基于单片机的数控电源设计-本科毕业设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业基于单片机的数控电源设计摘摘 要要 本系统主要论述了一种基于 AT89S51 的直流数控电源的设计原理及实现方法。该稳压电源以开关型稳压芯片 LM2596 为基础，用 I2C 总线的数字电位器 MAX5478实现输出电压的微步进调节，通过 LM2596 的反馈作用实现输出电压的稳定。设计的开关电源具有输出电流过流保护及报警功能，LCD1602 实时显示电压和电流值。输出电压范围为 1.23V24V，电流范围 01.8A，电压微步进值为 0.1V，具有体积小，功率高，可靠性高的特点。关键词 开关电源 过流保护 AT89S51精选优质文档-倾情为你奉上专心

2、-专注-专业THE DESIGN OFDC POWER SUPPLY BASED ON SINGLE CHIP MICROCOMPUTERABSTRACTThe article mainly discusses design principle and method of digital controlled DC power supply based on AT89S51.The power supply is based on the switching regulator chip LM2596, digital potentiometer MAX5478 that based on I

3、2C bus is used to achieve the adjustment of micro-stepping voltage value.Through the feedback of LM2586 ,the system can achieve the stability of output voltge.The switch power supply system has the following function which can achieve the output over current protection,alarm and LCD1602 real-time di

4、splay the voltage and current.The voltage range of output is 1.23V24V,the current range of output is01.8A,and the micro-stepping voltage value is 0.1V.The power supply has advantages of small size , high power and high reliability.KEY WORDS switch power supply protection of over current AT89S51精选优质文

5、档-倾情为你奉上专心-专注-专业目目 录录精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业1 1 绪论绪论1.11.1 研究的目的和意义研究的目的和意义自从人类有了电之后，各行各业都因为有了电而飞速发展，并出现了无数新型产业，直至今日，电已经在我们的日常生活中不可或缺。在当代科技与经济高速发展的过程中，电源起到关键性的作用1。电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出

6、了更高的要求。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度，造成很多不良后果，因此电源的数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数控直流稳压电源就是一个很好的典型例子,人们对它的要求也越来越高,要想为现代人工作、科研，生活、提供更好的、更方便的设施就需要从数字电子技术入手，一切向数字化、智能化方向发展。 如何设计一个电压稳定，输出电压精度高，并且调节范围大的电压源，成了电子技术应用的热点。在市面上，各种电源产品各式各样，有可调节的和固定的。但是普遍存在一些问题，如转换效率低，功耗大，输出不够稳定，纹波电流过大，普遍采用

7、可调电阻器调节，操作难度大，易磨损老化等。而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足，并且数控直流电源与传统稳压电源相比，具有作方便、电压稳定度高的特点。它的纹波电压低，电压调节精确，输出电压大小采用数字显示，直观易读。电路大部分使用集成电路，从而使调试简单、性能优良、故障率低、使用寿命长。本题采用单片机和其它元器件及外围电路，开发一个数字式开关型可调稳压电源。能够设定输出电压值，电压值、电流值输出显示及过流保护等功能。通过此系统的设计，让开发者更深刻的掌握单片机基本原理，并熟悉一些外围电路的扩展，以及进一步提高 C 语言的硬件编程能力。1.21.2 我国电源的发展我国电

8、源的发展现状现状目前我国电子电源主要产品划分为开关电源、线性电源和不间断电源。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业开关电源（Switching power supply）是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制 IC 和 MOSFET 构成。线性直流电源（Linear power supply）是调整元件工作在放大区域的电源，通过改变调整元件的控制信号强弱来调节其等效电阻大小，从而稳定输出的电压或者电流。不间断电源（Uninterruptible power system ）是一种含有储能装置，以逆变器为

9、主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。表 1-1 2010-2011 年我国电源产品销售情况20102011销售情况分类销售额（亿人民币）销售比例销售额（亿人民币）销售比例开关电源174.178.4%189.678.5%线性电源15.36.9%16.36.7%不间断电源32.614.7%35.6514.8%总计222.0100%241.6100%数据来源：电源在线网,2011 年中国线性与开关电源的现状及发展趋势分析线性电源供应器价格便宜但交换效率低，美国等地区将禁止线性电源供应器在当地的销售，此外，未来更将进一步要求待机的电源消耗往下调整，因此，未来的主流为开关电源。开关电源高频化是其发展的方

