基于DAC0832数模转换器的数控电源课程设计

基于DAC0832数模转换器的数控电源课程设计 目录 工贸企业有限空间作业目录特种设备作业人员作业种类与目录特种设备作业人员目录1类医疗器械目录高值医用耗材参考目录 前言 .......................................................................................................................... 1 1. 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 选择 ............................................................................................................. 2 1.1 单片机的选择 ............................................................................................ 2 1.2 显示器的选择 ............................................................................................ 2 2. 硬件电路设计 ...................................................................................................... 3 2.1 元器件的介绍 ............................................................................................ 3 2.1.1 AT89C51 ......................................................................................... 3 2.1.2 数模转换器DAC0832 .................................................................... 4 2.1.3 三端稳压芯片LM317 .................................................................... 6 2.1.4 数码管 ........................................................................................... 7 2.2 硬件电路图的设计 .................................................................................... 9 2.2.1 AT89C51的时钟电路和复位电路 .................................................. 9 2.2.2 DAC0832的外围电路 .................................................................... 9 2.2.3 独立式按键与AT89C51的连接................................................... 10 2.3 整个系统的原理图 .................................................................................. 11 3. 软件程序设计 .................................................................................................... 12 3.1 主程序的设计 .......................................................................................... 12 3.2 按键子程序的设计 .................................................................................. 12 3.3 显示子程序的设计 .................................................................................. 14 4.结论 ..................................................................................................................... 15 5.心得体会 ............................................................................................................. 16 参考文献 ................................................................................................................ 