毕业设计（论文）基于单片机的直流电压源的设计.doc

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1、基于单片机的直流电压源的设计摘 要本文主要论述了一种基于AT89S52单片机为核心控制器的数控直流稳压电源的设计原理和实现方法，其主要由辅助电源、显示电路、控制电路、稳压电路和模数转换电路五部分组成。该系统原理是以AT89S52单片机为控制单元，以模数转换芯片TLC1534对采样值进行转换为数字信号。辅助电源提供各个芯片、数码管和放大器所需工作电压，显示电路用于显示电源输出电压的大小，输出电压值可通过按键对其进行步进（0.1V），并且在按键长时间按下的时候能连续增加或减小。与传统的稳压电源相比具有操作方便，电源稳定性高以及其输出电压大小采用数码显示的特点。该系统具有抗干扰性能好，可靠性高，及最

2、终输出电压值与真实显示值精确度较高等优点。关键词: 数控直流稳压电源 AT89C51 TLC1543Design of Digital Power sourceAbstractThe method of this paper based on the AT89C51 microcontroller core of the numerical controller DC power supply design theory and realization. The digital DC power supply from the analog power, display circuit, co

3、ntrol circuit, regulator circuit and analog-to-digital converter circuit composed of five parts. Analog power supply to provide the various chips, digital amplifier control and the required operating voltage, display circuit for displaying the size of power supply output voltage, output voltage valu

4、e may be stepping through the control button ( 0.1V), and a long button press when under the continuous increase or decrease. And compared to the traditional regulated power supply with easy to operate, high power stability, as well as the size of the output voltage characteristics of the use of dig

5、ital display. This system has the resistance to interference well, the reliability is high, and finally output voltage value and real demonstration value precision higher merit.Key words: Digital DC Voltage-stabilized Power Source AT89S52 TLC1543目 录摘 要IAbstractII绪论11 直流稳压电源11.1 直流稳压源概述11.1.1 直流稳压源的定

6、义11.2 方案的比较与选择11.2.1 传统直流稳压源21.2.2 数控直流稳压电源21.2.3 方案的最终选择32 数控直流稳压电源设计42.1 系统总体设计方案42.2 数控直流稳压源总体结构53 数模转换模块设计与实现63.1 芯片方案选择63.2 DAC0832的简介63.3 DAC0832的引脚功能73.4 D/A时序图84 TLC1543模数转换模块设计与实现94.1 TLC1543的简介94.2 TLC1543的特点94.3 TLC1543的引脚功能104.4 TLC1543的设计与实现105 辅助电源、升压串联线性稳压模块的设计与实现115.1 辅助电源模块115.2 升压模

7、块的分析125.2.1 MC34063简介125.2.2 MC34063的特点125.2.3 MC34063的电路原理135.3 串联线性稳压模块135.3.1 集成运放作比较电路145.3.2 集成运放作比较电路原理155.3.3 串联线性稳压电路的应用155.3.4 LM317简介156 控制显示和键盘模块的设计与实现166.1 控制模块的分析166.1.1 单片机简介166.1.2 AT89S52单片机简介176.2 显示模块216.3 键盘模块217 系统的软件设计227.1 开发工具介绍22 7.2 软件设计的概述228 设计总结和展望248.1 设计总结248.2 展望25致 谢2

8、6参考文献27附录A 源代码28绪论电源技术尤其是数控电源技术是一门践性很强的工程技术，服务于各行各业。众所周知，许多科学实验都离不开电源，并且在这些实验中经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求，因此，如果实验电源不仅具有良好的输出质量而且还具有多功能以及一定的智能化，那么就省去了许多不精确的人为操作，取而代之的是精确的微机控制，而我们所要做的就是显示输出电压、电流，预置输出电压值等功能。就是在实验开始前对一些参数进行预设。这将会给各个领域中的实验研究带来不同程度的便捷与高效。因此，直流电源今后的发展目标之一就是不仅要在性能上做到效率高、噪声低、高次谐波低、既节能又不干

