2022年2022年數(shù)控電壓源的設計

1、精選學習資料 - - - 歡迎下載目錄摘要11引言22硬件系統(tǒng)設計42.1 功能要求42.2 方案論證42.3 系統(tǒng)硬件電路設計42.3.1系統(tǒng)核心單片機部分-閃電儲備器型器件at89s5152.3.2數(shù)模轉(zhuǎn)換器dac0832的介紹及應用102.3.3功率放大模塊uln2021介紹及應用142.3.4運算放大器lm324的作用152.3.5供電電源電路設計163軟件設計173.1 主程序流程圖173.2 部分程序流程圖173.3 軟件的設計主要完成三方面功能193.4 程序清單194總結(jié)20參考文獻21致謝22附錄 1 主電路圖23附錄 2 程序清單24精品學習資料精選學習資料 - - - 歡

2、迎下載數(shù)控電壓源的設計（張龍）數(shù)控電壓源的設計張龍（臨夏農(nóng)業(yè)高校工學院農(nóng)業(yè)電氣化及自動化06 級）摘要: 目前所使用的直流可調(diào)電源中,幾乎都為旋鈕開關(guān)調(diào)劑電壓,調(diào)劑精度不高,而且常常跳變,使用麻煩；數(shù)控電壓源具有操作便利,電壓穩(wěn)固度高的特點；本文以at89s51為掌握芯片,通過鍵盤輸入給定值,以數(shù)模轉(zhuǎn)換器dac0832將數(shù)字量轉(zhuǎn)換 成模擬量,輸出參考電壓,通過運放lm324將 dac0832輸出的模擬電壓值放大,以 該參考電壓掌握功率放大模塊uln2021的輸出電壓；此設計輸出電壓范疇為0-9.9v ,可以達到每步0.1v 的精度, 電流可以達到2a ,并可由數(shù)碼管顯示實際輸出電壓值；該 電路

3、硬件具有設計簡潔,應用廣泛,精度較高,使用便利等特點；關(guān)鍵詞 ： at89s51d/a 轉(zhuǎn) 換器數(shù)控電源the design of digital control voltage sourceabstract: at present、 the direct-current adjustable power source which is used always regulates voltage by the knob switch、 the regulation precision isnot accurate、 moreover the voltage leaps frequently a

4、nd itis trouble to use. the digital control voltage source has the characteristic that the operation is easy and the voltage is stable. the chip at89s51 is used to control input value which given by keyboard、 transforms the digital quantity to the simulation quantity by d/a converter dac0832 and dac

5、0832 outputs the reference voltage. amplifier lm324 enlarges the voltage from dac0832. and the voltage that the reference voltage controls the voltage transformation module uln2021 output. this design that the output voltage scope is 0-15v、 the step may achieve the precision 0.1v、 the electric curre

6、nt may achieve 2a、 and the led demonstrates the actual output voltage value. the design of the electric circuit hardware has the characteristic that the design is simple、 the application is widespread、 the precision is accurate、 and the operation is easy.1精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載數(shù)控電壓源的設計（張龍）keywords:

7、 at89s51unit d/a converterdigital control voltage source1引言電源技術(shù)特殊為數(shù)控電源技術(shù)為一門實踐性很強的工程技術(shù),服于各行各業(yè)； 電力電子技術(shù)為電能的正確應用技術(shù)之一；當今電源技術(shù)融合了電氣.電子.系統(tǒng)集成.掌握理論.材料等諸多學科領(lǐng)域；隨著運算機和通訊技術(shù)進展而來的現(xiàn)代信息 技術(shù)革命,給電力電子技術(shù)供應了寬闊的進展前景,同時也給電源提出了更高的要 求；隨著數(shù)控電源在電子裝置中的普遍使用,一般電源在工作時產(chǎn)生的誤差,會影 響整個系統(tǒng)的精確度；電源在使用時會造成很多不良后果,世界各國紛紛對電源產(chǎn) 品提出了不同要求并制定了一系列的產(chǎn)品精度標

8、準；只有滿意產(chǎn)品標準,才能夠進 入市場；隨著經(jīng)濟全球化的進展,滿意國際標準的產(chǎn)品才能獲得進出的通行證；數(shù) 控電源為從80 歲月才真正的進展起來的,期間系統(tǒng)的電力電子理論開頭建立；這些理論為其后來的進展供應了一個良好的基礎；在以后的一段時間里,數(shù)控電源技術(shù) 有了長足的進展；但其產(chǎn)品存在數(shù)控程度達不到要求.辨論率不高.功率密度比較 低.牢靠性較差的缺點；因此數(shù)控電源主要的進展方向,為針對上述缺點不斷加以 改善；單片機技術(shù)及電壓轉(zhuǎn)換模塊的顯現(xiàn)為精確數(shù)控電源的進展供應了有利的條件；新的變換技術(shù)和掌握理論的不斷進展,各種類型專用集成電路.數(shù)字信號處理器件的研制應用,到90 歲月,己顯現(xiàn)了數(shù)控精度達到0.

