基于AT89S51的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源畢業(yè)論文

1、摘要：本次培訓(xùn)的內(nèi)容是設(shè)計制造以單片機為主的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源。測量電壓范圍為-5V+5V（附加功能是可以產(chǎn)生三角波、正弦波和方波信號）。首先，針對數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計的控制要求，本文采用C語言編寫程序。很明顯，C語言通俗易懂，但執(zhí)行速度不如匯編語言快；然后進行NC直流穩(wěn)壓電源的硬件設(shè)計，Proteus實現(xiàn)了仿真；然后畫出Protel電路原理圖和PCB電路板；最后制作電路板并焊接元件，調(diào)試并模擬運行。當(dāng)按鍵輸入的信號傳給單片機AT89S51時，P1口的輸出通過74LS373控制數(shù)碼管顯示輸入值，將電源輸入的電壓傳給單片機的輸入DAC0832通過單片機AT89S51，再由DAC0832的輸出控制O

2、P07的轉(zhuǎn)換。輸出兩路電壓值與數(shù)碼管顯示值相同，但有正負之分。關(guān)鍵詞：單片機、數(shù)模轉(zhuǎn)換、LED顯示、CNC直流穩(wěn)壓電源目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc296855313 一、培訓(xùn)目的： 1 HYPERLINK l _Toc296855314 二、培訓(xùn)設(shè)計內(nèi)容要求： 1 HYPERLINK l _Toc296855315 3.組件清單： 1 HYPERLINK l _Toc296855316 四、組件介紹： 1 HYPERLINK l _Toc296855317 一、AT89S51芯片介紹： 1 HYPERLINK l _Toc296855318 2.數(shù)模轉(zhuǎn)

3、換芯片DAC0832介紹： 4 HYPERLINK l _Toc296855319 三、數(shù)碼管驅(qū)動芯片74LS373介紹： 6 HYPERLINK l _Toc296855320 4、運算放大器OP07介紹： 6 HYPERLINK l _Toc296855321 5. 7805和7905簡介： 7 HYPERLINK l _Toc296855322 5、工作原理： 7 HYPERLINK l _Toc296855323 6 、Proteus仿真圖： 8 HYPERLINK l _Toc296855324 七、 Protel電路原理圖： 9 HYPERLINK l _Toc296855325

4、八、 PCB圖： 10 HYPERLINK l _Toc296855326 9.實物圖： 11張 HYPERLINK l _Toc296855327 10.程序流程圖： 12 HYPERLINK l _Toc296855328 11. 程序： 13 HYPERLINK l _Toc296855329 12、實訓(xùn)經(jīng)驗： 18人 HYPERLINK l _Toc296855330 13. 參考文獻： 20一、培訓(xùn)目的：1、掌握AT89S51單片機原理及基本應(yīng)用，學(xué)會應(yīng)用單片機實現(xiàn)紅綠燈信號控制、時間控制等實用功能。并通過軟硬件結(jié)合加深對單片機各個接口功能的理解和掌握。2. 提高學(xué)生的動手能力、解決

5、問題和發(fā)現(xiàn)問題的能力。3.增強學(xué)生之間的合作能力，因為他們有團隊合作的精神。二、培訓(xùn)設(shè)計內(nèi)容要求：設(shè)計制作數(shù)控直流穩(wěn)壓電源，顯示范圍-5V+5V，輸入輸出值精度0.1V（附加功能是產(chǎn)生三角波、正弦波和方波信號。）當(dāng)輸入值由數(shù)碼管確定顯示時，轉(zhuǎn)換后的電壓輸出端輸出的電壓值應(yīng)等于數(shù)碼管的顯示值，且兩個輸出端有正負之分。3. 組件清單：兩個共陽極數(shù)碼管；八個二極管；兩個7805；一個7905；一個 MCU AT89S51（一個額外的 40 針底座）；一個 74LS373（一個額外的 20 針底座）；DAC0832 一個（附加20針底座一個）； OP07 兩個（附加8針底座兩個）；電位器：1K歐一只，

