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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p> 課 題 名 稱(chēng): 簡(jiǎn)易數(shù)控直流電源設(shè)計(jì) </p><p> 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí): 應(yīng)用電子技術(shù)(10電子302) </p><p> 學(xué) 生 姓 名: </p><p> 指 導(dǎo) 教 師:
2、 </p><p> 二O一 三 年 三 月 六 日</p><p><b> 摘 要</b></p><p> 本次簡(jiǎn)易數(shù)控電源的設(shè)計(jì)采用AT89C51作為系統(tǒng)的控制單元,通過(guò)鍵盤(pán)按鍵對(duì)D/A輸出的電壓進(jìn)行如初值設(shè)置、單加單減、連加連減等簡(jiǎn)易數(shù)控,再經(jīng)功率放大電路模塊實(shí)現(xiàn)輸出電流為500mA,將最終的輸出
3、電壓衰減后輸給A/D轉(zhuǎn)換,最后再將鍵盤(pán)輸入的電壓初值與輸出實(shí)際電壓值處理后顯示在LCD1602上。本系統(tǒng)具有輸出精度高、液晶顯示直觀(guān)等特點(diǎn),并實(shí)現(xiàn)了輸出電壓范圍為0--9.9V,步進(jìn)為0.1V,紋波不大于10mV的可預(yù)置電壓的數(shù)控電源。</p><p> 關(guān)鍵詞:AT89C51 DAC0832 ADC0809 數(shù)控 lcd1602</p><p><b>
4、 目錄</b></p><p> 一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求4</p><p> 1.1. 基本功能4</p><p> 1.2擴(kuò)展與創(chuàng)新5</p><p> 二、系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)及分析5</p><p> 3.1.4 數(shù)控穩(wěn)壓輸出部分9</p><p> 4.1單片機(jī)
5、概述10</p><p> 4.2單片機(jī)概述10</p><p> 4.3單片機(jī)的主要特點(diǎn)有11</p><p><b> 五、芯片簡(jiǎn)介11</b></p><p> 5.1 MSC—51芯片簡(jiǎn)介11</p><p> 5.1.1 MSC—51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)11</p&
6、gt;<p> 5.1.2 MCS-51的引腳說(shuō)明:13</p><p> 5.2 8255芯片簡(jiǎn)介15</p><p> 5.2.1 8255可編程并行接口芯片簡(jiǎn)介:15</p><p> 5.2.2 8255可編程并行接口芯片方式控制字格式說(shuō)明:16</p><p> 5.2.3 8255可編程并行
7、接口芯片工作方式說(shuō)明:17</p><p> 六、軟件設(shè)計(jì)流程圖17</p><p> 7.3系統(tǒng)誤差分析20</p><p><b> 八、總結(jié)21</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)21</b></p><p><b> 引言<
8、/b></p><p> 隨著人們生活水平的不斷提高,數(shù)字化控制無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一,它所給人們帶來(lái)的方便是不可否定的,其中數(shù)控直流穩(wěn)壓電源就是一個(gè)很好的典型例子,但人們對(duì)他的要求也越來(lái)越高,要為現(xiàn)代人工作,科研,生活提供更好的,更方便的設(shè)施就需要從數(shù)字電子技術(shù)入手,一切向數(shù)字化,智能化方向發(fā)展。</p><p> 因此,在這里做一個(gè)數(shù)控直流電源的設(shè)計(jì)。該數(shù)控電源采用步進(jìn)調(diào)整
9、方式,調(diào)整范圍為0.0V~9.9V,調(diào)整手段采用按鍵進(jìn)行調(diào)整,當(dāng)需要改變電壓值時(shí),啟動(dòng)數(shù)控系統(tǒng),輸入想要得到的電壓值,再按下確定鍵,即可輸出相應(yīng)的電壓。該系統(tǒng)采用單片機(jī)作主控器件,結(jié)合軟件和硬件設(shè)計(jì)方法,使該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,可控性強(qiáng),使用也很方便。</p><p><b> 一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</b></p><p><b> 1.1. 基本功能<
10、;/b></p><p> 根據(jù)設(shè)計(jì)要求和使用需要,設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易數(shù)控電源具有以下功能:</p><p> 電源輸出電壓范圍0.0--9.9V,步進(jìn)0.1V,紋波小于10mV,輸出電壓值由LCD1602顯示,額定輸出電流500mA。</p><p> 用戶(hù)對(duì)數(shù)控電源的控制,通過(guò)鍵盤(pán)進(jìn)行鍵盤(pán)設(shè)計(jì)。</p><p> (3)整機(jī)由自制穩(wěn)
11、壓電源供電,輸入交流220V,輸出直流±15V和+5V。</p><p> (4)由于是簡(jiǎn)易電源,在設(shè)計(jì)時(shí)充分注意成本因素,是電源具有較高的性?xún)r(jià)比。</p><p> 設(shè)計(jì)出有一定輸出電壓范圍和功能的數(shù)控電源。其原理示意圖如下: </p><p><b> 1.2擴(kuò)展與創(chuàng)新</b></p><p> (
12、1)輸出電壓可預(yù)置在 0~9.9V 之間的任意一個(gè)值; </p><p> ?。?)用自動(dòng)掃描代替人工按鍵,實(shí)現(xiàn)輸出電壓變化(步進(jìn) 0.1V 不變); </p><p> ?。?)擴(kuò)展輸出電壓種類(lèi)(比如三角波等)。</p><p> 二、系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)及分析</p><p><b> 2.1系統(tǒng)方案</b><
13、/p><p> 2.1.1總體設(shè)計(jì)方案</p><p> 方案一:方案一如圖2-1-1所示,采用單片機(jī)+數(shù)字電位器方案。此方案就是把常用的電位器調(diào)節(jié)電源中的機(jī)械式電位器用數(shù)字電位器代替。數(shù)字電位器是沒(méi)有機(jī)械抽頭,具有較小的震動(dòng)公差和較高的機(jī)械可靠性,且其可編能力允許可重復(fù)可靠地返回同一抽頭位置,因此此方案線(xiàn)路較為簡(jiǎn)單、可靠。但現(xiàn)有的數(shù)字電位器分辨率有限,常見(jiàn)的有32抽頭、64抽頭,構(gòu)成的分
