数控直流稳压电源(毕业设计论文).doc

电力工程 系 届毕业设计（论文）题目： 数控直流稳压电源 数控直流稳压电源摘 要本论文所研究的数字稳压电源是以AT89S51单片机为主控制器，通过键盘设置由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（AD0832）输出模拟量，再经过功率放大，实现输出电压步进0.05V，输出范围为010V。实际测试结果表明，本系统实际应用于需要高稳定度小功率恒压源的领域。 关键词： 直流稳压电源单片机数字控制ABSTRACTThis paper studies the digital manostat based on AT89S51 mainly through the keyboard controller, digital signal output by microcontroller program, through D/A converter (AD0832) output analog, through the power amplifier, achieve output voltage stepping 0.05 V, output for 0 10V range. Test results show that this system application in need of high stability of small power constant-voltage source fields.Keywords：regulated power supply of direct current；microcomputer，digital control目 录1 引言12 系统方案论证与比较23 总体方案框图34 系统部分功能设计44.1供电模块44.2稳压输出模块64.2.1 稳压输出电路工作原理64.2.2 主要器件功能74.2.3 稳压输出电路参数计算94.3 单片机控制电路104.3.1 单片机AT89C51104.3.2 键盘设计134.3.3 显示电路134.3.4 A/D转换电路144.3.5 实现流程图175 主要单元电路的仿真175.1 电源电路电路仿真175.2 稳压输出电路仿真18结束语23参考文献24附 录25 261 引言电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。数控电源是从80年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90年代，己出现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分。目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦数字化智能电源模块是针对传统智能电源模块的不足提出的，数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可维护性。电源采用数字控制，具有以下明显优点：（1）易于采用先进的控制方法和智能控制策略，使电源模块的智能化程度更高，性能更完美。（2）控制灵活，系统升级方便，甚至可以在线修改控制算法，而不必改动硬件线路。（3）控制系统的可靠性提高，易于标准化，可以针对不同的系统(或不同型号的产品)，采用统一的控制板，而只是对控制软件做一些调整即可。（4）系统维护方便，一旦出现故障，可以很方便地通过RS232接口或RS485接口或USB接口进行调试，故障查询，历史记录查询，故障诊断，软件修复，甚至控制参数的在线修改、调试；也可以通过MODEM远程操作。（5）系统的一致性好，成本低，生产制造方便。由于控制软件不像模拟器件那样存在差异，所以，其一致性很好。由于采用软件控制，控制板的体积将大大减小，生产成本下降。2 系统方案论证与比较方案一：此方案使用一套十进制计数器，一方面完成电压的译码显示，另一方面其输出作为EPROM的地址输入，而由EPROM的输出经D/A变换后控制误差放大的基准电压来实现输出步进。由于控制数据烧录在EPROM中，使系统设计灵活性降低。方案框图如图1所示。图 1 方案一原理框图方案二：采用AT89S51单片机作为整机的控制单元，通过改变DAC0832的输入数字量来改变输出电压值，间接地改变输出电压的大小。此系统比较灵活，采用软件方法来解决数据的预置以及电压的步进控制，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。如图2所示。图2 数控直流稳压电源系统框图在方案二中采用单片机完成整个数控部分的功能，同时，DA 8032作为一个智能化的可编程器件，便于系统功能的扩展。方案比较（1）数控部分 方案一中采用中、小规模器件实现系统的数控部分，使用的芯片很多，造成控制电路内部接口信号繁琐，中间相互关联多，抗干扰能力差。在方案二中采用了51单片机完成整个数控部分的功能，同时，AT89S51作为一个智能化的可编程器件，便于系统功能的扩展。