9、扰环境，还要在功能上力求实现数控化、多功能化与智能化。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、比较难于控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通直流稳压电源品种很多, 但均存在以下二个问题: 1) 输出电压是通过粗调(波段开关) 及细调(电位器)来调节。这样, 当输出电压需要精确输出或需要在一个小范围内改变时(如1. 05 1. 07V ) ,困难就较大。另外, 随着使用时间的增加, 波段开关及电位器难免接触不良, 对输出会有影响。2) 稳压方式均是采用串联型稳压电路, 对过载进行限流或截流型保护, 电路构成复杂,稳压精

10、度也不高。在家用电器和其他各类电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中，都是由220V 的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波，一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来替代，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。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

11、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。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。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

12、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1。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

13、题，极大地提高了生产效率和产品的可维护性。在一些测试设备中需要数控直流稳压电源，以便在测试过程中按测试要求随时改变输出电压。在普通可调直流稳压电源中，通过调节电位器去改变取样电压值，从而获得不同的输出电压。在数控直流稳压电源中，通过改变基准电压来调节输出电压。基准电压由电压输出型D/A转换器输出，故基准电压可以随时改变。稳压电源输出的电压值然后再通过A/D转换器转换。这样在校正输出电压时，只需用高精度电压表，测出当前实际输出的电压值，通过PC机串口发送给数控电压源便可以实现自动校正。数控电压源输出电压的大小可通过PC机串口发送命令和参数来改变，即可数控。1 直流稳压电源稳压电源的分类方法繁多，

14、按输出电源的类型分有直流稳压电源和交流稳压电源；按稳压电路与负载的连接方式分有串联稳压电源和并联稳压电源；按调整管的工作状态分有线性稳压电源和开关稳压电源；按电路类型分有简单稳压电源和反馈型稳压电源等等。1.1直流稳压源概述1.1.1直流稳压源的定义能为负载提供稳定直流电源的电子装置叫直流稳压源。直流稳压电源又称直流稳压器。它的供电电源大都是交流电源，当交流供电电源的电压或负载电阻变化时，稳压器的直接输出电压都能保持稳定。稳压器的参数有电压稳定度、纹波系数和响应速度等。前者表示输入电压的变化对输出电压的影响。纹波系数表示在额定工作情况下，输出电压中交流分量的大小；后者表示输入电压或负载急剧变化

15、时，电压回到正常值所需时间。直流稳压电源分连续导电式与开关式两类。前者由变压器把单相或三相交流电压变到适当值，然后经整流、滤波，获得不稳定的直流电源，再经稳压电路得到稳定电压(或电流)。这种电源线路简单、纹波小、相互干扰小，但体积大、耗材多，效率低(常低于4060)。后者以改变调整元件(或开关)的通断时间比来调节输出电压，从而达到稳压。这类电源功耗小，效率可达85左右。所以，80年代以来发展迅速。从工作方式上可分为：可控整流型。用改变晶闸管的导通时间来调整输出电压。斩波型。输入是不稳定的直流电压，以改变开关电路的通断比得到单向脉动直流，再经滤波后得到稳定直流电压。变换器型。不稳定直流电压先经逆

16、变器变换成高频交流电，再经变压、整流、滤波后，从所得新的直流输出电压取样，反馈控制逆变器工作频率，达到稳定输出直流电压的目的2。1.2方案的比较与选择1.2.1 传统直流稳压源一、 传统直流稳压电源的概述在电子电路和电气设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电，直流电源可分为两大类，一类是化学电源，如各种各样的干电池、蓄电池、充电电池等电源；其优点是体积小、重量轻、携带方便等，缺点是成本高，易污染。另一类是稳压电源，它是把交流电网220V的电压降为所需要的数值，然后通过整流、滤波和稳压电路，得到稳定的直流电压，这是现实生活中应用比较广泛的一类。二、 传统直流稳压源的组成能够把交流电转变为平滑的