14、壓電路精度有限,無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。</p><p> 圖 2-1-1 方案一</p><p> 方案二:方案二如圖2-1-2所示,此電路包括電源模塊、控制電路、鍵盤(pán)電路、顯示電路、D/A轉(zhuǎn)換電路以及電壓放大電路。</p><p> 圖2-1-2 方案二</p><p> 綜合以上兩種方案,我所采用的是第二種。方案二,是我們常常接觸
15、到的,它可以更直觀(guān)的表達(dá)出此電路的意思,讓它變得更加的簡(jiǎn)單明了。使人們一眼就能明白本電路要完成的東西是什么?讓不明白電子的人,也能更加清楚的知道它的流程與走向。</p><p> 三、 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) </p><p><b> 3.1直流穩(wěn)壓電源</b></p><p> 穩(wěn)壓電源是能為負(fù)載提供穩(wěn)定交流電源或直流電源的電子裝置。對(duì)一個(gè)理想
16、的直穩(wěn)壓電源來(lái)說(shuō),應(yīng)具有下述特點(diǎn):</p><p> (l)在直流和所有頻率下,輸出阻抗為零;</p><p> (2)在交流電源電壓很寬的范圍內(nèi),并在供電電路所要求的負(fù)載電流范圍內(nèi),調(diào)整率為零;(直流電壓輸出恒定)</p><p><b> (3)功耗為零;</b></p><p> (4)電網(wǎng)電壓和負(fù)載電流變
17、化時(shí),輸出電壓能立即恢復(fù)穩(wěn)定;</p><p> (5)當(dāng)過(guò)載電流消除時(shí),過(guò)載保護(hù)裝置能自動(dòng)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。</p><p> 為了給元器件提供穩(wěn)定的電流輸出,我自制了一個(gè)直流穩(wěn)壓電源,電路圖如下:</p><p><b> 圖3-1</b></p><p> 3.1.1 電壓放大和電流放大</p&g
18、t;<p> 要想實(shí)現(xiàn)Vout最大值到9.9V,還需要經(jīng)過(guò)運(yùn)放的電壓放大,放大倍數(shù)為9.9/3.882=2.55倍。設(shè)計(jì)要求電流負(fù)載能力為500mA,故采用TIP122功率管,其放大倍數(shù)為1000倍,將運(yùn)放電壓驅(qū)動(dòng)電流降為0.5mA。如圖3-1-1所示,Vout=[(R1+R2)/(R2*0.525)]Vin=2.55Vin。</p><p> 而保護(hù)電路由R4和Q1構(gòu)成,當(dāng)電源輸出電流I增加到
19、一定大小時(shí),R4上的壓降使得Q1管導(dǎo)通,分掉了功放管的基極電流,使得I不再增加。設(shè)Imax=600mA,Q1的導(dǎo)通電壓為0.6V,則R4=0.6V/600mA=1.0Ω。</p><p> 圖3-1-1電壓電流放大</p><p> 3.1.2 鍵盤(pán)顯示電路 </p><p> 此次的顯示部分由鍵盤(pán)顯示板來(lái)完成,它由2個(gè)8位LED數(shù)碼顯示器和2片SN74HC
20、164CN芯片加上8個(gè)按鍵組成,具體電路圖如下圖3-1-2。</p><p><b> 圖3-1-2</b></p><p> 3.1.3 ADC0809</p><p> 將輸出的模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量經(jīng)單片機(jī)輸出到LCD,并顯示其值。由于基準(zhǔn)電壓為5V,因此還需要將輸出的電壓在硬件上衰減2.5倍,然后在單片機(jī)上處理時(shí)在放大2.5倍。&l
21、t;/p><p> 3.1.4 數(shù)控穩(wěn)壓輸出部分</p><p> 這兩部分的核心是一個(gè)AT89C51最小應(yīng)用系統(tǒng),包括一片AT89C51芯片,雖然理論上這兩部分需要的接口較多,單片機(jī)無(wú)法滿(mǎn)足,但由于在軟件上采用了對(duì)P0口分時(shí)復(fù)用的方法(即每次對(duì)一個(gè)擴(kuò)展芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)交換后均對(duì)P0口復(fù)位),因此并不需要外加一片8255擴(kuò)展I/O口,節(jié)約了成本。其總的系統(tǒng)框圖如圖3-1-4所示。</p&
22、gt;<p> 圖3-1-4數(shù)控電源系統(tǒng)框圖</p><p> 3.1.5 主電路的工作原理及參數(shù)計(jì)算</p><p> 電壓輸出范圍0~9.9V,步進(jìn)0.1V,共有100種狀態(tài),8為字長(zhǎng)的D/A轉(zhuǎn)換器具有256種狀態(tài),能滿(mǎn)足要求,設(shè)計(jì)中用兩個(gè)電壓控制字代表0.1V,當(dāng)電壓控制字從0,2,4,…,198時(shí),電源輸出電壓為0.0V,0.1V, …,9.9V。電路選用的D/
23、A轉(zhuǎn)換芯片是DAC0832,該芯片價(jià)廉且精度較高。DAC0832屬于電流輸出型D/A,輸出的電流隨輸入的電壓控制字線(xiàn)性變化。為了得到電壓,還需外接一片運(yùn)放來(lái)實(shí)現(xiàn)電流到電壓的轉(zhuǎn)換。該運(yùn)放輸入端的輸入電流對(duì)轉(zhuǎn)換精度影響打,DAC0832輸出地電流有幾十微安的變化,若運(yùn)放輸入端的輸入電流為0.1uA,如uA741的輸入電流約為此值,且有一定變化,則會(huì)引入相當(dāng)于1~2個(gè)電壓控制字的誤差,因此應(yīng)選用高輸入阻抗的運(yùn)放,如JFET輸入的運(yùn)放LF356
24、,他的輸入電流可以忽略。DAC0832需要外接基準(zhǔn)電壓,此基準(zhǔn)電壓的性能決定了輸出電壓的性能,要求基準(zhǔn)電壓具有高穩(wěn)定度和低紋波,故選用LM336-5作為基準(zhǔn)源,當(dāng)DAC0832采用5V基準(zhǔn)電壓時(shí),D/A轉(zhuǎn)換電路的滿(mǎn)幅輸出為5.0V(電壓控制字為255時(shí)),由于實(shí)際最大用到電壓控制字198,因此D/A部分最大輸</p><p> D/A轉(zhuǎn)換部分輸出電壓Ui作為電源功放機(jī)的輸入電壓。其輸出電壓</p>
25、<p> U0=(1+(Rpi+R3)/R2)Ui</p><p> 3.1.6擴(kuò)展輸出負(fù)電源</p><p> 輸出負(fù)電壓只要在D/A轉(zhuǎn)換端再介入一級(jí)反相加法器,其輸出電壓U0與輸入電壓Ui的關(guān)系為</p><p> U0 = -2Ui + 3.882 (V)</p><p> 這樣一來(lái)輸出電壓的變化范圍為 – 3.
26、882 ~ 3.882 V,從而擴(kuò)展了負(fù)電路</p><p><b> 四、背景</b></p><p><b> 4.1單片機(jī)概述</b></p><p> 第一代:七十年代后期, 4 位邏輯控制器件發(fā)展到 8 位。使用 NMOS 工藝(速度低,功耗大、集成度低)。代表產(chǎn)品: MC6800 、 Intel 8048