6、100K歐兩只；六個按鈕；極性電容：3個470uf，1個1000uf；無極性電容：4個104uf，3個30uf；1個晶振12MHz；一個電阻排1K歐姆；電阻：5個1K歐，10個50歐，2個510歐；幾根電線；4、組件介紹：一、AT89S51芯片介紹：（一）AT89S51管腳圖管腳圖及管腳功能介紹VCC：電源電壓GND：地P0口：P0口是一組8位開漏雙向I/O口，即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。用作輸出端口時，每位可驅(qū)動8個TTL邏輯門電路，向端口寫“l(fā)”可作為高阻輸入端口。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組端口線時分轉(zhuǎn)換地址（低 8 位）并復(fù)用數(shù)據(jù)總線，并在訪問過程中激活上拉電阻。P1口：Pl為

7、8位雙向I/O口，帶上拉電阻。 Pl的輸出緩沖級可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。向端口寫入“l(fā)”，通過該部分的上拉電阻將端口拉高，此時可作為輸入端口使用。用作輸入端口時，由于存在上拉電阻，當(dāng)引腳被外部信號拉低時，會輸出電流（IIL）。在 Flash 編程和程序驗證期間，Pl 接收低 8 位地址。P2口：P2為8位雙向I/O口，帶上拉電阻。 P2的輸出緩沖級可以驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。向端口寫入“1”，通過該部分的上拉電阻將端口拉至高電平。此時，可作為輸入端口使用。用作輸入端口時，由于部分內(nèi)有上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低。將輸出電流 (IIL)。當(dāng)以 16

8、 位地址訪問外部程序存儲器或外部數(shù)據(jù)存儲器時（例如，執(zhí)行 MOVXDPTR 指令），P2 端口致高 8 位地址數(shù)據(jù)。當(dāng)訪問一個 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時（例如執(zhí)行 MOVXRi 指令），P2 端口線上的內(nèi)容（即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)域中 P2 寄存器的內(nèi)容）不會在整個訪問期間發(fā)生變化。在 Flash 編程或驗證期間，P2 還接收高位地址和其他控制信號。P3 端口：P3 端口是一組8 位雙向I/0 端口，帶有部分上拉電阻。端口 3 輸出緩沖級可以驅(qū)動（灌入或拉出電流）4 個 TTL 邏輯門。當(dāng) P3 端口寫入“1”時，它們被上拉電阻拉高，可用作輸入端口。用作輸入端時，外部下拉的 P3 端

9、口將使用上拉電阻輸出電流（IIL）。 P3口除了用作總則I/0口外，更重要的用途是它的第二個功能，如下表所示：表 2 具有第二種功能的 P1 端口引腳端口引腳第二個功能：P3.0RXD（串行輸入端口）P3.1TXD（串行輸出端口）P3.2/INT0（外部中斷 0）P3.3/INT1（外部中斷 1）P3.4T0（定時器/計數(shù)器 0 外部輸入）P3.5T1（定時器/計數(shù)器 1 外部輸入）P3.6/WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7/RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3 端口還接收一些用于 Flash 閃存編程和程序驗證的控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST 引腳上的高電平持續(xù)超過兩個機

10、器周期將使單片機復(fù)位。 WDT 溢出將導(dǎo)致該引腳輸出高電平，可通過設(shè)置 SFR AUXR 中的 DISRT0 位（地址 8EH）來打開或關(guān)閉該引腳。 DISRT0 位默認為 RESET 輸出高開狀態(tài)。ALE/：訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存使能）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE 仍然會以時鐘振蕩頻率的 1/6 輸出固定的正脈沖信號，因此它可以外部輸出時鐘或用于計時目的。請注意，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，都會跳過一個 ALE 脈沖。該引腳還用于在對 F1ash 存儲器進行編程期間輸入編程脈沖 (PROG)。如有必要，可以通過設(shè)置特殊功能寄存器 (