10、向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动高技术产品的小型化、轻便化。另外电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。1.31.3 系统设计的基本要求系统设计的基本要求（1）将 220V，50Hz 交流电进行转换为稳定输出直流电压 1.23V24V 可调；（2）输出的稳定直流电压的步进值为 0.1V，电压纹波尽量小；（3）利用单片机作为控制芯片；（4）数字显示输出电压和电流值。当电流值1.8A 时切断供电电路，蜂鸣器报警。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业（5）稳定度高，转换效率高，抗干扰性强。2 2 系统方案

11、的选择及器件的选型系统方案的选择及器件的选型2.12.1 方案的选择方案的选择2.1.12.1.1 开关稳压电源开关稳压电源开关稳压电源的功耗极低，其平均工作效率可达 70%90%。在相同电压降的条件下，开关电源调节器件与线性稳压器件相比具有少得多的 “热损失” 。开关稳压电源可大大减少散热片体积和 PCB 板的面积，甚至在大多数情况下不需要加装散热片，从而减少了对嵌入式控制系统工作环境的有害影响。开关电源以其高效率、轻重量、小体积等优点，逐步取代传统的线性电源。近十年来年由于功率半导体器件的迅速发展，使开关电源的应用越来越广泛。但由于晶体管工作在开关状态，模块输出有噪声存在。2.1.22.1

12、.2 线性稳压电源线性稳压电源目前线性直流电源朝着多功能、高效率、高性能、集成化发展，采用 CAD、新颖元器件及新颖电路形式。线性稳压电源有笨重，体积较大等缺点，其致命弱点是效率低，尤其是宽范围可调输出电源，在输出低电压时，效率仅达 10%。但线性稳压电源具有稳定度高，可靠性好，成本低等优点，适用于中、小功率和对电性能指标要求比较高的场合。例如在科研和教学实验室，计量室作为可调电源或基准电源使用。近十多年来多制成集成稳压模块，品种规格较多，便于使用，价格便宜，从而受到欢迎。尤其三端稳压电源 78 系列正电源、79 系列负电源己成各大半导体厂基本产品。2.1.32.1.3 最终方案最终方案开关电

13、源由于具有体积小、效率高、功率密度高等优点，在很多方面取代了线性电源和相控电源，克服了传统电源功率密度比较低，可靠性较差的缺点。新的变化技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、高频磁性元件、高频电容的研制应用，使得单片机开关电源迅速发展。所以决定设计开关型稳压电路2。本设计采用 AT89S51 单片机作为整机的控制单元，利用切换键来实现+5V 和+12V 的切换， “+” 、 “”键改变输入值的步进调节，通过单片机系统控制输出数字信号来改变数字电位器的分压，从而通过反馈信号来改变直流斩波稳压电路的输出。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业并采样电压和电流值，经 AD 转换电路输出

14、返回值，通过单片机系统来实现输出电压、电流的实时显示。同时，设计的开关电源具有输出电流过流保护和报警功能3。ACDC电路DCDC斩波稳压电路过流保护电路1.23V24V输出AT89S51电压、电流显示电路按键输入A/D转换电路报警采样图 2-1 系统总体方案设计框图2.22.2 器件的选择器件的选择2.2.12.2.1 电位器的选择电位器的选择数字电位器是采用 CMOS 工艺制成的数模混合信号处理集成电路，采用数控方式调节电阻值大小，具有使用灵活、调节精度高、无触点、低噪声等特点。数字电位器的主要参数有：电源电压范围、端电压、分辨率、抽头数、接口等。MAX5477/MAX5478/MAX547

15、9这些电位器内置EEPROM、采用3mmx 3mmTQFN封装，在多数应用中减小了电路板尺寸，并简化了布线，同时这些新器件待机电流小，采用2.7V至5.5V的单电源供电，具有省电特性。标称端对端电阻温度系数为70ppm/C，比例系数为10ppm/C，低温度系数使这些器件尤其适合于需要低温度漂移可变电阻的应用，如低失调、可编程增益放大器电路，并有10K、50K和100K三种端到端阻值可供选择4。所以本系统采用 MAX5478（50K）非易失、双路、线性变化的数字电位器，实现机械电位器的功能。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业2.2.22.2.2 过流检测方案的选择过流检测方案的选择在开关