27、 。 </p><p> 第二代:八十年代初,采用 CMOS 工藝,并逐漸被高速低功耗的 HMOS 工藝代替。代表產(chǎn)品: MC146805 、 Intel 8051 。 </p><p> 第三代:近十年來(lái), MCU 的發(fā)展出現(xiàn)了許多新特點(diǎn): </p><p> ?。?1 )在技術(shù)上,由可擴(kuò)展總線(xiàn)型向純單片型發(fā)展,即只能工作在單片方式。 </p>
28、<p> ( 2 ) MCU 的擴(kuò)展方式從并行總線(xiàn)型發(fā)展出各種串行總線(xiàn)。 </p><p> ?。?3 )將多個(gè) CPU 集成到一個(gè) MCU 中。 </p><p> ( 4 )在降低功耗,提高可靠性方面, MCU 工作電壓已降至 3.3V 。 </p><p> 第四代: FLASH 的使用使 MCU 技術(shù)進(jìn)入了第四代。</p>&l
29、t;p><b> 4.2單片機(jī)概述</b></p><p> 單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支,也是頗具生命力的機(jī)種。單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī),特別適用于控制領(lǐng)域,故又稱(chēng)為微控制器。</p><p> 通常,單片機(jī)由單塊集成電路芯片構(gòu)成,內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件:中央處理器、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。因此,單片機(jī)只需要和適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)
30、備相結(jié)合,便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。</p><p> 單片機(jī)經(jīng)過(guò)1、2、3、4代的發(fā)展,目前單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展,它們的CPU功能在增強(qiáng),內(nèi)部資源在增多,引腳的多功能化,以及低電壓低功耗。</p><p> 4.3單片機(jī)的主要特點(diǎn)有</p><p><b> 具有優(yōu)異的性?xún)r(jià)比。</b></p><p&
31、gt; 集成度高、體積小、可靠性高。</p><p><b> 控制功能強(qiáng)。</b></p><p><b> 低電壓,的功能。</b></p><p><b> 五、芯片簡(jiǎn)介</b></p><p> 5.1 MSC—51芯片簡(jiǎn)介</p><p&
32、gt; 5.1.1 MSC—51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p> 8051是MSC-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品,它包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)等三大總線(xiàn),現(xiàn)在我們分別加以說(shuō)明:</p><p><b> 中央處理器:</b></p>&l
33、t;p> 中央處理器(CPU)是整個(gè)單片機(jī)的核心部件,是8位數(shù)據(jù)寬度的處理器,能處理8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)或代碼,CPU負(fù)責(zé)控制、指揮和調(diào)度整個(gè)單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作,完成運(yùn)算和控制輸入輸出功能等操作。</p><p> 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)</p><p> 8051內(nèi)部有128個(gè)8位用戶(hù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和128個(gè)專(zhuān)用寄存器單元,它們是統(tǒng)一編成的,專(zhuān)用寄存器只能用于存放控制指令數(shù)據(jù),用戶(hù)只能
34、訪(fǎng)問(wèn),而不能用于存放用戶(hù)數(shù)據(jù),所以,用戶(hù)能使用的RAM只有128個(gè),可存放讀寫(xiě)的數(shù)據(jù),運(yùn)算的中間結(jié)果或用戶(hù)定義的字型表。</p><p><b> 圖 1</b></p><p> 程序存儲(chǔ)器(ROM):</p><p> 8051共有4096個(gè)8位掩模ROM,用于存放用戶(hù)程序,原始數(shù)據(jù)或表格。</p><p>&
35、lt;b> 定時(shí)/計(jì)數(shù)器:</b></p><p> 8051有兩個(gè)16位的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器,以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)產(chǎn)生中斷用于控制程序轉(zhuǎn)向。</p><p> 并行輸入輸出(I/O)口:</p><p> 8051共有4組8位I/O口(P0、P1、P2或P3),用于對(duì)外部數(shù)據(jù)的傳輸。</p><p><b>
36、 全雙工串行口:</b></p><p> 8051內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口,用于與其它設(shè)備間的串行數(shù)據(jù)傳送,該串行口既可以用作異步通信收發(fā)器,也可以當(dāng)同步移位器使用。</p><p><b> 中斷系統(tǒng):</b></p><p> 8051具備較完善的中斷供能,有兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器和一個(gè)串行中斷,可滿(mǎn)足不同的控制
37、要求,并且有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。</p><p><b> 時(shí)鐘電路:</b></p><p> 8051內(nèi)設(shè)最高頻率達(dá)12MHZ的時(shí)鐘電路,用于產(chǎn)生整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行的脈沖時(shí)序,但8051單片機(jī)需外設(shè)震蕩電容。</p><p> 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種類(lèi)型,一種是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)的形式,即哈佛(Harvard)結(jié)構(gòu),另一種是采用通用計(jì)
