数控直流电压源

1、目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc307655268 1绪论 PAGEREF _Toc307655268 h 1 HYPERLINK l _Toc307655269 2系统各方案论证 PAGEREF _Toc307655269 h 3 HYPERLINK l _Toc307655270 设计要求 PAGEREF _Toc307655270 h 3 HYPERLINK l _Toc307655271 总体设计方案论证 PAGEREF _Toc307655271 h 3 HYPERLINK l _Toc307655272 稳压输出方案论证 PAGEREF _T

2、oc307655272 h 4 HYPERLINK l _Toc307655273 显示方案论证 PAGEREF _Toc307655273 h 4 HYPERLINK l _Toc307655274 电源方案论证 PAGEREF _Toc307655274 h 4 HYPERLINK l _Toc307655275 系统总体设计方案图 PAGEREF _Toc307655275 h 5 HYPERLINK l _Toc307655276 3各模块设计 PAGEREF _Toc307655276 h 6 HYPERLINK l _Toc307655277 3.1 AT89S51单片机 PAGE

3、REF _Toc307655277 h 6 HYPERLINK l _Toc307655278 键盘模块设计 PAGEREF _Toc307655278 h 8 HYPERLINK l _Toc307655279 键盘控制器MM74C922 PAGEREF _Toc307655279 h 8 HYPERLINK l _Toc307655280 3.2.2 MM74C922接口电路 PAGEREF _Toc307655280 h 9 HYPERLINK l _Toc307655281 3.3 D/A转换模块设计 PAGEREF _Toc307655281 h 10 HYPERLINK l _To

4、c307655282 3.3.1 D/A转换器DAC0832 PAGEREF _Toc307655282 h 10 HYPERLINK l _Toc307655283 3.3.2 DAC0832接口电路 PAGEREF _Toc307655283 h 12 HYPERLINK l _Toc307655284 可调稳压电路 PAGEREF _Toc307655284 h 13 HYPERLINK l _Toc307655285 转换模块的设计 PAGEREF _Toc307655285 h 13 HYPERLINK l _Toc307655286 3.5.1 A/D转换器ADC0809 PAGE

5、REF _Toc307655286 h 13 HYPERLINK l _Toc307655287 3.5.2 ADC0809接口电路 PAGEREF _Toc307655287 h 15 HYPERLINK l _Toc307655288 显示模块的设计 PAGEREF _Toc307655288 h 16 HYPERLINK l _Toc307655289 显示器LCD1602 PAGEREF _Toc307655289 h 16 HYPERLINK l _Toc307655290 3.6.2 LCD1602接口电路 PAGEREF _Toc307655290 h 17 HYPERLINK

6、l _Toc307655291 电源电路 PAGEREF _Toc307655291 h 18 HYPERLINK l _Toc307655292 电源设计 PAGEREF _Toc307655292 h 18 HYPERLINK l _Toc307655293 4程序设计 PAGEREF _Toc307655293 h 20 HYPERLINK l _Toc307655294 主控程序 PAGEREF _Toc307655294 h 20 HYPERLINK l _Toc307655295 4.2 D/A子程序 PAGEREF _Toc307655295 h 20 HYPERLINK l _

7、Toc307655296 4.3 A/D子程序 PAGEREF _Toc307655296 h 21 HYPERLINK l _Toc307655297 4.4 键盘子程序 PAGEREF _Toc307655297 h 22 HYPERLINK l _Toc307655298 步进步减子程序 PAGEREF _Toc307655298 h 22 HYPERLINK l _Toc307655299 设置子程序 PAGEREF _Toc307655299 h 23 HYPERLINK l _Toc307655300 5设计总结 PAGEREF _Toc307655300 h 25 HYPERLI

