51单片机的数控直流稳压电源设计
【】本课题主要对数控直流稳压电源控制系统软硬件系统以及系统调试等内容进行了介绍，最终实现了一款能够实现0~15V直流电压输出、输出电压液晶显示等功能的单片机控制系统。系统在硬件上主要由单片机最小系统和LS5V显示电路和模数转换电路等模块组成，在软件程序上主要由主程序以及各模块的控制子程序组成，通过软硬件电路的相互配合，完成了数控直流稳压电源控制系统的高速运转，实现对各个功能的执行。通过多个方面多个角度的测试后发现这款系统不但系统内部运行稳定并且非常流畅，在人机交互体验感上亦含有很好的效果。
目录
引言 1
一、数控直流稳压电源硬件设计 2
（一）系统方案设计 2
（二）最小系统 2
（三）数码管驱动电路 4
（四）模数转换电路 5
（五）数模转换电路 6
二、PCB布板 8
（一）PCB封装设计 8
（二）PCB布局布线设计 9
三、电源软件系统设计 11
（一）主程序流程设计 11
（二）模数转换程序流程设计 11
（三）读取采样转换数据程序流程设计 12
（四）电压输出流程设计 16
总结 15
参考文献 16
谢辞 17
引 言
新型数控直流稳压电源控制系统的出现是以一种数字化特征而登上市场的，这款器件的典型特征是内部硬件电路一切数字化，排列整齐的数字芯片代替了传统电路，而且集成芯片的大幅度应用也代替了传统模块电路，使得整体电路结构和体积都变得非常小，这个改变使数控直流稳压电源系统内部芯片中元件空隙减小，器件的相互干扰现象也得到了巨大的改进。本文主要完成的内容如下：
查阅STC89C51单片机的芯片资料，熟悉并掌握这款处理器芯片的使用方法以及其内部MCS51内核的处理性能，结合该单片机的专用指令，设计数控直流稳压电源的C语言程序代码，在硬件上需要设计晶振电路和复位电路，通过这两个子电路结合STC89C51单片机芯片构建单片机最小系统电路通过该电路的构建，在软硬件上实现对数模转换器、模数转换器、LCD数码管以及按键等模块的驱动接口，从而构建信息显示电路、采集 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
电路以及参数设置电路等。
熟悉数模转换器和模数转换器的使用方法并对其驱动电路的设计方法进行设计，能够通过单片机GPIO管脚的控制实现对稳压电源输出电压的采集以及控制输出电压的大小。掌握单片机内部定时器的使用方法以及定时精度，通过C语言程序代码对定时器T0和T1的寄存器进行配置。
查阅LCD数码管的显示原理已经分辨率等关键指标，学会使用单片机通过普通GPIO管脚对LS5V数码管的驱动，从而实现数控直流稳压电源系统运行过程中的相关参数显示。
一、数控直流稳压电源硬件设计
（一）系统方案设计
图11中的数控直流稳压电源控制系统框图反映的是本论文的整体设计思路，即通过STC89C51单片机芯片来作为控制器，在系统进入正式工作后，它将持续把控制信号通过输出输入接口输出到LS5V和ADC0808等电子元件中，并且从这些电子元器件中得到输入信号来进行运算。
通过这些元件组成的功能模块指标是：电位器模块用于实现对数控稳压电源输出电压进行控制，其控制范围为0~15V之间；数模转换部分用于实现将单片机输出的数字信号转换为直流模拟电压信号，并随后通过LM358放大电路对输出电压进行功率放大，随后可以驱动负载；模数转换器主要由ADC0808芯片组成，用于采集系统所需要输出的电压大小，将采集结果输入到51单片机内部，通过单片机进行输出电压的；显示模块主要由LS5V数码管构成，用于实现输出电压的显示。
图11 数控直流稳压电源系统框图
（二）最小系统
