證本章從系統(tǒng)方案與設(shè)計(jì)等一些方面來(lái)進(jìn)行論證。2.1 方案的比較與選擇方案一：設(shè)計(jì)線性穩(wěn)壓電源，是目前常使用的直流穩(wěn)壓電源，它利用分立器件組成，體積大，效率低，可靠性差，操作使用不方便，自我

8、保護(hù)功能不夠全，因而故障率高。方案二：設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源。在前期方案設(shè)計(jì)中采用PWM脈寬調(diào)制。它的功耗小，效率高，穩(wěn)壓范圍寬，電路形式靈活多樣，功耗小，效率高。在制作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，PWM3占空比的線性變化使相應(yīng)的電流呈非線性變化，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)濾波電容的存在對(duì)占空比很小的PWM波積分效果明顯，導(dǎo)致電壓的非線性變化更顯著，特別是PWM占空比很小時(shí)(希望得到輸出的電壓很小)，利用單片開(kāi)關(guān)電源的PWM技術(shù)控制開(kāi)關(guān)的占空比來(lái)調(diào)整輸出電壓的，以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。但用數(shù)字量控制的作用更加明顯。方案三：設(shè)計(jì)智能型穩(wěn)壓電源，以單片機(jī)為控制核心，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉，性能卓越，而且由于單片機(jī)具有計(jì)算和控制能力，利用它對(duì)采樣

9、數(shù)據(jù)進(jìn)行各種計(jì)算，從而可排除和減少由于干擾信號(hào)和模擬電路引起的誤差，提高穩(wěn)壓電源輸出電壓和控制電流精密度，降低了對(duì)模擬電路的要求。與方案一、二相比，方案三中提及的智能穩(wěn)壓電源具有小型化、高效率、低成本、高可靠性、低干擾、模塊化和智能化等優(yōu)點(diǎn)。終上所述，選擇方案三。采用常用的51芯片作為控制器，P0口與DAC0832的數(shù)據(jù)口直接相連，比較輸出電壓模塊LM324的電壓分辨率0.1V。所以，當(dāng)MCU輸出數(shù)據(jù)增加1 的時(shí)候，最終輸出電壓增加0.1V，當(dāng)調(diào)節(jié)電壓的時(shí)候，可以以每次0.1V的梯度增加或者降低電壓，并通過(guò)LCD電路來(lái)顯示，本主電路的原理是通過(guò)MCU控制DAC0832的輸出電壓大小，通過(guò)DAC

10、0832的轉(zhuǎn)換，給電壓比較模塊，真正的電壓、電流還是由比較電壓輸出模塊LM324輸出。方案原理圖如圖2.1所示。鍵盤控制51單片機(jī)DAC比較電路輸出電壓顯示電路圖2.1 方案原理圖2.2 系統(tǒng)主要模塊的概述本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)、DAC0832、四運(yùn)算放大器LM324、獨(dú)立鍵盤和液晶顯示LCD1602來(lái)實(shí)現(xiàn)整體電路功能。主要是對(duì)AT89C51單片機(jī)的各個(gè)I/O口的充分利用。P0口連接液晶顯示電路，P1口連接獨(dú)立鍵盤電路，P2口直接連接DAC0832芯片輸出電壓，最終的電壓通過(guò)帶有真差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。這種設(shè)計(jì)總體上能充分利用單片機(jī)各個(gè)接口而不必添加額外芯片，大大減少成本和電路板面積

11、。2.2.1 AT89C51單片機(jī)性能AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，內(nèi)含4K容量的可反擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器和128字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，該器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)通用8位中央處理器和flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大可應(yīng)用于許多高性價(jià)比的場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。AT89C51芯片引腳圖如圖2.2所示。圖2.2 AT89C51引腳圖 （1）AT89C51主要功能指標(biāo)：（a）與MCS-51指令集完全兼容；（b）4k字節(jié)可重擦寫Flash閃速存儲(chǔ)器；（c）1000次擦寫周期；（d）全靜態(tài)

12、操作：0Hz24MHz；（e）三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器；（f）128×8字節(jié)內(nèi)部RAM；（g）32個(gè)可編程I/O口；（h）2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；（i）6個(gè)中斷源；（j）可編程串行UART通道；（k）低功耗空閑和掉電模式；（2）AT89C51的引腳及功能介紹：（a）VCC：供電電源端。（b）GND：接地端。（c）P0口：P0口是一組8位漏級(jí)開(kāi)路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。每位可吸收8個(gè)TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或者程序儲(chǔ)存器，此時(shí)它可以分時(shí)復(fù)用為轉(zhuǎn)換地址和數(shù)據(jù)總線。在運(yùn)用Flash編程時(shí)，P0口作為接受指令字節(jié)；在程序校檢時(shí)，輸出指令字節(jié)，此時(shí)要求外接上拉電

13、阻。（d）P1口：P1口是一個(gè)自帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口輸出緩沖器能接收輸出4個(gè)TTL門電流。P1口管腳寫入1后，通過(guò)內(nèi)部上拉電阻使端口為高電平，此時(shí)可用作輸入口，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。Flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口用做低8位地址的接收。 （e）P2口：P2口是一個(gè)自帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高置高電平，且作為輸入。作為輸入口使用時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出地址的高8位。P