16、电源设计中，电流检测技术起着至关重要的作用，是开关电源设计成功与否的关键因素。传统的电流检测方法有 3 种：(1)利用功率管的 RDS 进行检测。这种检测技术受工艺、温度的影响很大，其误差在-50+100。该电流检测电路简单，且没有任何额外的功耗，可以用在对电流检测精度不高的情况下，如 DC-DC 稳压器的过流保护。(2)使用检测场效应晶体管检测。这种电流检测技术在实际的工程应用中较为普遍。(3)场效应晶体管与检测电阻结合。在高效的、低压输出、大负载应用环境中，就可以采用这种检测技术。本文采用由美信公司生产的微功耗、低价电流检测放大器 MAX4373，极大简化了外围电路，可靠且可以根据设定的参

17、数要求方便设计电路，提高了电流检测精度且将电流信号经放大后转化为电压信号，实现过流保护，在过流同时能有相应的信号输出，便于系统及时作出反应。2.2.32.2.3 A/DA/D 转换器的选择转换器的选择将模拟量转换为数字量的器件称为模/数转换器（ADC） 。A/D 转换器的主要技术指标如下：分辨率、量化误差、偏移误差、满刻度误差、线性度及转换速率等。根据本次设计中 A/D 转换的目的和在满足设计要求下，最终决定采用 ADC0832芯片。ADC0832 是串行通行、8 位分辨率、双通道 A/D 转换芯片，可以适应模拟量转换要求，使用的 I/O 口线少，且体积小，兼容性强，性价比高5。2.2.42.

18、2.4 显示方案的选择显示方案的选择液晶显示材料具有明显的优点：驱动电压低、功耗微小、可靠性高、显示信息量大、彩色显示、无闪烁、对人体无危害、生产过程自动化、成本低廉、可以制成各种规格和类型的液晶显示器，便于携带等。而数码管实际上就是做成了具体显示形式的发光二极管，可以显示某些预先设置的图像，显示成本低于发光二极管点阵，但是显示内容基本不可变，且需要相应的驱动电路，基于该系统设计要求，既显示电压又显示电流，更增加了器件、成本，增大了外围电路的复杂性。综上采用选用字符型液晶显示模块 LCD1602（16 字 2 行）显示电压和电流。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业3 3 系统硬件设计系

19、统硬件设计3.13.1 系统主要涉及内容系统主要涉及内容 主电路设计：采用 220V/34V 变压器，通过整流桥整流，滤波之后得到34V 直流电； 单片机控制系统及显示、报警电路：采用 AT89S51 作为主控芯片通过按键输入，经数字电位器 MAX5478 反馈调节 LM2596 FB 端，达到数字控制输出电压的目的。采集输出电压、电流经 ADC0832 模/数转换，单片机控制 LCD1602 显示输出电压和电流。 直流斩波稳压电路：采用 LM2596 开关电源芯片，实现输出电压1.23V24V 可调； 过电流保护电路：采用 MAX4373 电流检测芯片，电流超过额定限值1.8A 时，通过外部

20、电路发送外部中断请求信号，单片机断开 LM2596，并报警。 3.23.2 单片机控制系统及按键、显示电路的设计单片机控制系统及按键、显示电路的设计3.2.13.2.1 单片机系统单片机系统AT89S51 是美国 ATMEL 公司生产的低功耗，高性能 CMOS 8 位单片机，片内含 4KB 的可系统编程的 FLASH 只读程序存储器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准 8051 指令系统及引脚。它集 FLASH 程序存储器既可在线编程（ISP）也可用于传统方法进行编程及通用 8 位微处理器于单片芯片中，ATMEL 公司的功能强大，低价位 AT89S51 单片机可

