作者： 发布日期：2016-03-09 11:32 信息来源：http://www.lp1995.com
摘要：本系统以直流电压源为核心，AT89S52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，输出电压范围为0—9.9V，最大电流为330mA，并可由液晶屏显示实际输出电压值。系统有过流保护电路，当输出电流过大时功率管自动截至，而且有红色指示灯发出警报。本系统由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（AD0832）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电压的变化而输出不同的电压。实际测试结果表明，本系统实际应用于需要高稳定度小功率恒压源的领域。
1 引言
几乎所有的电子设备都需要稳定的直流电源，因此直流稳压电源的应用非常的广泛。 直流稳压电源的电路形式有很多种,有串联型、开关型、集成电路、稳压管直流稳压电源等等。在电子设备中，直流稳压电源的故障率是最高的（长期工作在大电流和大电压下,电子元器件很容易损坏）但在直流稳压电源中，通过整流、滤波电路所获得的直流电源的电压往往是不稳定的。输出电压在电网电压波动或负载电流变化时也会随之有所改变。电子设备电源电压的不稳定,将会引起很多问题。设计出质量优良的直流稳压电源，才能满足各种电子线路的要求。因此,直流稳压电源的研究就颇为重要。目前产生直流稳压电源的方法大致分为两种:一种是模拟方法，另一种是数字方法。前者的电路均采用模拟电路控制，而后者则是通过数字电路进行自动控制。直流稳压电源朝着数字化方向发展。因此对于数控恒压源的研究是必要的。随着科学技术飞速发展,对电源可靠性、输出精度和稳定性要求越来越高,利用D/ A 转换器的高分辨率和单片机的自动检测技术设计程控电源就显示出其优越性。程控电源既能方便输入和选择预设电压值又具有较高精度和稳定性，而且可以任意设定输出电压或电流，所有功能由面板上的键盘控制单片机实现，给电路实验带来极大的方便,提高了工作效率。
2 系统方案论证与比较
方案一：采用各类数字电路来组成键盘控制系统，进行信号处理，如选用CPLD等可编程逻辑器件。本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于系统的扩展，对信号处理比较困难。
方案二：采用AT89S52单片机作为整机的控制单元，通过改变DAC0832的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。为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，可以将输出电压经过ADC0832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。此系统比较灵活，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，能很好地满足题目的要求。
比较以上两种方案的优缺点，方案二简洁、灵活、可扩展性好，能达到题目的设计要求，因此采用方案二来实现。
4 系统部分功能设计
4.1 稳压输出部分
4.1.1 稳压输出原理与电路
这部分将数控部分送来的电压控制字转换成稳定电压输出。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。稳压输出电路采用的是串联式反馈稳压电路（如图2），在电路中，Q1—TIP122为调整管，U6A—LM358 为比较放大器，R19、R22组成反馈网络。D/A转换电路的输出电压DAOUT接到 U6A 的同向端，稳压电源的输出经R19、R22组成的取样电路分压后送到运放U6A的反向端，经运放比较放大后，驱动调整管Q1。路平衡时，D/A电路的输出电压 与取样后的电压 相等。
稳压输出部分的过流保护电路由R21和Q2组成。设 为保护动作电流，则当电源输出电流I增加到 时，R21上的压降 *R21使得Q2管导通，分掉了Q1上的基极电流，使输出I不再增加，起到了过流保护作用。
ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种8 位分辨率、双通道A/D转换芯片。由于它体积小，兼容性，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其目前已经有很高的普及率。学习并使用ADC0832 可是使我们了解A/D转换器的原理，有助于我们单片机技术水平的提高。
4.2.3.1 ADC0832 具有以下特点：
· 8位分辨率；
· 双通道A/D转换；
· 输入输出电平与TTL/CMOS相兼容；
· 5V电源供电时输入电压在0~5V之间；
· 工作频率为250KHZ，转换时间为32μS；
· 一般功耗仅为15mW；