11、SFR) 區(qū)域中位置 8EH 的位 D0 來禁用 ALE 操作。當(dāng)該位被設(shè)置時，只有 M0VX 和 M0VC 指令之一，ALE，將被激活。此外，該引腳會被弱拉高。當(dāng)單片機執(zhí)行外部程序時，ALE 應(yīng)設(shè)置為無效。程序存儲許可()輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。 AT89S51從外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期有效兩次，即輸出兩個脈沖。訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，沒有雙重有效信號。 /VPP：內(nèi)容外部訪問。為了使 CPU 只訪問外部程序存儲器（地址為 0000H-FFFFH），EA 端子必須保持低電平（接地）。需要注意的是，如果加密位 LB1 被編程，EA 端的狀態(tài)將在復(fù)位時被鎖存。如果

12、EA 端為高電平（接 VCC 端），CPU 將執(zhí)行程序存儲器中的指令。在對 F1ash 存儲器進行編程時，+12V 編程電壓 Vpp 被施加到該引腳。XTAL1：振蕩器反相放大器和外部時鐘發(fā)生器的輸入端。(2) 時鐘連接：(3) 復(fù)位方式：復(fù)位信號為高電平有效，高電平有效持續(xù)時間應(yīng)大于24個時鐘周期。本次訓(xùn)練的時鐘頻率為12HZ。復(fù)位后各寄存器的狀態(tài)為： (PC)=0000H 。AT89S51單片機部分結(jié)構(gòu)二、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832介紹：DAC0832 是雙列直插式 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器。它可以完成從數(shù)字輸入到模擬（電流）輸出的轉(zhuǎn)換。右圖和下圖分別是DAC0832的管腳圖和部分結(jié)構(gòu)圖。其

13、主要參數(shù)如下：分辨率為8位，轉(zhuǎn)換時間為1s，滿量程誤差為1LSB，參考電壓為(+10-10)V，電源為(+5+15)V，邏輯電平輸入與 TTL 兼容。從圖中可以看出，DAC0832中有兩級鎖存器，第一級鎖存器稱為輸入寄存器，其內(nèi)容的鎖存信號為ILE，第二級鎖存器稱為DAC寄存器，其鎖存信號也稱為通道控制信號/XFER。DAC0832引腳圖圖中，當(dāng)ILE為高電平時，片選信號/CS和寫信號/WR1為低電平，輸入寄存器控制信號為1。此時輸入寄存器的輸出隨輸入而變化。之后，當(dāng)/WR1由低電平變?yōu)楦唠娖綍r，控制信號變?yōu)榈碗娖?。此時數(shù)據(jù)被鎖存到輸入寄存器中，使輸入寄存器的輸出端不再隨外部數(shù)據(jù)DB的變化而變

14、化。DAC0832引腳圖對于二級鎖存器，當(dāng)傳輸控制信號/XFER和寫信號/WR2均為低電平時，二級鎖存控制信號為高電平，8位DAC寄存器的輸出隨輸入而變化。之后，當(dāng)/WR2由低電平變?yōu)楦唠娖綍r，控制信號變?yōu)榈碗娖?，因此輸入寄存器的信息被鎖存到DAC寄存器中。圖中其余引腳的功能定義如下：( 1 ) 、DI 7 DI 0 ：8位數(shù)據(jù)輸入端，DI 7為最高位。( 2 ) 、I OUT1 ：模擬電流輸出端1 ，當(dāng)DAC寄存器中的數(shù)據(jù)全為1時，輸出電流最大，當(dāng)DAC寄存器中的數(shù)據(jù)全為0時，輸出電流為0。( 3 ) 、I OUT2 ：模擬電流輸出端2 ，I OUT2和I OUT1之和為常數(shù)，即I OUT1