21、为你提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域6。其主要性能应用参数如下：（1）与 MCS-51 产品指令系统完全兼容；（2）4k 字节在系统编程 FLASH 闪速存储器、128 8 字节内部 RAM；（3）4.05.5V 的工作电压范围，32 个可编程 I/O 口线；（4）2 个 16 位定时/计数器、6 个中断源；（5）全静态工作模式：0HZ33HZ；（6）看门狗（WDT）及双数据指针；精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业（7）低功耗空闲和掉电模式；（8）三级程序加密锁、1000 次擦写周期。对于各个口线功能和应用这里不再赘述。可见利用 AT89S51 完全满足设计需求。3

22、.2.23.2.2 按键设置按键设置 为常用的+5V 和+12V 切换键。每按下一次，单片机就会送相应固定的数3S3S值到数字电位器 MAX5478，通过 MAX5478 分担的电压，来实现输出固定的电压值：+5V 或+12V。 为“+”键，为“”键。同样通过改变单片机写入 MAX5478 易失存储4S5S器的数据来改变 LM2596 的输出电压。3.2.33.2.3 显示电路显示电路 本文设计采用 LCD 显示，用于显示当前电压。其中 LCD 选用字符型液晶显示模块（16 字 2 行）接法可参见图 3-2。AT89S51 的 P1.0P1.7 输出端接 LCD 的D0D7 口线，用于数据输入

23、，RS、R/W、EP 口线分别接 P2.5P2.7 接口4。其中第一行显示电流，显示范围为 01.8A，第二行显示电压，显示范围为1.23V24V。3.2.43.2.4 A/DA/D 转换电路转换电路ADC0832 为 8 位分辨率 A/D 转换芯片，其最高分辨可达 256 级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在 05V 之间。芯片转换时间仅为 32S，具有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。通过 DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。ADC0832 芯片接口说明： 片选使能端,未工作时其输CSCS入端

24、应为高电平，此时芯片禁用，CLK 和DO/DI 的电平可任意。当要进行 A/D 转换精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业时，须先将使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。CS 图 3-1 ADC0832A 芯片管脚 CH0 模拟输入通道 0，或作为 IN+/-使用。CH1 模拟输入通道 1，或作为 IN+/-使用。DI 数据信号输入，选择通道控制。DO 数据信号输出，转换数据输出。本设计选 CH0 通道为采样电流值转换为电压值的模拟量输入通道，CH1 通道为采样电压值的模拟量输入通道。3.2.53.2.5 报警电路报警电路 当出现负载电流超过 1.8A 时，单片机相应外部中断，P

25、3.0 口输出高电平，NPN 管 9014 导通，蜂鸣器报警。R134.7k4.7KR1412Y111.0592MHZC930pFC830pFS3S4R1010KGNDP01P02P03P04P05P07P06P00P01P02P03P04P05P06P07P08P10P09P08P09P10Vcc40P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732EA/Vpp31ALE/PROG30PSEN29WR/P3.616P2.728RD/P3.717P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45MOSI/P1.56MOSO/P1.67SCK/P1.

26、78RST9TXD/P3.111INT0/P3.212INT1/P3.313XTAL218XTAL119Vss20T0/P3.414RXD/P3.010T1/P3.515p2.223p2.324p2.122p2.425p2.526p2.021p2.627AT89S5110KR111KR12C710FS2S5GNDGNDVCCVCCVCCVCCDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6EPR/WRSDB7VDDVSSBLKBLAVLLCD1602VCCCLKDODICSCH0CH1GNDADC0832AP00VCCGNDGNDADIADUGNDSCLSDAGND1KR15Speaker9014V

27、CCP3.0图 3-2 单片机控制系统及按键、显示、报警电路精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业3.33.3 直流稳压电路直流稳压电路3.3.13.3.1 LM2596LM2596 控制电路控制电路LM2596 是降压型开关稳压芯片，能够输出 3A 的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性，且当电路的震荡频率及输入电压改变时,而其他外围元件不改变,输出电压会有较大变化，而 LM2596 在设计时,采用了随着外部条件的变化,内部增益自动补偿这一新技术。固有输出版本有 3.3V、5V、12V，可调输出版本可以输出小于 37V 的各种电压，输入电压可高达 40V,频率为 150KHZ，与低

