基于51单片机

目录

1 引言 (1)

1.1设计要求 (1)

1.2方案论证 (2)

2 单片机和D/A转换器 (3)

2.1AT89C51单片机 (3)

2.2Ｄ／ＡC0808 (5)

2.3LED数码 (7)

3 电路原理与硬件实现 (9)

3.1单片机最小系统及端口连接 (9)

3.2原理介绍 (10)

3.3硬件调试 (13)

4 软件程序设计 (14)

4.1开发工具介绍 (14)

4.2软件流程图 (17)

4.3软件调试 (17)

结束语 (18)

致谢 (18)

参考文献 (18)

附录 (18)

基于51单片机的程控直流电压源

XXX

XXXX物理与电子信息工程系，XXX

摘要：本设计是以ATM89C51单片机为控制核心的开关电源，具有输出电压可调，电压数字显示的功能。具体阐述了开关电源的基本原理及工作过程，电源各硬件模块的设计及软件设计。该电源硬件模块包括输入整流和滤波模块、单片机供电电源模块、D/A转换模块及LED显示模块。

关键词：稳压电源；单片机89C51；D/A转换

1 引言

随着电力电子技术的迅速发展，直流电源应用非常广泛，其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能。直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。其良好的性价比更能为人们所接受，因此，具有一定的设计价值。从上世纪九十年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流|直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。设计的直流稳压电源主要有单片机系统、键盘、数码管显示器、D/A转换电路、直流稳压电路部分组成，数控电源采用按键盘输入数据，单片机通过D/A，控制驱动模块输出一个稳定电压。工作过程中，稳压电源的电压值由单片机输出，驱动LED显示，由键盘控制进行动态逻辑切换。以单片机为核心的智能化高精度简易直流电源的设计，电源采用数字调节、输出精度高，特别适用于各种有较高精度要求的场合。目前所使用的直流可调电源中,大多为旋钮开关调节电压,调节精度不高,而且经常跳变,使用麻烦。利用本数控电源,可以达到每步0.1V 的精度,输出电压范围0～9.9V ,电流可以达到500mA ,且数码显示直观。

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，而只是对控制软件一些调整即可。

1.1 设计要求

基本要求：

(1)输出电压：范围0～9.9V步进0.1V纹波不大于10mv

(2)输出电流：500mA

(3)输出电压由数码显示

(4)用“+”“-”键控制输出电压进行增减

调整发挥部分：

(1)自动扫描输出电压

(2)输出电压可预置在0～9.9V之间的任意值

1.2 方案论证

采用单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变输出电压值，从而使输出功率管的基极电压发生变化，间接的改变输出电压的大小。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0.1V，并可由数码管显示电压设定值。利用单片机程控输出数字信号，经过Ｄ／Ａ转换器输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，输出不同的电压。方框如图1-1系统原理方框图。

图1-1系统原理方框图

系统核心是以AT89C51单片机为控制器，具有电压可预置、可步进调整、预置的电压信号显示的数控直流电源，其硬件原理方框图如图1-1所示。系统由AT89C51控制电路、键盘电路、电源电路、Ｄ／Ａ电路、功放电路、LED显示电路六部分组成。系统通过“+”、“-”两个键来控制预置电压的升降，也可以通过键盘直接输入电压并通过数码管显示。AT89C51单片机送出相应的数字信号，在D/A转换之后输出电流，经集成运放OP07转换、三极管放大最终稳定。同时由LED数码管显示输出电压,由数字电压表测量实测值。

系统选用了C51单片机没有用C52，因为虽然C51的ROM为4KB，C52的为8KB，C51的内部RAM 只有128字节，除去4组工作寄存器、位地址单元和预留一部分堆栈空间，剩下的RAM不多了，对稍复杂的一些程序编程起来非常的不舒服，能定义的空间就很少了，但是就系统的要完成的功能来说，C51单片机完全够用了。LED显示屏是发光二极管组成的显示器件，采用低电压扫描驱动，具有：耗电低、使用寿命长，成本低、亮度高、出现故障率低等特点。而LCD利用液晶的物理特性显示，他的特点主要是：低功耗、零辐射、体积小、散热小、但价格高。所以综合考虑LED能完成的就不选用LCD了。

2 单片机和D/A转换器

2.1 AT89C51单片机

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦出只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦出100次。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。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

图2-1 AT89C51硬件图

主要特性：

与MCS-51兼容

4K字节可编程闪烁存储器

寿命：1000写|擦循环

数据保留时间：10年

全静态工作：0HZ-24HZ

三级程序存储器锁定

128*8位内部RAM