9、05v 的數(shù)控電源,功率密度達到每立方英寸50w 的數(shù)控電源；從組成上,數(shù)控電源可分成器件.主電路與掌握等三 部分；目前在電力電子器件方面,幾乎都為旋紐開關(guān)調(diào)劑電壓,調(diào)劑精度不高,而且常常跳變,使用麻煩；數(shù)字化智能電源模塊為針對傳統(tǒng)智能電源模塊的不足提出的,數(shù)字化能夠少生產(chǎn)過程中的不確定因素和人為參加的環(huán)節(jié)數(shù),有效地解決電源模塊中諸如牢靠性.智能化和產(chǎn)品一樣性等工程問題,極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的可保護性；隨著科學技術(shù)的不斷進展、特殊為運算機技術(shù)的突飛猛進、現(xiàn)代工業(yè)應用的工控產(chǎn)品均需要有低紋波.寬調(diào)整范疇的高壓電源、特殊為在一些高能物理領(lǐng)域、急需電腦或單片機掌握的低紋波.寬調(diào)整范疇的電源；電源

10、采納數(shù)字掌握,具有以下明顯優(yōu)點：1) 易于采納先進的掌握方法和智能掌握策略,使電源模塊的智能化程度更高,2精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載數(shù)控電壓源的設計（張龍）性能更完善；2) 掌握敏捷,系統(tǒng)升級便利,甚至可以在線修改掌握算法,而不必改動硬件線路；3) 掌握系統(tǒng)的牢靠性提高,易于標準化, 可以針對不同的系統(tǒng)或不同型號的產(chǎn)品,采納統(tǒng)一的掌握板,而只為對掌握軟件做一些調(diào)整即可；4) 系統(tǒng)保護便利； 一旦顯現(xiàn)故障, 可以很便利地通過rs232 接口或 rs485 接口或 usb 接口進行調(diào)試,故障查詢,歷史記錄查詢,故障診斷,軟件修復,甚至掌握參數(shù)的在線修改.調(diào)試,也可以通過mode

11、m 進行遠程操作；5) 系統(tǒng)的一樣性好,成本低,生產(chǎn)制造便利；由于掌握軟件不同于模擬器件那樣存在差異,因此,數(shù)控電源的一樣性很好；由于采納軟件掌握,掌握板的體積將大大減小,生產(chǎn)成本下降；6) 易組成高牢靠性的多模塊逆變電源并聯(lián)運行系統(tǒng)；為了得到高性能的并聯(lián)運行逆變電源系統(tǒng),每個并聯(lián)運行的逆變電源單元模塊都采納全數(shù)字化掌握,易于在模塊之間更好地進行均流掌握和通訊或者在模塊中實現(xiàn)復雜的均流掌握算法不需要通訊,從而實現(xiàn)高牢靠性.高冗余度的逆變電源并聯(lián)運行系統(tǒng)；3精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載數(shù)控電壓源的設計（張龍）2硬件系統(tǒng)設計2.1 功能要求設計一個數(shù)字掌握電壓源, 利用鍵盤來掌握

12、,要求輸出電壓為0-9.9v ,步 進 0.1v ,并用數(shù)碼管顯示出來；2.2 方案論證本設計采納at89s51為掌握單元,與數(shù)模轉(zhuǎn)換器dac0832數(shù)據(jù)接口相連,并使dac工作在單緩沖方式下；dac的 8 腳接參考電壓,參考電壓為5v；所以在 dac的輸出電壓的辨論率為5v/256=0.02v,也就為說dac輸入數(shù)據(jù)端每增加1,電壓增加0.02v；dac的電壓輸出端接放大器 lm324 的輸入端,放大器的放大倍數(shù)為 5；輸出到功率放大模塊 uln2021的電壓辨論率 =0.02v×5=0.1v；所以,當 at89s51輸出數(shù)據(jù)增加 1 的時候,最終輸出電壓增加 0.1v ,當調(diào)劑電

13、壓的時候,可以以每次 0.1v 的梯度增加或者降低電壓；本電路設計三個按鍵,key1 .key2 和 key3 ,key1 為電壓 +, key2 為電壓, key3 為確認鍵,即當key3 鍵按下時 vo 才輸出電壓；主電路的原理為通過at89s51掌握 dac的輸出電壓大小,通過放大器放大,給功率放大模塊作為最終輸出的參考電壓,真正的電壓為由功率放大模塊uln2021輸出的；2.3 系統(tǒng)硬件電路的設計系統(tǒng)硬件電路圖如圖2-1所示：精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載兩位數(shù)碼管顯示部分單片機at89s51電壓掌握單元精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載按鍵電路4精品學習資