17 辽宁工程技术大学电子技术课程设计 前言 电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。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。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 有效地解决电源模块中诸如可少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数， 靠性、智能化和产品一致性等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可维护性 本次设计的基于DAC0832数模转换器的数控电源可以人为的随意调节输出电压的大小，使用方便、简单。 1 基于DAC0832数模转换器的数控电源 1. 方案选择 本次设计的主要内容是通过单片机向DAC0832数模转换器发送不同的数字量，根据数字量的不同，输出不同幅值的模拟电压，从而实现了系统输出电圧幅值的数字控制。 1.1 单片机的选择 本次设计中单片机是整个系统的CPU，起到了控制、调节的作用，现有AT89C51和ATMEGA16两种单片机可供选择，以下对这两种单片机进行分析、比较。 方案一:采用ATMEGA16单片机 ATMEGA16是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8 位CMOS微控制器，具有丰富的片内资源，包含16K字节的系统内可编程Flash(具有同时读写的能力，即RWW)，512 字节EEPROM，1K 字节SRAM，32 个通用I/O 口线，32 个通用工作寄存器，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/ 计数器(T/C)，片内/外中断。功能全面，但价格比较昂贵。 方案二:采用AT89C51单片机 AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器，的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，包含128字节内部RAM，32 个I/O 口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口。 本次设计需要单片机将数字量发送给数模转换器，并且控制显示模块的显示。而ATMEGA16的使用较为复杂，价格昂贵，且很多功能在本次设计中得不到应用。故采用AT89C51即可满足要求，并且价格便宜，使用方便、简单。 1.2 显示器的选择 方案一:采用LCD液晶显示器显示 LCD 液晶显示器是 Liquid Crystal Display 的简称，LCD 的构造是在两片平行 2 辽宁工程技术大学电子技术课程设计 的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置TFT(薄膜晶体管)，上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的。 方案二:采用LED数码管显示 LED是一种能够将电能转化为光能的半导体，与传统的白炽灯和节能灯不同，采用电场发光。而数码管则是由多个LED发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，通过控制每个发光二极管的亮灭情况，让其显示不同的数字和字母，但显示的内容有限，一般只用来显示数字。 本次设计使用显示模块显示系统的输出电压，只要求显示数字，故采用LED数码管显示即可满足要求。 2. 硬件电路设计 2.1 元器件的介绍 2.1.1 AT89C51 AT89C51单片机是美国Atmel公司生产低电压，高性能CMOS 8位单片机。 U5如图2-1所示为AT89C51引脚图， 1939XTAL1P0.0/AD038P0.1/AD137其各引脚功能如下所示: P0.2/AD21836XTAL2P0.3/AD335P0.4/AD434Vcc(40引脚): 接+5V电源。 P0.5/AD533P0.6/AD6932RSTP0.7/AD7Vss(20引脚): 接地。 21P2.0/A822P2.1/A923XTAL1(19引脚): 片内振荡器反相放大器 P2.2/A102924PSENP2.3/A113025ALEP2.4/A123126EAP2.5/A13和时钟发生器电路的输入端。 27P2.6/A1428P2.7/A15XTAL2(18引脚): 片内震荡器反相 110P1.0P3.0/RXD211P1.1P3.1/TXD312P1.2P3.2/INT0放大器的输出端。 413P1.3P3.3/INT1514P1.4P3.4/T0615P1.5P3.5/T1RST: 复位引脚，高电平有效。 716P1.6P3.6/WR817P1.7P3.7/RDEA: 外部程序存储器访问允许控制端。 AT89C51 图2-1 AT89C51引脚图 3 基于DAC0832数模转换器的数控电源 ALE: 低8位地址锁存允许信号端。 PSEN:读外部程序存储器的选通信号端。 P0口:8位，漏极开路的双向I/O口。 8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 P1口: P2口:8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 P3口:8位，准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 本次设计使用的均为I/O口的基本功能，其中P0口使用的是分时复用功能。