8、NK l _Toc307655301 参考文献 PAGEREF _Toc307655301 h 26 HYPERLINK l _Toc307655302 附件一：总原理图 PAGEREF _Toc307655302 h 27 HYPERLINK l _Toc307655303 附件二：程序编写 PAGEREF _Toc307655303 h 28 HYPERLINK l _Toc307655304 致谢 PAGEREF _Toc307655304 h 37摘 要本设计是以AT89S51单片机为主控制器的数控直流电压源。其中单片机系统是数控电压源的核心。它通过软件的运行来控制整个仪器的工作，从而

9、完成设定的功能。通过数字键盘来设置直流电源的输出电压，输出电压范围为0V，最大输出电流为500mA，并可由液晶屏LCD1602显示实际输出电压值。本设计由单片机程序控制输出数字信号，经过D/A转换器DAC0832输出模拟量，再经过稳压电路和A/D转换器ADC0809转换,最后输出各种设备所需要的电压。实际测试结果表明，本系统可实际应用于需要高稳定度小功率恒压源的领域。关键字：直流稳压电源；单片机；数控；DAC0832AbstractThis design uses AT89S51 SCM as the core device design a numerical control DC volt

10、age source system. SCM system is the core of the numerical control voltage source. It is through the operation of the software to control the whole instruments work, so as to complete the function of the device. It can install DC- through the matrix keyboard controller. The maximum current output is

11、 500mA, and can show the actual pipe by digital LCD1602 output voltage values. This system consists of microcontroller program output digital signal, through D/A converter (DAC0832) output analog amplifier, and then after a voltage-stabilizing circuit and A/D converter ADC0809, outputting voltage of

12、 equipment needed finally. Test results show that this system application in need of high stability of small power constant-voltage source fields.Key words：DC stabilized power supply; HYPERLINK app:ds:SCM t SCM; digital control; DAC08321绪论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

13、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。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。数控电源是从80 年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电源技

14、术有了长足的发展。但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件1。新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90 年代，己出现了数控精度达到的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分。目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦。数字化智能电源模块是针对传统智能电源模块的不足提出的，数字化能够减少

15、生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可维护性。电源采用数字控制，具有以下明显优点：1、易于采用先进的控制方法和智能控制策略，使电源模块的智能化程度更高，性能更完美。2、控制灵活，系统升级方便，甚至可以在线修改控制算法，而不必改动硬件线路。3、控制系统的可靠性提高，易于标准化，可以针对不同的系统(或不同型号的产品)，采用统一的控制板，而只是对控制软件做一些调整即可。4、系统维护方便，一旦出现故障，可以很方便地通过RS232接口或RS485接口或USB接口进行调试，故障查询，历史记录查询，故障诊断，软件修

16、复，甚至控制参数的在线修改、调试；也可以通过MODEM远程操作。5、系统的一致性好，成本低，生产制造方便。由于控制软件不像模拟器件那样存在差异。所以，其一致性很好。由于采用软件控制，控制板的体积将大大减小，生产成本下降。6、易组成高可靠性的多模块逆变电源并联运行系统。为了得到高性能的并联运行逆变电源系统，每个并联运行的逆变电源单元模块都采用全数字化控制，易于在模块之间更好地进行均流控制和通讯或者在模块中实现复杂的均流控制算法(不需要通讯)，从而实现高可靠性、高冗余度的逆变电源并联运行系统。2系统各方案论证设计要求（1）输出电压：；（2）步进：；（3）最大输出电流：500mA；（4）纹波电压小于

17、10mV；（5）使用LCD进行数字显示。2.2总体设计方案论证方案一：此方案采用传统的调整管方案，主要特点在于使用一套十进制计数器完成系统的控制功能，一方面完成电压的译码显示，另一方面其输出作为EPROM的地址输入，而由EPROM 的输出经D/A 变换后去控制误差放大的基准电压，以控制输出步进。方案二：采用51 系列单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变输出电压值的大小。为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，可以经过ADC0809进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理及显示。采用软件方法来解决数据的预置以及电压的步进控制，使系统硬件更加简洁，各类功能易