28、频开关调节器比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需 4 个外接元件7，可以使用通用的标注电感，这更优化了 LM2596 的使用，极大地简化了开关电源电路的设计。在特定的输入电压和输出负载的条件下，输出电压的误差可以保证在4%的范围内，震荡频率误差在15%的范围内，可以用仅 80A 的待机电流，实现外部断电，具有自我保护电路（一个两级降频限流保护和一个在异常情况下断电的过温完全保护电路）8。Vin1FB4Output2ON/OFF5GND3LM2596R1GNDD1CoutCinVIR2L1VO图 3-3 LM2596 可调输出电路应用图 反馈端， 这个管脚把输出端的电压反馈到闭环反馈

29、回路。 FeedBack 这个管脚利用逻辑电平把 LM2596 切断，使输入电流就降到大约 /ON OFF80A。将这个管脚的电压下拉到低于大约 1.3V 时，LM2596 就被打开；而上拉到高于 1.3V（最大到 25V）时，LM2596 就被关断。LM2596 内部包含 150KHZ 振荡器、1.23V 基准稳压电路、热关断电路、电流限制电路、放大器、比较器和内部稳压电路等。为了产生不同的输出电压通常将比较器的负端接基准电压（1.23V） ，正端接外部分压电阻网络。将输出电压的分压电阻网络的输出同内部基准稳压值 1.23V 进行比较，若电压有偏差，则可用放大器控制精选优质文档-倾情为你奉上

30、专心-专注-专业内部振荡器的输出占空比，从而使输出电压保持稳定。对于可调输出电路，输出电压的计算如下： =1.23V （3-1）21(1)OREFRVVRREFV本文用 LM2596 芯片作为数控电源 DC-DC 变换部分的主控芯片，共用两片LM2596，一片用于单片机等数字控制系统+5V 供电9，另一片用于 1.23V24V 可调输出。220V28VVD1VD4IN40043.3FC12200FC2Vin1FB4Output2ON/OFF5GND3LM259668HL1GND+5VVCCD1IN5825C5220FC4470FVI图 3-4 +5V 供电电路Vin1FB4Output2ON/

31、OFF5GND3LM2596HA1WA2LA3HB4WB5LB6WP7SCL13VDD14SDA12A011A110A29GND8MAX54782.4KR168HL2GNDVCCSCLSDAIN5825D2C3470FC6220FVIP2.0图 3-5 LM2596 可调输出稳压电路本系统中 R1=2.4K，R2 为 MAX5478 的输出阻值。且确保“” 、 “”键每按下一次，MAX5478 的输出电阻仅改变 0.196K，步进值改变 0.1V。3.3.23.3.2 MAX5478MAX5478 数字电位器数字电位器MAX5478端到端阻值为50k10，通过连接高端、低端和滑动端可以构成标准

32、分压器，只要保证各端电压在GND和VDD之间，H_、L_和W_端可以任意配置。简单的2线I2C兼容串行接口可以在256级抽头间调节滑动端,非易失存储器存储滑动端精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业位置并在上电时恢复滑动端的位置11。滑动端位置的选择通过I2C接口对电位器编程实现，每个电位器通过一个地址字节，一个命令字节和8位数据设置滑动端位置。图3-6 MAX5478内部结构框图HA A电位器高端；WA A电位器滑动端；LA A电位器低端；WP 写保护输入，接GND允许更改滑动端位置以及在EEPROM中的存储数据，接VDD或开路则使EEPROM处于写保护；SDA I2C串行数据；SCL

33、I2C时钟输入。MAX5478 端到端电阻为 50K，在 256 级抽头间滑动，送至 MAX5478 的数据的最低位每改变 1，则分压电阻变化值 250 2550.196RK输出电压变化值 可见满足系210.19608=0.1005V2.4OUTREFRVVVR 统的设计要求。3.33.3 过电流保护及采样电路过电流保护及采样电路3.3.13.3.1 过流检测及采样电路的设计过流检测及采样电路的设计过电流保护电路采用美信公司的电流检测放大器MAX4373.MAX4373是由电流检测放大器、比较器及基准电压源组成的微功耗、低价电流检测器，提高了电流检精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业测精