· 8P、14P—DIP（双列直插）、PICC 多种封装；
· 商用级芯片温宽为0°C to +70°C，工业级芯片温宽为−40°C to +85°C；
4.2.3.2 芯片接口说明：
· CS_ 片选使能，低电平芯片使能。
· CH0 模拟输入通道0，或作为IN+/-使用。
· CH1 模拟输入通道1，或作为IN+/-使用。
· GND 芯片参考0 电位（地）。
· DI 数据信号输入，选择通道控制。
· DO 数据信号输出，转换数据输出。
· CLK 芯片时钟输入。
· Vcc/REF 电源输入及参考电压输入（复用）。
ADC0832 为8位分辨率A/D转换芯片，其最高分辨可达256级，可以适应一般的模拟量转换要求。其内部电源输入与参考电压的复用，使得芯片的模拟电压输入在0~5V之间。芯片转换时间仅为32μS，据有双数据输出可作为数据校验，以减少数据误差，转换速度快且稳定性能强。独立的芯片使能输入，使多器件挂接和处理器控制变的更加方便。通过DI 数据输入端，可以轻易的实现通道功能的选择。
4.2.3.3 单片机对ADC0832 的控制原理：
正常情况下ADC0832 与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI 并联在一根数据线上使用。当ADC0832未工作时其CS输入端应为高电平，此时芯片禁用，CLK 和DO/DI 的电平可任意。当要进行A/D转换时，须先将CS使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟输入端CLK 输入时钟脉冲，DO/DI端则使用DI端输入通道功能选择的数据信号。在第1 个时钟脉冲的下沉之前DI端必须是高电平，表示启始信号。在第2、3个脉冲下沉之前DI端应输入2 位数据用于选择通道功能。
4.2.5.2 并行接口
管脚号
管脚名称
电平
管脚功能描述
1
VSS
0V
电源地
2
VCC
3.0+5V
电源正
3
V0
-
对比度（亮度）调整
4
RS(CS）
H/L
RS=“H”,表示DB7——DB0为显示数据
RS=“L”,表示DB7——DB0为显示指令数据
5
R/W(SID)
H/L
R/W=“H”,E=“H”,数据被读到DB7——DB0
R/W=“L”,E=“H→L”, DB7——DB0的数据被写到IR或DR
6
E(SCLK)
H/L
使能信号
7
DB0
H/L
三态数据线
8
DB1
H/L
三态数据线
9
DB2
H/L
三态数据线
10
DB3
H/L
三态数据线
11
DB4
H/L
三态数据线
12
DB5
H/L
三态数据线
13
DB6
H/L
三态数据线
14
DB7
H/L
三态数据线
15
PSB
H/L
H：8位或4位并口方式，L：串口方式（见注释1）
16
NC
-
空脚
17
/RESET
H/L
复位端，低电平有效（见注释2）
18
VOUT
-
LCD驱动电压输出端
19
A
VDD
背光源正端（+5V）（见注释3）
20
K
VSS
背光源负端（见注释3）
*注释1：如在实际应用中仅使用并口通讯模式，可将PSB接固定高电平，也可以将模块上的J8和“VCC”用焊锡短接。
*注释2：模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。
*注释3：如背光和模块共用一个电源，可以将模块上的JA、JK用焊锡短接。
6 电源测试结果
6.1电压测试
预置电压（V）
显示电压（V）
测量电压（V）
1
1.05
1.05
1.2
1.10
1.17
1.4
1.35
1.38
1.6
1.55
1.61
1.8
1.75
1.78
2
1.95
2.00
2.6
2.55
2.60
3
3.00
3.03
3.7
3.70
3.68
5
5.00
5.01
7
7.00
6.97
8
8.10
8.06
9
8.75
8.75
9.7
9.65
9.63
6.2 性能测试
性能指标
测量条件
测量结果
测量仪表
全程输出电压
0-9.9V
DM-311型数字万用表
负载电流
=5V,
=25
206mA
过流保护
330mA
用单片机控制电源时，输出直流0-9.9V，液晶屏显示清晰正确，误差较小，完美的实现了数控恒压源这一课题。
但在功能上还不够强大,没有显示预置电压等等，还可以进一步得到提高。
参考文献
[1]康华光 电子技术基础 高等教育出版社
[2]串联型直流稳压电源的仿真分析 广西师范学院学报 第21卷第2期
[3]用单片机制作的直流稳压可调电源 电子世界 2005年第11期
[4]刘华毅，李霞，徐景德 电力电子技术 第35卷第六期2001年12月
[5]陈小忠、黄宁、赵小侠 单片机接口技术实用子程序 人民邮电出版社
项目名称：数控恒压源
; 设计者：谢明亮，马学强，苏向阳
;本程序是设计的一个数控恒压源，先用一个3*4的键盘输入