18、于实现本系统以直流电源为核心，利用51 系列单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电压，设置步进等级可达，并可由液晶显示器显示实际输出电压值和电压设定值。利用单片机程控输出数字信号，经过D/A 转换器（DA0832）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大。单片机系统还兼顾对恒压源进行实时监控，输出电压经过电流/电压转变后，通过A/D 转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，经单片机分析处理，通过数据形式的反馈环节，使电压更加稳定，构成稳定的压控电压源2。经过比较：对于本次设计采用方案二，使设计出的数控稳压电源更加简单方便而且实用。方案一采用中、小规模器件实现系统的数控部分，使用的芯片很多，造

19、成控制电路内部接口信号繁琐，中间相互关联多，抗干扰能力差。在方案二中采用单片机完成整个数控部分的功能，也便于系统功能的扩展。2.3稳压输出方案论证方案一：采用线性调压电源以改变其基准电压的方式使输出电压增加/减少， 这样不得不考虑整流滤波后的纹波对输出的影响。方案二：使用稳压放大电路对电压的比较放大由于稳压放大电路具有很大的电源电压抑制比，可以大大减小输出端的纹波电压。比较以上两个方案的优缺点：我们采用方案二。因为在方案一中输出的电压很难跟踪电压的快速变化，而方案二中的输出电压波形与 DAC0832的输出波形相同，不仅可以输出直流电平，而且只要预先生成产生波形的量化数据，便可以输出多种波形，使

20、系统产生的信号源有一定的驱动能力。 2.4显示方案论证 方案一：使用数码管显示使用多位数码管显示，显示不灵活。方案二：使用LCD1602液晶显示液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富、超薄轻巧等优点。设计要求能显示当前电压值。考虑到数码管显示过于单调，因此采用采用液晶显示。液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富等特点，现在点阵型液晶显示模块已经是单片机应用设计中常用的信息显示器件了。即采用方案二。2.5电源方案论证方案一：可选用开关电源开关电源是近代普遍推广的电源，具有效率高、波纹系数大、电压范围宽、输出电压稳定等特点。方案二：可选用稳压电源稳压电源是在负载功率变化时，输出电压仍然

21、保持固定的电压值，且波纹系数小。稳压电源是使用电子电路输出电压达到稳定目的的电源。由于开关电源的纹波系数比较大，且设计要求电压纹波不大于10mV 。因此采用常用的稳压电源来作为整个系统的电源。所以用方案二。2.6系统总体设计方案图本数控直流稳压电源的设计以一稳压电源为基础，以高性能单片机系统为控制核心，以稳压驱动放大电路、D/A转换电路、A/D转换电路为外围的硬件系统，在检测与控制软件的支持下实现对电压输出的数字控制，通过对稳压电源输出的电压进行数据采样与给定数据比较，从而调整和控制稳压电源的工作状态及监测开关电路的输出电流大小3。本数控直流稳压电源实现以下功能：键盘可以直接设定输出电压值；可

22、快速调整电压；LCD显示电压值等。总电路结构图如图1所示。AT89S51矩阵键盘LCD1602C显示D/A转换DAC0832A/D转换ADC0809可调稳压电路稳压电源+5V+15V-15V键盘控制MM74C922图1 总体结构图3各模块设计3.1 AT89S51单片机（1）AT89S51简介我们采用8051系列的AT89S51作为CPU，AT89S51是一种带4K字节FLASH可编程可擦除只读存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术

23、制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容4。（2）主要特性1、与MCS-51兼容；2、8位字长的CPU；3、可在线ISP编程的4KB片内FLASH存储器，用于程序存储，可擦写1000次；4、256B的片内数据存储器，其中高128字节地址被特殊功能寄存器SFR占用；5、可编程的32根I/O口线（P0P3）；6、2个可编程16位定时器；7、一个数据指针DPTR；8、1个可编程的全双工串行通信口；9、具有“空闲”和“掉电”两种低功耗工作方式；10、可编程的3级程序锁定位；11、工作电源的电压为5（10.2）V；12、振荡器最高频率为24MHz；13、编程频率324 MHz，编程电流1mA