38、算機(jī)廣泛使用的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合二為一的結(jié)構(gòu),即普林斯頓(Princeton)機(jī)構(gòu)。INTEL和MCS-51系列單片機(jī)采用的是哈佛結(jié)構(gòu)的形式,而后續(xù)產(chǎn)品16位的MCS-96系列單片機(jī)則采用普林斯頓結(jié)構(gòu)。</p><p> 下圖是MSC-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖二:</p><p> MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖</p><p><b&
39、gt; 圖 2</b></p><p> 5.1.2 MCS-51的引腳說(shuō)明:</p><p> MSC-51系列單片機(jī)中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結(jié)構(gòu),下圖(圖三)是它們的引腳分配,40個(gè)引腳中,正電源和底線(xiàn)兩根,外置石英振蕩器的時(shí)鐘線(xiàn)兩根,4組8位共32個(gè)I/O口,中斷口線(xiàn)與P3口線(xiàn)復(fù)用。現(xiàn)在我們對(duì)這些引腳的功能加以說(shuō)明:<
40、;/p><p><b> 圖 3</b></p><p> Pin9:RESET/V(pd)復(fù)位信號(hào)復(fù)用腳,當(dāng)8051通電,時(shí)鐘電路開(kāi)始工作,在RESET引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平,系統(tǒng)即初始復(fù)位。初始化后,程序計(jì)數(shù)器PC指向0000H,P0-P3輸出口全部為高電平,堆棧指針寫(xiě)入07H,其它專(zhuān)用寄存器被清“0”。RESET由高電平下降為低電平后,系統(tǒng)即從00
41、00H地址開(kāi)始執(zhí)行程序。然而,初始復(fù)位不改變RAM(包括工作寄存器R0-R7)的狀態(tài),8051的初始態(tài)。</p><p> 8051的復(fù)位方式可以是自動(dòng)復(fù)位,也可以是手動(dòng)復(fù)位,見(jiàn)下圖4。此外,RESET/Vpd還是一復(fù)用腳,Vcc掉電其間,此腳可接上備用電源,以保證單片機(jī)內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。</p><p> Pin30:ALE/當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序器時(shí),ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存
42、地址的低位字節(jié)。而訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí),ALE端將有一個(gè)1/6時(shí)鐘頻率的正脈沖信號(hào),這個(gè)信號(hào)可以用于識(shí)別單片機(jī)是否工作,也可以當(dāng)作一個(gè)時(shí)鐘向外輸出。更有一個(gè)特點(diǎn),當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器,ALE會(huì)跳過(guò)一個(gè)脈沖。</p><p> 如果單片機(jī)是EPROM,在編程其間,將用于輸入編程脈沖。</p><p> Pin29:當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí),此腳輸出負(fù)脈沖選通信號(hào),PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)
43、在P0和P2口上,外部程序存儲(chǔ)器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上,由CPU讀入并執(zhí)行。</p><p> Pin31:EA/Vpp程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通線(xiàn),8051和8751單片機(jī),內(nèi)置有4kB的程序存儲(chǔ)器,當(dāng)EA為高電平并且程序地址小于4kB時(shí),讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器指令數(shù)據(jù),而超過(guò)4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。如EA為低電平,則不管地址大小,一律讀取外部程序存儲(chǔ)器指令。顯然,對(duì)內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器的8031,EA端必須接地
44、。</p><p> 在編程時(shí),EA/Vpp腳還需加上21V的編程電壓。</p><p> 5.2 8255芯片簡(jiǎn)介</p><p> 5.2.1 8255可編程并行接口芯片簡(jiǎn)介:</p><p> 8255可編程并行接口芯片有三個(gè)輸入輸出端口,即A口、B口和C口,對(duì)應(yīng)于引腳PA7~PA0、PB7~PB0和PC7~PC0。其內(nèi)部還
45、有一個(gè)控制寄存器,即控制口。通常A口、B口作為輸入輸出的數(shù)據(jù)端口。C口作為控制或狀態(tài)信息的端口,它在方式字的控制下,可以分成4位的端口,每個(gè)端口包含一個(gè)4位鎖存器。它們分別與端口A/B配合使用,可以用作控制信號(hào)輸出或作為狀態(tài)信號(hào)輸入。</p><p> 8255芯片引腳圖:</p><p><b> 圖 4</b></p><p> 與C
46、PU相連的各個(gè)引腳說(shuō)明如下:</p><p> CS:芯片選擇信號(hào)。來(lái)自地址譯碼器,低電平有效。</p><p> RD:芯片讀出信號(hào)。來(lái)自系統(tǒng)總線(xiàn),低電平有效。</p><p> WR:芯片寫(xiě)入信號(hào)。來(lái)自系統(tǒng)總線(xiàn),低電平有效。</p><p> RESET :復(fù)位信號(hào)。但它為高電平時(shí),清除所有內(nèi)部寄存器的內(nèi)容,并將3個(gè)數(shù)據(jù)端口PA、
47、PB、PC置為輸入方式。</p><p> A1、A0:端口地址選擇信號(hào)。用于選擇8255A的3個(gè)數(shù)據(jù)端口和一個(gè)控制端口。當(dāng)A1A0為00、01、10時(shí),分別選擇數(shù)據(jù)端口PA、PB、PC;當(dāng)A1A0為11時(shí),選擇控制口。</p><p> Vcc、GND:電源和地線(xiàn)。</p><p> 5.2.2 8255可編程并行接口芯片方式控制字格式說(shuō)明:</p&