14、2口在Flash編程和校驗(yàn)時(shí)，同樣也接收高位地址信號(hào)和其它控制信號(hào)。（f）P3口：P3口是一組帶有8位內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。對(duì)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉電阻提高為高電平，并當(dāng)作輸入口。作為輸入端時(shí)，由于外部下拉為低電平，P3口將用上拉電阻輸出電流。 （g）RST：復(fù)位輸入信號(hào)。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間來(lái)使單片機(jī)復(fù)位。（h）ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存低8位字節(jié)。在Flash編程期間，該引腳用于輸入編程脈沖。工作時(shí)，ALE端以振蕩器頻率1/6的頻率周期輸出固定的正脈沖信號(hào)。

15、因此它可用作對(duì)外部輸出時(shí)鐘或用于實(shí)現(xiàn)定時(shí)。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。此外，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)將ALE設(shè)置為無(wú)效。（i）/PSEN：程序儲(chǔ)存允許輸出是對(duì)外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)由于外部程序存儲(chǔ)器取指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次均有效，即輸出兩個(gè)脈沖。（j）/EA：外部允許訪問(wèn)端。當(dāng)EA端保持低電平時(shí)，則在此期間CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH）。如果加密LB1被設(shè)置時(shí)，EA將內(nèi)部鎖定為復(fù)位；當(dāng)EA端保持高電平時(shí)，CPU執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。在Flash編程時(shí)，該腳也用于+12V的編程電源。（k）XTAL1：振蕩器反相放大器

16、及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入端。（l）XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832是一種采樣頻率8位的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片，該芯片與單片機(jī)系統(tǒng)完全兼容。這個(gè)D/A轉(zhuǎn)換芯片具有價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換容易控制等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得以廣泛的應(yīng)用。D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路和轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。（1）DAC0832的主要功能指標(biāo)：（a）8位分辨率； （b）電流穩(wěn)定時(shí)間僅1us； （c）可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)據(jù)輸入； （d）在滿量程下可以調(diào)整線性度； （e）可單一電源供電； （f）低功耗為20mW。 （2）DAC0832引腳及功

17、能介紹：（a）D0D7：8位數(shù)據(jù)輸入線，TLL電平，有效時(shí)間大于90ns； （b）ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效； （c）CS：片選信號(hào)輸入線，低電平有效； （d）WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通信號(hào)輸入線，負(fù)脈沖有效； （e）WR2：DAC寄存器寫選通信號(hào)輸入線，負(fù)脈沖有效； （f）IOUT1：電流輸出端，當(dāng)輸入值為1時(shí)，Iout1最大； （g）IOUT2：電流輸出端，其值與Iout1值之和為常數(shù)； （h）Rfb：反饋信號(hào)輸入線，芯片內(nèi)部有反饋電阻； （i）Vcc：電源輸入端，工作電壓范圍為+5V+15V； （j）Vref：基準(zhǔn)電壓輸入端，Vref的電壓范圍為-10V+10V； （k

18、）AGND：模擬信號(hào)接地端，模擬信號(hào)和基準(zhǔn)電源的參考接地；（l）DGND：數(shù)字信號(hào)接地端； 四運(yùn)算放大器LM324LM324為價(jià)格低廉的帶有真差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大集成電路。與單電源應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它具有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。該四運(yùn)算放大器可以工作在3V以下或者32V以上的電源，其靜態(tài)電流很低。該芯片共模輸入電壓范圍包括了負(fù)電源，因此消除了在許多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置器件的必要。LM324具有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源輸入端，“Vo”為電壓輸出端。在兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相反；V

19、i（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。 （1）LM324的主要參數(shù)特性描述： （a）4運(yùn)算低功率放大器；（b）1.2MHz帶寬；（c）3dB帶寬增益乘積為1.2MHz；（d）變化斜率為0.5V/s ；（e）增益帶寬為1.2MHz；（f）工作溫度范圍為0°C70°C；（g）電源電壓范圍3V32V； （h）輸入最大偏移電壓7mV； （i）額定電源電壓為+15V； （2）LM324的主要功能特點(diǎn)：（a）短路輸出保護(hù)功能； （b）自帶真差動(dòng)輸入級(jí)； （c）可在電壓范圍3V32V單電源工作：；（d）低偏置電流最大為100nA；（e）具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ埽?