15、 + I OUT2 = 常數(shù)。( 4 ) 、R FB ：反饋電阻端，DAC0832已經(jīng)有反饋電阻，所以R FB端可以直接接外接運放的輸出端，相當(dāng)于在輸出端和輸入端接一個反饋電阻兩端之間的運算放大器。( 5 ) 、V REF ：參考電壓輸入端，該端可接正電壓或負電壓，它決定了從0到255的數(shù)字量轉(zhuǎn)換的模擬電壓值的幅值，V REF由( +10-10)V。 V REF端子連接到D/A 部分的 T 形電阻網(wǎng)絡(luò)。( 6 ) 、Vcc：芯片供電電壓，在(+5 15 )V左右。( 7 ) 、AGND：模擬地，即模擬電路的地端。( 8 ) 、DGND：數(shù)字地。DAC0832部分結(jié)構(gòu)圖DAC0832 可以處于三

16、種不同的操作模式：1、直通模式：當(dāng)ILE接高電平，且、和都接數(shù)字地時，DAC處于直通模式。 8 位數(shù)字量一旦到達 DI7DI0 的輸入端子，立即加到 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器中。轉(zhuǎn)換為模擬量。例如，在組成波形發(fā)生器的情況下，就需要使用這種方法，即將要產(chǎn)生的基本波形的數(shù)據(jù)存入ROM，不斷地把數(shù)據(jù)取出送到DAC中進行處理。轉(zhuǎn)換成電壓信號。2、單緩沖模式：只要兩個寄存器中的任何一個以直通模式連接，并使用另一個鎖存數(shù)據(jù)，DAC就可以處于單緩沖工作模式?？倓t做法是將兩者都接地并使 DAC 寄存器處于直通模式。另外，將ILE接高電平，接端口地址解碼信號，接CPU的信號，這樣就可以用一條MOVX指令來選擇端口

17、并使和有效，開始D/A轉(zhuǎn)換。3、雙緩沖模式：雙緩沖模式下的D/A轉(zhuǎn)換主要在以下兩種情況下需要。在程序的控制下，先將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)輸入到輸入寄存器中，然后在一定的時間開始D/A轉(zhuǎn)換。這樣可以先選擇端口，然后將數(shù)據(jù)寫入輸入寄存器；然后可以選擇端口，將輸入寄存器內(nèi)容寫入DAC寄存器，實現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換。在需要同步進行D/A轉(zhuǎn)換的多通道DAC系統(tǒng)中，可以采用雙緩沖的方式將需要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)分時輸入到各個DAC的輸入寄存器中，然后啟動一個轉(zhuǎn)換命令同時進行多個 DAC 轉(zhuǎn)換。首先，使用 3 條輸出指令選擇 3 個端口，分別將數(shù)據(jù)寫入每個 DAC 的輸入寄存器。當(dāng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，進行一次寫操作，同時對3個D/A的DAC

18、寄存器進行門控。同步轉(zhuǎn)換。三、數(shù)碼管驅(qū)動芯片74LS373介紹：74 LS 37374 LS 373 3 是一個具有三態(tài)輸出的八維透明鎖存器。有54/74S373和54/74 HC 373電路結(jié)構(gòu)類型。其主要電氣特性的典型值如下（不同廠家的具體值不同）：模型 tPd PD54S373/74S373 7ns 525mW54LS373/74HC 373 17ns 120mW373的輸出端子O0O7可以直接連接到總線上。當(dāng)三態(tài)使能控制端OE為低電平時，O0O7為正常邏輯狀態(tài)，可用于驅(qū)動負載或總線。當(dāng)OE為高電平時，O0O7處于高阻態(tài)，即不驅(qū)動總線也不加載總線，但不影響鎖存器的邏輯操作。當(dāng)鎖存使能端

