数控电压源系统设计

(数控电压源系统设计）

学号： 1

姓名：

学院：电子与电气工程学院

专业：电子信息工程

班级11电子

学期：2014~2015学年第一学期

摘要:目前所使用的直流可调电源中，几乎都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。数控电压源具有操作方便，电压稳定度高的特点。本文以AT89S51为控制芯片，通过键盘输入给定值，以数模转换器DAC0832将数字量转换成模拟量，输出参考电压，通过运放LM324将DAC0832输出的模拟电压值放大，以该参考电压控制功率放大模块ULN2008的输出电压。此设计输出电压范围为0-9.9V，可以达到每步0.1V的精度，电流可以达到2A，并可由数码管显示实际输出电压值。该电路硬件具有设计简单，应用广泛，精度较高，使用方便等特点。

关键词：AT89S51 D/A转换器数控电源

数控电压源

一、技术指标及要求：

1．运用所学的数字电子知识，和模拟电子知识进行电路设计。

2．设计出的直流电源要求输出精度高，步进电压在1V左右，并且调整方便。

3、使用通用器件

4、要求输出电压在0-3V

5、工作电压:5~12V

6、工作电流：20mA（5V时）15mA（3V时）

7、稳压输出值：0-10V

8、步进电压值：0.02V

9、输出纹波电压：≤1mV

10、输出电流：1.5A

二、硬件系统设计

2.1总体设计

总框图

图 2-1 系统硬件框图

电路组成及工作原理:

系统硬件原理图

2.2单元电路及元器件说明

AT89C51单片机

AT89C51单片机是一种低功耗/低电压、高性能的8位单片机，有4KB 可编程可擦除只读存储器（FPEROM ），该器件与工业标准的MCS-51相兼容。内部除CPU 外，还包括128字节RAM ，4个8位并行I/O 口，5个中断优先级，2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，片内集成4K 字节可改变程序Flash 存储器，具有低功耗，速度快，程序擦写方便等优点，满足本系统设计需要。

AT89C51引脚图

VCC：供电电压

GND：接地

P0口：P0口为一个8位双向I/O口，P0口可接收8个TTL门电流。

P1口：P1口为一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器可接收输出4个TTL门电流

P2口：P2口为一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收输出4个TTL门电流， P2口输出地址的高八位

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。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示：

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（定时器0外部输入）

P3.5 T1（定时器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，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。ALE只有在执行MOVX，MOVC指令时才起作用

/PSEN：外部程序存储器的读选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现

/EA/VPP：当/EA保持低电平时，不管是否有内部程序存储器,只访问外部程序存储器（0000H-FFFFH）；当/EA端保持高电平时，先访问内部程序存储器,当PC值超过0FFFH时,自动转向访问外部存储器。

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。

D/A转换器DAC0832

DAC0832是双列直插式8位D/A转换器，能完成数字量输入到模拟量(电流)输出的转换。

DAC0832引脚图

其主要参数如下：分辨率为8位，转换时间为1μs，满量程误差为±1LSB，参考电压为(+10～-10)V，供电电源为(+5～+15)V。

特点：在DAC0832中有两级锁存器，第一级锁存器称为输入寄存器，它的允许锁存信号为ILE，第二级锁存器称为DAC寄存器，它的锁存信号也称为通道控制信号 /XFER。

当ILE 为高电平，片选信号/CS 和写信号/WR1为低电平时，输入寄存器控制信号为高电平，这种情况下，输入寄存器的输出随输入变化。此后，当 /WR1由低电平变高时，控制信号成为低电平，此时，数据被锁存到输入寄存器中，这样输入寄存器的输出端不再随外部数据DB 的变化而变化。

对第二级锁存来说，传送控制信号/XFER 和写信号/WR2同时为低电平时，二级锁存控制信号为高电平，8位的DAC 寄存器的输出随输入变化，当/WR2由低电平变高时，控制信号变为低电平，将输入寄存器的信息锁存到DAC 寄存器中。

图中其余各引脚的功能说明如下： ①CS ：片选信号，低电平有效。

② ILE ：输入寄存器有效，高电平有效。 ③1WR ：写信号1，低电平有效；2WR ：第2写信号（输入），低电平有效。 ④XFER ：传送控制信号，低电平有效，用来控制WR2。

⑤0DI ～7DI ：8位的数据输入端，7DI 为最高位。

⑥1OUT I ：DAC 电流输出端1；2OUT I ：DAC 电流输出端2。

⑦fb R ：反馈电阻引出端，DAC0832内部已经有反馈电阻，所以RFB 端可以直接接到外部运算放大器的输出端，这样相当于将一个反馈电阻接在运算放大器的输出端和输入端之间。

⑧REF V ：基准电压，VREF 范围为-10～+10V 。

⑨CC V ：电源电压，范围为+5～15V 。

⑩AGND ：模拟量地，即模拟电路接地端；DGND ：数字量地。

LM324运算放大器

LM324是四运放集成电路。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可用左图所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V -”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端， Vi+（+）为同相输入端。