毕业论文基于AT89S52+单片机数控直流稳压电源

I邕江大学毕业设计说明书（论文）设计题目基于AT89S52+单片机数控直流稳压电源专题部分数控直流稳压电源姓名陈吉疆学号20100103031院（系）工学院专业与学制应用电子技术（三年）班别10应电指导教师左任合日期2012年1月15日II摘要本系统以AT89S52单片机作为系统的核心，由D/A数字模拟转换模块、按键、LED串口显示模块等模块组成一个数控电源。该系统实现了输出电压：范围1～＋15V，步进0.1V，纹波不大于10mV；输出电流：1A以上；输出电压值由数码管显示；由“＋”、“－”两键控制输出电压步进增减。输入模块的按键按下之后，对单片机就有了一个输入，单片机将输入的数字一方面给显示模块，让它们在数码管中显示出来；另一部分输给DAC0832，让它转化为模拟量电流输出，通过运算放大器将这模拟量转化为相应的电压，这电压经过放大后控制LM317的控制端，从而实现输出电压的控制。关键词：AT89S52单片机,数控电源,D/A,直流电源目录摘要...................................................Ⅱ一引言................................................2二设计要求...........................................2三方案论证...........................................2（一）D/A数字模拟转换模块.............................3（二）可调稳压芯片.....................................3（三）按键控制模块.....................................4（四）显示模块.........................................4四设计原理...........................................4（一）单片机模块.......................................41单片机介绍.......................................52单片机外围电路介绍...............................6（二）D/A模块.........................................71D/A电路简介......................................72DAC0832及其外围电路..............................83D/A转换的计算...................................9（三）LED数码管显示模块..............................111数码管显示简介..................................112数码管编码表....................................12（四）直流电源........................................1311直流供电电源制作原理.............................132输出电源工作原理................................14五软件部分..........................................15（一）开发工具介绍....................................15（二）程序框图:.......................................16六仿真结果数据分析................................16七结束语............................................17参考文献..............................................18附录一：电路图......................................19附录二：源程序......................................202一引言在现代家庭中各种电器的不断出现，并要求着各种不同值的电源出现，使得家庭购买不同值得电源。数字化的也更加贴近人们的生活，因为它更加的直观，易被接受，大家都开始追求数字化的各类电子产品。数控直流电源有着直观，易操作，各种电压集一身，输出精度和稳定性都较高等优点，所以越来越受广大人们的喜爱。以后家里的电视遥控，电动玩具等都可以共用一个电源。二设计要求（一）设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源，基本要求如下：1、输出直流电压调节范围1~15V，纹波小于10mv;2、电压误差少于0.05%；3、输出电流为1A以上；4、稳压系数小于0.2，直流电源内阻小于0.5Ω；（二）扩展要求：1、输出直流电压能步进调节，步进值为1V；2、由“+”“-”两间分别控制输出电压步进增和减。三方案论证分析本题，根据设计要求先确定了本系统的整体设计原理框图如图1：图1原理框图可调稳压芯片单片机整流滤波按键模块D/A模块显示模块输出3（一）D/A数字模拟转换模块方案一：采用MX7541是高速高精度12位数字/模拟转换器芯片，功耗低，而且其线性失真可低达0.012%，特别适合于精密模拟数据的获得和控制。方案二：采用DAC0832，DAC0832是一种常用的8位的数字/模拟转换芯片。本系统是基于51单片机的数控电源的设计，8位的单片机，而MX7541是12位数字输入的，因此须用锁存器。而此数控电源要求单步1V，1～15V，DAC0832完全可以达到，故选择常用的DAC0832。（二）可调稳压芯片三端可调稳压芯片有多种，其中最常见的有LM317、LM337、LM318、LM196等几种，LM317用于正电压调整，LM337用于负电压调整。