（2）输出部分 方案一中采用线性调压电源，以改变其基准电压的方式使输出步进增加/减小，这样不能不考虑整流滤波后的波纹对输出的影响，而方案二中使用运算放大器作前级的功率放大电路，由于运算放大器具有很大的电源电压抑制比，可以大大减小输出端的纹波电压。在方案一中，为抑制纹波而在线性调压电源输出端并联的大电容降低了系统的响应速度，这样输出电压难以跟踪快变的输入，方案二中的输出电压波形与D/A变换输出波形相同，不仅可以输出直流电平，而且只要预先生成波形的量化数据，就可以产生多种波形输出，使系统成为有一定驱动能力的信号源。（3）补充说明在方案三中还采用了键盘、显示器，不仅简化接口引线，而且减小了软件对键盘、显示器的查询时间，提高了CPU的利用率。比较以上方案的优缺点，方案一原理直观，但电路复杂，器件数量多。方案二简洁、灵活、可扩展性好，能达到题目的设计要求，因此采用方案二来实现。3 总体方案框图本设计主要技术指标是：（1）输入电压：单相AC220V±10 50Hz±5Hz，输出电压范围为010V；（2）额定工作电流为500m；（3）具有“+”、“-”步进电压调节功能，最小步进电压为0.05V；（4）纹波不大于10mV；（5）用数码显示器显示其输出电压值。本系统硬件设计主要由AT89C51、稳压输出模块、按键处理模块、显示模块和供电模块5部分组成。其中，AT89C51是系统的核心，主要起控制作用；稳压输出模块包括D/A转换、双极输出、功率放大和采样电路，这部分电路将数控部分送来的电压控制字数据转换成稳定电压输出，输出的直流电压经A/D转换送入到AT89C51中去处理显示；按键处理模块完成对电压输出的步进调节控作用；显示模块对经A/D转换后的电压信号经过主控AT89C51显示；供电模块对本方案各个模块提供供电作用。系统总体方案框图如图3所示。为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，可以将输出电压经过ADC0832进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理及显示。采用软件方法来解决数据的预置以及电压的步进控制，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现本系统以直流电源为核心，利用51系列单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电压，设置步进等级可达0.05V，并可由数码管显示实际输出电压值和电压设定值。利用单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（DA0832）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电电流的变化而输出不同的电压。单片机系统还兼顾对恒压源进行实时监控，输出电压经过电流/电压转变后，通过A/D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，经单片机分析处理， 通过数据形式的反馈环节，使电压更加稳定，构成稳定的压控电压源。此系统比较灵活，采用软件方法来解决数据的预置以及电压的步进控制，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。图3数控直流稳压电源系统框图4 系统部分功能设计4.1供电模块根据系统设计方案要求，本系统需要提供3种电压：+15V、-15V和5V。这里采用中小功率线性稳压电源，供电电源为220V，50Hz市电，直流稳压电源组成框图如图4所示。图4 直流稳压电源组成框图直流稳压电源由变压器、直流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，各部分电路的具体设计如下：1、集成稳压器的选择国产三端固定输出集成稳压器的通用产品有CW7800系列（正电源）、CW7900系列（负电源）。输出电压由具体型号中后两个数字代表有多档选择，在此次设计中选取CW1815、CW7915、CW7805共3个。其具有体积小、性能稳定、价格便宜等优点。2、稳压电源参数的设计（1）集成稳压器输入电压的确定稳压器的输入电压即为整流滤波电路的输出电压UI，其值要选择合适，UI太低则稳压器性能将受到影响，UI太高则功耗太大，电源效率低。因此，UI必须保证输入、输出电压差至少大于23V。根据本设计电源输出要求15 V，这里选择集成稳压器的输入电压UI=18V（取差值3V）。（2）整流电路设计这里采用桥式整流电路。对于桥式整流电路，整流二极管承受的最大反向电压为1.4U2，即选择二极管最高反向工作电压Urm为： Urm1.4U2=1.4×18=25.2V （公式1）通过二极管的平均电流为Io/2。考虑到电容充电时的瞬时电流较大，一般选择二极管最大整流电流If为： If=(2-3) Io/2=2×0.5/2=0.5A （公式2） 即选择整流二极管型号：1N4007，（If=1A，Urm=1000V）。 （3）滤波电路滤波电路主要采用大电容滤波。一般滤波电容C容量取大些好，但考虑到太大会增加成本，使电源体积增加，故这里选取： RC(3-5)T/2 （公式3）式中T=(1/50)s=0.02s；R为整流滤波电路负载，为 R= UI/IO。 这样，我们可以确定电容的容量，即： RC³(3-5)T/2=(3-5)0.02/2=0.05 RUI/ Io=18/0.5=36故 C0.05/R=0.05/36=0.00138F=1380F （公式4）由于电容器承受的最大峰值电压为1.4U2，考虑到交流电源的电压波动，滤波电容的耐压值通常取（1.52）U2，即耐压值为2 U2=2×18=36 V。因此，这里选择铝电解电容，容量1500F，耐压值50 V。（4）电源变压器的选择： 二次侧电压的确定： 通常根据变压器二次侧输出功率选择变压器。变压器二次侧电压有效值U2应根据Ui来确定： Uimin/1.2U2Uimax/1.2 （公式5） 在此范围内U2越大稳压的压差越大，功率越大，一般取二次侧电压U2为： U2Uimin/1.2=18/1.2=15V所以其变比n=U1/U2=220/18=12.2 （公式6）加滤波电容后变压器二次侧电流不是正玄波，而对电容充电时的瞬时电流较大，因此二次侧电流有效值一般按下式计算： I2=(1.1-3) IO=3×0.5=1.5A （公式7）即 P=I2U2=1.5×18=27W直流稳压电源的电路图如5所示。图5 直流稳压电源的电路图4.2稳压输出模块4.2.1 稳压输出电路工作原理稳压输出模块将数控部分送来的电压控制字数据转换成稳定电压输出。它由数/模转换器（DAC0832）、集成运放OP07、晶体三极管VT1(TIP122)/VT2(TIP127)、基准电压源组成，其组成框图如图6所示。图6 稳压输出电路框图D/A转换部分的输出电压作为稳压输出电路的参考电压。稳压输出电路的输出与参考电压成比例。D/A将主控器AT89S51送来的信号转换成电压量，通过双极输出经功率放大后到反馈电路，输出5V的电压，经A/D把信号出入将主控器AT89S51。D/A转换输出电压I作为电源功放级的输入电压。功放级由1和VT1、VT2构成闭环推挽输出电路。该电路属于典型的电压串联负反馈电路。电路选用的D/A转换芯片是DAC0832，该芯片价廉且精度较高。DAC0832属于电流输出型D/A，输出的电流随输入的电压控制字线性变化。若要得到电压，还需外接一片运放来实现电流到电压的转换。该运放输入端的输入电流对转换精度影响很大，DAC0832输出的电流有几十微安的变化，若运放输入端的输入电流为0.1µA，如µA741的输入电流约为此值，且有一定变化，则会引入相当于12个电压控制字的误差，因此应选用高输入阻抗的运放，如JFET输入的运放LF356（或0P07），它的输入电流可以忽略。原理电路图如图7所示。图 7 稳压输出电路原理图4.2.2 主要器件功能1、8位D/A转换器芯片DA0832DAC0832是一个8位D/A转换器芯片，单电源供电，从+5V+15V均可正常工作，基准电压的范围为±10V，电流建立时间为1µs，CMOS工艺，低功耗20mW。它由1个8位输入寄存器、1个8位DAC寄存器和1个8位D/A转换器组成和引脚排列如图8所示。图8 DAC0832引脚图该D/A转换器为20引脚双列直插式封装，各引脚含义如下：（1）D7D0-转换数据输入；（2） /CS片选信号（输入），低电平有效；（3）ILE数据锁存允许信号（输入），高电平有效；（3）/WR1第一信号（输入），低电平有效。该信号与ILE信号共同控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式；当ILE=1和/XFER=0时，为输入寄存器直通方式；当ILE=1和/WR1=1时，为输入寄存器锁存方式；（4）/WR2第二信号（输入），低电平有效，该信号与信号合在一起控制DAC寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式：当/WR2=0和/XFER=0时，为DAC寄存器直通方式；当/WR2=1和/XFER=0时，为DAC寄存器锁存方式；（5）/XFER数据传送控制信号（输入），低电平有效；（6）Iout2电流输出“1”。当数据位全“1”时，输出电流最大；为全“0”时输出电流最小；（6）Iout2电流输出“2”。DAC转换器的特点之一是：Iout1+Iout2=常数；（6）Rfb反馈电阻端。即运算放大器的反馈电阻，电阻（15k）已固化在芯片中。（7）Vref基准电压，是外加高精度电压源，与芯片内的电阻网络相连接，该电压可正可负，范围为-10V+10V。（8）DGND数字地（9）AGND模拟地2、 高精度运算放大器OP07OP07具有极低的输入失调电压，极低的失调电压温漂，非常低的输入噪声电压幅度及长期稳定等特点。可广泛应用于稳定积分、精密绝对值电路、比较器及微弱信号的精确放大，尤其适应于宇航、军工及要求微型化、高可靠的精密仪器表中。其引脚图如图9所示。