48、gt;<p> 8255有兩種控制命令字;一個(gè)是方式選擇控制字;另一個(gè)是C口按位置位/復(fù)位控制字。其中C口按位置位/復(fù)位控制字方式使用較為繁難,說(shuō)明也較冗長(zhǎng),故在此不作敘述,需要時(shí)用戶(hù)可自行查找有關(guān)資料。</p><p> 方式控制字格式說(shuō)明如表一:</p><p><b> 表 2</b></p><p> D7:設(shè)定工
49、作方式標(biāo)志,1有效。</p><p> D6、D5:A口方式選擇</p><p><b> 0 0 方式 0</b></p><p><b> 0 1 方式1</b></p><p><b> 1 ×方式2</b></p><p>
50、D4:A口功能 (1=輸入,0=輸出)</p><p> D3:C口高4位功能 (1=輸入,0=輸出)</p><p> D2:B口方式選擇 (0=方式0,1=方式1)</p><p> D1:B口功能 (1=輸入,0=輸出)</p><p> D0:C口低4位功能 (1=輸入,0=輸出)</p>
51、;<p> 5.2.3 8255可編程并行接口芯片工作方式說(shuō)明:</p><p> 方式0:基本輸入/輸出方式。適用于三個(gè)端口中的任何一個(gè)。每一個(gè)端口都可以用作輸入或輸出。輸出可被鎖存,輸入不能鎖存。</p><p> 方式1:選通輸入/輸出方式。這時(shí)A口或B口的8位外設(shè)線(xiàn)用作輸入或輸出,C口的4條線(xiàn)中三條用作數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆?lián)絡(luò)信號(hào)和中斷請(qǐng)求信號(hào)。</p>
52、<p> 方式2 :雙向總線(xiàn)方式。只有A口具備雙向總線(xiàn)方式,8位外設(shè)線(xiàn)用作輸入或輸出,此時(shí)C口的5條線(xiàn)用作通訊聯(lián)絡(luò)信號(hào)和中斷請(qǐng)求信號(hào)。</p><p><b> 六、軟件設(shè)計(jì)流程圖</b></p><p> 程序的設(shè)計(jì)采用了模塊化的思想,有一個(gè)主控程序、五個(gè)模塊應(yīng)用程序和一個(gè)中斷程序。</p><p> 主控程序首先進(jìn)行系統(tǒng)初
53、始化及置預(yù)置值,再對(duì)液晶進(jìn)行初始化并輸出預(yù)定字符串,然后進(jìn)行鍵值掃描、鍵值處理、送液晶顯示初始值電壓值、D/A轉(zhuǎn)換及A/D轉(zhuǎn)換,最后把A/D轉(zhuǎn)換的值送給液晶顯示。需要注意的是:由于采用分時(shí)對(duì)P0口復(fù)用的方法,因此需要在每次完成一個(gè)模塊功能后對(duì)P0復(fù)位,以防止數(shù)據(jù)沖突。五個(gè)模塊程序即分別為鍵值掃描程序,鍵值處理程序,液晶顯示程序,D/A轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換程序。中斷程序主要實(shí)現(xiàn)對(duì)A/D送CLOCK的功能。程序的具體流程如圖6-1所示。<
54、/p><p> 圖6-1、軟件流程圖</p><p> 七、測(cè)試結(jié)果及結(jié)果分析</p><p> 7.1 系統(tǒng)功能測(cè)試</p><p> ?。?) 直流穩(wěn)壓電源調(diào)試</p><p> 此模塊的輸入電壓為16V的交流變壓器,經(jīng)LM7805 LM7905 LM7815 LM7915芯片和一些電容及電感濾波后輸出正負(fù)
55、5V,正負(fù)15V的直流電壓,穩(wěn)度精度可以達(dá)到要求。</p><p> (2) DAC測(cè)試:</p><p> 調(diào)整Iout1/Iout2的基準(zhǔn)電壓使輸入255時(shí)輸出電壓7.5V。用軟件測(cè)試輸出。</p><p> ?。?) 放大器調(diào)試:</p><p> 經(jīng)DAC0832輸出后輸入OP07,經(jīng)調(diào)試后可行。</p>&l
56、t;p><b> 7.2系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試</b></p><p> ?。?) 輸出端接空載</p><p> 測(cè)量?jī)x器: 萬(wàn)用表及示波器。 記錄數(shù)據(jù)如下表5.1 </p><p><b> 數(shù)據(jù)記錄(室溫下)</b></p><p><b> 表5.1</b&
57、gt;</p><p> ?。?)輸出0.5A時(shí)</p><p> 測(cè)量?jī)x器:萬(wàn)用表及示波器。 記錄數(shù)據(jù)如下表5.2 數(shù)據(jù)記錄(室溫下)</p><p><b> 表5.2</b></p><p><b> 7.3系統(tǒng)誤差分析</b></p><p>
58、 從電路的原理框圖可以看出,系統(tǒng)的主要誤差來(lái)源于:</p><p> ?。?)DAC0832的量化誤差</p><p> DAC0832為8位D/A轉(zhuǎn)換器,滿(mǎn)量程為10V的量化誤差為</p><p> +/-(1/2)Lmbs≈+/-20mV</p><p> 按滿(mǎn)度歸一化的相對(duì)誤差為+/-0.2%。</p><p&
59、gt;<b> ?。?)運(yùn)放零點(diǎn)漂移</b></p><p> 由運(yùn)算放大器的零點(diǎn)漂移,溫度漂移等帶來(lái)的誤差,可以通過(guò)溫度補(bǔ)償措施來(lái)解決此誤差。</p><p> ?。?)A/D,D/A轉(zhuǎn)換誤差</p><p> 受AD轉(zhuǎn)換器精度及基準(zhǔn)源穩(wěn)定程度的限制,不可避免地帶來(lái)一定的誤差,為了更精確的輸出恒流電源,必須選用更多位數(shù)的AD、DA芯片。&
60、lt;/p><p> ?。?)因外界突發(fā)干擾或儀表顯示值等引起的隨機(jī)誤差或粗大誤差。</p><p> ?。?)基準(zhǔn)電壓溫漂引入的誤差 </p><p> LM336在0~40℃范圍內(nèi)漂移不大于4mV,故相對(duì)誤差=+/-2mV/5mV=+/-0.04%</p><p><b> 八、總結(jié) </b></p&g
61、t;<p> 在本次設(shè)計(jì)中,讓我知道我們學(xué)的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,因此在做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候總是不知從何做起走,特別是在單片機(jī)這塊上是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,連基本的運(yùn)用都不會(huì),還有就是整個(gè)電路圖的仿真與調(diào)試,也是這次論文的一個(gè)難題,往往只有那么一點(diǎn)小錯(cuò)誤,但是就是自己檢查不出來(lái),從而導(dǎo)致寫(xiě)論文的速度??傊瑢?duì)于我來(lái)說(shuō)單片機(jī)就是一個(gè)很大的難題。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b>&