24、，编程电压为5V5。（3）芯片引脚排列与名称DIP封装形式的AT89S51的芯片引脚排列与名称如图2所示。图2 AT89S51的芯片引脚排列与名称VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位并行漏极开路双向I/O口，作为输出时可驱动8个TTL负载。该口内无上拉电阻，在设计中作为D/A，A/D及液晶显示器的数据口。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4个TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，该口在设计中低四位作为键盘输入口，高四位与RST作为在线编程下载口。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲

25、器可接收/输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，可作为输入。在作为输出时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流6。该口在设计中作为D/A，A/D及液晶显示器的控制口。P3口：P3口管脚是带内部上拉电阻的8位双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流，这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89S51的一些特殊功能口，如下表1所示；该口在设计中使用其特殊功能作为D/A，A/D读写信号的控制口。和A/D的中断输入口。表1 各端口引脚与复用功能表端口引脚复用功能P30

26、RXD（串行输入口）P31TXD（串行输出口）P32/INT0（外部中断0）P33/INT1（外部中断1）P34T0（记时器0外部输入）P35T1（记时器1外部输入）P36/WR（外部数据存储器写选通）P37/RD（外部数据存储器读选通）RST：该引脚为复位信号输入端，高电平有效。在振荡器稳定工作情况下，该引脚被置成高电平并持续两个机器周期以上是系统复位。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。该引脚在设计中作为锁存器和A/D的时钟信号。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。/EA/VPP：/EA为访问芯

27、片内部和芯片外部程序存储器的选择信号。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：芯片内振荡器放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：芯片内振荡器放大器的输出。 3.2键盘模块设计3键盘控制器MM74C922（1）MM74C922简介键盘的作用是对单片机进行数据的输入，设计中要求是能对电压进行“+”、“-”，以及电压值的设定，所以我们采用键盘为44的薄膜矩阵键盘，再用MM74C922芯片进行识别按键后送到AT89S51的并行口P1，P1口中的四个端口将作为键盘输入口。由于传统的44矩阵键盘识别处理程序的编写相对比较烦琐。所以我们采用MM74C922芯片

28、来将44矩阵键盘的键值转换成4位BCD码以简化程序的编写。（2） 主要特性该芯片由CMOS工艺技术制造，工作电压3-15V，具有“二键锁定”功能，编码输出为三态输出，可直接与微处理器数据总线相连接，内部振荡器能完成44矩阵键盘扫描，亦可以用外部振荡器使键盘操作与其它处理相同步，通过外接电容可避免开关发生前、后沿弹跳所需的延时。有按键按下时数据有效线变高，同时封锁其它键，片内锁存器将保持键盘矩阵的4位编盘，可由微处理器读出（3）芯片引脚排列与名称DIP封装形式的MM74C922的芯片引脚排列与名称如图3所示。图3 MM74C922的芯片引脚排列与名称VCC：供电电压（+5+15）；GND：接地；

29、Y1Y4：矩阵键盘行输入，其内部接有上拉电阻；X1X4：矩阵键盘列输入；OUT1OUT4：矩阵键盘列输出；OSC：振荡器输入；DA：按键有效输出，当有任意键按下是DA输出高电平；/OE：输出有效端，低电平有效。MASK：键盘屏蔽端。3 MM74C922接口电路设计中MM74C922的输出口与P1口的低四位相连接，DA端通过反向器与P3.2相连接。每当有按键按下时，DA就会产生高电平，同时向P1口低四位传送16进制的BCD码，分别对应16个按键。MM74C922与键盘及AT89S51的接线图见图46。键盘所代表的功能见表2。图4 MM74C922接口电路表2 键盘功能表键盘数功能键盘数功能SW1

