基于單片機(jī)AT89C51的數(shù)字穩(wěn)壓電源畢業(yè)論文

題目：基于單片機(jī)AT89C51的數(shù)字穩(wěn)壓電源摘要：本文所設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)控制的直流穩(wěn)壓電源就是能用數(shù)字來(lái)控制電源輸出電壓的大小，而且能使輸出的直流電壓能保持穩(wěn)定、精確的直流電壓源。本設(shè)計(jì)采用了AT89C51單片機(jī)、DAC0832、四運(yùn)算放大器LM324、獨(dú)立鍵盤和液晶顯示LCD1602來(lái)實(shí)現(xiàn)整體電路功能。主要是對(duì)AT89C51單片機(jī)的各個(gè)I/O口的充分利用。P0口連接液晶顯示電路，P1口連接獨(dú)立鍵盤電路，P2口直接連接DAC0832芯片輸出電壓，最終的電壓通過(guò)帶有真差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。這種設(shè)計(jì)總體上能充分利用單片機(jī)各個(gè)接口而不必添加額外芯片，大大減少成本和電路板面積，除此之外，此設(shè)計(jì)還打破了傳統(tǒng)的電阻式的可調(diào)穩(wěn)壓直流電源的局限，以此能夠在眾多的電子設(shè)備中廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞：直流穩(wěn)壓電源；單片機(jī)；數(shù)控；DAC0832前言：數(shù)控電源技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，服務(wù)于諸多行業(yè)?，F(xiàn)今電源技術(shù)融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等眾多學(xué)科領(lǐng)域。直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的儀器設(shè)備之一,廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域，是實(shí)驗(yàn)員、電子設(shè)計(jì)人員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和科研不可或缺的電子儀器。在電子系統(tǒng)中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源來(lái)供電，傳統(tǒng)直流電源的穩(wěn)壓過(guò)程是由電源變壓器、整流、濾波、穩(wěn)壓等四部分組成，因而具有功能簡(jiǎn)單、干擾大、可靠性低、精度低且體積大、復(fù)雜度高的缺點(diǎn)?，F(xiàn)代家用電器和其他電子產(chǎn)品中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。但在實(shí)際生活中，都是由市電供電。這就需要通過(guò)變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓電路將交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電源。濾波器用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般傳統(tǒng)電路由濾波扼流圈和電容器組成，若由晶體管濾波器來(lái)替代，則可縮小直流電源的體積，減輕其重量，且晶體管濾波直流電源不需直流穩(wěn)壓器就能用作家用電器的電源，這既降低了家用電器的成本，又縮小了其體積，使家用電器電源電路小型化。傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源通常配以電位器和波段開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié)，并由電壓表指示電壓值的大小。因此，電壓的調(diào)整精度不高，讀數(shù)不夠直觀，電位器也易耗損。而基于單片機(jī)控制的直流穩(wěn)壓電源能較好地解決以上傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的不足。二、總體方案論證：本章從系統(tǒng)方案與設(shè)計(jì)等一些方面來(lái)進(jìn)行論證。2.1方案的比較與選擇方案一：設(shè)計(jì)線性穩(wěn)壓電源，是目前常使用的直流穩(wěn)壓電源，它利用分立器件組成，體積大，效率低，可靠性差，操作使用不方便，自我保護(hù)功能不夠全，因而故障率高。方案二：設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源。在前期方案設(shè)計(jì)中采用PWM脈寬調(diào)制。它的功耗小，效率高，穩(wěn)壓范圍寬，電路形式靈活多樣，功耗小，效率高。