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1、2013年春季开放性实验题目名称： 数控制流稳压电源设计 院系名称： 电气工程学院 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 成绩：评语：指导老师签名：日 期： 目 录1 系统概述 12方案论证13硬件设计 13.1系统的原理方框图13.2 元器件选型 2 3.3 硬件主电路24 软件设计 54.1软件设计思想及主流程54.2 流程框图及关键代码65 系统调试7设计心得 8参考文献9附录，源程序 10 数控直流稳压电源设计1 系统描述即设计要求设计一个直流稳压电源，通过按键实现电压增到和减小。电压取自220V交流市电；电压调节范围（05V）；每按键一次电压增大0.1V或减小0.1V；采用单
2、片机控制。2 方案论证 1、首先把交流220V整流、稳压至5V，一方面为单片机供电，另一方面为可调电源供电。2、单片机控制D/A转换芯片，把单片机的数字信号转换成对应的模拟电压值，输出供给负载。3、在电压输出端连接A/D转换芯片，把输出的电压值转换成数字量，发送给单片机，由单片机控制数码管显示输出的电压值。4、用两个独立按键控制输出电压增大或减小。3 硬件设计供电系统3.1系统的原理方框图数码管显示PCF8591ADDA转换芯片单片机最小系统按键3.2元器件选型供电模块：变压器，整流桥，7805，三极管，电位器等；控制模块：STC89C52RC芯片以及构成最小系统所有器件，按键；执行和检测模块
3、：PCF8591数模模数转换芯片、数码管；编译环境：Keil、STCISP。3.3 硬件主电路电源部分：电源部分是把220V交流电经过变压器变压至6V左右，然后全桥整流、滤波、经7805三端稳压芯片稳压，给单片机提供稳定的5V电源。另外还为PCF8591转换芯片供电，给负载供电。单片机最小系统电路：单片机最小系统是保证单片机正常工作的最简电路组成。包括电源、复位、晶振三部分电路。STC89C52RC单片机是低电平复位。上图中当单片机上电瞬间电容充电，RST引脚为低电平，产生上电复位，晶振用的是11.0592MHZ的，在本系统中对时间的准确性没多大要求。AD、DA转换部分电路：这部分电路的核心就
4、是搭建PCF8591的电路。PCF8591芯片集成了数模转换和模数转换，因此在设计电路时很简洁，成本也比较低。PCF8591芯片的数模转换部分有四路AD转换，转换结果经IIC串口传给控制器；数模转换部分有一路模拟电压输出。模拟输出电压大小为：VAOUT=VGND+(VREF-VAGND)/256Di2i首先，转换芯片接收到地址码最后一位的读写信号，确定是进行AD转换还是DA转换。若是DA转换，则根据下一个字节即一个八位二进制数确定输出的模拟电压大小。 若是进行AD转换，根据下一个字节，确定上传那个通道的转换值，传递电压大小。数码管显示部分电路 数码管的显示直接用单片机的IO口驱动，显示范围是0
5、5V，增加或减少的最小单位是0.1V。按键控制电路：按下按钮是一个低电平，当单片机检测到一个低电平时，控制IIC总线发出指令。驱动电路部分：由于转换芯片输出的模拟电压驱动能力较差，因此，采用射极输出器，增强带负载的能力。其中在输出端接一个反馈到，用来检测真实输出的电压值，并在数码管上显示。4 软件设计4.1软件设计思想及主流程开始初始化IIC总线，初始化PCF8591检测按键输出相应的数字量到IIC总线上接收转换的数字信号把接收的数字信号在数码管上显示4.2 流程框图及关键代码void init_IIC()void start()void stop()void ack()void noack(
6、)void Write_Byte(uchar dat)uchar Read_Byte()void DAC_PCF8591(uchar add,uchar dat)uchar ADC_Read(uchar add0,uchar add1,uchar chl)void display(uint dat)void main()5 系统调试5.1 用51 开发板实验由于51开发板已经集成了PCF8591、数码管、按键。而且所有IO口全部引出，电路搭建非常节约时间，因此可以进行软件调试而不必担心硬件出问题。5.2 焊接电路板： 准备材料和器件； 元件检测，确定每个元件能够正常工作； 焊接，这次使用的的是
7、万用板，由于单片机引脚容易被电烙铁尖击穿，所以先焊接一个的底座； 焊接好后，先进行检查，确认连线准确无误，再通电测试。设计心得通过这次开放性实验课的学习，重要的不在于如何设计一个好的数控直流稳压电源，而在于学会这个过程。这次的系统性设计，我认识到总体规划的重要性。要设计一个产品，实现预定的功能，必须要在一个周密的计划下开始。有哪些方案可实现，用什么方案最优化，这些要方案的实施要把难易程度和个人实际能力放在一起考虑，做到产品的电路简单性能可靠。确定方案后就要考虑实施方案的每一个步骤，确定把方案分成几个模块，分别完成。就拿这个稳压电源吧，可以分为两个部分，一个是硬件电路包括电源模块，单片机最小系统