19、LE 為高電平時，O 隨數(shù)據(jù) D 變化。當(dāng) LE 為低電平時，O 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。當(dāng)施加 LE 側(cè)施密特觸發(fā)器的輸入遲滯時，AC 和 DC 抗擾度提高了 400mV。引腳說明：1OE低電平有效2、5、6、9、12、15、16、19Q0 至 Q7輸出引腳3、4、7、8、13、14、17、18D0 至 D7輸入引腳10接地地面11樂高電平有效20VCC電源四、運放OP07介紹：Op07芯片是一種低噪聲、非斬波零穩(wěn)雙極運算放大器集成電路。由于 OP07 具有非常低的輸入失調(diào)電壓（ 07AOP 最大為 25V），因此 OP07 在許多應(yīng)用中不需要額外的調(diào)零。 OP07 具有低輸入偏置電流（

20、 07AOP 為 2nA）和高開環(huán)增益（ 07AOP 為 300V/mV）。這種低失調(diào)和高開環(huán)增益使得OP07特別適用于高增益測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號等。特點： 超低偏移：最大 150V。低輸入偏置電流：1.8nA。低失調(diào)電壓漂移：0.5V/ C 。超穩(wěn)定，時間：2V/月 最大高電源電壓范圍：3V 至 22VOP07引腳圖 HYPERLINK :/ 838dz 引腳功能說明：1、8腳為偏置平衡（調(diào)零端），2腳反向輸入，3腳正向輸入，4腳接地，5腳空，6腳輸出， 7腳接電源正極電源。5.7805和7905介紹：7805引腳說明：1腳輸入，2腳接地，3腳輸出。7905的引腳說明：1腳接地，2

21、腳輸入，3腳輸出。5、工作原理：按鍵從單片機的P3.0-P3.4端口輸入加減法（加法波形）信號。經(jīng)單片機處理后，P1.0-1.7口和P2.2P2.3口輸出不同電平點亮。數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)值。同時，單片機從P0.0-P0.7端口輸出高低電平，為數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832提供輸入信號。 DAC0832對信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換后，提供相應(yīng)的輸入量給OP07，OP07對輸入量進行轉(zhuǎn)換反相。然后在輸出端輸出與數(shù)碼管顯示值相同的雙向電壓，從而完成設(shè)計要求。6、Proteus仿真圖：七、Protel電路原理圖：八、PCB圖：九、實物圖：10、程序流程圖：開始顯示初始化是否有鍵按下正弦波按鍵三角波按鍵矩形波按鍵按開

22、始顯示初始化是否有鍵按下正弦波按鍵三角波按鍵矩形波按鍵按加1按鍵減1按鍵顯示正弦波顯示三角波顯示矩形波數(shù)碼管顯示按鍵設(shè)定的電壓值，并經(jīng)單片機將其轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)數(shù)字量，送到DA，進行數(shù)模轉(zhuǎn)換N 掃描鍵盤，YDAC0832工作，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，并輸出至OP07，經(jīng)OP07將電流轉(zhuǎn)化為電壓輸出復(fù)位按鍵判斷電壓值是否等于5VYN11. 程序：#include#include#define timer0_count 0 xfc18/定時器的初始值，設(shè)置time0為每1/1000秒中斷一次const Seven_seg10=0 xc0,0 xf9,0 xa4,0 xb0,0 x99,0 x92,0 x

23、82,0 xf8,0 x80,0 x90;/數(shù)碼管顯示const Seven_seg_point10=0 x40,0 x79,0 x24,0 x30,0 x19,0 x12,0 x02,0 x78,0 x00,0 x10 ;/數(shù)碼管顯示帶小數(shù)點字符掃描1=0，掃描2=0； /用來分別顯示2個數(shù)碼管無符號字符計數(shù)器8=0 x08,0 x04,0 x02,0 x01；無符號字符 j=0,vout=0; /j_chip select,vout_voltage outputstatic void timer0_isr(void) interrupt TF0_VECTOR using 1 /timer0