在制作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，PWM3占空比的線性變化使相應(yīng)的電流呈非線性變化，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)濾波電容的存在對(duì)占空比很小的PWM波積分效果明顯，導(dǎo)致電壓的非線性變化更顯著，特別是PWM占空比很小時(shí)(希望得到輸出的電壓很小)，利用單片開(kāi)關(guān)電源的PWM技術(shù)控制開(kāi)關(guān)的占空比來(lái)調(diào)整輸出電壓的，以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。但用數(shù)字量控制的作用更加明顯。與方案一、二相比，方案三智能穩(wěn)壓電源具有小型化、高效率、低成本、高可靠性、低干擾、模塊化和智能化等優(yōu)點(diǎn)。終上所述，選擇方案三。采用常用的51芯片作為控制器，P0口與DAC0832的數(shù)據(jù)口直接相連，比較輸出電壓模塊LM324的電壓分辨率0.1V。所以，當(dāng)MCU輸出數(shù)據(jù)增加1的時(shí)候，最終輸出電壓增加0.1V，當(dāng)調(diào)節(jié)電壓的時(shí)候，可以以每次0.1V的梯度增加或者降低電壓，并通過(guò)LCD電路來(lái)顯示，本主電路的原理是通過(guò)MCU控制DAC0832的輸出電壓大小，通過(guò)DAC0832的轉(zhuǎn)換，給電壓比較模塊，真正的電壓、電流還是由比較電壓輸出模塊LM324輸出。方案原理圖如圖2.1所示。鍵盤控制鍵盤控制51單片機(jī)DAC比較電路輸出電壓顯示電路圖2.1方案原理圖2.2系統(tǒng)主要模塊的概述本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)、DAC0832、四運(yùn)算放大器LM324、獨(dú)立鍵盤和液晶顯示LCD1602來(lái)實(shí)現(xiàn)整體電路功能。主要是對(duì)AT89C51單片機(jī)的各個(gè)I/O口的充分利用。P0口連接液晶顯示電路，P1口連接獨(dú)立鍵盤電路，P2口直接連接DAC0832芯片輸出電壓，最終的電壓通過(guò)帶有真差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大器。這種設(shè)計(jì)總體上能充分利用單片機(jī)各個(gè)接口而不必添加額外芯片，大大減少成本和電路板面積。2.2.1AT89C51單片機(jī)性能AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，內(nèi)含4K容量的可反擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器和128字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，該器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)通用8位中央處理器和flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大可應(yīng)用于許多高性價(jià)比的場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。圖2.2AT89C51引腳圖2.2.2DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832是一種采樣頻率8位的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片，該芯片與單片機(jī)系統(tǒng)完全兼容。這個(gè)D/A轉(zhuǎn)換芯片具有價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換容易控制等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得以廣泛的應(yīng)用。D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路和轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。DAC0832引腳圖如圖3-3所示。圖3-3D/A轉(zhuǎn)換DAC0832引2.2.3四運(yùn)算放大器LM324LM324為價(jià)格低廉的帶有真差動(dòng)輸入的四運(yùn)算放大集成電路。與單電源應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它具有一些顯著優(yōu)點(diǎn)。該四運(yùn)算放大器可以工作在3V以下或者32V以上的電源，其靜態(tài)電流很低。該芯片共模輸入電壓范圍包括了負(fù)電源，因此消除了在許多應(yīng)用場(chǎng)合中采用外部偏置器件的必要。LM324具有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源輸入端，“Vo”為電壓輸出端。在兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相反；Vi（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。2.2.4LCD顯示電路顯示32個(gè)英文字符和日文等一些字符,適合顯示英文文字信息量較小的地方?？梢詰?yīng)用在計(jì)算器、頻率計(jì)、信號(hào)發(fā)生器、時(shí)鐘等產(chǎn)品顯示上。引腳圖如圖2.3所示。圖2.3LCD1602引腳（1）LCD1602主要技術(shù)參數(shù)：（a）顯示容量：32字符；（b）芯片工作電壓范圍為4.5V~5.5V；（c）正常工作電流2mA，不包括背光源電流；（d）模塊最佳工作電壓設(shè)置5V；（e）自帶英文和日文字庫(kù),使用簡(jiǎn)便；2.2.5鍵盤電路目前鍵盤電路常用的主要有兩種，一種是獨(dú)立式鍵盤電路，另一種是矩陣式鍵盤電路。獨(dú)立式鍵盤電路是指直接用I/O口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，每根I/O口線上按鍵的工作狀態(tài)不會(huì)影響其它I/O口線的工作狀態(tài)。這種方式無(wú)論在硬件連接還是軟件編譯處理上都比較簡(jiǎn)單，直接選取輸入鍵值，簡(jiǎn)單快捷，這種方式在I/O富余的情況下可以使用。矩陣式鍵盤電路是指按鍵設(shè)置在行列式交點(diǎn)上，行列線分別連接到按鍵開(kāi)關(guān)的兩端。當(dāng)行線通過(guò)上拉電阻接+5V時(shí)，被鉗位在高電平狀態(tài)。鍵盤中有無(wú)按鍵按下是由列線送入全掃描字、行線讀入行線狀態(tài)來(lái)判斷的。鍵盤中哪一個(gè)鍵按下可由列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來(lái)判斷。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。在本課題中由于鍵盤數(shù)目較少，經(jīng)過(guò)所查閱的參考資料經(jīng)綜合考慮最終決定采用獨(dú)立式鍵盤，這樣可以充分利用I/O口，簡(jiǎn)化軟件編程，并且節(jié)省電路板面積。

3硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路主要由模擬電路和數(shù)字電路兩大部分組成。本設(shè)計(jì)的數(shù)控直流電源是由51單片機(jī)為主控模塊，DAC0832為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，四運(yùn)算放大器LM324為比較輸出芯片，鍵盤模塊由三個(gè)獨(dú)立按鍵組成，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。系統(tǒng)主要由微控制器模塊、比較輸出模塊、顯示模塊、鍵盤模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊五部分構(gòu)成，具有電壓可預(yù)置、可步進(jìn)調(diào)整、輸出的電壓信號(hào)。系統(tǒng)框圖如圖3.1所示。晶振電路晶振電路復(fù)位電路鍵盤電路51單片機(jī)LCD顯示電路DA轉(zhuǎn)化電路電壓比較電路電壓輸出圖3.1系統(tǒng)總體框圖3.1單片機(jī)控制模塊的設(shè)計(jì)單片機(jī)控制模塊即為主機(jī)部分，整個(gè)控制都是依靠單片機(jī)完成。從功能和價(jià)位以及本題目要求來(lái)看，我選擇51單片機(jī)作為本方案的控制核心，P0口接液晶顯示作為輸出數(shù)據(jù)顯示傳輸，同時(shí)P1.5、P1.6、P1.7是液晶LCD控制端口；P2口接DAC0832作為輸出數(shù)據(jù)傳輸，P3.0為DAC0832控制端口；P1.0、P1.1、P1.2接三個(gè)獨(dú)立鍵盤作為輸入數(shù)據(jù)傳輸。單片機(jī)控制電路如圖3.2所示。圖3.2單片機(jī)控制電路3.2單片機(jī)時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)MCS-51單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘信號(hào)為基準(zhǔn)，在時(shí)鐘電路工作下，系統(tǒng)才能有條不紊的工作，因此時(shí)鐘頻率直接影響著單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響著單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。晶振的頻率范圍一般為1.2MHz~12MHz,晶振的頻率越高，系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率越高，單片機(jī)的運(yùn)行速度就越快。圖3.3給出了采用內(nèi)部時(shí)鐘方式的晶體振蕩器的單片機(jī)時(shí)鐘電路圖。