17、稳定的直流电的装置叫直流稳压电源。它主要由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四部分组成。三、传统直流稳压源各部分原理1. 电源变压器电网提供的交流电一般为220V（或380V），而各种电子设备所需要直流电压的幅值却各不相同。因此，常常需要将电网电压先经过电源变压器，然后将变换以后的副边电压再去整流、滤波和稳压，最后得到所需要的直流电压幅值。2. 整流部分整流电路的作用是利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的正弦交流电压整流成单方向的脉动电压。但是，这种单向脉动电压往往包含着很大的脉动成分，距离理想的直流电压还差得很远。3. 滤波电路滤波器由电容、电感等储能元件组成。它的作用是尽可能

18、地将单向脉动电压中的脉动成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。但是，当电网电压或负载电流发生变化时，滤波器输出直流电压的幅值也将随之而变化，在要求比较高的电子设备中，这种情况是不符合要求的。4. 稳压部分稳压电路的作用是采取某些措施，使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。1.2.2 数控直流稳压电源一、 数控直流稳压电源的概述数控电源是从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3。因此

19、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。二、 数控直流稳压电源的组成从组成上，数控电源可分成键盘显示电路、控制电路、D/A、A/D转换电路、稳压电路等四部分。三、 数控直流稳压电源的优点电源采用数字控制，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

20、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。1.2.3 方案的最终选择通过以上两种方案的比较，方案一的电路结构简单，实现容易，但其精度不高，传统稳压电源已不再适用在精度要求高的领域。而方案二的数控直流稳压电源电路结构相对来说较方案的一复杂，但其稳定性、可靠性、易维护性

21、、精度等都比传统直流稳压电源有着明显的优势。因此本文在设计中采用方案二。2 数控直流稳压电源设计该数控直流稳压源采用非编码1*4键盘，可对输出电压进行设置显示于数码管，AT89S52单片机的P0口通过DAC0832数模转换模块，其输出电流经过LM324进行电压转换，其输出电压作为基准电压，经过LM358比较放大，并通过调整管稳定输出，并由LM358反馈实现稳压，再将电压通过TLC1543模数转换模块经74HC373驱动器驱动和ULN2003位选后显示于数码管，实现本课题要求。本设计研究范围：输出电压：013V。输出最大电流：1A。本次设计所要解决的问题是：(1)采用51系列单片机作为整机的控制

22、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，间接地改变输出电压的大小。(2)经过A/D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。(3)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。(4)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，并可由数码管显示实际输出电压值和电压设定值。(5)了解各个芯片管脚的功能，掌握单片机的接口控制及编程方法。2.1系统总体设计方案运用集成运放比

23、较放大电路结合单片机，利用AD/DA转换控制实现数字化电源。D/A转换：采用8位DA转换芯片DAC0832实现数模转化功能。其输出端电压作为比较放大器的基准电压。稳压控制：采用从输出端电压反馈控制形式来实现，主要由利用LM358作比较，调整管实现稳压。A/D转换：采用TLC1543模数转换芯片，将键盘控制设定的模拟电压转换成数字电压显示于数码管。升压电路：采用MC34063开关电源芯片将5V电压升压至12V。2.2数控直流稳压源总体结构一般的，一个数控直流稳压源从逻辑上主要分为电源模块、显示模块硬件控制模块和数据处理四个部分。总体结构由DAC0832数模转换模块，TLC1543模数转换模块，辅

24、助电源模块，串联线性稳压模块，硬件控制单片机模块，显示模块，键盘模块7个模块组成.3 数模转换模块设计与实现3.1 芯片方案选择由于数模转换芯片有很多种，在这里我提供有个选择方案：方案一：采用MX7541是高速高精度12位数字/模拟转换器芯片，功耗低，而且其线性失真可低达0.012%，特别适合于精密模拟数据的获得和控制。方案二：采用DAC0832，DAC0832是一种常用的8位的数字/模拟转换芯片。本系统是基于51单片机的数控电源的设计，8位的单片机，而MX7541是12位数字输入的，因此须用锁存器。而此数控电源要求单步0.1V，012V，DAC0832完全可以达到，故选择常用的DAC0832