20、（f）共模范圍拓展至負(fù)電源； （g）具有輸入端靜電保護(hù)的功能； LCD顯示電路LCD1602 可以在LCD顯示屏上完整顯示32 個(gè)英文字符和日文等一些字符,適合顯示英文文字信息量較小的地方。可以應(yīng)用在計(jì)算器、頻率計(jì)、信號(hào)發(fā)生器、時(shí)鐘等產(chǎn)品顯示上。引腳圖如圖2.3所示。圖2.3 LCD1602引腳（1）LCD1602主要技術(shù)參數(shù)：（a）顯示容量：32字符；（b）芯片工作電壓范圍為4.5V5.5V；（c）正常工作電流2mA，不包括背光源電流；（d）模塊最佳工作電壓設(shè)置5V；（e）自帶英文和日文字庫(kù),使用簡(jiǎn)便；（2）LCD1602引腳接口說(shuō)明：（a）1腳：VSS為地電源；（b）2腳：VDD接5V正電

21、源；（c）3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度較弱，接地電源時(shí)對(duì)比度較高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生陰影，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的滑動(dòng)變阻器調(diào)整其對(duì)比度。（d）4腳：RS為寄存器選擇端，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。（e）5腳：R/W為讀寫信號(hào)端，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址。（f）6腳：E端為使能控制端，當(dāng)E端由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，LCD就執(zhí)行命令。（g）7腳14腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。 鍵盤電路目前鍵盤電路常用的主要有兩種，一種是獨(dú)立式鍵盤電路，另一種是矩陣式鍵盤電路。獨(dú)立式鍵盤電路是指直接用I/O

22、口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，每根I/O口線上按鍵的工作狀態(tài)不會(huì)影響其它I/O口線的工作狀態(tài)。這種方式無(wú)論在硬件連接還是軟件編譯處理上都比較簡(jiǎn)單，直接選取輸入鍵值，簡(jiǎn)單快捷，這種方式在I/O富余的情況下可以使用。矩陣式鍵盤電路是指按鍵設(shè)置在行列式交點(diǎn)上，行列線分別連接到按鍵開(kāi)關(guān)的兩端。當(dāng)行線通過(guò)上拉電阻接+5V時(shí)，被鉗位在高電平狀態(tài)。鍵盤中有無(wú)按鍵按下是由列線送入全掃描字、行線讀入行線狀態(tài)來(lái)判斷的。鍵盤中哪一個(gè)鍵按下可由列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來(lái)判斷。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。在本課題中由于鍵盤數(shù)目較少，經(jīng)過(guò)所查閱的參考資料經(jīng)綜合考慮最終決定采用獨(dú)立式鍵盤，這樣可以充分利用I/

23、O口，簡(jiǎn)化軟件編程，并且節(jié)省電路板面積。3 硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路主要由模擬電路和數(shù)字電路兩大部分組成。本設(shè)計(jì)的數(shù)控直流電源是由51單片機(jī)為主控模塊，DAC0832 為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，四運(yùn)算放大器LM324為比較輸出芯片，鍵盤模塊由三個(gè)獨(dú)立按鍵組成，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。系統(tǒng)主要由微控制器模塊、比較輸出模塊、顯示模塊、鍵盤模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊五部分構(gòu)成，具有電壓可預(yù)置、可步進(jìn)調(diào)整、輸出的電壓信號(hào)。系統(tǒng)框圖如圖3.1所示。晶振電路復(fù)位電路鍵盤電路51單片機(jī)LCD顯示電路DA轉(zhuǎn)化電路電壓比較電路電壓輸出圖3.1 系統(tǒng)總體框圖 3.1 單片機(jī)控制模塊的設(shè)計(jì)單片機(jī)控制模塊即為主機(jī)部分，整個(gè)控制都是依靠單片機(jī)完成

24、。從功能和價(jià)位以及本題目要求來(lái)看，我選擇51單片機(jī)作為本方案的控制核心，P0 口接液晶顯示作為輸出數(shù)據(jù)顯示傳輸，同時(shí)P1.5、P1.6、P1.7是液晶LCD控制端口；P2 口接 DAC0832 作為輸出數(shù)據(jù)傳輸，P3.0 為DAC0832 控制端口；P1.0、P1.1、P1.2接三個(gè)獨(dú)立鍵盤作為輸入數(shù)據(jù)傳輸。單片機(jī)控制電路如圖3.2所示。圖3.2 單片機(jī)控制電路 3.2 單片機(jī)時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)MCS-51單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘信號(hào)為基準(zhǔn)，在時(shí)鐘電路工作下，系統(tǒng)才能有條不紊的工作，因此時(shí)鐘頻率直接影響著單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響著單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。MCS-51單片機(jī)有兩種時(shí)

25、鐘產(chǎn)生方式：內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的是內(nèi)部時(shí)鐘方式作為單片機(jī)時(shí)鐘產(chǎn)生方式。在單片機(jī)的內(nèi)部有一用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，即為輸入端XTAL1和輸出端XTAL2。在此兩引腳跨接石英晶體和微調(diào)電容器，即可構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的振蕩器。在頻率穩(wěn)定性要求不高，并盡可能廉價(jià)時(shí)，可采用陶瓷諧振器和電容器組成并聯(lián)諧振回路。內(nèi)部振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩，用示波器可以觀察到XTAL2端輸出的時(shí)鐘信號(hào)。振蕩頻率取決于所用石英晶體的諧振頻率和電容的大小。晶振的頻率范圍一般為1.2MHz12MHz,晶振的頻率越高，系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度就越快。圖3.3給出了采用內(nèi)部時(shí)鐘方式的晶體振蕩器