;所用的电压，再通过DAC0832输出电压。再采用一个ADC08
;32将电压读回单片机，单片机再采用一片LCD串口显示出来。
;***************************************************
;以下接口定义根据硬件连线更改
ADCS BIT P2.5 ;使能接口
ADCLK BIT P2.4 ;时钟接口
ADDO BIT P2.3 ;数据输出接口（复用）
ADDI BIT P2.3 ;数据输入接口
CS BIT P3.0 ;H=DATA,L=COM
SID BIT P3.1 ;H=READ,L=WRITE
SCLK BIT P3.6 ;
KEYBUF EQU 30H
COM EQU 41H ;控制字暂存单元
DAT EQU 42H ;显示数据暂存单元
CODER EQU 43H ;字符代码暂存单元
ADDR EQU 44H ;地址暂存单元
ORG 0
LJMP START
ORG 3
LJMP KEYSCAN
ORG 30H
START:MOV SP,#90H
LCALL DEL_40MS
LCALL INI
MOV 70H,#00H
MOV 71H,#00H
MOV 34H,#02 ;装入通道功能选择数据值
SETB IT0
SETB EX0
MOV P1,#0FH ;将P1口低4位设为输入，高4位清零
SETB EA
MOV KEYBUF,#00H ;起初输出0V电压
MOV R2,#01H ;置送数时送数空间不同的标志位。
CLR A
MOV 24H,A ;清零24h，25h，31H，32H，33H。
MOV 25H,A
MOV 31H,A
MOV 32H,#05H
MOV 33H,#00H
MOV ADDR,#80H
MOV DPTR,#WEL_1
MOV 40H,#16
LCALL W_LINE
MOV ADDR,#90H
MOV DPTR,#WEL_2
MOV 40H,#9
LCALL W_LINE
MOV ADDR,#95H
MOV DPTR,#WEL_3
LCALL W_LINE1
MOV ADDR,#88H
MOV DPTR,#WEL_4
MOV 40H,#16
LCALL W_LINE
MOV ADDR,#98H
MOV DPTR,#WEL_5
MOV 40H,#16
LCALL W_LINE
LCALL DEL_1500MS
LOOP: LCALL LIGHT ;调显读数与示子程序
SJMP LOOP
;****************************************************
;键盘扫描程序
;键码存在KEYBUF单元，格式为数字0-9和.号，还有enter键
;****************************************************
KEYSCAN:PUSH PSW
PUSH ACC
PUSH DPH
PUSH DPL
CLR RS1
SETB RS0 ;选择1区工作寄存器
LCALL DELAY
MOV A,P1
CPL A
ANL A,#0FH
JZ FINISH
MOV DPTR,#TAB1
MOV P1,#0EFH ;扫描第一行
LCALL DELAY
MOV P1,#0EFH
MOV A,P1
CPL A
ANL A,#0FH
JZ K1 ;第一行没键按下，则扫描第二行
SJMP KEND
K1: MOV P1,#0DFH ;扫描第二行
LCALL DELAY
MOV P1,#0DFH
MOV A,P1
CPL A
ANL A,#0FH
JZ K2 ;第二行没键按下，则扫描第三行
ADD A,#5
SJMP KEND
K2: MOV P1,#0BFH ;扫描第三行
LCALL DELAY
MOV P1,#0BFH
MOV A,P1
CPL A
ANL A,#0FH
JZ K3 ;第三行没键按下，则扫描第四行
ADD A,#10
SJMP KEND
K3: MOV P1,#7FH ;扫描第四行
LCALL DELAY
MOV P1,#7FH
MOV A,P1
CPL A
ANL A,#0FH
JZ FINISH ;第四行没键按下，则返回
ADD A,#15
KEND:MOVC A,@A+DPTR
MOV KEYBUF,A;
MOV 33H,#01H ;置有中断标志
SJMP FINISH
FINISH:MOV P1,#0FH ;为下一次扫描作准备
POP DPL
POP DPH
POP ACC
POP PSW
RETI
TAB1:DB 00H,01H,02H,00H,03H;,00H,00H,00H,33H
DB 00H,04H,05H,00H,06H;,00H,00H,00H,00H
DB 00H,07H,08H,00H,09H;,00H,00H,00H,0AH
DB 00H,0AH,00H,00H,0BH;,00H,00H,00H,46H
;**************************
;LCD的初始化子程序