14、料精選學習資料 - - - 歡迎下載數(shù)控電壓源的設計（張龍）圖 2-1系統(tǒng)硬件電路圖2.3.1 系統(tǒng)核心單片機部分-閃電儲備器型器件at89s51單片機概述單片機因?qū)⑵渲饕M成部分集成在一個芯片上而得名,詳細說就為把中心處理器 cpu.隨機儲備器ram.只讀儲備器 rom.中斷系統(tǒng).定時器 / 計數(shù)器以及i/o 口電路等主要微型機部件,集成在一塊芯片上；雖然單片機只為一個芯片,但從組成和功能上看,它已經(jīng)具有了運算機系統(tǒng)的屬性,為此稱它單片微型運算機scm（csingle chip microcomputer ）,簡稱單片機；單片機主要應用于掌握領(lǐng)域,用以實現(xiàn)各種測 試和掌握功能,由于單片機在應

15、用時處于被控系統(tǒng)的核心位置并融入其中,所以我們也常稱單片機為嵌入式微掌握器emcuembedded microcontroller unit；(1) mcs-51 單片機簡介mcs-51為一個單片機系列產(chǎn)品,具有多種芯片型號；詳細說,按其內(nèi)資源配置的不同, mcs-51可分為兩個子系列；按資源配置數(shù)量, mcs-51系列分為 51 和 52 兩個子系列, 其中 51 子系列為基本型,而 52 子系列就為增強型,以芯片型號的最末位數(shù)字的“1”和“ 2”作標志； 52作為增強型子系列,由于資源數(shù)量的增加,使其芯片的功能也有所增強；例如片內(nèi)rom容量從 4kb增加到 8kb,片內(nèi) ram單元數(shù)從12

16、8 字節(jié)增加到256 字節(jié),定時器 /計數(shù)器的數(shù)目從2 個增加到3 個,中斷源從5 個增加到6 個等；單片機內(nèi)部程序儲備器rom的配置共有：不含有內(nèi)部程序儲備器.掩模型只讀儲備器.紫外線擦除可編程只讀儲備器.電擦除可編程儲備器4 種類型,所對應的（51 子系列）芯片名稱依次為：8031.8051.8751 和 8951；到目前為止,盡管運算機科學和技術(shù)得到了充分的進展,但運算機的體系結(jié)構(gòu) 仍舊沒能突破有運算機的開拓者.數(shù)字家約翰. 馮諾曼最先提出來的經(jīng)典體系結(jié)構(gòu)框架,即一臺運算機為由運算器.掌握器.儲備器.輸入設備以及輸出設備共五個基 本部分組成的；微型機為這樣,單片機也不例外；因此我們要從運

17、算機五個基本組 成部分的觀點來懂得單片機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),所不同的只為單片機為把那些作為掌握應用所必需的內(nèi)容, 包括運算器. 掌握器.少量的儲備器. 最基本的輸入 / 輸出口電路.串行口電路.中斷和定時電路等都集成在一個尺寸有限的芯片上；5精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載數(shù)控電壓源的設計（張龍）at89系列單片機為atmel公司生產(chǎn)的；這為當前最新的一種電擦寫8 位單片機,與 mcs-51系列完全兼容,有超強的加密功能, 可完全替代 87c51/52 和 8751/52 ；它物美價廉,深受用戶歡迎；與 87c51 相比, at89系列的優(yōu)越性在于,其片內(nèi)閃電儲備器的編程與擦除完全用電實

18、現(xiàn)；數(shù)據(jù)不易揮發(fā),可儲存10 年；編程 / 擦除速度快,全4k字節(jié)編程只需時 3s,擦除時間約用10ms；at89系列了實現(xiàn)在線編程；也可借助電話線進行遠距離編 程；(2) at89s51 為一種低功耗.具有 4kb在線可編程 flash 儲備器的單片機；它與通用的 80s51系列單片機的指令系統(tǒng)和引腳兼容； 片內(nèi)閃電儲備器可答應在線重新編程, 也可使用通用非易失性儲備器編程；它將通用 cpu和在線可編程 flash 集成在一個芯片上,形成了功能強大.使用敏捷和具有較高性價比的微掌握器；(3) at89s51 具有以下主要性能 ：. 4kb可改編程序flash 儲備器（可經(jīng)受1,000 次的寫