圖3.3單片機(jī)時(shí)鐘電路元器件參數(shù)選擇如下：AT89C51的振蕩頻率可在1MHz~24MHz范圍內(nèi)選取，本設(shè)計(jì)的時(shí)鐘電路選取12MHz的振蕩頻率。C1、C2的電容取值無(wú)嚴(yán)格要求，因其取值對(duì)振蕩頻率輸出穩(wěn)定、大小、起振速度有略微影響。一般對(duì)石英晶體，可取典型值30pF左右，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)C1、C2均選取了33pF的電容器。對(duì)陶瓷諧振器，可取典型值40pF左右。3.3單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)復(fù)位電路是單片機(jī)系統(tǒng)中必不可少的組成部分。所謂的復(fù)位就是將單片機(jī)重新啟動(dòng)，使單片機(jī)內(nèi)部的所有寄存器都回到初始狀態(tài)。復(fù)位電路方式有上電自動(dòng)復(fù)位方式和手動(dòng)復(fù)位方式，本設(shè)計(jì)中系統(tǒng)采用手動(dòng)復(fù)位方式。復(fù)位電路如圖3.4所示。圖3.4手動(dòng)復(fù)位電路大家都知道此單片機(jī)是高電平復(fù)位，具體手動(dòng)復(fù)位過(guò)程如下：按下鍵后，電容器被短路放電、RST直接與VDD相連，此時(shí)為高電平，從而進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)；松手后，電源開(kāi)始對(duì)電容充電，此時(shí)充電電流在電阻上，形成高電平送到RST端，仍然是復(fù)位狀態(tài)；最后，電容充電結(jié)束，電流降為0，電阻上的電壓也降為0，RST降為低電平，系統(tǒng)開(kāi)始正常工作。3.4鍵盤模塊的設(shè)計(jì)鍵盤電路是由一組規(guī)則排列的按鍵組成，一個(gè)按鍵實(shí)則是一個(gè)開(kāi)關(guān)元件，也就是說(shuō)鍵盤是一組規(guī)則排列的開(kāi)關(guān)。鍵盤按照結(jié)構(gòu)原理可分為兩類，一類是觸點(diǎn)式開(kāi)關(guān)鍵盤，如機(jī)械式開(kāi)關(guān)、導(dǎo)電橡膠式開(kāi)關(guān)等；另一類是無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)鍵盤，如電氣式鍵盤，磁感應(yīng)鍵盤等。兩者相比，前者造價(jià)較低，后者壽命較長(zhǎng)。目前，單片機(jī)系統(tǒng)中最常見(jiàn)的是觸點(diǎn)式開(kāi)關(guān)按鍵。本系統(tǒng)采用獨(dú)立式按鍵結(jié)構(gòu)，并結(jié)合非編碼鍵盤相應(yīng)原理。獨(dú)立式按鍵是直接用I/O口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線。每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其它I/O口線的狀態(tài)。圖3.5鍵盤接口圖獨(dú)立式按鍵軟件常采用查詢式結(jié)構(gòu)，先逐位查詢每根I/O口線的輸入狀態(tài)，如某一根I/O口線輸入為低電平，則可確認(rèn)該I/O口線所對(duì)應(yīng)的按鍵已按下，然后，再轉(zhuǎn)向該鍵的功能處理程序。本設(shè)計(jì)共設(shè)計(jì)三個(gè)按鍵，分別為“增加”鍵，“減少”鍵，“確定”鍵，三個(gè)按鍵分別與P1.0，P1.1，P1.2連接，電路圖如圖3.5所示。3.5顯示模塊的設(shè)計(jì)用于單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)顯示的方式主要分為兩類：LED顯示和LCD顯示。前者顯示亮度較高，制作成本低，適合做遠(yuǎn)距離顯示，但其功耗較大，所用端口隨顯示的數(shù)字位數(shù)增加而增加。如果采用動(dòng)態(tài)掃描方式顯示，則占用CPU的內(nèi)存空間，如果采用靜態(tài)顯示則需要加鎖存器，加大硬件制作量，就該題目要求來(lái)說(shuō)，需要設(shè)定電壓顯示，又與實(shí)際電壓比較再顯示，LCD顯示更為清晰、直觀，從上面諸多因數(shù)來(lái)看，采用LCD顯示比較理想。LCD最常用的就是液晶1602，LCD1602可以在LCD顯示屏上完整顯示32個(gè)英文字符和日文字符，適合顯示英文文字信息量較小的地方,可以清晰顯示出同時(shí)還能顯示英文名稱和電壓/電流單位。通過(guò)單片機(jī)編程控制第4腳RS數(shù)據(jù)/命令選擇端，第5腳R/W讀/寫(xiě)選擇端，第6腳使能信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)顯示效果。本設(shè)計(jì)中LCD1602接法如圖3.6所示。圖3.6LCD1602顯示電路（1）.讀操作時(shí)序：讀操作時(shí)序（2）.寫(xiě)操作時(shí)序：寫(xiě)操作時(shí)序（3）.