P0口接DAC0832数模转换器，P1口接数码管段选，P2.0-P2.3接数码管位选，P2.4-P2.7，P3.0，P3.1接6个控制按键。 2.1.2 数模转换器DAC0832 1.DAC0832基本介绍 DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。本DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。 图2-2 DAC0832的内部结构图 2.DAC0832引脚功能 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 DAC0832的引脚图如图2-3所示。 4 U6辽宁工程技术大学电子技术课程设计 120CSVCC219WR1ILE(BY1/BY2)318GNDWR2417DI3XFER516DI2DI4615DI1DI5714DI0DI6813VREFDI7912RFBIOUT21011GNDIOUT1 DAC0832 图2-3 DAC0832引脚图 DAC0832各引脚功能如下: DI0~DI7:数据输入线，TLL电平。 ILE:数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。 CS:片选信号输入线，低电平有效。 WR1:为输入寄存器的写选通信号。 XFER:数据传送控制信号输入线，低电平有效。 WR2:为DAC寄存器写选通输入线。 Iout1:电流输出线。当输入全为1时Iout1最大。 Iout2: 电流输出线。其值与Iout1之和为一常数。 Rfb:反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻. Vcc:电源输入线 (+5v~+15v) Vref:基准电压输入线 (-10v~+10v) AGND:模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地. DGND:数字地,两种地线在基准电源处共地比较好. 3.DAC0832使用说明 DAC0832与单片机连接时，常采用单缓冲方式或双缓冲方式的单极性输出。本次设计采用单缓冲方式，即DAC0832内部的两个数据缓冲器有一个处于直通的方式，另一个处于受AT89C51控制的锁存方式。并且本次设计只使用一路模拟量输出。 设计接口电路时，P0口接DAC0832的数据输入端，P3.6口接DAC0832的WR1端。DAC0832的WR2和XFER端接地，故DAC0832的“8位DAC寄存器” 5 基于DAC0832数模转换器的数控电源 工作于直通方式。“8位输入寄存器”受WR1端控制。因此，AT89C51单片机执行指令CLR P3.6 即可使DAC0832接都到AT89C51单片机发送出来的数字量。 DAC0832输出电压和输入数字量B之间的关系为: VREFV=B,， o256 本次设计采用-5V为DAC0832的基准电压，故DAC0823的输出电压范围为0~5V。 2.1.3 三端稳压芯片LM317 LM317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。输出电压范围是 1.25V 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 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的固定稳压器好。LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。 通常LM317 不需要外接电容，除非输入滤波电容到 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。 LM317 能够有许多特殊的用法。比如把调整端悬浮到一个较高的电压上， U6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。 LM317的引脚图如图2-4所示 LM317L 32VIVO 1ADJ 图2-4 LM317 引脚图 LM317为有源元件，VI端接电源+12v，VO端为稳压芯片的输出端，ADJ常接一个滑动变阻器再接地。 如图2-5所示，为常用的LM317接线图 6 U6 辽宁工程技术大学电子技术课程设计 12V LM317L 23VOVI 通常R2为一个可调电阻，调节1ADJ R2的阻值即可使得2引脚的输出电压R1 10k在1.25~37V之间。输出电压和R1， R210kR2的关系为: R2 V=1.25V(1+)oR1 图2-5 Lm317常用接线图 本次设计没有采用图2-5所示的连接图，而是采用了图2-6的连接方式。 12VU7LM317L23VOVI 1U4:BADJ48 5R107610k LM358 图2-6 LM317的连接图 本次设计中，将DAC0832的输出电压经过LM358后接在LM317的ADJ引脚 V上，使得输出电压稳定，且带负载能力增强。设2引脚的输出电压为，ADJo V端的输入电压为，则两者之间的关系为: IN V = V1.25V， oIN 故本次设计的输出电压值的范围为:1.25~6.25V。 2.1.4 数码管 1. 数码管的介绍 数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。