62、lt;/p><p> [1] 張 義 例說(shuō)51單片機(jī)(C語(yǔ)言版)(第3版),人民郵電出版社 ,2010.6</p><p> [2] 余錫存 曹?chē)?guó)華 單片機(jī)原理及接口技術(shù)【M】陜西:西安電子科技大學(xué)出版社,2000.7</p><p> [3] 付家才 單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù)【M】 人民郵電出版社,1999.9</p><p>
63、 [4] 何立民 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編9 北京航空航天大學(xué)出版社,2004.3</p><p> [5] 謝自美 電子線(xiàn)路設(shè)計(jì)·實(shí)驗(yàn)·測(cè)試【M】 華中理工大學(xué)出版社,2001</p><p> [6] 陸 伸 電子設(shè)計(jì)技術(shù)1 電子科技大學(xué)出版社,1997 </p><p><b> 附錄A</b>
64、</p><p> #include<reg51.h></p><p> #define uint unsigned int //無(wú)符號(hào)字符8位</p><p> #define uchar unsigned char //無(wú)符號(hào)整數(shù)16位</p><p> sbit dula=P2^6;
65、 //鎖存器段選 數(shù)碼管</p><p> sbit wela=P2^7; //鎖存器位選</p><p> sbit lcdrs=P3^1; //1602數(shù)據(jù)命令選擇</p><p> sbit lcden=P3^0; //1602使能信號(hào)端</p><
66、;p> sbit key1=P2^3; //+鍵</p><p> sbit key2=P2^2; //-鍵</p><p> sbit key3=P2^1; //波產(chǎn)生鍵</p><p> sbit key0=P2^0; //功能鍵</p>
67、<p> sbit wr_da=P2^5; //DAC選鍵</p><p> uchar num,num0,num1,zsys,xsys,bxsz;</p><p> uchar code table_x[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //編碼表 無(wú)點(diǎn)數(shù)碼管顯示
68、</p><p> uchar code table_z[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef}; //編碼表 帶點(diǎn)數(shù)碼管顯示</p><p> uchar code table1[]="Welcome to";</p><p> uchar code table2[]=&
69、quot; NC Power!";</p><p> uchar code table3[]=" Voltage Step";</p><p> uchar code table4[]="Step width:0.01V";</p><p> uchar code table5[]="Pre
70、set voltage";</p><p> uchar code table6[]="Range:0-9.9V";</p><p> uchar code table7[]="Waveform chooses";</p><p> uchar code table8[]="Output wavefo
71、rm";</p><p> uchar code table9[]=":triangle wave";</p><p> uchar code table10[]="trapezoidal wave";</p><p> uchar code table11[]=":sawtooth wave&quo
72、t;;</p><p> uchar code table12[]=":square wave";</p><p> void delay(uint z); //延時(shí)程序</p><p> void display_bjys(uchar zsys,uchar xsys);</p><p>
73、 void display_bxsz(uchar bxsz);</p><p> void trigle();</p><p> void trap();</p><p> void saw();</p><p> void square();</p><p> void keycan_bjys();<
74、;/p><p> void keycan_bxsz();</p><p> void write_com(uchar com);</p><p> void write_date(uchar date);</p><p> void init_kjhm();</p><p> void init_bjhm();&
75、lt;/p><p> void init_yshm();</p><p> void init_bxxzhm();</p><p> void init_trigle();</p><p> void init_trap();</p><p> void init_saw();</p><p&
76、gt; void init_square();</p><p> void init();</p><p> void main()</p><p> { init_kjhm();</p><p> init(); //初始化子程序</p><p><b> while(1)
77、</b></p><p> { dula=1;</p><p><b> P1=0x3f;</b></p><p><b> dula=0;</b></p><p><b> wela=1;</b></p><p><b&
78、gt; P1=0xf0;</b></p><p><b> wela=0;</b></p><p> if(key1==0||key2==0)</p><p> { if(key0==0)</p><p> init_bjhm();</p><p> if(key
79、0!=0)</p><p> init_yshm();</p><p><b> while(1)</b></p><p> { keycan_bjys();</p><p> if(key3==0)</p><p> { dula=1;</p><p>&l
80、t;b> P1=0xff;</b></p><p><b> dula=0;</b></p><p><b> wela=1;</b></p><p><b> P1=0xff;</b></p><p><b> wela=0;</b
81、></p><p><b> }</b></p><p> if(key3==0)break; </p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> if(key3==0)</p>
82、<p> { init_bxxzhm();</p><p><b> while(1)</b></p><p> { keycan_bxsz();</p><p> if(key1==0||key2==0)</p><p> { dula=1;</p><p>&
83、lt;b> P1=0xff;</b></p><p><b> dula=0;</b></p><p><b> wela=1;</b></p><p><b> P1=0xff;</b></p><p><b> wela=0;</