26、的單片機(jī)時(shí)鐘電路圖。圖3.3 單片機(jī)時(shí)鐘電路元器件參數(shù)選擇如下：AT89C51的振蕩頻率可在1MHz24MHz范圍內(nèi)選取，本設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路選取12MHz的振蕩頻率。C1、C2的電容取值無(wú)嚴(yán)格要求，因其取值對(duì)振蕩頻率輸出穩(wěn)定、大小、起振速度有略微影響。一般對(duì)石英晶體，可取典型值30pF左右，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)C1、C2均選取了33pF的電容器。對(duì)陶瓷諧振器，可取典型值40pF左右。3.3 單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)復(fù)位電路是單片機(jī)系統(tǒng)中必不可少的組成部分。所謂的復(fù)位就是將單片機(jī)重新啟動(dòng)，使單片機(jī)內(nèi)部的所有寄存器都回到初始狀態(tài)。復(fù)位電路方式有上電自動(dòng)復(fù)位方式和手動(dòng)復(fù)位方式，本設(shè)計(jì)中系統(tǒng)采用手動(dòng)復(fù)位方式。復(fù)位電

27、路如圖3.4所示。圖3.4 手動(dòng)復(fù)位電路手動(dòng)復(fù)位過(guò)程如下：按下鍵后，電容器被短路放電、RST直接與VDD相連，此時(shí)為高電平，從而進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)；松手后，電源開(kāi)始對(duì)電容充電，此時(shí)充電電流在電阻上，形成高電平送到RST端，仍然是復(fù)位狀態(tài)；最后，電容充電結(jié)束，電流降為0，電阻上的電壓也降為0，RST降為低電平，系統(tǒng)開(kāi)始正常工作。3.4 鍵盤模塊的設(shè)計(jì)鍵盤電路是由一組規(guī)則排列的按鍵組成，一個(gè)按鍵實(shí)則是一個(gè)開(kāi)關(guān)元件，也就是說(shuō)鍵盤是一組規(guī)則排列的開(kāi)關(guān)。鍵盤按照結(jié)構(gòu)原理可分為兩類，一類是觸點(diǎn)式開(kāi)關(guān)鍵盤，如機(jī)械式開(kāi)關(guān)、導(dǎo)電橡膠式開(kāi)關(guān)等；另一類是無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)鍵盤，如電氣式鍵盤，磁感應(yīng)鍵盤等。兩者相比，前者造價(jià)較低，

28、后者壽命較長(zhǎng)。目前，單片機(jī)系統(tǒng)中最常見(jiàn)的是觸點(diǎn)式開(kāi)關(guān)按鍵。 鍵盤按照接口原理可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤兩類，這兩類鍵盤的主要區(qū)別是識(shí)別鍵符及給出相應(yīng)鍵碼的方法。編碼鍵盤主要是用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤的識(shí)別，非編碼鍵盤主要是由軟件設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵盤的定義與識(shí)別。全編碼鍵盤能夠由硬件邏輯自動(dòng)提供與鍵對(duì)應(yīng)的編碼，此外，一般還具有去抖和多鍵保護(hù)電路，這種鍵盤使用方便，但需要較多的硬件，價(jià)格較貴，一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用較少。非編碼鍵盤只簡(jiǎn)單地提供按鍵，其它工作均由軟件完成，由于其經(jīng)濟(jì)實(shí)用，從而較多地應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng)中。本系統(tǒng)采用獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)，并結(jié)合非編碼鍵盤相應(yīng)原理。獨(dú)立式按鍵是直接用I/O口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵

29、電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線 。每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其它I/O口線的狀態(tài)。圖3.5 鍵盤接口圖獨(dú)立式按鍵軟件常采用查詢式結(jié)構(gòu)，先逐位查詢每根I/O口線的輸入狀態(tài)，如某一根I/O口線輸入為低電平，則可確認(rèn)該I/O口線所對(duì)應(yīng)的按鍵已按下，然后，再轉(zhuǎn)向該鍵的功能處理程序。本設(shè)計(jì)共設(shè)計(jì)三個(gè)按鍵，分別為“增加”鍵，“減少”鍵，“確定”鍵，三個(gè)按鍵分別與P1.0，P1.1，P1.2連接，電路圖如圖3.5所示。3.5 顯示模塊的設(shè)計(jì)用于單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)顯示的方式主要分為兩類：LED顯示和LCD顯示。前者顯示亮度較高，制作成本低，適合做遠(yuǎn)距離顯示，但其功耗較大，所用端口隨顯示的數(shù)字位數(shù)增加而增

30、加。如果采用動(dòng)態(tài)掃描方式顯示，則占用CPU的內(nèi)存空間，如果采用靜態(tài)顯示則需要加鎖存器，加大硬件制作量，就該題目要求來(lái)說(shuō)，需要設(shè)定電壓顯示，又與實(shí)際電壓比較再顯示，LCD顯示更為清晰、直觀，從上面諸多因數(shù)來(lái)看，采用LCD顯示比較理想。LCD最常用的就是液晶1602，LCD1602 可以在LCD顯示屏上完整顯示32 個(gè)英文字符和日文字符，適合顯示英文文字信息量較小的地方,可以清晰顯示出同時(shí)還能顯示英文名稱和電壓/電流單位。通過(guò)單片機(jī)編程控制第4腳RS數(shù)據(jù)/命令選擇端，第5腳R/W讀/寫選擇端，第6腳使能信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)顯示效果。本設(shè)計(jì)中LCD1602接法如圖3.6所示。圖3.6 LCD1602 顯示