34、度，工作电流典型值50A，工作电压范围宽，为2.7V28V，输出失调电压低，最大值1mV。可组成过流保护，比较器输出锁存,有20、50、100三种增益供选择。该电流检测器主要用于笔记本计算机、便携式电子产品、智能电池组及充电器、蜂窝电话、电池管理系统、电源监测及精密电流源等。图3-7中，VO为负载输入电压，工作范围为0V28V,Vcc为器件的工作电压，工作范围为2.7V28V。工作电压Vcc与输入电压可相互独立，但也可合用一个电源。而输入电流检测电路的电压范围在1.23V24V，所以这两个电源必须单独供电。且Vcc的取值必须满足是VccVout+0.25V。S150KR64.7KR540mRs

35、ense10KR7100KR820KR9GNDVCCADUADIRS-7RS+8OUT2CIN13Vcc1COUT16REST5GND4M AX4373FEUAGND4.7KR41KR3VCC15KR2 负载GND9014VOINT1INT0图 3-7 过流检测电路3.3.23.3.2 电流及电压采样原理电流及电压采样原理小阻值检测电阻（如图3-7）串接在负载中，当有负载电流流经负SENSERLOADI载时，在两端产生一个与负载电流成正比例的电压，送入电流检测放LRSENSERLOADI大器。该放大器共模输入电压为。 LOADLIR差模输入电压为 (3-2)SENSELOADSENSEVIR

36、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业放大器输出电压（为放大器增益） 。 （3-OUTLOADSENSEVVIRAVA3） 本系统取，则由式3-2得50vA 650RK(max)2LOADIA40SENSERm，则OUT端的输出电压(满足80SENSEVmV(max)80OUTSENSEVVVmVVA A/D 0832A模拟输入电压的范围)。即电流采样原理为：通过采样输出电压，由公式3-3中，负载电流与MAX4373输出端电压的关系来实现电流采样12。取MAX4373Vcc的工作电压为+5V，满足VccVout+0.25V。 电压采样：如图3-7，取输出负载电压的作为采样电压，且输出电压的

37、最大16值为24V，则采样电压的最大值为4V(满足A/D 0832模拟输入电压的范围)，所以满足要求。3.3.33.3.3 过流保护原理过流保护原理 （1）当未超过设定的阀值电流时，COUT1的输出为低电平，系统LOADI()LOAD THI正常工作；当超过时，由于MAX373的比较器输出具有锁存功能，比LOADI()LOAD THI较器输出高电平并且保持高电平锁存，NPN管9014导通13，送下跳沿信号至送单片机的INT0口，单片机响应中断信号，发送高电平至LM2596的管脚，切断/ON OFFLM2596，断开输出负载供电（此时LM2596的输入电流只有80A） ，同时发送高电平信号至P3

38、.0口，与该端口相连的NPN管导通，蜂鸣器报警。（2）若已经小于，可在端加一个低电平（1.5s） ，同样LOADI()LOAD THIRESET应用下跳沿触发方式，利用INT1使单片机响应中断，送低电平至LM2596管脚,LM2596正常工作，并关蜂鸣器。/ON OFF其中阀值电流（略小于）值，由的设定计算()LOAD THI()LOAD THI(max)LOADI()LOAD THI式： （3-67()70.6()LOAD THSENSEVRRVIRAR4）精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业式3-4中，0.6V是内部基准电压，是检测电阻，是放大器增益。SENSERVA本系统取，由以上

39、参数值可求得()1.8LOAD THIA710RK50vA 。650RK4 4 系统的软件设计系统的软件设计精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业4.14.1 主程序设计主程序设计开始送显示+5V的相关数据至MAX5478是否置Flag=1置Flag=0送显示+12V的相关数据至MAX5478加或减数据至MAX5478延时100ms采样电压电流值至AD转换器系统初始化、开中断设定显示+5V有键按下？+或键？Flag=0?LCD1602显示电压、电流否是否是图 4-1 系统软件流程图首先对系统进行初始化，关蜂鸣器，LCD1602初始化，并开外部中断0、1，设精选优质文档-倾情为你奉上专心-专