24、 中斷/次要功能只用于LED數(shù)碼管的動態(tài)顯示TR0=0； /停止時鐘0TL0=(timer0_count & 0 x00ff);TH0=(timer0_count8); /設(shè)置time0的初始值TR0=1； /打開時鐘P2=計數(shù)器j；開關(guān)（j） case 0:P1=seven_segscan1;break;案例1：P1=seven_seg_pointscan2;break;默認值：中斷； /j是在其他情況下跳出循環(huán)j+;如果（j=2）j=0；static void timer0_initialize(void)/timer0的初始化/初始化定時器EA=0; /中斷控制器IE - 停止接受中斷T

25、R0=0； /停止計時TMOD=0 x01； /設(shè)置工作模式為1TL0=(timer0_count & 0 x00ff);TH0=(timer0_count8); /設(shè)置time0的初始值PT0=1； /設(shè)置timer0高優(yōu)先級ET0=1； /內(nèi)容timer0中斷TR0=1； /開始計時EA=1； /打開所有中斷void delay(void) /由于按鈕去抖動 無符號字符 i,j;對于(i=0;i200;i+)for(j=0;j250;j+);void delay_out(void) /D/A轉(zhuǎn)換延遲無符號字符 i,j;對于(i=0;i10;i+)for(j=0;j20;j+);void d

26、elay_square(void) / 方波延遲無符號字符 i,j;對于(i=0;i100;i+)for(j=0;j200;j+);int keypressedup()/按鍵檢測程序檢測“升壓按鈕”P3_0是否被按下如果（P3_0=0） 延遲（）;如果（P3_0=0）延遲（）;如果（P3_0=0）返回（1）； /這里使用了三個delay()延遲來消除P3_0按下時的彈跳時間否則返回（0）；int keypresseddown()/按鍵檢測程序檢測“降壓按鈕”P3_1是否被按下如果（P3_1=0） 延遲（）;如果（P3_1=0）延遲（）;如果（P3_1=0）返回（1）； /這里使用了三個dela

27、y()延遲來消除P3_1按下時的彈跳時間否則返回（0）； int keypressedtriangle() / “三角形按鈕”P3_2是否被按下/while(P3_1=1);/當(dāng)P3_1=1時，不進行任何操作，程序一直處于等待狀態(tài)/ 延遲（）;如果（P3_2=0） 延遲（）;如果（P3_2=0）延遲（）;如果（P3_2=0）返回（1）； /兩次delay()延遲的目的是為了消除P3_1按下時的彈跳時間否則返回（0）；int keypressedsin() / “正弦波鍵”P3_3是否被按下/while(P3_1=1);/當(dāng)P3_1=1時，不進行任何操作，程序一直處于等待狀態(tài)/ 延遲（）;如果（

28、P3_3=0） 延遲（）;如果（P3_3=0）延遲（）;如果（P3_3=0）返回（1）； /兩次delay()延遲的目的是為了消除P3_1按下時的彈跳時間否則返回（0）；int keypressedsquare() /“方波按鈕”P3_4是否被按下/while(P3_1=1);/當(dāng)P3_1=1時，不進行任何操作，程序一直處于等待狀態(tài)/ 延遲（）;如果（P3_4=0） 延遲（）;如果（P3_4=0）延遲（）;如果（P3_4=0）返回（1）； /兩次delay()延遲的目的是為了消除P3_1按下時的彈跳時間否則返回（0）；void vout_up_down(void) /增加或減少輸出電壓if(keypressedup() /“Key+”被有效按下掃描1+；如果（掃描1=10）掃描1=0；掃描2+；如果（掃描2=5）掃描2=0；if(keypresseddown() / Keypresseddown 被有效按下掃描1-； 如果（掃描1=-1）掃描1=9； 掃描2-；如果（掃描2=-1）掃描2=4；vout=255*(scan2*10+scan1)/50;/輸出個數(shù)P0=輸出；delay_out();/輸出是有D/A轉(zhuǎn)換時間差，所以需要延遲void vout_