19、入 / 擦除周期）. 全靜態(tài)工作： 0hz24mh；z. 三級程序儲備器保密；. 128 x 8 字節(jié)內(nèi)部ram；. 32 條可編程 i/o 線；. 2 個 16 位可編程定時器；. 中斷系統(tǒng)具有6 個中斷源. 5 個中斷矢量. 2 個中斷優(yōu)先級；. 串行口為一個全雙工的串行通信口；. 具有兩個數(shù)據(jù)指針dptr0和 dptr；1. 低功耗節(jié)電模式；. 片內(nèi)時鐘振蕩器頻率：033m；. 具有片內(nèi)看門狗定時器；. 敏捷的在線編程方式；. 具有斷電標志pof；. 具有斷電狀態(tài)下的中斷復原模式；另外, at89s51為用靜態(tài)規(guī)律來設計的,其工作頻率可下降到0 hz ,并供應兩種可用軟件來挑選的省電方式

20、閑暇方式（ idlemode）和掉電方式（powerdown6精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載數(shù)控電壓源的設計（張龍）mode）；在閑暇方式中, cpu停止工作,而ram.定時器 / 計數(shù)器.串行口和中斷系統(tǒng)都連續(xù)工作；在掉電方式中,片內(nèi)振蕩器停止工作,由于時鐘被“凍結(jié)”,使一切功能都暫停,只儲存片內(nèi)ram中的內(nèi)容,直到下一次硬件復位為止；(4) 主電源引腳1) vcc電源端2) gnd接地端(5) 接晶體引腳xtal1 和 xtal21xtal1接外部晶體的一個引腳；在單片機內(nèi)部,它為構(gòu)成片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸入端；當采納外部振蕩器時,該引腳接收振蕩器的信號,既把此信號直接

21、接 到 內(nèi) 部 時 鐘 發(fā) 生 器 的 輸 入 端 ； 2xtal2接外部晶體的另一個引腳；在單片機內(nèi)部,它為上述振蕩器的反相放大器的輸出端；采納外部振蕩器時,此引腳應懸浮不連接；(6) 掌握或與其它電源復用引腳rst.ale/pro.g psen和 ea/vpp1) res復位輸入端；當振蕩器運行時,在該引腳上顯現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使單片機復位；2) ale/prog當拜訪外部儲備器時,ale（地址鎖存答應）的輸出用于鎖存地址的 低位字節(jié)；即使不拜訪外部儲備器,ale端仍以不變的頻率（此頻率為振蕩器頻率的 1/6 ）周期性地顯現(xiàn)正脈沖信號；因此,它可用作對外輸出的時鐘,或用于定時目的；然

22、而要留意的為：每當拜訪外部數(shù)據(jù)儲備器時,將跳過一個ale 脈沖；在對flash 儲備器編程期間,該引腳仍用于輸入編程脈沖（prog）；假如需要的話,通過對專用寄存器（sfr）區(qū)中8eh單元的d0 位置數(shù),可禁止ale操作；該位置數(shù)后,只有在執(zhí)行一條movx或 movc指令期間, ale才會被激活；另外,該引腳會被柔弱拉高,單片機執(zhí)行外部程序時,該設定禁止ale位無效；3) psen程序儲備答應（psen）輸出為外部程序儲備器的讀選通信號；當 at89s51/lv51由外部程序儲備器取指令（或常數(shù)）時,每個機器周期兩次psen有效（既輸出2 個脈沖）；但在此期間內(nèi),每當拜訪外部數(shù)據(jù)儲備器時,這兩

23、次有效的psen信號將不 顯現(xiàn)；4) ea/vpp 外部拜訪答應端；要使 cpu只拜訪外部程序儲備器 （地址為 0000hffffh）,就 ea端必需保持低電平（接到gnd端）；然而要留意的為,假如保密位lb1被編程,7精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載數(shù)控電壓源的設計（張龍）復位時在內(nèi)部會鎖存/ea 端的狀態(tài)；當 ea端保持高電平（接vcc 端）時, cpu就執(zhí)行內(nèi)部程序儲備器中的程序；在 flash 儲備器編程期間,該引腳也用于施加12v 的編程答應電源vpp（假如選用 12v 編程）；7 輸入/ 輸出引腳 p0.0 p0.7 .p10. p1.7 .p2.0 p2.7和 p3

24、.0 p3.71p0 端口（ p0.0 p0.7 ） p0 為一個 8 位漏極開路型雙向 i/o 端口；作為輸出口用時,每位能以吸取電流的方式驅(qū)動 8 個 ttl 輸入,對端口寫 1 時,又可作高阻抗輸入端用；在拜訪外部程序和數(shù)據(jù)儲備器時,它為分時多路轉(zhuǎn)換的地址（低8 位） / 數(shù)據(jù)總線,在拜訪期間激活了內(nèi)部的上拉電阻；在 flash編程時, p0 端口接收指令字節(jié)；而在驗證程序時,就輸出指令字節(jié)； 驗證時,要求外接上拉電阻； 2p1 端口（ p1.0 p1.7 ）p1為一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向 i/o端口； p1的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸取或輸出電流方式）4 個 ttl 輸入；對端口寫1