31、電路3.6 數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用DAC0832的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，P2口和DAC0832的數(shù)據(jù)口直接相連，DA的/CS和/WR1連接后接地，/WR2和/XEFR連接輸出同時(shí)也接地，ILE信號(hào)引腳接高電平，DA的8腳接參考電壓，芯片處于直通狀態(tài)，此時(shí)8位數(shù)字量一旦到達(dá)DI0DI7輸入線上，就立刻進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換并輸出結(jié)果。通過(guò)獨(dú)立式鍵盤給單片機(jī)輸入一數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)在顯示電路上顯示，單片機(jī)保存該數(shù)據(jù)，然后在鍵盤上按確認(rèn)鍵，就是把DAC0832電路打開(kāi)把數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)去，這個(gè)芯片把送過(guò)來(lái)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)后經(jīng)過(guò)比較電路最終輸出所要電源電壓。3.7 電壓比較輸出模塊的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中真正的電壓輸出是通過(guò)

32、四運(yùn)算放大器LM324的末端輸出的，具體的設(shè)計(jì)如圖3.7所示，DAC0832的11腳接LM324的6腳，LM324的5腳接地，4腳和11腳分別連接+12V和-12V，DAC的9腳接1K的電阻與運(yùn)放的7腳相連，構(gòu)成比較回路。選用集成型電壓比較器LM324是為了使電路工作更加可靠，同時(shí)該類芯片具有負(fù)載能力強(qiáng)、抗干擾性優(yōu)越等特點(diǎn)，可以更好的實(shí)現(xiàn)電路功能。圖3.7 比較輸出電路4 軟件設(shè)計(jì)在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，常用的編程語(yǔ)言有匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言兩種。這兩種開(kāi)發(fā)語(yǔ)言都具有各自的特點(diǎn)。以下就這兩種開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的特點(diǎn)分別作簡(jiǎn)介并根據(jù)實(shí)際開(kāi)發(fā)情況，選擇適合的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)：可直接操縱系統(tǒng)的硬件資源，從而

33、可以編寫高質(zhì)量的編碼。但是采用匯編語(yǔ)言編寫比較復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算程序相對(duì)比較困難，又因匯編語(yǔ)言源程序的可讀性遠(yuǎn)不如高級(jí)語(yǔ)言，如果想修改程序功能，得花費(fèi)心思重新閱讀程序，效率不是很高。C語(yǔ)言的特點(diǎn)：C語(yǔ)言程序的優(yōu)點(diǎn)是可讀性與可移植性好，程序開(kāi)發(fā)周期短；使用C語(yǔ)言編程更符合人的思維方式和思考習(xí)慣，編寫代碼效率高，維護(hù)方便；采用C語(yǔ)言易于開(kāi)發(fā)復(fù)雜的單片機(jī)應(yīng)用程序，有利于單片機(jī)產(chǎn)品的重新選型和應(yīng)用程序的移植，大大提高了單片機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)速度。目前，在單片機(jī)的開(kāi)發(fā)中，C語(yǔ)言得到越來(lái)越多的應(yīng)用，而匯編語(yǔ)言也在很多環(huán)境下具有優(yōu)勢(shì)。實(shí)際應(yīng)用中，要根據(jù)具體情況來(lái)選擇開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。C語(yǔ)言不僅僅是在軟件開(kāi)發(fā)上，而且具體應(yīng)用在

34、單片機(jī)以及嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)上。本設(shè)計(jì)中首先對(duì)系統(tǒng)初始化，讀取預(yù)置電壓，預(yù)存電壓值為10V，并將其發(fā)送給LCD顯示電壓。之后在判斷是否有鍵按下，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，接受來(lái)自鍵盤的電壓輸入值，并通過(guò)D/A把輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)化成模擬電壓量，控制輸出電壓大小。軟件的設(shè)計(jì)分為鍵盤的軟件設(shè)計(jì)、顯示的軟件設(shè)計(jì)、D/A的軟件設(shè)計(jì)等。各部分軟件的設(shè)計(jì)綜合利用了C語(yǔ)言中結(jié)構(gòu)式語(yǔ)句，函數(shù)的定義與調(diào)用，邏輯判斷以及循環(huán)控制，充分體現(xiàn)C語(yǔ)言的簡(jiǎn)潔緊湊、運(yùn)算符豐富、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富以及可移植性高等優(yōu)點(diǎn)。4.1 仿真開(kāi)發(fā)平臺(tái)ProteusProteus軟件是英國(guó)Labcenter電子公司設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一款EDA工作軟件。它不單具有其它ED