led数码管(LED Segment Displays)是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线 7 基于DAC0832数模转换器的数控电源 已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。led数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点。通过控制八个发光二极管的亮灭情况来控制显示的字符，一般只用来显示数字和部分字符。 数码管的显示方式分为动态显示和静态显示两种，由于静态显示比较耗费单片机的I/O资源，故本次设计采用数码管的动态显示方式。 2. 数码管的动态显示 动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是哪个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1,2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。 本次设计数码管的动态连接图2-7所示，其中P1.0~P1.7为数码管的段选端，P2.0~P2.3为数码管的位选端。 P1.7 P1.0P1.1P1.2 P1.3P1.4P1.5P1.6 P2.0P2.1P2.2P2.3 图2-7 数码管的动态连接图 8 辽宁工程技术大学电子技术课程设计 2.2 硬件电路图的设计 2.2.1 AT89C51的时钟电路和复位电路 AT89C51的时钟源由XTAL1和XTAL2引脚所连接的晶体振荡器提供，此外XTAL1和XTAL2在连接完晶体振荡器后每一个引脚接一个电容接地，电容的容值与晶体振荡器的大小有关。本次设计采用12M晶体振荡器，采用22PF电容。 AT89C51的复位方法一般有上电自动复位和外部按键手动复位，单片机在时钟电路工作以后, 在RESET端持续给出2个机器周期的高电平时就可以完成复位操作。例如使用晶振频率为12MHz时，则复位信号持续时间应不小于2us。本设计采用的是外部手动按键复位电路。 如图2-8为AT89C51的时钟电路和复位电路。 C5C622pX122pU51939XTAL1P0.0/AD038P0.1/AD137P0.2/AD2+5VCRYSTAL1836XTAL2P0.3/AD335P0.4/AD434P0.5/AD533P0.6/AD6C4932RSTP0.7/AD7 211uFP2.0/A822P2.1/A923P2.2/A102924PSENP2.3/A113025ALEP2.4/A123126EAP2.5/A1327R9P2.6/A14282kP2.7/A15 110P1.0P3.0/RXD211P1.1P3.1/TXD312P1.2P3.2/INT0413P1.3P3.3/INT1514P1.4P3.4/T0615P1.5P3.5/T1716P1.6P3.6/WR817P1.7P3.7/RD AT89C51 图2-8 AT89C51时钟电路和复位电路 2.2.2 DAC0832的外围电路 如图2-9所示，DAC0832的外围电路图，本次设计采用-5V的参考电压，并且在IOUT1和IOUT2间接上了LM358将输出的电流量转化为电压量。本次设计中采用单缓冲模式，故将 WR2端接地。 9 基于DAC0832数模转换器的数控电源 +5V U2+12V120CSVCCWR219WR1ILE(BY1/BY2)318GNDWR2D3417-5VDI3XFERD2D4516U4:ADI2DI4D1D561548DI1DI5D0D6714DI0DI6D78133VREFDI79121RFBIOUT210112GNDIOUT1LM358DAC0832 图2-9 DAC0832外围电路图 2.2.3 独立式按键与AT89C51的连接 1. 连接电路图 本次设计共使用了6个独立按键来控制系统的输出电压。该6个按键分别连接AT89C51单片机的P2.4，P2.5，P2.6，P2.7，P3.0，P3.1。同时以上引脚均接一500Ω的上拉电阻，以保证在没有按键按下的情况下端口的输入为高电平。 U5+5V1939XTAL1P0.0/AD038P0.1/AD137P0.2/AD21836XTAL2P0.3/AD335P0.4/AD434P0.5/AD533P0.6/AD6932RSTP0.7/AD7R1R2R3R4R5R621500500500500500500P2.0/A822P2.1/A923P2.2/A102924PSENP2.3/A113025ALEP2.4/A123126EAP2.5/A1327P2.6/A1428P2.7/A15 110P1.0P3.0/RXD211P1.1P3.1/TXD312P1.2P3.2/INT0413P1.3P3.3/INT1S1S2S3S4S5S6514P1.4P3.4/T0615P1.5P3.5/T1716P1.6P3.6/WR817P1.7P3.7/RD AT89C51 10 辽宁工程技术大学电子技术课程设计 图2-10 独立按键的连接电路图 2.按键功能描述 本次设计基于DAC0832数模转换器的数控电源在实际使用时就说通过以下6个按键来进行控制的，各个按键的功能描述如下: S1:档位1，按下使得系统输出电压为恒定的2V S2:档位2，按下使得系统输出电压为恒定的3V S3:档位3，按下使得系统输出电压为恒定的4V 使得系统输出电压为恒定的5V S4:档位4，按下 S5:输出幅值增加键，按下一次使得输出电压幅值增加0.1V，增至最大值后停止。 S6:输出幅值减少键，按下一次使得输出电压幅值减少0.1V，减至最下值后停止。 