84、b></p><p><b> }</b></p><p> if(key1==0||key2==0) break;</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }<
85、;/b></p><p><b> }</b></p><p> void delay(uint z) //延時(shí)程序</p><p> { uint x,y;</p><p> for(x=z;x>0;x--)</p><p> for(
86、y=110;y>0;y--);</p><p><b> }</b></p><p> void dispaly_bjys(uchar zsys,uchar xsys) //預(yù)設(shè)&步進(jìn) 數(shù)碼管掃描子函數(shù)</p><p> { dula=1;</p><p> P1=table_z[zsys
87、];</p><p><b> dula=0;</b></p><p><b> P1=0xff;</b></p><p><b> wela=1;</b></p><p><b> P1=0xfe;</b></p><p>
88、;<b> wela=0;</b></p><p><b> delay(1);</b></p><p><b> dula=1;</b></p><p> P1=table_x[xsys];</p><p><b> dula=0;</b>&l
89、t;/p><p><b> P1=0xff;</b></p><p><b> wela=1;</b></p><p><b> P1=0xfd;</b></p><p><b> wela=0;</b></p><p><
90、;b> delay(1);</b></p><p><b> }</b></p><p> void dispaly_bxsz(uchar bxsz) //波形設(shè)置 數(shù)碼管掃描子函數(shù)</p><p> { dula=1;</p><p> P1=table_x[bxsz];</
91、p><p><b> dula=0;</b></p><p><b> P1=0xff;</b></p><p><b> wela=1;</b></p><p><b> P1=0xf0;</b></p><p><b&
92、gt; wela=0;</b></p><p><b> delay(1);</b></p><p><b> }</b></p><p> void trigle() //三角波</p><p><b> { num=0;</b></
93、p><p> for(num=0;num<121;num++)</p><p> { P0=num;</p><p><b> wr_da=0;</b></p><p><b> }</b></p><p> for(num=121;num>0;num-
94、-)</p><p> { P0=num;</p><p><b> wr_da=0;</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> void trap() //梯形波
95、</p><p> { num=0;</p><p> for(num=0;num<121;num++)</p><p> { P0=num;</p><p><b> wr_da=0;</b></p><p><b> }</b></p>
96、;<p><b> delay(5);</b></p><p> for(num=121;num>0;num--)</p><p> { P0=num;</p><p><b> wr_da=0;</b></p><p><b> }</b>&l
97、t;/p><p><b> } </b></p><p> void saw() //鋸齒波</p><p> { num=0;</p><p> for(num=0;num<121;num++)</p><p> { P0=num;</p>&l
98、t;p><b> wr_da=0;</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> void square() //方波</p><p> { P0=0x65;</p>&l
99、t;p><b> wr_da=0;</b></p><p><b> delay(5);</b></p><p><b> P0=0;</b></p><p><b> wr_da=0;</b></p><p><b> dela
100、y(5);</b></p><p><b> }</b></p><p> void keycan_bjys() //預(yù)設(shè)&步進(jìn) 按鍵掃描</p><p> { if(key1==0) //按key1鍵加數(shù) </p><p> { delay(5);&l
101、t;/p><p> if(key1==0)</p><p> { num++;</p><p> if(num==100)</p><p><b> num=0;</b></p><p><b> }</b></p><p> while(
102、!key1);</p><p><b> delay(5);</b></p><p> while(!key1);</p><p><b> }</b></p><p> if(key2==0) //按key2鍵減數(shù)</p><p> { delay(5);
103、</p><p> if(key2==0)</p><p> { num--;</p><p> if(num==-1)</p><p><b> num=99;</b></p><p><b> }</b></p><p> whil
104、e(!key2);</p><p><b> delay(5);</b></p><p> while(!key2);</p><p><b> }</b></p><p> zsys=num/10;</p><p> xsys=num%10;</p>
105、<p> dispaly_bjys(zsys,xsys);</p><p> if(key0==0) //預(yù)設(shè)功能</p><p> { P0=num;</p><p><b> wr_da=0;</b></p><p><b> delay(1);</b>
106、</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> void keycan_bxsz() //波形 按鍵掃描</p><p><b> { </b></p><p> if(key3=
107、=0)</p><p> { delay(5);</p><p> if(key3==0)</p><p> { num1++; //num1 自加 選擇波形</p><p> if(num1==5)</p><p><b> num1=1;</b></p>&l
108、t;p> bxsz=num1;</p><p> dispaly_bxsz(bxsz);</p><p> while(!key3);</p><p><b> delay(5);</b></p><p> while(!key3);</p><p><b> }<
109、;/b></p><p> if(key0==0) //功能按鍵下 確定波形輸出</p><p> { if(num1==1)</p><p> { init_trigle();</p><p><b> while(1) </b></p><p> { trigle