25、即可。3.2 DAC0832的简介DAC0832为单片20脚双列直插式8位D/A转换器，可以直接与0831单片机，PC机接口。芯片内有R，2R组成的T型电阻网络，用来对基准电流进行分流，完成数字量输入，模拟量输出的转换。DAC0832内部结构资料:芯片内有两级输入寄存器，使DAC0832具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。D/A转换结果采用电流形式输出。要是需要相应的模拟信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现这个功能。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，也可以外接4。 该片逻辑输入满足TTL电压电平范围，可直接

26、与TTL电路或微机电路相接，其结构如图3-1。图3-1 DAC0832结构图3.3 DAC0832的引脚功能DAC0832的引脚分布见图3-2。图3-2 DAC0832的引脚分布其引脚功能如表3-1所示。表3-1 DAC0832的引脚功能引脚缩写符描述1C(-)S(-)片选2W(-)R(-)1写信号1，输入3AGND模拟地4DI3数字量输入5DI2数字量输入6DI1数字量输入7DI0数字量输入8UREF基准电压输入9Rfb反馈电阻10DGND数字地11Iout1DAC电流输出112Iout2DAC电流输出213DI7数字量输入14DI6数字量输入15DI5数字量输入引脚缩写符描述16DI4数字

27、量输入17XFER传送控制信号18WR2写信号2，输入19ILE输入锁存20UCC电源3.4 D/A时序图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。8位字长的D/A转换器具有256种状态。当电压控制字从0，1，2，到256时，电源输出电压为0.0，0.06，15.0。其时序图如图3-311：图3-3 D/A时序图Clk为时钟端，Data为输入数据，LOAD为输入控制信号。每路电压输出值的计算：REF为参考电压，data为输入8位的比特数据；我们这里用的REF=5v；4 TLC1543模数转换模块设计与实现4.1 TLC1543的简介TLC1543用

28、CMOS工艺制造的10位开关电容逐次逼近模数转换器。它具有有三个输入端和一个3态输出端片选CS、输入/输出时钟（I/O CLOCK）、地址输入（ADDRESS）和数据输出DATA OUT，这样就和主处理器的串行口有一个直接的4线接口。它可以从主机高速传输数据。除了高速的转换器和通用的控制能力外， 还有一个片内的14通道多路器可以选择11个输入中的任何一个或 3 个内部自测试（ self-test ）电压中的一个。采样-保持是自动的。在转换结束时，“转换结束”（ EOC ）输出端变高以指示转换的完成。TLC1543中的转换器结合外部输入的差分高阻抗的基准电压，具有简化比率转换、刻度以及模拟电路与

29、逻辑电路和电源噪声隔离的特点5。开关电容的设计可以使在整个温度范围内有较小的转换误差。其单一模拟电压转换如图4-1所示。4.2 TLC1543的特点1. 10位分辨率A/D转换器2. 11个模拟输入通道3. 3路内置自测试方式4. 固有的采样与保持5. 总的不可调整误差1LSB Max6. 片内系统时钟7. 转换结束（End-of-Conversion，EOC）输出8. 采用CMOS技术以下是其工作原理图13：4.3 TLC1543的引脚功能TLC1543引脚的分布如图4-2所示。图4-2 TLC1543 引脚图4.4 TLC1543的设计与实现本设计采用TLC1543 A/D转换芯片如图4-

30、3所示，TLC1543的1脚外接输入模拟电压，14脚接基准电压。15，16，17，18，19接单片机，其中数字信号由16输入单片机，而19脚EOC表示转换结束，15，17，18由单片机输入控制其片选、时钟。 图4-3 TLC1543模数转换模块的应用5 辅助电源、升压串联线性稳压模块的设计与实现 5.1辅助电源模块由于本系统的芯片电源电压都是由+5V的电源供电，所以这要制作系统所需的驱动电源，涉及到的各类芯片有7805、7812。制作电路中的+5v的电源，这要用到三端固定稳压芯片，一个整流，滤波过程。+12V电源的制作只是将7805替换为7812即可，电路如图5-1： 图5-1 辅助电源产生+

