简单数控直流电源系统实验报告1.doc

数控直流电源 摘要：本系统以AT89C51单片机为核心，D/A数字模拟转换模块、按键、LCD、A/D模数转换模块等模块组成一个数控电源。系统能实现：输入模块有按键按下，单片机就有了一个输入，单片机将输入的数字一方面给显示模块，让它们在LCD1602中显示出来；另一方面给DAC0832将其转化为模拟量电流输出，经过运算放大器将这个模拟量转化为相应的电压。并将输出的电压返回到ADC0809再转化回LCD显示模块，整个过程受软件控制。 关键字：数控电源 AT89C51 液晶显示 目 录 一、方案设计与论证 1 二、主要电路设计与计算 1 1、AT89C51单片机主模块 1 2、D\A转换模块 2 3、键盘模块 3 4、A\D转换前级模块 3 5、A\D转换模块 4 三、系统软件工作流程图 5 1、主控程序 5 四、总结 6 五、参考文献： 6 一、方案设计与论证 设计方案原理框图如图所示： 将51单片机作为数控部分的核心，通过键盘控制数控电源输出电压的大小并将数字现实在LCD上。D\A将数控部分的电压控制字转换成模拟电压，输出的电压经A\D再转换成数字量，把该数字量送回单片机，输送至LCD显示。 二、主要电路设计与计算 1、AT89C51单片机主模块 AT89C51单片机系统是数控的核心，其主要组成是由AT89C51芯片与时钟电路，把小系统的P0口复用，分别作为A\D转换数据输出口和LCD液晶显示数据输入口。键盘输入通过P1口，P3口作为各个模块的控制端口。P3.3通过定时用作A\D的时钟。P2口作为D\A转换器的数据输入口 图2-1 单片机小系统 2、D\A转换模块 这个部分将单片机送来的电压控制字转换成稳定的电压输出，该电路主要由D\A0832、运放、功率放大器组成。 电压的输出范围是0~9.9V，补偿0.1V，共有100中状态，8位字长的0832有256种状态，能满足需要。设计当电压控制字从0,2,4，…，198时，对应输出电压0.0，0.1，0.2，…，9.9。DAC0832输出的电流输入的电压控制字线性变化。因为要得到电压，还需接运放来实现电流到电压的转换。 因为输出电压量程为10V，VREF基准电压范围为-10V---+10V，基准电压可以为5.12V，在DAC的8脚输出电压的分辨率为 即D/A输入数据端每增加1，电压增加0.0V。。Q3做为保护电路所用。 图2-2 D\A转换电路 3、键盘模块 本实验采用4*4矩阵键盘作为输入控制，通过键盘实现单步“+、“-”，自动连续“+”、“-”，暂停等功能。 键盘模块中包括键盘扫描和键值处理部分，对数控电源的控制是通过键盘进行的，键盘不断地扫描，键值可实现： 单步：通过单步“+、“-”以0.1步长增减输出电压。 自动：按自动连续“+”、“-”以0.1步长自动连续的进行加或减。 暂停：使自动连续“+”、“-”停止。 选位：可任意选择0.0-9.9的电压进行输出。 波形选择：三角波、方波。 4、A\D转换前级模块 因为A\D转化的电压范围0-5v，而D\A转化及后级放大的来的电压为0.0-9.9，故需要进行电压的缩小，U1跟随器有效的隔离前后级，提高带负载能力。U2、U3将电压缩小2.55倍。为A\D转化模块输入有效电压。 图2-3 5、A\D转换模块 通过D\A输出的模拟量要在液晶屏上显示，需要把这个模拟量量化使其转化成数字量，将AD输出的值分为整数和小数部分转化并送给LCD显示。 计算公式如下： 注：getdate为经过AD转化前的8位数，zheng为显示的整数部分，xiao1、xiao2为小数部分。 本设计用ADC0809实现这个转换，0809把转换的结果通过P0口送给单片机，再由单片机输出到LCD显示。 图2-4 三、系统软件工作流程图 1、主控程序 程序首先进行系统初始化，待键盘有值输入，根据键入的值转入到不同的程序进行相应的处理最后显示出来。如果遇到复位键就将输出电压控制字置为0，输出电压为0V。 图5-1 主控程序流程图 四、总结 本系统以AT89C51为核心控制部件，通过4*4的矩阵键盘输入控制命令，使单片机对外围的A/D。D/A,以及LCD显示部分进行控制，使整个系统在单片机的控制下即能输出稳定的电压，又能显示电压的值。与传统的直流电源相比，数控直流电源使用更方便、直观，灵敏。 五、参考文献： 《单片机原理及接口技术》 李朝青 北京航空航天大学出版社 《模拟电子技术基础》 童诗白 高等教育出版社 5 功率放大 负载 D/A转换 电压放大 电压输出显示 三角波 方波 键盘 单步减 51 单 片 机 LCD显示模块 自减 电压缩小 自加 A/D转换 选位键 单步加 初始化 开始