数控直流稳压电源系统的智能核心部分将通过STC89C51单片机的智能算法目标来操控实现，本论文考虑配置的这种类型的数控直流稳压电源控制系统将会选择STC89C51单片机来当作该款电子系统的主控核心部分，接下来对该款控制器芯片进行简要描述，STC89C51单片机在内部性能方面可以实现4k字节的代码程序存储，另外能够分配出256字节的RAM用于给临时数据应用。在STC89C51单片机的供电方面，这种类型的单片机芯片可以采用+4.5~5.5之间的电压源进行供电，它具有较窄的稳压输入功效。在里面的核心运算模块上，它采用的是MSC51内核，可以完成对加减运算的高速执行。本系统将会应用这种类型的STC89C51单片机而且结合复位电路和时钟电路来完成一个单片机最小系统电路，完成对系统内部其它电路模块的控制和操控。
图12 STC89C51单片机芯片
本部分把主要对STC89C51单片机最小系统电路进行构建，此最小系统主要是将STC89C51单片机芯片、复位电路和晶振电路进行相连，接下来依次对两个电路进行构建。复位电路是用来重启主控芯片的C语言程序运行的，当执行复位功能后，数控直流稳压电源系统把从程序的起点重新开始运行，相当于电脑的重启，它的排线设计非常固定，遵循下图电路图进行设计即可。
图13 复位电路
时钟电路是用来向STC89C51单片机提供时钟信号的，本数控直流稳压电源控制系统使用的是12M的无源晶振，遵循下面的图片电路原理图进行排线设计之后，该电路把可以向控制芯片里面输入12MHz频率的时钟信号，使得控制器芯片能够以这个时钟信号为基准进行程序语句的执行。
图14 时钟电路
（三）数码管驱动电路
数码管的内部结构通常由八段发光二极管构成，通过这八段发光二极管构成数字外形，通过对不同二极管的点亮，最终实现数字的显示，在一些较为高性能的数码管器件中，研发者更是把串行转并行接口、输入稳压器、RAM、传输总线等部分进行了嵌入，使用人员在使用的时候只需要进行简单的电路连接即可，以至不需要进行外设驱动电路的配置，之所以配置成这类方便使用者的外型，是因为当前集成技术早已接近了完善的时期，高度集成技术渗透到了生活工作中的各个犄角旮旯，因此许多平台对高度集成模块的期望非常迫切，高度集成、使用方便的模块愈加受到用户的追求，下图所示的是本课题选择的数码管的外形图，通过图片中的外观可以发现这种型号的传感器件已经过了厂商的设计另外完成了大幅集成，接着对该款高性能的数码管的指标进行简单阐述。
目录
引言 1
一、数控直流稳压电源硬件设计 2
（一）系统方案设计 2
（二）最小系统 2
（三）数码管驱动电路 4
（四）模数转换电路 5
（五）数模转换电路 6
二、PCB布板 8
（一）PCB封装设计 8
（二）PCB布局布线设计 9
三、电源软件系统设计 11
（一）主程序流程设计 11
（二）模数转换程序流程设计 11
（三）读取采样转换数据程序流程设计 12
（四）电压输出流程设计 16
总结 15
参考文献 16
谢辞 17
引 言
新型数控直流稳压电源控制系统的出现是以一种数字化特征而登上市场的，这款器件的典型特征是内部硬件电路一切数字化，排列整齐的数字芯片代替了传统电路，而且集成芯片的大幅度应用也代替了传统模块电路，使得整体电路结构和体积都变得非常小，这个改变使数控直流稳压电源系统内部芯片中元件空隙减小，器件的相互干扰现象也得到了巨大的改进。本文主要完成的内容如下：
查阅STC89C51单片机的芯片资料，熟悉并掌握这款处理器芯片的使用方法以及其内部MCS51内核的处理性能，结合该单片机的专用指令，设计数控直流稳压电源的C语言程序代码，在硬件上需要设计晶振电路和复位电路，通过这两个子电路结合STC89C51单片机芯片构建单片机最小系统电路通过该电路的构建，在软硬件上实现对数模转换器、模数转换器、LCD数码管以及按键等模块的驱动接口，从而构建信息显示电路、采集 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
电路以及参数设置电路等。