30、1SW97SW22SW108SW33SW119SW4减SW12复位SW54SW13点SW65SW140SW76SW15确认SW8取消SW16加3.3 D/A转换模块设计3 D/A转换器DAC0832（1）DAC0832简介，由此可以采用8位的D/A转换器就能满足设计要求。因此我采用常用的DAC0832芯片。8位字长的D/A转换器DAC0832具有256种状态，能满足设计需要。DAC0832芯片是具有两个输入数据寄存器的8位DAC，它能直接与AT89S51单片机相连接。（2）主要特性1、8位分辨率；2、电流型输出，稳定时间为1uS；3、可双缓冲输入，单缓冲输入或直接数字输入；4、单一电源供电（+

31、5+15V）；5、低功耗（20mW）。（3）芯片引脚排列与名称DIP封装形式的DAC0832的芯片引脚排列与名称如图5所示。图5 DAC0832的芯片引脚排列与名称VCC：电源电压，+5V。GND：地线输入端。D0D7：8位数字量输入引脚。单片机由这8根线传送给D/A转换数字量。D7为最高有效位，D0为最低有效位。Vref：参考电压端。/CS：片选信号，当/CS为低电平时候，芯片被选中工作。ILE：允许数字量输入线。高电平有效。/XREF：传送控制输入线，低电平有效。/WR1，/WR2：写命令输入线。Rfb：运算放大器反馈线。Iout1，Iout2：模拟电流输出线，Iout1+Iout2为一常

32、数。3 DAC0832接口电路DAC0832 主要特点是输入为双缓冲结构，数字信号在进入D/A转换前，将经过两个独立控制的8 位锁存器传送。其优点是D/A 转换的同时，DAC寄存器中保留现有的数据，而在输入寄存器中可送入新的数据。系统中多个D/A转换器内容可用一公共的选通信号选通输出。，当电压控制字从0，2，4，到198时，可调稳压源将输出0.0，0.1，9.9。由于DAC0832是电流输出型，输出的电流随输入的电压控制字线性变化。若要得到电压，还将需要外接一个运算放大器来实现电流到电压的转换。由于DAC0832 输出端必加集成运算放大器，所以需外加LM324相配适用7。考虑到设计需要，我采用

33、了单缓冲双级性的接法，如图6所示。图6 DAC0832接口电路其计算公式为：其中Vref为参考电压，D为DAC0832接收到的数据。5为DAC0832基准电压。如果图中所示电阻RX，RY，RZ的阻值选取适当，则输出电压范围在电压控制字从0，2，4，到198变换时根据上式计算可得输出电压为+4.9V-5V，正好满足后续电路的要求。其中P2.7为DAC0832的片选控制端。可调稳压电路为了获得较大的负载电流，可调稳压部分使用了最大输出电流为1A的7805三端集成稳压块。7805原本是输出固定电压为5V的集成稳压块，但可以外接电路来改变输出电压值。可调稳压的电路见图7。图7 可调稳压电路设运放为理想

34、状态。这时，可认为运放输入电压很小。即：其中Vin为D/A部分输出的双级性电压，5为7805的稳压值。由上式可见，Vout与Vin之间成线形关系，当Vin发生变化时，输出电压也会改变。由于Vin是DAC0832输出电压，它的范围是+4.9V-5V，因而Vout的变化可以从0.0V9.9V。经实验证明：这种可调稳压输出具有良好的负载特性，输出最大负载电流可达到1A。电压输出端接上500mA负载与未接负载（空载）之间输出电压仅相差0.04V以内。3.5.A/D转换模块的设计3.5.1 A/D转换器ADC0809（1）ADC0809简介ADC0809是美国国家半导体公司生产的8位ADC，它是采用逐次