35、A工具軟件的仿真功能，還能訪問(wèn)單片機(jī)及其外圍設(shè)備。Proteus是著名的EDA仿真軟件，從原理布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路的仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。Proteus不僅可將許多單片機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過(guò)程形象化。Proteus具有如下特點(diǎn)：（1）Proteus軟件提供了數(shù)千種元器件和多達(dá)30多個(gè)元件庫(kù)；（2）個(gè)性化的編輯環(huán)境；（3）快速選取和放置器件；（4）層次化設(shè)計(jì)；（5）原理圖自動(dòng)連線并自動(dòng)生成仿真日志；4.2 軟件程序開(kāi)發(fā)平臺(tái)KeilKeil C51軟件是美國(guó)Keil軟件公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。單片機(jī)開(kāi)

36、發(fā)中除了必不可少的硬件電路設(shè)計(jì)外，同樣離不開(kāi)軟件，隨著單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到使用現(xiàn)在的高級(jí)語(yǔ)言，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)軟件也在不斷的發(fā)展，Keil軟件是目前最流行的開(kāi)發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，Keil提供了包括C語(yǔ)言編輯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器在內(nèi)的開(kāi)發(fā)方案。Keil具有如下特點(diǎn)：（1）具有全功能的源代碼編輯器；（2）元件庫(kù)用來(lái)配置開(kāi)發(fā)工具的設(shè)置；（3）項(xiàng)目管理器用來(lái)創(chuàng)建和維護(hù)用戶的項(xiàng)目；（4）集成工具可以匯編、編譯和連接用戶嵌入式系統(tǒng)；（5）所有開(kāi)發(fā)工具的設(shè)置都是對(duì)話框模式；（6）真正的源代碼對(duì)單片機(jī)和外圍器件的調(diào)試器；4.3 主程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟

37、件流程圖直觀描述了如何實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)輸出電壓調(diào)節(jié)。首先對(duì)系統(tǒng)的輸出電壓進(jìn)行初始化設(shè)定，然后通過(guò)判斷案件是“+”鍵或是“-”鍵對(duì)系統(tǒng)輸出電壓進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，并將給定的數(shù)據(jù)給DA轉(zhuǎn)換器，最終使給定的電壓輸出。主程序框圖如圖4.1所示。初始化系統(tǒng)讀取ROM中保存的電壓送DA轉(zhuǎn)換輸出電壓允許定時(shí)器中斷顯示鍵盤掃描是否按下增加鍵是否按下減少鍵是否按下確認(rèn)鍵NNN電壓加0.1V并送入LCD顯示電壓減0.1V并送入LCD顯示保存電壓YYY開(kāi)始結(jié)束圖4.1 主程序結(jié)構(gòu)框圖4.4 子程序設(shè)計(jì)子程序設(shè)計(jì)包括：液晶顯示設(shè)計(jì)、D/A轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)、鍵盤設(shè)計(jì)。下面對(duì)每部分軟件設(shè)計(jì)逐一說(shuō)明。4.4.1 液晶讀寫數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中液

38、晶顯示是兩行字符，第一行顯示的英文“VOLTAGE”,第二行則用來(lái)顯示設(shè)置的電壓值。根據(jù)原理圖，LCD1602的數(shù)據(jù)線D0D7腳分別接單片的P0口，RS、R/W和E端分別接P1.5、P1.6和P1.7，液晶顯示的軟件流程圖如圖4.2所示。讀/寫數(shù)據(jù) 進(jìn)行一次讀/寫操作狀態(tài)Busy=0?狀態(tài)Busy=0? 讀/寫正確的數(shù)據(jù)讀/寫數(shù)據(jù)NNYY圖4.2 液晶1602讀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)框圖4.4.2 D/A轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)由原理圖可知，片選信號(hào)/CS、數(shù)據(jù)控制信號(hào)/XFER、/WR1、/WR2均與地線相連，DAC0832為直通方式，CPU對(duì)DAC0832執(zhí)行一次寫操作，則將一個(gè)數(shù)據(jù)直接寫入DAC寄存器，DAC輸出模

39、擬量隨之變化。D/A轉(zhuǎn)換程序流程圖如圖4.2所示。開(kāi)始鍵盤輸入調(diào)入程序D/A轉(zhuǎn)換循環(huán)圖4.3 D/A轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)4.4.3 鍵盤的設(shè)計(jì)單片機(jī)循環(huán)對(duì)各個(gè)按鍵進(jìn)行掃描，如果檢測(cè)到有按鍵按下，則判斷是哪個(gè)鍵按下，再去執(zhí)行各個(gè)按鍵所對(duì)應(yīng)的程序?！霸黾印辨I為步增電壓鍵，步進(jìn)值為0.1V；“減少”鍵為步減電壓鍵，步減值也為0.1V；“確認(rèn)”鍵是確定輸出電壓值的按鍵。“增加”鍵的軟件流程圖如圖4.4所示，其余兩個(gè)按鍵同理。開(kāi)始鍵盤初始化按鍵掃描判斷為增加執(zhí)行相關(guān)程序單片機(jī)步進(jìn)0.1V輸出顯示YN圖4.4 鍵盤的軟件流程圖5 系統(tǒng)測(cè)試與誤差分析5.1 軟件測(cè)試（1）測(cè)試軟件程序編譯器keil uvision3。