讀寫(xiě)控制時(shí)序如表3-3所示表3-3讀寫(xiě)控制時(shí)序表RSR/WE功能00下降沿寫(xiě)指令代碼01高電平讀忙標(biāo)志和AC碼10下降沿寫(xiě)數(shù)據(jù)11高電平讀數(shù)據(jù)（4）.1602LCD的一般初始化過(guò)程1．延時(shí)15mS2．寫(xiě)指令38H3．寫(xiě)指令08H：顯示關(guān)閉4．寫(xiě)指令01H：顯示清屏5．寫(xiě)指令06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置6．寫(xiě)指令0CH：顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置3.6數(shù)模轉(zhuǎn)化模塊的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用DAC0832的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，P2口和DAC0832的數(shù)據(jù)口直接相連，DA的/CS和/WR1連接后接地，/WR2和/XEFR連接輸出同時(shí)也接地，ILE信號(hào)引腳接高電平，DA的8腳接參考電壓，芯片處于直通狀態(tài)，此時(shí)8位數(shù)字量一旦到達(dá)DI0~DI7輸入線上，就立刻進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換并輸出結(jié)果。通過(guò)獨(dú)立式鍵盤給單片機(jī)輸入一數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)在顯示電路上顯示，單片機(jī)保存該數(shù)據(jù)，然后在鍵盤上按確認(rèn)鍵，就是把DAC0832電路打開(kāi)把數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)去，這個(gè)芯片把送過(guò)來(lái)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)后經(jīng)過(guò)比較電路最終輸出所要電源電壓。本設(shè)計(jì)中DAC0832硬件電路圖如下圖3.7DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換電路:3.7DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換電路其中數(shù)模轉(zhuǎn)換時(shí)序圖如下圖3-8所示:圖3-8DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換時(shí)序圖3.7電壓比較輸出模塊的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中真正的電壓輸出是通過(guò)四運(yùn)算放大器LM324的末端輸出的，具體的設(shè)計(jì)如圖3.7所示。選用集成型電壓比較器LM324是為了使電路工作更加可靠，同時(shí)該類芯片具有負(fù)載能力強(qiáng)、抗干擾性優(yōu)越等特點(diǎn)，可以更好的實(shí)現(xiàn)電路功能。圖3.9比較輸出電路4軟件設(shè)計(jì)4.1仿真開(kāi)發(fā)平臺(tái)Proteus仿真Proteus軟件是英國(guó)Labcenter電子公司設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一款EDA工作軟件。它不單具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能訪問(wèn)單片機(jī)及其外圍設(shè)備。Proteus是著名的EDA仿真軟件，從原理布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路的仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。Proteus不僅可將許多單片機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過(guò)程形象化。Proteus具有如下特點(diǎn)：（1）Proteus軟件提供了數(shù)千種元器件和多達(dá)30多個(gè)元件庫(kù)；（2）個(gè)性化的編輯環(huán)境；（3）快速選取和放置器件；（4）層次化設(shè)計(jì)；（5）原理圖自動(dòng)連線并自動(dòng)生成仿真日志；4.2軟件程序開(kāi)發(fā)平臺(tái)KeilKeilC51軟件是美國(guó)Keil軟件公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。