35、逼近的方法来完成A/D转换的。ADC0809由单一+5V电源供电，片内有带锁存功能的8路模拟多路开关，可对8路05V的输入模拟电压信号分时进行转换，完成一次转换约需100us；输出具有TTL三台锁存缓冲器，可以直接接到单片机数据总线上。通过适当的外接电路，ADC0809可对05V的双级性模拟信号进行转换。（2）主要特性1、8路8位A/D转换器，即分辨率8位； 2、具有转换起停控制端； 3、转换时间为100s；4、单5V电源供电；5、模拟输入电压范围05V，不需零点和满刻度校准； 6、工作温度范围为-4085摄氏度；7、低功耗，约15mW。（3）芯片引脚排列与名称DIP封装形式的ADC0809的

36、芯片引脚排列与名称如图8所示。图8 0809引脚图排列与名称各引脚功能说明如下：VCC：电源电压，+5V。GND：地线输入端。D0D7：8位数字量输出引脚。A/D转换结果由这8根线传送给单片机。D7为最高有效位，D0为最低有效位。IN0IN7：8路模拟量输入引脚。Vref(+)：参考电压正端。Vref(-)：参考电压负端。START：启动信号输入端。START为正脉冲，其上升沿清除ADC0808的内部的各寄存器，其下降沿启动A/D开始转换。ALE：地址锁存启动信号。在ALE的上升沿，将A、B、C上的通道地址锁存到内部的地址锁存器。START和ALE两信号用于启动A/D转换。EOC：转换完成信号

37、。当EOC上升为高电平时，表明内部A/D转换已完成。OE：允许输出信号。当OE=1时，即为高电平，允许输出锁存器输出数据。CLK：时钟输入信号。0809的时钟频率范围在101200kHz，典型值为640kHz。A、B、C：3位地址输入线。经过译码后可选通IN0IN78个通道中的一个通道进行转换。A、B、C的输入与选通的通道的关系如表3所示。表3 A、B、C的输入与选通的通道的关系被选通的通道C B A被选通的通道C B AIN00 0 0IN41 0 0IN10 0 1IN51 0 1IN20 1 0IN61 1 0IN30 1 1IN71 1 13.5.2 ADC0809接口电路由于输出电压

38、范围是0.0V9.9V超出了ADC0809的测量范围，因此使用电位器将输出电压分压后送至ADC0809的输入端。ADC0809与AT89S51的接口电路如图9所示。图9 ADC0809接口电路其中P2.6为0809的片选信号，与WR和RD分别通过或非门接到0809的START和OE上，EOC通过非门与AT89S51的INT1相接。由于0809需要时钟信号，因此可以从AT89S51的ALE端得到6分频的振荡信号，为了使6分频后的信号能够满足0809的需求，我们所采用的是4M的晶体振荡器。3.6显示模块的设计3.6.1显示器LCD1602（1）LCD1602简介本设计中采用了1602型点阵式液晶显

39、示器。LCD技术和半导体技术的结合使该显示模块具有较高的可靠性和低功耗性。1602型点阵式液晶显示模块内部有字符存储器和数据存储器。该显示模块可直接与AT89S51单片机相接，所有的显示功能由控制器传送指令来实现。它由单一的+5V的电源供电，数据传送方式分为4位和8位两种。内有显示92个ASCII字符和92个特殊字符的字库。（2）引脚排列与名称1602C引脚排列与名称如图10所示。图10 1602引脚排列与名称VSS：电源地。VDD：电源正极，4.55.5V，通常使用5V电压。VEE：LCD对比度调节端，电压调节范围为05V。RS：写入数据或者指令选择端。要写入指令时，使RS为低电平；要写入数