2.3 整个系统的原理图 +12V输出电压U3LM317L+5V23VOVIC31C222pADJRP1X222p1CRYSTALU12D01939R1XTAL1P0.0/AD03D138P0.1/AD14D2371KP0.2/AD25D31836XTAL2P0.3/AD36D435+5V+5VP0.4/AD47D534P0.5/AD5C18D633P0.6/AD69D710uF932RSTP0.7/AD7U2P2.021RESPACK-8+12VP2.0/A8P2.122120P2.1/A9CSVCCP2.2WR23219P2.2/A10+5VWR1ILE(BY1/BY2)P2.32924318PSENP2.3/A11GNDWR2P2.4D33025417-5VR2ALEP2.4/A12DI3XFERP2.53126D2D4516U4:AEAP2.5/A13DI2DI4P2.627D1D561548P2.6/A142kDI1DI5P2.7D0D6281714P2.7/A15DI0DI63D7813VREFDI71LED0ADD1102912P1.0P3.0/RXDRFBIOUT2RP22LED1DEC21131011P1.1P3.1/TXDGNDIOUT1LED23124P1.2P3.2/INT0LM358LED34135DAC0832P1.3P3.3/INT1LED45146P1.4P3.4/T0LED56157P1.5P3.5/T1LED6WR7168P1.6P3.6/WR+5VLED78179P1.7P3.7/RD200AT89C51S1R3P2.41kS2R4P2.51kS3R5P2.61kS4R6P2.71kADDLED0R7ADDLED1LED21kLED3DECLED4R8DECLED5LED61kLED7 基于DAC0832数模转换器的数控电源的原理图 P2.0P2.1P2.2P2.3 11 基于DAC0832数模转换器的数控电源 3. 软件程序设计 3.1 主程序的设计 本次设计的主程序流程图如图3-1所示: 开始开始 DAC0832初始化 数码管初始化 数码管动态显示 否按键是否被按下 是 执行对应按键的子程序 更新数码管显示的输出电压幅值 图3-1 主程序流程图 其中，DAC0832的初始化为设定单片机的输出数字量为00H，即使得系统初始时输出的电压为最下值1.25V。数码管的初始化为，定义个、十、百、千位段码的存放地址，并且显示初始时系统的输出电压。 3.2 按键子程序的设计 本次设计共有6个按键，分别对应6个按键子程序。(其中DISPLAY为显示 12 辽宁工程技术大学电子技术课程设计 子程序) 按键S1的子程序: S1: MOV A, #26H MOV P0, A ;输出数字量使得系统输出为2V SETB P3.6 LCALL DISPLAY 按键S2的子程序: S2: MOV A, #5BH MOV P0, A ;输出数字量使得系统输出为3V SETB P3.6 LCALL DISPLAY 按键S3的子程序: S3: MOV A, #8EH MOV P0, A ;输出数字量使得系统输出为4V SETB P3.6 LCALL DISPLAY 按键S4的子程序: S4: MOV A, #C1H MOV P0, A ;输出数字量使得系统输出为5V SETB P3.6 LCALL DISPLAY 按键S5的子程序: S5: CJNE A，#7FH，LOOP1 ;判断系统是否输出为最大值 LCALL DISPLAY LOOP1: ADD A，#05H LCALL DISPLAY 按键S6的子程序: S6: CJNE A，#00H，LOOP2 ;判断系统是否输出为最小值 13 基于DAC0832数模转换器的数控电源 LCALL DISPLAY LOOP2: SUBB A，#05H LCALL DISPLAY 3.3 显示子程序的设计 数码管显示子程序流程图如下图3-2所示: 数码管显示子程序 定义存放个、十、百、千位段码的地址 确定个、十、百、千显示的数字 逐位显示，动态扫描 返回 图3-2 数码管显示子程序流程图 14 辽宁工程技术大学电子技术课程设计 4.结论 由于时间匆忙本次设计没有编写具体的设计源程序，但程序的流程图和部分子程序在以上论述中以给出，根据设计内容可知本次设计能够达到预期效果，即通过6个按键控制系统的输出电压，从而得到了一个基于DAC0832数模转换器的数控电源。 当然本次设计同样存在不足，比如输出电压的范围太小，不能输出0V电压，设计的源程序不完善等问题，在以后的学习和生活中还需要不断的完善。 15 基于DAC0832数模转换器的数控电源 5.心得体会 通过本次课程设计，让我对AT89C51单片机有了更深一步的理解，学会了使用汇编语言和proteus仿真软件，可以使用该单片机制作一些小系统，并且了解了DAC0832数模转换器和LM317三端稳压芯片的使用方法。在课程设计中，通过和同学们的交流学到了很多有关AT89C51单片机的其他知识，并且找发现了自己之前对AT89C51单片机错误理解的地方，总之，本次课程设计真的是让我受益匪浅。 16 辽宁工程技术大学电子技术课程设计 参考文献 [1] 朱清慧.PROTEUS 教程 人力资源管理pdf成真迷上我教程下载西门子数控教程protel99se入门教程fi6130z安装使用教程 [M].清华大学出版社，2009. [2] 张毅刚，彭喜元(等).单片机原理及应用[M].第二版.高等教育出版社，2010. [3] 童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].第四版.高等教育出版社,2006.5. 17