110、();</p><p> if(key0!=0)break;</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> if(num1==2)</p><p> { init_trap();</p><p&
111、gt;<b> while(1)</b></p><p> { trap();</p><p> if(key0!=0)break;</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> if(nu
112、m1==3)</p><p> { init_saw();</p><p><b> while(1)</b></p><p> { saw();</p><p> if(key0!=0)break;</p><p><b> }</b></p>
113、<p><b> }</b></p><p> if(num1==4)</p><p> { init_square();</p><p><b> while(1)</b></p><p> { square();</p><p> if(
114、key0!=0)break;</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }&
115、lt;/b></p><p> void write_com(uchar com) //寫(xiě)指令到1602</p><p> { lcdrs=0;</p><p><b> P1=com;</b></p><p><b> delay(5);</b></p>
116、<p><b> lcden=1;</b></p><p><b> delay(5);</b></p><p><b> lcden=0;</b></p><p><b> }</b></p><p> void write_da
117、te(uchar date) //寫(xiě)數(shù)據(jù)到1602</p><p> { lcdrs=1;</p><p><b> P1=date;</b></p><p><b> delay(5);</b></p><p><b> lcden=1;</b>&l
118、t;/p><p><b> delay(5);</b></p><p><b> lcden=0;</b></p><p><b> }</b></p><p> void init_kjhm() //初始化 1 開(kāi)機(jī)顯示畫(huà)面函數(shù)</p><p&
119、gt;<b> {</b></p><p><b> dula=0;</b></p><p><b> wela=0;</b></p><p><b> lcden=0;</b></p><p> write_com(0x38);</p&g
120、t;<p> write_com(0x0e);</p><p> write_com(0x06);</p><p> write_com(0x01);</p><p> write_com(0x80);</p><p> for(num0=0;num0<10;num0++)</p><p>
121、; { write_date(table1[num0]);</p><p> delay(50);</p><p><b> }</b></p><p> write_com(0x80+0x40);</p><p> for(num0=0;num0<14;num0++)</p><
122、;p> { write_date(table2[num0]);</p><p> delay(50);</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> void init_bjhm() //初始化 2 步進(jìn)電壓顯示畫(huà)面函數(shù)&l
123、t;/p><p><b> {</b></p><p><b> dula=0;</b></p><p><b> wela=0;</b></p><p><b> lcden=0;</b></p><p> write_co
124、m(0x38);</p><p> write_com(0x0e);</p><p> write_com(0x06);</p><p> write_com(0x01);</p><p> write_com(0x80);</p><p> for(num0=0;num0<14;num0++)<
125、/p><p> { write_date(table3[num0]);</p><p> delay(50);</p><p><b> }</b></p><p> write_com(0x80+0x40);</p><p> for(num0=0;num0<16;num0++
126、)</p><p> { write_date(table4[num0]);</p><p> delay(50);</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> void init_yshm() //初始化
127、 3 預(yù)設(shè)電壓顯示畫(huà)面函數(shù)</p><p><b> {</b></p><p><b> dula=0;</b></p><p><b> wela=0;</b></p><p><b> lcden=0;</b></p><
128、;p> write_com(0x38);</p><p> write_com(0x0e);</p><p> write_com(0x06);</p><p> write_com(0x01);</p><p> write_com(0x80);</p><p> for(num0=0;num0&l
129、t;15;num0++)</p><p> { write_date(table5[num0]);</p><p> delay(50);</p><p><b> }</b></p><p> write_com(0x80+0x40);</p><p> for(num0=0;n
130、um0<12;num0++)</p><p> { write_date(table6[num0]);</p><p> delay(50);</p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p> void init
131、_bxxzhm() //初始化 4 波形設(shè)置顯示畫(huà)面函數(shù)</p><p><b> {</b></p><p><b> dula=0;</b></p><p><b> wela=0;</b></p><p><b> lcden=0;</b&
132、gt;</p><p> write_com(0x38);</p><p> write_com(0x0e);</p><p> write_com(0x06);</p><p> write_com(0x01);</p><p> write_com(0x80);</p><p>
133、 for(num0=0;num0<16;num0++)</p><p> { write_date(table7[num0]);</p><p> delay(50);</p><p><b> }</b></p><p> write_com(0x80+0x40);</p><p
134、> write_date(':');</p><p> delay(50);</p><p><b> }</b></p><p> void init_trigle() //初始化 5 三角波輸出顯示畫(huà)面函數(shù)</p><p><b> {</b></p
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