熟悉数模转换器和模数转换器的使用方法并对其驱动电路的设计方法进行设计，能够通过单片机GPIO管脚的控制实现对稳压电源输出电压的采集以及控制输出电压的大小。掌握单片机内部定时器的使用方法以及定时精度，通过C语言程序代码对定时器T0和T1的寄存器进行配置。
查阅LCD数码管的显示原理已经分辨率等关键指标，学会使用单片机通过普通GPIO管脚对LS5V数码管的驱动，从而实现数控直流稳压电源系统运行过程中的相关参数显示。
一、数控直流稳压电源硬件设计
（一）系统方案设计
图11中的数控直流稳压电源控制系统框图反映的是本论文的整体设计思路，即通过STC89C51单片机芯片来作为控制器，在系统进入正式工作后，它将持续把控制信号通过输出输入接口输出到LS5V和ADC0808等电子元件中，并且从这些电子元器件中得到输入信号来进行运算。
通过这些元件组成的功能模块指标是：电位器模块用于实现对数控稳压电源输出电压进行控制，其控制范围为0~15V之间；数模转换部分用于实现将单片机输出的数字信号转换为直流模拟电压信号，并随后通过LM358放大电路对输出电压进行功率放大，随后可以驱动负载；模数转换器主要由ADC0808芯片组成，用于采集系统所需要输出的电压大小，将采集结果输入到51单片机内部，通过单片机进行输出电压的；显示模块主要由LS5V数码管构成，用于实现输出电压的显示。
图11 数控直流稳压电源系统框图
（二）最小系统
数控直流稳压电源系统的智能核心部分将通过STC89C51单片机的智能算法目标来操控实现，本论文考虑配置的这种类型的数控直流稳压电源控制系统将会选择STC89C51单片机来当作该款电子系统的主控核心部分，接下来对该款控制器芯片进行简要描述，STC89C51单片机在内部性能方面可以实现4k字节的代码程序存储，另外能够分配出256字节的RAM用于给临时数据应用。在STC89C51单片机的供电方面，这种类型的单片机芯片可以采用+4.5~5.5之间的电压源进行供电，它具有较窄的稳压输入功效。在里面的核心运算模块上，它采用的是MSC51内核，可以完成对加减运算的高速执行。本系统将会应用这种类型的STC89C51单片机而且结合复位电路和时钟电路来完成一个单片机最小系统电路，完成对系统内部其它电路模块的控制和操控。
图12 STC89C51单片机芯片
本部分把主要对STC89C51单片机最小系统电路进行构建，此最小系统主要是将STC89C51单片机芯片、复位电路和晶振电路进行相连，接下来依次对两个电路进行构建。复位电路是用来重启主控芯片的C语言程序运行的，当执行复位功能后，数控直流稳压电源系统把从程序的起点重新开始运行，相当于电脑的重启，它的排线设计非常固定，遵循下图电路图进行设计即可。
图13 复位电路
时钟电路是用来向STC89C51单片机提供时钟信号的，本数控直流稳压电源控制系统使用的是12M的无源晶振，遵循下面的图片电路原理图进行排线设计之后，该电路把可以向控制芯片里面输入12MHz频率的时钟信号，使得控制器芯片能够以这个时钟信号为基准进行程序语句的执行。
图14 时钟电路
（三）数码管驱动电路
数码管的内部结构通常由八段发光二极管构成，通过这八段发光二极管构成数字外形，通过对不同二极管的点亮，最终实现数字的显示，在一些较为高性能的数码管器件中，研发者更是把串行转并行接口、输入稳压器、RAM、传输总线等部分进行了嵌入，使用人员在使用的时候只需要进行简单的电路连接即可，以至不需要进行外设驱动电路的配置，之所以配置成这类方便使用者的外型，是因为当前集成技术早已接近了完善的时期，高度集成技术渗透到了生活工作中的各个犄角旮旯，因此许多平台对高度集成模块的期望非常迫切，高度集成、使用方便的模块愈加受到用户的追求，下图所示的是本课题选择的数码管的外形图，通过图片中的外观可以发现这种型号的传感器件已经过了厂商的设计另外完成了大幅集成，接着对该款高性能的数码管的指标进行简单阐述。
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