图9 OP07引脚图 DAC0832与OP07的接线图如图7原理图所示。4.2.3 稳压输出电路参数计算根据题目要求，电压输出范围010V，步长0.05V，共200种状态，8位字长的D/A转换器具有256种状态，能满足要求。设计中用两个电压控制字代表0.05V，当电压控制字从0，2，4，··· ，200时，电源输出电压为0.0V，0.1V，0.2V，···，10V。DAC0832属于电流输出型D/A，输出的电流随输入的电压控制字线性变化，需外接一片OP07电流到电压的转换。DAC0832需外接基准电压，此基准电压的性能决定了输出电压的性能，要求基准电压具有高稳定和低纹波，故选取LM336作为基准源。当DAC0832采用5V基准电压时，D/A转换电路的满幅输出为5.0V（电压控制字为255时）。由于实际用到的最大电压控制字为200，因此D/A转换部分最大输出电压为 imax=×5.0=3.922V （公式8） imax=×200=3.922V （公式9）将它写成通式，即imax= （公式10）D/A转换输出电压i作为电源功放级的输入电压。功放级由1和VT1、VT2构成闭环推挽输出电路。该电路属于典型的电压串联负反馈电路。于是输出电压Uo与输入电压Ui的关系式为： U0=(1+)Ui （公式11）将Ui代入得： U0=(1+) （公式12）当i=3.922V，R2=10 k，R3=91 k，Uo=10V，由上式可求得Rp1=10 k。实取Rp1为47 k的精密多圈电位器。当AT51输入电压控制字（11001000）2=（200）10时，Uimax=3.922 V，调节Rp1使Uo=10 V。互补对称功放电路中的功率管选择如下：根据题目要求，输出电流至少为500mA，故要求功率管的集电极最大允许损耗功率CM为 CMC1m=15×0.5=7.5W （公式13）为保证功率管不致被反向电压所击穿，一般要求三极管的CEO为 CEO（1.52）2cc=2×15=30V （公式14）要求功率管最大允许集电极电流CM应满足： CMcmm=1A （公式15）根据所得参数，查找器件手册，选取三极管型号及主要参数为：T1管型TIP122，类型NPN，CEO 为100V，CM为5A，CM为65W；T2管型TIP127，类型PNP，CEO为100V，CM为5A，CM为65W。4.3 单片机控制电路单片机控制电路主要由键盘部分、AT51单片机部分、显示部分和AD转换部分组成，键盘部分主要设置控制字的输入，由单片机作为整机的控制单元，通过改变键盘的输入数字量来改变输出电压值（由AD转换后的电压值），再由LED显示部分显示，如图10所示。图10 单片机控制电路原理图4.3.1 单片机AT89C51本设计采用AT89C51单片机，AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4K bytes的可反复擦写的只读程序存储器(EPROM)和128 bytes的随机数据存储器（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(CPU)和Flash存储单元，功能强大AT89C51单片机可提供高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。因此，这里选用AT89C51单片机来完成，AT89C51单片机管脚图如图11所示。图11 AT89C51单片机管脚图AT89C51主要性能参数为：（1）与MCS-51产品指令系统完全兼容（2）4K字节可重擦写Flash闪存存储器（3）1000次擦写周期（4）全静态操作：0hz-24hz（5）三级加密程序存储器（6）128x8字节内部RAM（7）32个可编程I/O口线（8）2个16位定时/计数器（9）6个中断源（10）可编程串行UART通道（11）低功耗空闲和掉电模式其各个管教及相应功能为： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口味一个8为漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部成语数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FLASH编程时，P0口作为原码输入口，当FLASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。 P1口：P1口试一个内部提供上拉电阻的8为双向I/O口，P1口缓冲器能接受输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口北外部下拉为低电平是，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接受。