單片機(jī)開(kāi)發(fā)中除了必不可少的硬件電路設(shè)計(jì)外，同樣離不開(kāi)軟件，隨著單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到使用現(xiàn)在的高級(jí)語(yǔ)言，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)軟件也在不斷的發(fā)展，Keil軟件是目前最流行的開(kāi)發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，Keil提供了包括C語(yǔ)言編輯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器在內(nèi)的開(kāi)發(fā)方案。Keil具有如下特點(diǎn)：（1）具有全功能的源代碼編輯器；（2）元件庫(kù)用來(lái)配置開(kāi)發(fā)工具的設(shè)置；（3）項(xiàng)目管理器用來(lái)創(chuàng)建和維護(hù)用戶的項(xiàng)目；（4）集成工具可以匯編、編譯和連接用戶嵌入式系統(tǒng)；（5）所有開(kāi)發(fā)工具的設(shè)置都是對(duì)話框模式；（6）真正的源代碼對(duì)單片機(jī)和外圍器件的調(diào)試器；4.3主程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件流程圖直觀描述了如何實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)輸出電壓調(diào)節(jié)。首先對(duì)系統(tǒng)的輸出電壓進(jìn)行初始化設(shè)定，然后通過(guò)判斷案件是“+”鍵或是“-”鍵對(duì)系統(tǒng)輸出電壓進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，并將給定的數(shù)據(jù)給DA轉(zhuǎn)換器，最終使給定的電壓輸出。主程序框圖如圖4.1所示。初始化系統(tǒng)初始化系統(tǒng)讀取ROM中保存的電壓送DA轉(zhuǎn)換輸出電壓允許定時(shí)器中斷顯示鍵盤掃描是否按下增加鍵是否按下減少鍵是否按下確認(rèn)鍵NNN電壓加0.1V并送入LCD顯示電壓減0.1V并送入LCD顯示保存電壓YYY開(kāi)始結(jié)束圖4.1主程序結(jié)構(gòu)框圖4.4子程序設(shè)計(jì)子程序設(shè)計(jì)包括：液晶顯示設(shè)計(jì)、D/A轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)、鍵盤設(shè)計(jì)。下面對(duì)每部分軟件設(shè)計(jì)逐一說(shuō)明。液晶顯示（讀寫(xiě)數(shù)據(jù)）的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中液晶顯示是兩行字符，第一行顯示的英文“VOLTAGE”,第二行則用來(lái)顯示設(shè)置的電壓值。根據(jù)原理圖，LCD1602的數(shù)據(jù)線D0~D7腳分別接單片的P0口，RS、R/W和E端分別接P1.5、P1.6和P1.7，液晶顯示的軟件流程圖如圖4.2所示。讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)進(jìn)行一次讀/寫(xiě)操作狀態(tài)Busy=0?狀態(tài)Busy=0?讀/寫(xiě)正確的數(shù)據(jù)讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)NNYY圖4.2液晶1602讀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)框圖D/A轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)由原理圖可知，片選信號(hào)/CS、數(shù)據(jù)控制信號(hào)/XFER、/WR1、/WR2均與地線相連，DAC0832為直通方式，CPU對(duì)DAC0832執(zhí)行一次寫(xiě)操作，則將一個(gè)數(shù)據(jù)直接寫(xiě)入DAC寄存器，DAC輸出模擬量隨之變化。D/A轉(zhuǎn)換程序流程圖如圖4.2所示。開(kāi)始開(kāi)始鍵盤輸入調(diào)入程序D/A轉(zhuǎn)換循環(huán)圖4.3D/A轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)鍵盤的設(shè)計(jì)單片機(jī)循環(huán)對(duì)各個(gè)按鍵進(jìn)行掃描，如果檢測(cè)到有按鍵按下，則判斷是哪個(gè)鍵按下，再去執(zhí)行各個(gè)按鍵所對(duì)應(yīng)的程序?！霸黾印辨I為步增電壓鍵，步進(jìn)值為0.1V；“減少”鍵為步減電壓鍵，步減值也為0.1V；“確認(rèn)”鍵是確定輸出電壓值的按鍵?！霸黾印辨I的軟件流程圖如圖4.4所示，其余兩個(gè)按鍵同理。