25、 時,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位,這時可用作輸入口；作輸入口時,由于有內(nèi)部的上拉電阻,那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流； 在對 flash 編程和程序驗證時,p1 接收低 8 位地址；3) p2 端口（p2.0 p2.7 ）p2為一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向 i/o端口； p2的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸取或輸出電流方式）4 個 ttl 輸入；對端口寫1 時,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位,這時可用作輸入口；p2 作輸入口使用時,由于有內(nèi)部的上拉電阻,那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流；在拜訪外部程序儲備器和16 位地址的外部數(shù)據(jù)儲備器（如執(zhí)行movxdpt指r令）時, p

26、2 送出高 8 位地址；在拜訪8 位地址的外部數(shù)據(jù)儲備器（如執(zhí)行movx ri指令）時, p2 口引腳上的內(nèi)容（就為專用寄存器（sfr）區(qū)中 p2寄存器的內(nèi)容）,在 整個拜訪期間不會轉(zhuǎn)變；在對 flash 編程和程序驗證期間,p2 也接收高位地址和一些掌握信號；4) p3 端口（ p3.0 p3.7）p3為一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位 雙向i/o端口； p2的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸取或輸出電流方式）4 個 ttl 輸入；對端口寫1 時,通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位,這時可用作輸入口；p3 作輸入口使用時,有內(nèi)部8精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載數(shù)控電壓源的設計（張龍）的上拉電

27、阻；在 at89s51中,p3 端口仍用于一些特地功能,這些兼用功能見表2-1 p3口兼用功能：表 2-1 p3口兼用功能端口引腳兼用功能p3.0rxd（串行輸入口）p3.1txd（串行輸出口）p3.2/int0（外部中斷0）p3.3/int1（外部中斷1）p3.4t0（定時器 0 的外部輸入）p3.5t1（定時器1 的外部輸入）p3.6/wr（外部數(shù)據(jù)儲備器寫選通）p3.7/rd（外部數(shù)據(jù)儲備器讀選通）在對 flash 編程和程序驗證時,p3 仍接收一些掌握信號；(8) flash儲備器的編程和程序校驗：at89s51單片機內(nèi)部有一個4k 字節(jié)的 flash perom；這個 flash儲備

28、陣列通常為處于已擦除狀態(tài)（既儲備單元的內(nèi)容為ffh）,隨時可對它進行編程；編程接口可接收高電壓（ 12v）或低電壓（ vcc ）的答應編程信號；低電壓編程方式可很便利地對at89s51內(nèi)的用戶系統(tǒng)進行編程； 而高電壓編程方式就可與通用的epro編m 程器兼容；at89s51的程序儲備器陣列為采納字節(jié)寫入方式編程的,既每次寫入一個字節(jié)；要對片內(nèi)的 perom程序儲備器寫入任何一個非空字節(jié),都必需用片擦除方式將整個儲備器的內(nèi)容清除；(9) 對 flash 儲備器編程編程前,必需建立好地址.數(shù)據(jù)和相應的掌握信號；編程單元的地址加在p1端口和 p2端口的 p2.0 p2.3（11 位地址為 0000h

29、0fffh）,數(shù)據(jù)從 p0 端口輸入；psen9精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載數(shù)控電壓源的設計（張龍）應保持低電平,而rst應保持高電平； ea/vpp 為編程電源的輸入端,按要求加入編程電壓； ale/prog端輸入編程脈沖（應為負脈沖信號）；編程時,采納420 mhz的振蕩器；對 at89s51編程的步驟如下：1) 在地址線上輸入要編程單元的地址；2) 在數(shù)據(jù)線上輸入要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)；3) 激活相應的掌握信號；4) 在采納高電壓編程方式時,將ea/vpp 端的電壓加到12v；5) 每對 flash 儲備陣列寫入一個字節(jié)或每寫入一個程序加密位,加一個 ale/prog編程脈沖

30、；轉(zhuǎn)變編程單元的地址和要寫入的數(shù)據(jù),重復步驟 ae,直到全部文件編程完畢；每個字節(jié)寫入周期為自動定時的,通常不大于1.5ms；(10) 數(shù)據(jù)查詢方式at89s51 單片機用數(shù)據(jù)查詢方式來檢測一個寫周期為否終止；在一個寫周期期間,假如想讀出最終寫入的哪個字,就讀出數(shù)據(jù)的最高位（p0.7 ）為原先寫入字節(jié)最高位的反碼；寫周期一旦完成后,有效的數(shù)據(jù)就會顯現(xiàn)在全部輸出端上,這時可開頭下一個寫周期；一個寫周期開頭后,可在任何時間開頭進行數(shù)據(jù)查詢；2.3.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器dac0832的介紹及應用 dac0832為一個 8 位乘法型 d/a 轉(zhuǎn)換芯片, 除具有一般的d/a 轉(zhuǎn)換特性外, 其內(nèi)部采納雙緩沖寄存