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，片口缓冲器可接受，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16为地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，他们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流这是由于上拉的缘故。 P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 /INT0(外部中断0) P3.3 /INT1(外部中断1) P3.4 T0(记时器0外部输入) P3.5 T1(记时器1外部输入) P3.6 /WR(外部数据存储器写选通) P3.7 /RD(外部数据存储器读选通) P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可以用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置为无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PESN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PESN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET：当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。主要管脚有：XTAL1(19脚)和XTAL2(18脚)为振荡器输入输出端口，外接12MHz晶振。RST/Vpd(9脚)为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。VCC（40脚）和GND（20脚）为供电端口，分别接+5V电源的正负端。（32-39脚）被定义为N1功能控制端口，分别于N1的相应功能管脚相连接，13脚定义为IR输入端，10脚和11脚定义为12C总线控制端口，分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS(19脚)端口，12脚、27脚及28脚定义为握手信号功能端口，连接主板CPU的相应功能端，用于当前制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能。4.3.2 键盘设计本系统的键盘模块采用五个按键：KEY1、KEY2、KEY3、KEY4、KEY5，分别由单片机RST、P3.0、P3.1、P3.2、P3.3口输入，如下图所示。KEY1为复位按键，KEY2、KEY3为电压粗调KEY4、KWY5为电压细调。按一下KEY2，当前电压增加0.1V，按一下KEY3，当前电压减小0.1V，按一下KEY4，当前电压增加0.05V，按一下KEY5，当前电压减小0.05V。电路如图12所示。图12 键盘电路4.3.3 显示电路采用四位LED动态数码管显示输出电压的大小。此显示电路原理简单，电路连接方便，可用单片机直接驱动，其中Q1、Q2、Q3为位驱动。电路如图13所示。图 13 显示电路图4.3.4 A/D转换电路这里AD转换器采用ADC0832，为8位分辨率、双通道A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在05V之间。芯片转换时间仅为32S，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。ADC0832 具有以下特点：（1） 8位分辨率；（2） 双通道A/D转换；（3） 输入输出电平与TTL/CMOS相兼容；（4） 5V电源供电时输入电压在05V之间；（5） 工作频率为250KHZ，转换时间为32S；（6） 一般功耗仅为15mW；（7） 8P、14PDIP（双列直插）、PICC 多种封装；（8） 商用级芯片温宽为0°C to +70°C，工业级芯片温宽为40°C to +85°C；ADC0832芯片的接口为：（1） CS_ 片选使能，低电平芯片使能。（2） CH0 模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。（3） CH1 模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。（4） GND 芯片参考0 电位（地）。（5） DI 数据信号输入，选择通道控制。（6） DO 数据信号输出，转换数据输出。（7） CLK 芯片时钟输入。（8） Vcc/REF 电源输入及参考电压输入（复用）。正常情况下ADC0832 与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI 并联在一根数据线上使用。当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK 和DO/DI 的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK 输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第1 个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2 位数据用于选择通道功能。