8、，数码管显示，按键，ADDA转换模块，驱动电路模块。另一个是软件。硬件电路都是一些芯片，构建比较简单，重在了解它们的特性，掌握它们的使用。软件编程重难点在使用IIC通信的协议、转换芯片与单片机的通信协议。由于我对51单片机应经有所了解，做好数控制流稳压电源不会花很长时间的，必须高效完成此事。参 考 文 献1 新概念51单片机C语言教程.入门、提高、开发 作者，郭天祥，电子工业出版社； 2 PCF8591技术资料；附录：数控制流稳压电源源程序：*/#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int #defin
9、e Write_PCF8591 0x90#define Read_PCF8591 0x91#define Control_Byte 0x40unsigned char num2=0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef;/unsigned char num1=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/sbit SCL=P20;sbit SDA=P21;sbit jia=P36;sbit jian=P37;uchar num,temp;void delayms(uint z) /
10、毫秒级延时uint x,y;for(x=0;xz;x+)for(y=0;y110;y+);void delay() /微秒级延时_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();void init_IIC() /总线初始化SDA=1;delay();SCL=1;delay();void start() /开始信号SDA=1;delay();SCL=1;delay();SDA=0;delay();void stop() /停止信号SDA=0;delay();SCL=1;delay();SDA=1;delay();voi
11、d ack() /有应答信号uchar i=0;SCL=1;delay();while(SDA=1)&(i250) i+;SCL=0;delay();void noack() /发出无应答信号SDA=1;delay();SCL=1;delay();SCL=0;delay();void Write_Byte(uchar dat) /写一个字节uchar i;for(i=0;i8;i+)SCL=0;delay();if(dat&0x80)SDA=1;elseSDA=0;dat=dat1;SCL=1;delay();SCL=0;delay();SDA=1;delay();uchar Read_Byt
12、e() /读一个字节uchar i,dat;SCL=0;delay();SDA=1;delay();for(i=0;i8;i+)SCL=1;delay();dat=dat1;if(SDA)dat+;SCL=0;delay();return dat;void DAC_PCF8591(uchar add,uchar dat) /写数据start();Write_Byte(add);ack();Write_Byte(Control_Byte);ack();Write_Byte(dat);ack();stop();uchar ADC_Read(uchar add0,uchar add1,uchar c
13、hl) /读数据uchar dat;start();Write_Byte(add0);ack();Write_Byte(Control_Byte|chl);ack();start();Write_Byte(add1);ack();dat=Read_Byte();noack();stop();return dat;void display(uint dat) /显示子函数uchar ge,sf;ge=dat/1000;sf=dat%1000/100;P0=num1ge;P2=0x7f;delay(5);P0=num2sf;P2=0xbf;delay(5)void main() /主函数init_IIC(); /初始化IIC总线while(1)if(jia=0) /有加键值按下delay(5);/if(jia=0) num+;if(jian=0) /有减键值按下delay(5);if(jian=0) Num;DAC_PCF8591(Write_PCF8591,num); /控制转换芯片的模拟输出电压值delayms(30);temp=ADC_Read(Write_PCF8591,Read_PCF8591,0); /从转换芯片中读取电压值display(temp*4); /显示当前的电压值