本系统的输出电压范围1～+15V为正电压输出，固排除LM337，对于LM317又有如下各种型号，它们的输出电流与电压的对照表如表1:表1常见稳压输出电流和电压范围芯片型号输出电流(A)输出电压(V)LM317L0.11.25~37LM317T0.51.25~37LM3171.51.25~37LM31851.25~37LM196101.25~15根据设计要求输出电压范围1～＋15.0V，输出电流1A，以上有多种型都可以满足要求，再根据成本和现有材料，我选择了LM317T三端可调稳压芯片。（三）按键控制模块方案一：采用矩阵键盘，由于按键多可实现电压值的直接键入。方案二：采用一般的电平判键按钮，实现方法很简单，但一个端口最多只实现8个按键。由于本数控电源需要用的按键不多，要实现步进为1V的设计要求，只需用一个“+”和一个“-”按键，另外再加两个按键用于实现固定电压输出，按键时可直接输出相应电压。4个按键就可实现本题的设计要求，固采用方案二。4（四）显示模块方案一：选用数码管显示，用普通的数码管显示简单的数字、符号、字母。方案二：选用液晶显示,显示的内容更加的丰富。此系统显示的只是最终电源输出的10位和个位电压值，只需显示出两个数字，数码管更加的实惠，故我选择了方案一。四设计原理本系统选用的模块包括：单片机系统，D/A转换模块，LED显示模块，直流电源模块，具体的电路图参照附录二。（一）单片机模块此次的毕业设计的核心部分是单片机的控制，给以相关的命令，按照人们的意愿执行相应的操作，这次选用的是ATMEL公司生产的常用芯片AT89C52。AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器（RAM），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MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。1、单片机介绍CPU即中央处理器的简称，是单片机的核心部件，它完成各种运算和控制操作，CPU由运算器和控制器两部分电路组成。a.运算器电路运算器电路包括ALU（算术逻辑单元）、ACC（累加器）、B寄存器、状态寄存器、暂存器1和暂存器2等部件，运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。b.控制器电路控制器电路包括程序计数器PC、PC加1寄存器、指令寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、堆栈指针SP、缓冲器以及定时与控制电路等。控制电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。c.定时器/计数器MCS－52单片机片内有两个16位的定时/计数器，即定时器0和定时器1。它们可以用于定时控制、延时以及对外部事件的计数和检测等。5d.存储器MCS－52系列单片机的存储器包括数据存储器和程序存储器，其主要特点是程序存储器和数据存储器的寻址空间是相互独立的，物理结构也不相同。e.并行I/O口MCS－52单片机共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2和P3），每一条I/O线都能独立地用作输入或输出。P0口为三态双向口，能带8个TTL门电路，P1、P2和P3口为准双向口，负载能力为4个TTL门电路。f.串行I/O口MCS－521单片机具有一个采用通用异步工作方式的全双工串行通信接口，可以同时发送和接收数据。g.中断控制系统8051共有5个中断源，即外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个。h.时钟电路MCS－52芯片内部有时钟电路，但晶体振荡器和微调电容必须外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，振荡器的频率范围为1.2MHz～12MHz，典型取值为6MHz。i.总线以上所有组成部分都是通过总线连接起来，从而构成一个完整的单片机。系统的地址信号、数据信号和控制信号都是通过总线传送的，总线结构减少了单片机的连线和引脚，提高了集成度和可靠性。选用单片机的结构：1、一个8位算术逻辑单元；2、32个I/O口4组8位端口可单独寻址；3、两个16位定时计数器；4、全双工串行通信；5、6个中断源两个中断优先级；6、128字节内置RAM；7、独立的64K字节可寻址数据和代码区。每个8051处理周期包括12个振荡周期每12个振荡周期用来完成一项操作如取指令和计算指令执行时间可把时钟频率除以12取倒数然后指令执行所须的周期数因此如果你的系统时钟是11.059MHz除以12后就得到了每秒执行的指令个数为921583条指令取倒数将得到每条指令所须的时间1.085ms。AT89C52的管脚图如图2：6图289CS52管脚图2、单片机外围电路介绍（1）电源引脚Vcc和VssVcc：电源端，接＋5V。Vss：接地端。（2）时钟电路引脚XTAL1和XTAL2XTAL1：接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输入，若使用外部TTL时钟时，该引脚必须接地。XTAL2：接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它是振荡器倒相放大器的输出，若使用外部TTL时钟时，该引脚为外部时钟的输入端。（3）地址锁存允许ALE系统扩展时，ALE用于控制地址锁存器锁存P0口输出的低8位地址，从而实现数据与低位地址的复用。P0口的P1.0,P1.1,P1.2,P1.3和键盘相连，作为整个系统的输入部分。其中和P1.0相接的是+5V电源的数字输入键，和P1.1相接的是+12V电压的数字输入键。和P1.2,P1.3相接的分别是“+”，“—”号键。P1口和DAC0832的输入相接，作为D/A模块的输入。电路如下：7图3按键输入图其中S1、S2为固定电压的输入，分别是+8V和+12V电压的输入按钮，S3、S4分别为+，—键，对电压值进行加和减计算。/WR和/RD分别接到两数码管的公共端COM1和COM2。（二）D/A模块1、D/A电路简介根据平时的使用习惯和相关资料，我们使用的D/A转换一般