40、 （2）編譯結(jié)果在編制完C語(yǔ)言后，即在keil uvision3 界面下，進(jìn)行了調(diào)試，結(jié)果系統(tǒng)正常工作如圖5.1所示。圖5.1 編譯結(jié)果圖5.2 硬件測(cè)試（1）復(fù)位電路能否正常工作的調(diào)試，打開(kāi)原理圖，進(jìn)行仿真，按下復(fù)位按鈕，通過(guò)觀察LCD顯示判斷復(fù)位電路能否正常工作。（2）鍵盤電路以及顯示電路的調(diào)試，打開(kāi)原理圖，進(jìn)行仿真，通過(guò)按鍵點(diǎn)擊“增加”，“減少”，“確定”三個(gè)按鈕觀察LCD顯示結(jié)果是否正常，并且觀察是否以0.1V步進(jìn)。 （3）比較輸出電路的調(diào)試，主要是對(duì)四運(yùn)算放大器LM324功能的調(diào)試，該部分電路功能實(shí)質(zhì)是比較DAC0832的11腳輸出端與9腳電壓的比較，通過(guò)電壓表測(cè)兩端口電壓即可。 5

41、.3 系統(tǒng)整體測(cè)試結(jié)果分析（1）測(cè)試工具（a）雙蹤示波器；（b）數(shù)字萬(wàn)用表。（2）測(cè)量結(jié)果如表5.1所示。表5.1 測(cè)試數(shù)據(jù)及誤差分析設(shè)定值(V)輸出電壓(V)誤差(V)11.21.240.0422.52.530.0333.03.100.1044.04.120.1254.54.540.0465.85.930.1376.56.690.19888.190.1999.59.580.081010100由上表計(jì)算可得，系統(tǒng)的絕對(duì)誤差為（0.04+0.03+-+0.08）/10=0.09V；系統(tǒng)的相對(duì)誤差為（0.04/1.2+0.03/2.5+-+0.08/9.5）/10=2.0%。（3）誤差分析從電路的

42、原理框圖可以看出，系統(tǒng)的誤差來(lái)源于三個(gè)方面： （a）DAC0832 的量化誤差，DAC為8位D/A轉(zhuǎn)換器，滿量程為15V 的量化誤差為 1/2L MBS=(1/2)*(1/28)*15V=29.30mV。按滿度歸一化的相對(duì)誤差為（1/2）*（1/28）=0.20% ；（b）輸入失調(diào)電壓引入的誤差 LM324漂移不大于7mV，故相對(duì)誤差<=7mV/12V=0.06%。； （c）其它器件和線路由于溫漂、不穩(wěn)定等原因引起的誤差。結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)幾十天的艱苦奮戰(zhàn)，我最終完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求。雖然過(guò)程是艱苦的，但最終成功的喜悅同樣令我快樂(lè)。該設(shè)計(jì)采用閉環(huán)反饋調(diào)整的方法，設(shè)計(jì)出了實(shí)用的直流電壓源，其電

43、壓輸出的級(jí)數(shù)與D/A的位數(shù)有緊密關(guān)系，本設(shè)計(jì)采用了8位的DAC0832，若采用12位或16位的D/A轉(zhuǎn)換器進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，直流電源的精度會(huì)進(jìn)一步提高。為了爭(zhēng)取時(shí)間，降低成本，我們的解決方案是采用的51 單片機(jī)達(dá)到了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)期目的，由于該電源在結(jié)合了線性電源與開(kāi)關(guān)電源各自優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上還加入了單片機(jī)控制，不僅小巧、輕便、輸出特性良好而且還操作簡(jiǎn)單，相信會(huì)有很好的應(yīng)用前景。與此同時(shí)此次的設(shè)計(jì)還培養(yǎng)了我的動(dòng)手能力，使我進(jìn)一步了解畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，能領(lǐng)會(huì)和靈活運(yùn)用畢業(yè)設(shè)計(jì)中目標(biāo)任務(wù)、計(jì)劃、過(guò)程控制、總結(jié)反饋等各個(gè)環(huán)節(jié)所涉及的內(nèi)容，并且具備了迅速接受新知識(shí)的能力，對(duì)新挑戰(zhàn)具有一定的適應(yīng)能力。本設(shè)計(jì)

44、輸出的電壓穩(wěn)壓精度高，可以用在對(duì)直流要求較高的設(shè)備上，或在實(shí)驗(yàn)室中當(dāng)作試驗(yàn)電源使用。本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問(wèn)題，給我的感覺(jué)就是很難，很不順手，看似原理比較簡(jiǎn)單的電路，要?jiǎng)邮职阉o設(shè)計(jì)出來(lái)，是很難的一件事，主要原因是我們沒(méi)有經(jīng)常動(dòng)手設(shè)計(jì)過(guò)電路，還有資料的查找也是一大難題，這就要求我們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)中，應(yīng)該注意到這一點(diǎn)，更重要的是我們要學(xué)會(huì)把書本中學(xué)到的知識(shí)和實(shí)際的電路聯(lián)系起來(lái)，這不論是對(duì)我們以后的就業(yè)還是學(xué)習(xí)，都會(huì)起到很大的幫助，我相信，通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，鞏固了我們學(xué)習(xí)過(guò)的專業(yè)知識(shí)，也使我們把理論與實(shí)踐從真正意義上結(jié)合了起來(lái)；考驗(yàn)了我們借助互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)搜集、查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，和組織材料的綜合