31、器,能很便利地用于多個d/a 轉(zhuǎn)換器同時工作的場合,且在精度 答應的情形下, 又可作為 12 位 d/a 轉(zhuǎn)換器使用； 它可以與 12 位 d/a 轉(zhuǎn)換器 dac1230 互換,引腳也為兼容的；另外,該器件可以作四象限乘法器使用；雖然為電流開關(guān),也可以利用電壓開關(guān)方式工作；其主要特性參數(shù)如下：·辨論率為8 位；·電流穩(wěn)固時間1us；·可單緩沖.雙緩沖或直接數(shù)字輸入；·只需在滿量程下調(diào)整其線形度；·單一電源供電；·低功耗, 200mv；芯片為 20 引腳,雙列直插式封裝；其引腳圖如圖22:10精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下

32、載數(shù)控電壓源的設計（張龍）（ a）管腳分布圖（ b）運算放大器圖 2-2 dac0832 引腳圖(1) 各引腳說明如下：精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載1) di0 di 7：8 位數(shù)字信號輸入端,與單片機的數(shù)據(jù)總線相連,用于接收單片機送精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載來的待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量,di7 為最高位,輸入為ttl 電平,有效時間應大于90ns否就鎖存器的數(shù)據(jù)會出錯；2) cs ：片選信號（輸入） ,低電平有效；同ile 組合選通 wr1 ；3) ile：數(shù)據(jù)所存答應信號（輸入） ,高電平有效；與cs組合選通 wr1；4) wr1 ：第 1 寫信號（輸入）,低電

33、平有效,用來將輸入數(shù)據(jù)送到鎖存器中；該信號與ile信號共同掌握輸入寄存器為數(shù)據(jù)直通方式仍為數(shù)據(jù)鎖存方式：當ile=1和wr1=0 時,為輸入寄存器直通方式； 當 ile=1 和wr1 =1 時,為輸入寄存器鎖存方式；5) xfer ：數(shù)據(jù)傳送掌握信號（輸入） ,低電平有效,它將選通wr2 ；6) wr2 ：第 2 寫信號（輸入）,低電平有效；該信號與xfer 信號合在一起掌握dac寄存器為數(shù)據(jù)直通方式仍為數(shù)據(jù)鎖存方式：當wr2 =0 和 xfer =0 時,為 dac寄存器11精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載數(shù)控電壓源的設計（張龍）精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載直

34、通方式；當wr2=1 和 xfer =0 時,為 dac寄存器鎖存方式；精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載7) i out1 ：電流輸出“ 1”,它為d/a 寄存器中為“ 1”的各位權(quán)電流聚集輸出端；當d/a 寄存器中全為“ 1”時,輸出電流為最大；當d/a 寄存器中全為“ 0”時,輸出電流為 0；8) i out 2 ：電流輸出2,它為 d/a 寄存器中為“ 0”的各位權(quán)電流聚集輸出端；當d/a寄存器中各位全為“0”時,輸出電流最大；反之電流為0,即滿意精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載i out 2 -i out 1 =常數(shù)或i out 2 +i out 1 =常數(shù)

35、；（ 式 2-1 ）精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載dac轉(zhuǎn)換器的特性之一為：精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載i out1 +i out 2 =常數(shù)；（ 式 2-2 ）精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載9) r fb：反饋電阻端；精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載即運算放大器的反饋電阻端,電阻（15k）已固化在芯片中；由于dac 0832為電流輸出型d/a 轉(zhuǎn)換器,為得到電壓的轉(zhuǎn)換輸出,使用時需在兩個電流輸出端接運算放大器（見圖2-3 ）, r fb 即為運算放大器的反饋電阻；10) v ref

36、：基準電壓輸入引腳,為外加高精度電壓源,與芯片內(nèi)的電阻網(wǎng)絡相連接,該電壓可正可負,范疇為-10v+10v；對于四象限乘法型d/a 轉(zhuǎn)換的應用,它也為模擬輸入端；11) vcc ：數(shù)字電源端；可以在+5v+15v范疇內(nèi)選用,用 +15v工作正確； 12dgnd：數(shù)字地；13agnd：模擬地；(2) 應 用 特 性 ： 1dac0832為微處理器兼容型d/a 轉(zhuǎn)換器,可以充分利用微處理器的掌握才能實現(xiàn)對 d/a 轉(zhuǎn)換的掌握；有很多掌握引腳,可以和微處理器的掌握線相連,接受微處理器的掌握；2) 有兩級鎖存掌握功能,能夠?qū)崿F(xiàn)多通道d/a 的同步轉(zhuǎn)換輸出；3) 內(nèi) 部 無 參 考 電 壓 源 ； 須 外