31、5v电压模块设计电源工作原理：降压整流滤波稳压输出。降压： 由于输入的市用电压为220V，远大于我们所需电压幅值，必须把电压降低，直接用一个变压器即可达到降压的目的.整流:由于降压后的电压仍为交流电压，要把交流电压整为直流电压，利用整流桥，整流桥内部实际上就是四个大功率的二极管(例如IN4007) 。 Ui的电压/时间曲线如所示，当Ui为正时，二极管D2、D3导通，D1、D4截止，电流从a流向b，U1输出正电压，经过外电路后，又从d流向c，形成电流回路。当Ui为负时，二极管D1、D4导通，D2、D3截止，电流从c流向b，U1仍然输出正电压,实现了交流到直流的转变。 滤波:经整流后的直流并不是稳

32、定的直流，是一个周期性的振荡曲线。要减落这种振荡幅度，最简单的滤波方法就是用电容，利用电容的充放电特性。 输入的U1 时，放电未完又再次充电，输入的U1U2，电容C就开始充电， 时，充电未完又再次放电，由此类推，不断放电充电，滤波后的电压为U2在 到 的正电压之间波动变化，且波动幅度变缓，使用大电容值的电容滤波此幅度波动更平缓，且多次滤波使直流的纹波更小。 稳压： 波后的电压U2输入三端稳压芯片LM7805便可将稳定输出电压+5V，在上图中的一个二极管D3是一个保护二极管，它的作用是保护稳压芯片。5.2升压模块的分析5.2.1 MC34063简介MC34063是一单片双极刑线性集成电路，专用于

33、直流-直流变换器控制部分。片内包含有温度补偿带隙基准源一个占空比周期控制振荡器驱动器和大电流输出开关，能输出1.5A的开关电流。它能使用最少的外接元件构成开关式升压变换器降压式变换器和电源反向器。其结构如图5-2所示。图5-2 MC34063机构图 5.2.2 MC34063的特点1. 能在3.0-40V的输入电压下工作2. 短路电流限制；3. 低静态电流；4. 输出开关电流可达1.5A；5. 输出电压可调；6. 工作振荡频率从100HZ到100KHZ。5.2.3 MC34063的电路原理振荡器通过恒流源对外接在CT 管脚(3 脚)上的定时电容不断地充电和放电以产生振荡波形。充电和放电电流都是

34、恒定的，振荡频率仅取决于外接定时电容的容量。与门的C 输入端在振荡器对外充电时为高电平，D 输入端在比较器的输入电平低于阈值电平时为高电平。当C 和D输入端都变成高电平时触发器被置为高电平，输出开关管导通；反之当振荡器在放电期间，C 输入端为低电平，触发器被复位，使得输出开关管处于关闭状态。电流限制通过检测连接在VCC和5 脚之间电阻上的压降来完成功能。当检测到电阻上的电压降接近超过300 mV 时，电流限制电路开始工作，这时通过CT 管脚(3 脚) 对定时电容进行快速充电以减少充电时间和输出开关管的导通时间，结果是使得输出开关管的关闭时间延长6。5.3串联线性稳压模块串联线性稳压电路原理框图

35、如图5-4所示，它由四部分组成：调整电路、比较放大电路、基准电压和取样电路。根据比较放大电路的不同，它可分两种基本电路。一种是三极管组成比较放大器的稳压电路，另一种是由运放组成比较放大器的稳压电路。尽管电路不同，但工作原理是相同的。本设计所用的是由运放组成比较放大器的稳压电路调整比较放大取样电路基准电压UiUo图5-4 串联线形稳压电路原理框图5.3.1集成运放作比较电路该集成运放稳压电路由四部分组成：调整管比较放大取样和基准电压。其电路如图5-5所示。图5-5 集成运放作比较电路取样电路：它由R1,R2和滑动变阻器组成。当输出电压发生变化时，采样电阻取其变化量的一部分送到放大电路的反相输入端