40、据时，使RS为高电平。 R/W：读写控制端。R/W为高电平时，读取数据；R/W为低电平时，写入数据。 E：LCD模块使能信号控制端。写数据时，需要下降沿触发。D0D7：8位数据总线，三态双向。如果I/O口资源紧张的话，该模块也可以只使用4位数据线D4D7接口传送数据。BKA： LED背光正极。需要背光时，BKA串接一个限流电阻接VDD，BLK接地，实测该模块的背光电流为50mA左右。BLK： LED背光地端。3.6.2 LCD1602接口电路LCD1602与AT89S51的接口电路如图11所示8。图11 LCD显示电路3.7电源电路本设计共用到电源有三种：即15V，+5V 。我们可以用稳压电源

41、来实现要求。稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成，如图12所示。电源变压器整流电路稳压电路滤波电路U22U3U4U5U12图12 电源方框及波形图3.7.1电源设计输入220V，50Hz交流电。经电源变压器、全桥整流、滤波、稳压后得到15V和+5V三种输出，+5V部分供单片机及D/A，A/D，显示等部分使用，电流最大约400mA；+15V和-15V部分供运放使用，最大电流不超过50mA。在电源电路中，对于滤波电容的选择，要考虑：（1）整流管的压降；（2）7805、7815、7915最小允许压降；（3）电网波动10%。从而对于电源：允许最大波纹的峰峰值； 接近似电流放电计算，假

42、设（通角），则选取滤波电容。对于+5V电源允许的最大纹波峰峰值； 选取滤波电容。电路如图13所示。图13电源部分原理图4程序设计4.1主控程序图14为系统主控程序9。开始系统初始化D/A子程序键盘处理子程序A/D子程序有键按下？显示子程序是否图14 系统主控程序框图4.2 D/A子程序图15为D/A子程序框图。开始将显示值转换成对应的数字量数字量送D/A返回1图15 D/A子程序框图可以看出，D/A子程序的作用是将设定的数字量通过变换送给D/A。4.3 A/D子程序图16为A/D子程序框图。开始返回将输出电压转换成数字量与送D/A数字量相比较是否相等？将送D/A数字量减02H相等不等大于送D/

43、A数字量？是否将送D/A数字量加02H1图16 A/D子程序框图由A/D子程序框图看出，修改精度为两个数字量，由于A/D和D/A的精度限制，修改量只能达到0.1V，但足已满足设计需要。4.4 键盘子程序图17为键盘子程序框图。开始判断按键+-设 置其 它步进，步减子程序设置子程序返回图17 键盘子程序框图框图4步进步减子程序图18为步进，步减子程序框图。开始D/A数字量加02H为“+”？1否是D/A数字量加02H返回是否为9.9V否是否为0.0V否保持不变为“-”？是是是图18 步进，步减子程序框图由步进，步减子程序框图可以看出，如果每次把D/A的数字量加02H，可以使步进量和步减量为10。如

44、果采用更高位的D/A转换器。可以使步进量和步减量进一步的减小,以满足更高的要求。4设置子程序图19为设置子程序框图。返回数字键？显示PLEASE SETVOLTAGE V判断按键显示PLEASE SET VOLTAGE X V否判断按键是显示PLEASE SET VOLTAGE X. V是取消键？显示 SET CANCLE VOLTAGE A.B V（AB为设置前电压值）是否判断按键“。”键？否取消键？是22否3数字键？否取消键？是否3判断按键显示PLEASE SET VOLTAGE X.Y V是4确认键？否取消键？否是4显示SET COMPLATE VOLTAGE X.Y V是开始图19 设

45、置子程序框图由设置子程序可以看出，进入设置子程序后就屏蔽了“+”，“-”和设置键。然后逐步判断按键，执行相应程序。5设计总结在本次毕业设计的过程中，我发现很多的问题，给我的感觉就是很难，很不顺手，看似很简单的电路，要动手把它给设计出来，是很难的一件事，主要原因是我们没有经常动手设计过电路，还有资料的查找也是一大难题，这就要求我们在以后的设计中，应该注意到这一点，更重要的是我们要学会把从书本中学到的知识和实际的电路联系起来，这不论是对我们以后的就业还是学习，都会起到很大的促进和帮助，我相信，通过这次的毕业设计，在以后的时间中我会更加努力，力争把这门课学好，学精。同时，通过本次毕业设计，巩固了我们

