基于单片机灵能稳压电源的设计

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摘要

本文介绍了一种基于单片机的智能稳压电源的设计方案，其核心技术是通过单片

机控制数模转换来改变其后的稳压模块的输出。该系统由整流滤波初步稳压部分、单片机控制部分、DAC和显示部分组成，该稳压电源能连续步进可调，并且可实时显示，弥补了传统稳压电源的不足。

方案三：由运放组成的串联型稳压电源，电路如图2.4

图2.4串联型稳压电路

方案一与方案二都可实现稳定的电压输出，而且电路结构简单，但方案一电压输出固定，方案二虽然电压可调但很难实现步进调理。方案三既可实现稳定的电压输出，而且输出电压连续步进可调，满足设计要求。在方案三中用到了运放、单片机、数模转换DAC0832，这些器件都需要稳定的工作电压，因此系统最终的选择方案一与方案三相结合，采用方案一实现系统的工作电压，采用方案三实现系统稳压电源的连续步进可调[8]。

3.2系统框图

系统由各个模块组成，由各个模块组成的系统框图如图2.5所示。

电源电路

图2.5系统框图

按键控制AT89C51单片机显示电路调整电路比较电路取样电路DAC

第三章主要器件介绍

3.1AT89C51简介

本课题设计的直流稳压电源的核心控制器件选用AT89C51[1]。AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT8920C51是他的精简版，为好多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案，引脚图如图3.1。

图3.1AT89C51引脚图

AT89C51主要特性·与MCS-51兼容

·4K字节可编程闪烁存储器·寿命：1000写/擦循环·数据保存时间：10年·全静态工作：0Hz-24Hz·三级程序存储器锁定·128*8位内部RAM·32可编程I/O线

·两个16位定时器/计数器·5个中断源·可编程串行通道

·低功耗的闲置和掉电模式·片内振荡器和时钟电路

3.2DAC0832工作原理

直流稳压电源的数模转换采用通用芯片DAC0832。DAC0832的原理框图如图3.2所示。DAC0832主要由8位输入寄放器、8位DAC寄放器、8位D/A转换器以及输入控制电路四部分组成。8位输入寄放器用于存放主机送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存，由加以控制；8位DAC寄放器用于存放待转换的数字量，由加以控制；8位D/A转换器输出与数字量成正比的模拟电流；由与门、非与门组成的输入控制电路来控制2个寄放器的选通或锁存状态。

DI0DI7&&&8位输入寄放器LE18位DAC寄放器LE28位D/A转换器VrefIout2Iout1RfbAGNDVCCDGNDILECSWR1WR2XFER图3.2DAC0832原理框图

当WR2和XFER同时有效时，8位DAC寄放器端为高电平“1〞，此时DAC寄放器的输出端Q跟随输入端D也就是输入寄放器Q端的电平变化；反之，当端为低电平“0〞时，第一级8位输入寄放器Q端的状态则锁存到其次级8位DAC寄放器中，以便第三级8位DAC转换器进行D/A转换。

一般状况下为了简化接口电路，使其次级8位DAC寄放器的输入端到输出端直通，只有第一级8位输入寄放器置成可选通、可锁存的单缓冲输入方式。特别状况下可采用双缓冲输入方式，即把两个寄放器都分别接成受控方式。DAC单极性输出方式如图3.3所示。

图3.3DAC单极性输出电路

WR8051P2.7CSIout1XFERWR1WR2Iout2AGNDDGNDAVoutP074LS373GALEDI7--0RfbDAC0832VccILEVref+5V3.3数码管显示原理

3.3.1数码管结构

输出电压采用7段数码管进行显示。数码管由8个发光二极管（以下简称字段）构成，通过不同的组合可用来显示数字0?9、字符A?F、H、L、P、R、U、Y、符号“?〞及小数点“?〞。数码管的外型结构如图3.4（a）所示。数码管又分为共阴极和共阳极两种结构，分别如图3.4（b）和图3.4（c）所示。

edGNDcdpafeddp12345.gbc109876gfGNDab+5VDD（a）外型结构（b）共阴极（c）共阳极

图3.4数码管结构图

3.3.2数码管工作原理

共阳极数码管的8个发光二极管的阳极（二极管正端）连接在一起，寻常，公共

阳极接高电平（一般接电源），其它管脚接段驱动电路输出端。当某段驱动电路的输出端为低电平日，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能吸收额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。

共阴极数码管的8个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起，寻常，公共阴极接低电平（一般接地），其它管脚接段驱动电路输出端，当某段驱动电路的输出端为高电平日，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。此时，要求段驱动电路能提供额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻3.3.3数码管字形编码

要使数码管显示出相应的数字或字符必需使段数据口输出相应的字形编码。对照图7.10（a），字型码各位定义如下：

数据线D0与a字段对应，D1字段与b字段对应??，依此类推。如使用共阳极

数码管，数据为0表示对应字段亮，数据为1表示对应字段暗；如使用共阴极数码管，数据为0表示对应字段暗，数据为1表示对应字段亮。如要显示“0〞，共阳极数码管的字型编码应为：11000000B（即C0H）；共阴极数码管的字型编码应为：00111111B（即3FH）。依此类推可求得数码管字形编码如表3.1所示。

表3.1数码管字型编码表

显示字符0123456789ABCDEFHLPRUY?字形0123456789ABCDEFHLPRUY?dp1111111111111111111111101g1100000100001000010110011f0111000100000100000000111共阳极e0101110101000000000001111d0100100100100001101100111c0010000000001011011100111b0000011000011011010100111a0100100000010100110011111字型码C0HF9HA4HB0H99H92H82HF8H80H90H88H83HC6HA1H86H8EH89HC7H8CHCEHC1H91HBFH7FHFFHdp0000000000000000000000010g0011111011110111101001100f1000111011111011111111000共阴极e1010001010111111111110000d1011011011011110010011000c1101111111110100100011000b1111100111