40、注-专业定欲输出的电压值，本次设计中预输出电压值为5V。之后再判断是否有键按下，没有按键按下，直接转入采样A/D转换，然后显示。当有“+”或“”按键按下时，做出判断后，单片机加、减送入MAX5478易失存储器的数据，通过LM2596直流斩波稳压电路实现输出电压的稳定。当为设定显示5V、12V切换键按下时，单片机通过判断标志位Flag的值，来确定输入MAX5478易失存储器的相应的固定数据，同样通过LM2596处理后，延时100ms,待电路输出稳定后，经A/D转换后，将转换后的数据处理后送入LCD1602显示电压和电流。 4.1.24.1.2 中断子程序设计中断子程序设计当出现过流时，由外部中断

41、 0 的下跳沿触发方式，相应标志位 IE0 置 1，单片机响应中断，将 LM2596 关断，并使蜂鸣器报警。当复位 MAX4373 时，同样利用外部中断 1 下跳沿触发方式，单片机开启 LM2596，并关断蜂鸣器。蜂鸣器报警关断LM2596开始中断返回关蜂鸣器启动LM2596开始中断返回图 4-2 中断子程序流程图4.24.2 数字电位器软件设计数字电位器软件设计要改变 MAX5478 输出的电阻值，需要向 MAX5478 写入相关的命令。本系统只涉及写入其易失存储器的相关命令。表 4-1 MAX5478 相关命令地址字节命令字节数据字节0101A2A1A000001000100HFFH由图

42、3-5，A2A1A0=000,则地址为 50H,命令字节为 11H。由于采用 I2C 接口来实现电位器的编程，通信总线是串行传输总线，两根线（串行时钟线 SCL 和串行精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业数据线 SDA）实现全双工同步数据传送14。 开始发送起始信号发送命令字节发送地址字节发送数据字节发送停止信号置 I2C通信故障收到应答 信号？收到应答 信号？收到应答 信号？返回否是是否是否图 4-3 MAX5478 写入易失存储器数据流程图4.34.3 A/DA/D 转换软件设计转换软件设计表 4-2 ADC0832A 地址设置精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业通道地址通道S

43、GL/DIFODD/SIGN01工作方式说明00+01+差分方式10+11单端输入方式ADC0832A 转换的说明如下5：（1）当要进行 A/D 转换时，须先将 CS 使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。 （2）同时由处理器向芯片时钟输入端 CLK 输入时钟脉冲，DO/DI端则使用 DI 端输入通道功能；（3）在第 1 个时钟脉冲的下沉之前 DI 端必须是高电平，表示启始信号。在第 2、3 个脉冲下沉之前 DI 端应输入 2 位数据用于选择通道功能；（4）到第 3 个脉冲的下沉之后 DI 端的输入电平就失去输入作用，此后DO/DI 端则开始利用数据输出 DO 进行转换数据的读取；（

44、6）从第 4 个脉冲下沉开始由 DO 端输出转换数据最高位 DATA7。 （7）随后每一个脉冲下沉 DO 端输出下一位数据。直到第 11 个脉冲时发出最低位数据 DATA0，一个字节的数据输出完成。（9）最后将 CS 置高电平禁用。在 AD 转换开始，将片选信号拉低，然后启动转换。当 CH=00 时，选择通道一采样电流值转换后的模拟电压值进行转换，如果 CH 不等于 00，则通道二输入的采样电压值进行转换。因为只需 8 位，所以只需采样第一组数据就将 CS 拉高，返回采样值。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 通道0进行电流采样转换启动AD转换返回AD转换结果通过1进行电压采样转换开始

45、CH=00？CS=0CS=1是否图 4-4 ADC0832A 转换软件流程图4.4 LCD1602 软件设计软件设计LCD的数据总线与AT89S51的P1口相连，用P2.5P2.7口做其控制总线。在写操作时，先设置RS和R/W状态，再设置数据，然后产生E使能信号脉冲（下降沿有效），最后复位RS、R/W状态。采样信号AI、AU经ADC0832A转换后的数据并不是真实的电流值和电压值。由公式(3-3)得负载电流 。由图3-4得负载电压，*2OUTOUTLOADSENSEVVVIRA*6OUTVAU所以将数据处理后送入LCD1602。因电压的最大值到24V,所以电压最高显示到十位，最低到百分位。而电流，则最高位显示到个位，最低位达到千分位()1.8LOAD THIA精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业15。开显示清屏延时延时延时开始关显示设置显示模式设第一行显示位置延时设第二行显示位置显示输出电流值显示输出电压值返回图 4-5