36、。基准电压：基准电压由稳压管Dz提供，接到放大电路的同相输入端。采样电压与基准电压进行比较后，再将二者的差值进行放大。电阻R3的作用是保证Dz有一个合适的工作电流。比较放大器：比较放大器的作用是将稳压电路输出电压的变化量进行放大，然后再送到调整管的基极。如果放大电路的放大倍数比较大，则只要输出电压产生一点微小的变化，即能引起调整管的基极电压发生较大的变化，提高了稳压效果。因此，放大倍数愈大，则输出电压的稳定性愈高。调整管：调整管VT接在输入直流电压UI和输出端的负载电阻RL之间，若输出电压UO由于电网电压或负载电流等的变化而发生波动时，其变化量经采样、比较、放大后送到调整管的基极，使调整管的基

37、集-射电压也发生相应的变化，最终调整输出电压使之基本保持稳定5.3.2集成运放作比较电路原理VOVFVBIC VCE VOVO VFVBICVCEVO5.3.3串联线性稳压电路的应用如图5-6所示，2个三极管BU406组合成晶体管相当于可变电阻器，作为调整管；取输出电压的一部分作为取样电压，通入LM358的2号引脚，作为取样电路；通过DAC0832转化的由LM324输出的电压作为LM358的基准电压；LM358作为比较放大器。图中二极管IN4007防止三极管的be结被加上过高的反向电压而损坏7。图中R4和R5为精密电阻，它们的比值对采样和输出电压的比有联系。图5-6 串联线性稳压电路5.3.4

38、 LM317简介LM317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。LM317 的输出电压范围是1.2V至37V，负载电流最大为1.5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标 准的固定稳压器好。LM117/LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。通常 LM117/LM317 不需要外接电容，除非输入滤波电容到 LM117/LM317 输入端的连线超过 6 英寸（约 15 厘米）。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。LM117/LM317能够有许多特殊的用法。比如 把调整端

39、悬浮到一个较高的电压上，可以用来调节高达数百伏的电压，只要输入输出压差不超过LM117/LM317的极限就行。当然还要避免输出端短路。还 可以把调整端接到一个可编程电压上，实现可编程的电源输出。 特性简介可调整输出电压低到1.2V。保证1.5A 输出电流。典型线性调整率0.01%。典型负载调整率0.1%。80dB 纹波抑制比。输出短路保护。过流、过热保护。调整管安全工作区保护。标准三端晶体管封装。 电压范围LM117/LM317 1.25V 至 37V 连续可调。LM317工作原理：LM317的输入最同电压为30多伏，输出电压1.5-32V.电流1.5A.不过在用的时候要注意功耗问题.注意散热

40、问题。LM317有三个引脚.一个输入一个输出一个电压调节。输入引脚输入正电压,输出引脚接负载, 电压调节引脚一个引脚接电阻(200左右)在输出引脚,另一个接可调电阻(几K)接于地.输入和输出引脚对地要接滤波电容.6 控制显示和键盘模块的设计与实现6.1控制模块的分析6.1.1单片机简介单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在

41、一块芯片上11。单片机也被称为微控制器（Microcontroler），是因为它最早被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对提及要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的

42、提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大的提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。目前，高端的32位单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手

43、机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、V

44、CD等等的家电里面都可以看到它的身影！它主要是作为控制部分的核心部件。 由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸！对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。 单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统

45、和应用软件拿到家用PC上来运行，家用PC的也是承受不了的。6.1.2 AT89S52单片机简介AT89S52为 ATMEL 所生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flsah存储器。（一）、AT89S52主要功能列举如下：1、拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash2、晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至 12MHz）3、内部程序存储器（ROM）为 8KB4、内部数据存储器（RAM）为 256字节5、32 个可编程I/O 口线6、8 个中断向量源7、三个 16 位定时器/计数器8、三级加密程序存储器9、全双工UART串行通道（二）、AT89S52各引脚功能

46、介绍：VCC：AT89S52电源正端输入，接+5V。VSS：电源地端。XTAL1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端。XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一 20PF 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。RESET：AT89S52的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S51便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。EA/Vpp：EA为英文External Access的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外