基于单片机的数控电压源课程设计设计

基于单片机的数控电压源课程设计

一．系统硬件设计结构框图

本数控直流稳压电源的设计以一稳压电源为基础，以高性能单片机系统为控制核心，以稳压驱动放大电路、短路保护电路为外围的硬件系统，在检测与控制软件的支持下实现对电压输出的数字控制，通过对稳压电源输出的电压进行数据采样与给定数据比较，从而调整和控制稳压电源的工作状态及监测开关电路的输出电流大小。本数控直流稳压电源实现以下功能：键盘可以直接设定输出电压值；可快速调整电压；LCD显示电压值等。

1.1 8051简介

我们采用8051系列的AT89S51作为CPU，AT89S51是一种带4K字节FLASH可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

1．2 主要特性

1）与MCS-51兼容；

2）8位字长的CPU；

3）可在线ISP编程的4KB片内FLASH存储器，用于程序存储，可擦写1000次；

4） 256B的片内数据存储器，其中高128字节地址被特殊功能寄存器SFR占用；

5）可编程的32根I/O口线（P0～P3）；

6）2个可编程16位定时器；

7）一个数据指针DPTR；

8）1个可编程的全双工串行通信口；

9）具有“空闲”和“掉电”两种低功

耗工作方式；

10）可编程的3级程序锁定位；

11）工作电源的电压为5（1±0.2）V；

12）振荡器最高频率为24MHz；

13）编程频率3 ～24 MHz，编程电流

1mA，编程电压为5V。

1．3芯片引脚排列与名称

DIP封装形式的AT89S51的芯片引脚排

列与名称如图1所示。

VCC：供电电压。

GND：接地。

P0口：P0口为一个8位，并行，图1 AT89S51的芯片引脚排列与名称

漏极开路双向I/O口，作为输出时可驱动8个TTL负载。该口内无上拉电阻，在设计中作为D/A，A/D及液晶显示器的数据口。

P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4个TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，该口在设计中低四位作为键盘输入口，高四位与RST作为在线编程下载口。

P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收/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，可作为输入。在作为输出时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。该口在设计中作为D/A，A/D及液晶显示器的控制口。

P3口：P3口管脚是带内部上拉电阻的8位双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它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口也可作为AT89S51的一些特殊功能口，如下表1所示：

表1 各端口引脚与复用功能表

该口在设计中使用其特殊功能作为D/A，A/D读写信号的控制口。和A/D的中断输入口。

RST：该引脚为复位信号输入端，高电平有效。在振荡器稳定工作情况下，该引脚被置成高电平并持续两个机器周期以上是系统复位。

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。该引脚在设计中作为锁存器器和A/D的时钟信号。

/PSEN：外部程序存储器的选通信号。

/EA/VPP：/EA为访问芯片内部和芯片外部程序存储器的选择信号。在FLASH 编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。

XTAL1：芯片内振荡器放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2：芯片内振荡器放大器的输出。

2 键盘控制器MM74C922

2．1 简介

键盘的作用是对单片机输入数据，设计中要求能是电压进行“+”，“-”，及电压值的设定，所以采用键盘为4×4的薄膜矩阵键盘，用MM74C922芯片进行识别按键后送AT89S51的并行口P1， P1.0～P1.3作为键盘输入口。传统的4×4矩阵键盘识别处理程序的编写相对烦琐。所以采用MM74C922芯片来将4×4矩阵键盘的键值转换成4位BCD码以简化程序的编写。

2．2 主要特性

CMOS工艺技术制造，工作电压3-15V，“二键锁定”功能，编码输出为三态输出，可直接与微处理器数据总线相连，内部振荡器能完成4×4矩阵键盘扫描，亦可用外部振荡器使键盘操作与其他处理同步，通过外接电容避免开关发生前、后沿弹跳所许的延时。有按键按下时数

据有效线变高，同时封锁其他键，片内

锁存器将保持键盘矩阵的4位编盘，可

由微处理器读出

2．3 芯片引脚排列与名称

DIP封装形式的MM74C922的芯片

引脚排列与名称如图4所示。

VCC：供电电压（+5～+15）；

GND：接地；

Y1～Y2：矩阵键盘行输入，图4 MM74C922芯片引脚排列与名称其内部接有上拉电阻；

X1～X2：矩阵键盘列输入；

OUT1～OUT2：矩阵键盘列输出；

OSC：振荡器输入；

DA：按键有效输出，当有任意键按下是DA输出高电平；

/OE：输出有效端，低电平有效。

3 D/A转换器DAC0832

3．3．1简介

设计要求电压输出范围是0.0V～9.9V，步进0.1V，共有100种状态，因此采用8位的D/A转换器就能满足设计要求。因此采用常用的DAC0832芯片。8位字长的D/A转换器DAC0832具有256种状态，能满足设计要求。DAC0832芯片是具有两个输入数据寄存器的8位DAC，它能直接与AT89S51单片机相连接，

3．2 主要特性

1）8位分辨率；

2）电流型输出，稳定时间为1uS；

3）可双缓冲输入，单缓冲输入或

直接数字输入；

4）单一电源供电（+5~+15V）；