37、 接 參 考 電 壓 源 ； 4dac0832為電流輸出型d/a 轉(zhuǎn)換器,要獲得模擬電壓輸出時需要外加轉(zhuǎn)換電路；12精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載數(shù)控電壓源的設計（張龍）(3) dac0832 內(nèi)部結(jié)構(gòu)芯片內(nèi)的d/a 轉(zhuǎn)換電路為一個r-2r 4dac0832 與單片機的接口方法1) 單緩沖器方式接口在一個系統(tǒng)中只有一路d/a 轉(zhuǎn)換,或雖有多路轉(zhuǎn)換但不要求同步輸出時,可采 用單緩沖器方式接口, 如圖 2-3 所示為單緩沖方式接口：（圖中略去了模擬輸出電路）精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載di7di 019 +5vile精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載p

38、08031p2.717cs xefr2wr10wr1dgnd18wr2cpu1di 7 di 0vcc20dac0832精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載圖 2-3 dac0832 與單片機單緩沖方式口此時,讓 ile 接+5v, cs及 xfer接地址挑選線p2.7 ,兩級數(shù)據(jù)寄存器的寫信號wr.1 wr2都與 8031 的 wr端相連接；當?shù)刂肪€挑選好dac0832后,只要輸出wr掌握信號, dac0832就能完成數(shù)字量的輸入鎖存和d/a 轉(zhuǎn)換輸出；執(zhí)行下面幾個指令就能軟硬結(jié)合完成一次d/a 轉(zhuǎn)換： movdptr,#7fff；指向 0832mova,#data；數(shù)字量裝入am

39、ovx dpt,r a；使 p2.7 和/wr有效,并進行d/a 轉(zhuǎn)換2) 雙緩沖同步方式接口對于多路d/a 轉(zhuǎn)換接口,要求同步進行d/a 輸出時,必需采納雙緩沖同步方式；在這種情形下,數(shù)字量的輸入鎖存和d/a 轉(zhuǎn)換為分兩步完成的,即cpu的數(shù)據(jù)總線分時地向各路d/a 轉(zhuǎn)換器輸入要轉(zhuǎn)換的數(shù)字量,并鎖存在各自的輸入寄存器中,然 后 cpu對全部的d/a 轉(zhuǎn)換器發(fā)出掌握信號,使各個d/a 轉(zhuǎn)換器輸入寄存器中的數(shù)據(jù)13精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載數(shù)控電壓源的設計（張龍）打入 d/a 寄存器,實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換輸出；5dac0832 的輸出方式在采納單級性模擬電壓環(huán)境下,由于dac0832

40、為 8 位的 d/a 轉(zhuǎn)換器,由轉(zhuǎn)換器精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載原理可得輸出電壓v out 與輸入數(shù)字量的關(guān)系為：精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載v out= -b（ v ref 256）,（式 2-3 ）精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載- 式中v ref 256 為一常數(shù)精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載b= b72 7b62 6b121b02 0 ,（ 式 2-4 ）精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載2.3.3 功率放大模塊uln2021的介紹及應用功率放大模塊uln202

41、1 用于電路功率的放大,其前一級和后一級的電壓幾乎保 持不變,既電壓增益接近1,但其電流增益卻很大,輸出電流可達到2-3a ；它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為達林頓的,特地用來驅(qū)動繼電器的芯片,甚至在芯片內(nèi)部做了一個小線圈反電動勢的二極管；uln2021 的輸入端答應通過ic 的電流 200ma,飽和壓降vce約為輸入電壓的2%左右；用戶輸出口的外接負載可依據(jù)以上參數(shù)估算；采納集電極開路輸出,輸出電流大, 故可以直接驅(qū)動繼電器或固體繼電器ssr等外接掌握器件,也可直接驅(qū)動低壓燈泡；uln2021 為高耐壓.大電流達林頓陣列,由七個硅npn 達林頓管組成；該電路的特點如下所示：（） uln2021 的每個達林頓管

42、都串聯(lián)一個2.7的基極電阻, 在的工作電壓下它能與和電路直接相連,可以直接處理原先需要標準規(guī)律緩沖器來處理的數(shù)據(jù)；（） uln2021 工作電壓高,工作電流大,灌電流可達500ma,并且能夠在關(guān) 態(tài)時承擔 50v 的電壓,輸出仍可以在高負載電流并行運行；（） uln2021 采納 dip-16 或 sop-16 塑料封裝；其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及封裝如圖2-3 和 2-4 所示；14精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載數(shù)控電壓源的設計（張龍）圖 2-3 uln2021 引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 2-4 uln2021 封裝形式2.3.4 運算放大器lm324的作用(1) 第一級運算放大器的作用第一級運算