45、能力；從中可以自我測(cè)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到自己哪方面有欠缺、不足，以便于再日后的學(xué)習(xí)中得以改進(jìn)、提高。致謝本設(shè)計(jì)是在谷亞林老師的悉心指導(dǎo)下完成的。他具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在學(xué)術(shù)及為人方面使我受益匪淺。衷心感謝他對(duì)我的關(guān)心指導(dǎo)和幫助。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我把理論與實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，對(duì)平時(shí)所學(xué)的單片機(jī)和電子電路技術(shù)，將這些學(xué)科有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)行了本次設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)使我們將大學(xué)這幾年所學(xué)的知識(shí)做了一次很好的總結(jié)，也使我們明白了學(xué)習(xí)不再是單一的學(xué)習(xí)，而是全面貫穿的去學(xué)習(xí)，去思考問(wèn)題，這為我們以后的工作和學(xué)習(xí)提供了很好的思路和方法，也打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在本次設(shè)計(jì)中，我同樣碰到了好多的問(wèn)題?？琢顦s老師在這些

46、問(wèn)題上，不是像答疑一樣的幫助我們?nèi)ソ鉀Q問(wèn)題，而是去引導(dǎo)我們，給我們一個(gè)思路，剩下的具體的工作都要自己去進(jìn)行理解和設(shè)計(jì)，這讓我們學(xué)會(huì)了自己去進(jìn)行一定范圍內(nèi)的創(chuàng)作。同樣，我們?cè)趯W(xué)科之間交叉上，存在不少的盲點(diǎn)，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我在這些學(xué)科都能進(jìn)行聯(lián)系，在遇到不懂的問(wèn)題，也學(xué)會(huì)了自己去圖書館和網(wǎng)絡(luò)上找資料，同樣我查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。借此機(jī)會(huì)特別向我的指導(dǎo)老師谷亞林教授表達(dá)我最誠(chéng)摯的謝意。鑒于我的水平有限，難免在設(shè)計(jì)中存在一些錯(cuò)誤和不當(dāng)之處，望各位老師批評(píng)指正，在此對(duì)大家表示衷心的感謝。參 考 文 獻(xiàn)1 張毅剛. MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)M. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003.2 何

47、立民. 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990.3 劉小成，吳清，夏春明. 單片機(jī)原理及C51應(yīng)用M. 上海：華東理工大學(xué)出版社，2009. 4 沙占友，等. 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)M. 北京：電子工業(yè)出版社，2003. 5 李朝青. PC機(jī)與8051間的通訊J. 北京：北京航天航空大學(xué)出版社,2002，4：219244.6 賈好來(lái). MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007. 7 邊春遠(yuǎn). MCS-51單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)實(shí)用子程序M. 北京：人民郵電出版社，2005. 8 范蟠果. 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2007.9 周立功.

48、 單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.10 南建輝. MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)例M. 北京：清華大學(xué)出版社，2004.11 何立民. 單片機(jī)高級(jí)教材M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000.12 童詩(shī)白，華成英. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)M. 北京：高等教育出社，2001.13 朱大奇. 單片機(jī)原理應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)M. 北京：科學(xué)出版社, 2009.14 陳有卿，謝剛. 新穎電子模塊應(yīng)用手冊(cè)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.15 趙亮，侯國(guó)銳. 單片機(jī)C語(yǔ)言編程與實(shí)例M. 北京：人民郵電出版社，2003.附錄A 仿真電路圖附錄B C語(yǔ)言程序#include <r

49、eg51.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code table="-VOLTAGE-OUT:+.V " ;sbit k1=P10;sbit k2=P11;sbit k3=P12;sbit e=P15;sbit rw=P16;sbit rs=P17;sbit beer=P37;uchar shiwei=0,dianya =9,gewei=0,xiao1=0,xiao2=0,qued=0;uint shuma=0;void jianpan();void xianshi();void x

50、ianshi2();void xiang();void delay(uint ms);void init();void rwcom(uchar y);void rwdata(uchar c);void delay(uint ms)uchar t;while(ms-) for (t=0;t<120;t+);void rwcom(uchar y) rs=0; rw=0; P0=y; e=1; delay(5); e=0;void rwdata(uchar c) rs=1; rw=0; P0=c; e=1; delay(5); e=0; void init() delay(15); rwcom(0X38); delay(5); rwcom(0X06); delay(5); rwcom(0X01); delay(5); rwcom(0X0c); delay(5); rwcom(0X83); delay(5);void jianpan() if(k1=0) xianshi2(); if(k1=0) di