46、学习过的专业知识，也使我们把理论与实践从真正意义上相结合了起来；考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料，和组织材料的综合能力；从中可以自我测验，认识到自己哪方面有欠缺、不足，以便于在日后的时间中得以改进、提高；通过使用电路CAD 软件Protel 99 se ，也让我们了解到计算机辅助设计(CAD)的智能化，有利于提高工作效率。参考文献1 宋开军，杨国渝智能稳压电源设计J HYPERLINK :/ lunwentianxia /class_free/148_1.shtml 电子技术，2003(10)：48-492 高松基于单片机的数控直流稳压电源J陶瓷研究与职业教育，2008(2)：43

47、-443 谢明亮，马学强，苏向阳数控直流稳压电源J数字技术与应用，2009(12)：10-114 高伟AT89C51单片机原理及应用（第一版）M北京：国防工业出版社，2008：71-755 潘永雄新编单片机原理与应用M西安：西安电子科技大学出版社，2007：19-25，65-666 江太辉MCS-51系列单片机原理与应用M广州：华南理工大学出版社，1900：40-457 李洪明LM324四运放的应用J无线电，1991(9)：39-408 赵亮液晶显示模块LCD1602应用J电子制作，2007(3)：58-59 9 汤竞南，沈国琴51单片机C语言开发与实例M北京：人民邮电出版社，2008：1-4

48、，89-9510 张萌，和湘，姜斌单片机应用系统开发综合实例（第一版）M北京：清华大学出版社，2007：94-97附件一：总原理图附件二：程序编写键盘扫描程序#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit key1=P10;sbit key2=P11;void delay(uint z); uchar keyscan() / 键盘扫描程序 uchar temp,num; num=17; temp=P1; temp=temp&0 xf0; while(temp!=0 xf0) delay(20); temp=P1;

49、 temp=temp&0 xf0; if(temp!=0 xf0) /delay(10); /延迟去抖 P1=P1&0 xf0; while(P1!=0 xf0); switch(temp) case 0 xd0:num=8;break; / p1.0与p1.5的交处, case 0 xb0:num=9;break; case 0 x70:num=15;break; default:break; else break; P1=0 xfd; temp=P1; temp=temp&0 xf0; while(temp!=0 xf0) delay(20); temp=P1; temp=temp&0 x

50、f0; if(temp!=0 xf0) /delay(10);P1=P1&0 xf0;while(P1!=0 xf0); switch(temp) case 0 xe0:num=4;break; case 0 xd0:num=5;break; case 0 xb0:num=6;break; case 0 x70:num=14;break; default:break; else break; P1=0 xfb; temp=P1; temp=temp&0 xf0; while(temp!=0 xf0) delay(20); temp=P1; temp=temp&0 xf0; if(temp!=0

51、 xf0) /delay(10); P1=P1&0 xf0;while(P1!=0 xf0); switch(temp) case 0 xe0:num=1;break; case 0 xd0:num=2;break; case 0 xb0:num=3;break; case 0 x70:num=13;break; default:break; else break; P1=0 xf7; temp=P1; temp=temp&0 xf0; while(temp!=0 xf0) delay(20); temp=P1; temp=temp&0 xf0; if(temp!=0 xf0) /delay(

52、10); P1=P1&0 xf0;while(P1!=0 xf0); switch(temp) case 0 xe0:num=10;break; case 0 xd0:num=0;break; case 0 xb0:num=11;break; case 0 x70:num=12;break; default:break; else break; return num;主程序 #include#include#include#include#includekeyscan.h#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define dac0832 XBYTE0X7FFF /P2.7作片选，启动DA转换#define int0 XBYTE0X7FF8 /结束AD转换，锁存通道0，读出AD值uc