開(kāi)始開(kāi)始鍵盤初始化按鍵掃描判斷為增加執(zhí)行相關(guān)程序單片機(jī)步進(jìn)0.1V輸出顯示YN圖4.4鍵盤的軟件流程圖5系統(tǒng)測(cè)試與誤差分析5.1系統(tǒng)整體測(cè)試結(jié)果分析（1）測(cè)試工具（a）雙蹤示波器；（b）數(shù)字萬(wàn)用表。（2）測(cè)量結(jié)果如表5.1所示。表5.1測(cè)試數(shù)據(jù)及誤差分析設(shè)定值(V)輸出電壓(V)誤差(V)11.21.240.0422.52.530.0333.03.100.1044.04.120.1254.54.540.0465.85.930.1376.56.690.19888.190.1999.59.580.081010100由上表計(jì)算可得，系統(tǒng)的絕對(duì)誤差為（0.04+0.03++0.08）/10=0.09V；系統(tǒng)的相對(duì)誤差為（0.04/1.2+0.03/2.5++0.08/9.5）/10=2.0%。（3）誤差分析從電路的原理框圖可以看出，系統(tǒng)的誤差來(lái)源于三個(gè)方面：（a）DAC0832的量化誤差，DAC為8位D/A轉(zhuǎn)換器，滿量程為15V的量化誤差為1/2LMBS=(1/2)*(1/28)*15V=29.30mV。按滿度歸一化的相對(duì)誤差為（1/2）*（1/28）=0.20%；（b）輸入失調(diào)電壓引入的誤差LM324漂移不大于7mV，故相對(duì)誤差<=7mV/12V=0.06%。；（c）其它器件和線路由于溫漂、不穩(wěn)定等原因引起的誤差。問(wèn)題及建議:在本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問(wèn)題，給我的感覺(jué)就是很難，很不順手，看似很簡(jiǎn)單的電路，要?jiǎng)邮职阉o設(shè)計(jì)出來(lái)，是很難的一件事，主要原因是我們沒(méi)有經(jīng)常動(dòng)手設(shè)計(jì)過(guò)電路，還有資料的查找也是一大難題，這就要求我們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)中，應(yīng)該注意到這一點(diǎn)，更重要的是我們要學(xué)會(huì)把從書(shū)本中學(xué)到的知識(shí)和實(shí)際的電路聯(lián)系起來(lái)，這不論是對(duì)我們以后就業(yè)還是學(xué)習(xí)，都會(huì)起到很大的促進(jìn)和幫助，我相信，通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在以后的學(xué)習(xí)中我會(huì)更加努力，力爭(zhēng)把這門課學(xué)好，學(xué)精。同時(shí)，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，鞏固了我們學(xué)習(xí)過(guò)的專業(yè)知識(shí)，也使我們把理論與實(shí)踐從真正意義。此外，通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使得輸出的電壓穩(wěn)壓精度高，可以用在對(duì)直流要求較高的設(shè)備上，或在實(shí)驗(yàn)室中當(dāng)作試驗(yàn)電源使用。本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問(wèn)題，給我的感覺(jué)就是很難，很不順手，看似原理比較簡(jiǎn)單的電路，要?jiǎng)邮职阉o設(shè)計(jì)出來(lái)，是很難的一件事，主要原因是我們沒(méi)有經(jīng)常動(dòng)手設(shè)計(jì)過(guò)電路，還有資料的查找也是一大難題，這就要求我們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)中，應(yīng)該注意到這一點(diǎn)，更重要的是我們要學(xué)會(huì)把書(shū)本中學(xué)到的知識(shí)和實(shí)際的電路聯(lián)系起來(lái)，這不論是對(duì)我們以后的就業(yè)還是學(xué)習(xí)，都會(huì)起到很大的幫助，我相信，通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，鞏固了我們學(xué)習(xí)過(guò)的專業(yè)知識(shí)，也使我們把理論與實(shí)踐從真正意義上結(jié)合了起來(lái)；考驗(yàn)了我們借助互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)搜集、查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，和組織材料的綜合能力；從中可以自我測(cè)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)到自己哪方面有欠缺、不足，以便于再日后的學(xué)習(xí)中得以改進(jìn)、提高。參考文獻(xiàn):[1]賈好來(lái).MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社