43、放大器的輸入端與dac0832的電流輸出端相連,構(gòu)成單極性模擬電精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載壓輸出方式； 在單極性方式下, 輸出的電壓值只與dac的參考電壓值v ref及 dac輸入精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載的數(shù)字量b 有關(guān)；本設計中參考電壓v ref的值為 +5v,因此,由式2-3 可得,第一級精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載運放的輸出電壓值vout1 為負并且與輸入的數(shù)字量b 成正比關(guān)系,即vout1 = - b*5/256= -0.02b（式 2-6 ）第一級運放電路如圖2-7 所示：15精

44、品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載數(shù)控電壓源的設計（張龍）精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載rfbr141k精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載4+15v精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載iout1 2iout2 3u3a11vout1精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載gnd11-15v精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載圖 2-7第一級運放電路精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載dac的反饋電阻rfb與運放輸出1 腳之間接一可變電阻,用于在輸入數(shù)字量為0精品學習資料精選學

45、習資料 - - - 歡迎下載時調(diào)劑第一級運放的輸出為0,即調(diào)零；(2) 其次級運算放大器的作用其次級運算放大器為反相放大器,它的作用為將前級輸出的電壓值放大5 倍并且反相；因此,其次級輸出電壓vout2 為 0.1b ；其次級運放電路如圖2-8 所示：精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載vout1r15610k5r16 450k2u3b7vout2精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載r171k11精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載2.3.5 供電電源電路設計gnd圖 2-8其次級運放電路精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載本設計需要15v以及+5v的電

46、壓,其供應電壓電路如圖2-10 所示：16精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載數(shù)控電壓源的設計（張龍）圖 2-10供電電源電路3軟件系統(tǒng)的設計3.1 主程序流程圖如圖 3-1 所示為主程序流程圖：開頭系統(tǒng)初始化鍵盤掃描有鍵n按下？返回y逐 行 掃 描 , 按 p 口值查鍵號17精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載數(shù)控電壓源的設計（張龍）調(diào)用 da 轉(zhuǎn)換子程序精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載3.2 部分程序流程圖圖 3 1主程序流程圖精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載如圖 3-2 所示為部分程序流程圖（1）：鍵盤處理子程序key1 鍵按下？nybjf

47、=0bjf=1返回圖 3-2部分程序流程圖（ 1）如圖 3-3 所示為部分程序流程圖（2）：主程序系統(tǒng)初始化有鍵按下？y鍵盤處理子程序18精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載數(shù)控電壓源的設計（張龍）bjf=1？精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載yn步進加子程序步進減子程序精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載依據(jù) tabf的值查得數(shù)字量b傳輸子程序,送出b,進行 d/a 轉(zhuǎn)換顯示子程序圖 3-3部分程序流程圖（2）對軟件流程做一下說明：本程序設定key1為電壓 +,當按住 key1鍵不松開時,輸出電壓以0.1v 連續(xù)步進,直至 key1鍵松開；當以肯定的時間間隔點

48、動key1鍵時, 輸出電壓也為點動步進；key2為電壓 - ,與 key1功能基本相同；同時輸出電壓的值 顯示在 2 個數(shù)碼管上；通過這種人機交換互設置,可以便利對電壓源輸出進行掌握；源程序的工作過程為：系統(tǒng)初始化后,默認輸出0v 電壓,此時, 2 個數(shù)碼管顯示 0.0v ；然后掃描 key1,key2鍵,當 key1或 key2有鍵按下時,程序跳轉(zhuǎn)至相應的按鍵處理子程序；經(jīng)過按鍵處理子程序處理后,置相應的標志位,并處理相應的寄存器的值；再回到主程序中,依據(jù)不同的標志位送出相應的數(shù)字量給dac083,2 并把相應的數(shù)據(jù)送入顯示緩沖區(qū),最終顯示電源輸出的電壓值；程序連續(xù)掃描key1,key2鍵,再循環(huán)執(zhí)行前面的步驟；在編程過程中r1,r2分別存放 2 個數(shù)碼管上顯示的數(shù)字；寄存器內(nèi)儲備待轉(zhuǎn)換19精品學習資料精選學習資料 - - - 歡迎下載數(shù)控電壓源的設計（張龍）的數(shù)字量 b,bjf 為增減標志位；3.3 軟件的設計主要完成三方面的功能：(1) key1、key2 鍵分別掌握電壓的增大與減小(2) 把設置的電壓送到da,主要為對da的操作；(3) 中斷顯示,把設置的電壓顯示到led數(shù)碼管上；3.4 程序清單見附錄 24 總結(jié)我的畢業(yè)設計為以at89s51 為掌握芯片,通過鍵盤輸入給定值,以數(shù)模轉(zhuǎn)換器 dac0832輸出參考電壓,以該參考電壓掌握電壓轉(zhuǎn)換模塊lm35