其时序图如图14所示：图14 ADC0832时序表由图11可知，当此2 位数据为“1”、“0”时，只对CH0 进行单通道转换。当2位数据为“1”、“1”时，只对CH1进行单通道转换。当2 位数据为“0”、“0”时，将CH0作为正输入端IN+，CH1作为负输入端IN-进行输入。当2 位数据为“0”、“1”时，将CH0作为负输入端IN-，CH1 作为正输入端IN+进行输入。到第3 个脉冲的下沉之后DI端的输入电平就失去输入作用，此后DO/DI端则开始利用数据输出DO进行转换数据的读取。从第4个脉冲下沉开始由DO端输出转换数据最高位DATA7，随后每一个脉冲下沉DO端输出下一位数据。直到第11个脉冲时发出最低位数据DATA0，一个字节的数据输出完成。也正是从此位开始输出下一个相反字节的数据，即从第11个字节的下沉输出DATD0。随后输出8位数据，到第19个脉冲时数据输出完成，也标志着一次A/D转换的结束。最后将CS置高电平禁用芯片，直接将转换后的数据进行处理就可以了。这样单片机控制电路的单片机接口电路图如图15所示。图 15 单片机接口电路图4.3.5 实现流程图在系统加电后，主程序首先完成系统初始化，其中包括A/D、D/A、串行口、中断、定时/记时器等工作状态的设定。然后扫描获取键值，执行相应的功能子程序。当启动键按下后，根据设定值、参数计算对应输出的数字量，再进行闭环反馈调整，如图16所示。 图16 时序流程图5 主要单元电路的仿真5.1 电源电路电路仿真图17达到设计要求5.2 稳压输出电路仿真本设计采用Multisim9对功率放大电路进行仿真。仿真电路如图18所示。功放电路的输入为DAC0832和OP07的输出电压，这里用电压源V1来代替。当AT51步进一次时，V1变化19.62mV。仿真时，当AT51输出数字量为200，即V1为3.922V时，调节RP1使输出达到10V。AT51数字量每变化1次，对应的输出电压如表1所示。图 18功率放大仿真电路图表1 输出电压测试数据表数字量输出电压（V）数字量输出电压（V）测量值理论值测量值理论值00H0024H1.8461.8501H0.050.0526H1.8931.9002H0.0990.1027H1.9451.9503H0.1480.1528H1.9942.0004H0.1970.2029H2.0442.0505H0.2470.252AH2.0952.1006H0.2960.302BH2.1462.1507H0.3490.352CH2.1922.2008H0.3970.402DH2.2442.2509H0.4440.452EH2.2932.300AH0.4930.502FH2.3432.350BH0.5420.5530H2.3912.400CH0.5910.6031H2.4462.450DH0.6410.6532H2.4942.500EH0.6940.7033H2.5432.550FH0.7420.7534H2.5922.6010H0.7960.8035H2.6452.6511H0.8440.8536H2.6922.7012H0.8960.9037H2.7422.7513H0.9420.9538H2.7942.8014H0.9931.0039H2.8432.8515H1.0471.053AH2.8912.9016H1.0931.103BH2.9422.9517H1.1451.153CH2.9933.0018H1.1931.203DH3.0463.0519H1.2441.253EH3.0923.101AH1.2961.303FH3.1443.151BH1.3431.3540H3.1943.201CH1.3921.4041H3.2433.251DH1.4451.4542H3.2913.301EH1.4961.5043H3.3453.351FH1.5431.5544H3.3933.4020H1.5921.6045H3.4423.4521H1.6441.6546H3.4953.5022H1.6931.7047H3.5433.5523H1.7441.7548H3.5943.6024H1.7921.8049H3.6423.65表2 输出电压测试数据表4AH3.6943.708AH6.8966.904BH3.7463.758BH6.9436.954CH3.7923.808CH6.9917.004DH3.8443.858DH7.0467.054EH3.8913.908EH7.0977.104FH3.9433.958FH7.1457.1550H3.9954.0090H7.1947.2051H4.0434.0591H7.2467.2552H4.0934.1092H7.2937.3053H4.1424.1593H7.3457.3554H4.1954.2094H7.3917.4055H4.2444