AT89C52单片机控制的数控直流电源设计
AT89C52单片机控制的数控直流电源设计[20200128194512]
摘 要
本次的设计电路是以单片机AT89C52芯片作为整个电路的核心部件，整个的数控电源电路是由数模转换模块、按键模块、液晶显示模块等模块组成的。本电路所实现的功能是输出电压的范围是零到十二伏正电压，步进为0.1伏；输出的电流为五百毫安；输出电压的大小通过液晶显示LCD1602来显示。电压步进的增减是由K1、K2二个按键来控制的，在输入模块的键盘按下之后，单片机就有了一个输入值，单片机会将输进来的值一方面通过液晶显示模块来显示，另一方面供给数模转换TLC5615CD，通过数模转换将它转换成模拟量电流输出，再经过运算放大器将模拟量转换为相应的电压值，该电压值经过放大后控制OP37A的控制端，从而实现输出电压的控制。
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关键字:TA89C52单片机,数控电源,D/A,直流电源
一、引言 1
二、设计方案与硬件介绍 1
（一）设计方案 1
(二)单片机硬件介绍 2
三、硬件设计 3
（一）单片机AT89C52主控电路 3
（二）D/A转换电路 4
（三）显示电路 5
（四）直流稳压电源电路 6
（五）运算放大电路 7
（六）输出电源电路 8
（七）按键输入电路 8
（八）总电路 9
四、软件设计 10
（一）数控电源主流程 10
（二）D/A转换子流程 11
（三）键盘扫描子流程 12
（四）输出显示子流程 13
五、总结 14
参考文献 15
致 谢 16
附录：源程序 17
一、引言
在现在的电子设备中，都需要稳定的直流电源来供电，因此直流电源的应用非常的广泛。现在的直流稳压电源有许多种，例如：开关型、串联型、稳压管直流稳压电源等等。
在我们的日常生活中，我们所用的电压都是由220V的交流电网供电，这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。
传统的直流电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节，并通过电压表来显示电压值的大小。因此，电压的调整精度不高，功能相对简单、不好控制、可靠性低、干扰大、精度低而且体积大、复杂度比较高。读数不直观，电位器也容易磨损。随着科技的不断发展，人们对电源的输出精确度，可靠度和稳定性的要求越来越高，所以基于以上问题，本设计基于单片机控制的数控直流稳压电源利用D/A转换器的高分辨率，输入由键盘控制单片机实现，能够很好地解决传统的稳压电源的不足之处，同时也提高了电路实验的工作效率。
二、设计方案与硬件介绍
（一）设计方案
本设计方案是要求设计一个数控直流电源，是以单片机AT89C52构成的主模块，
LCD1602液晶显示作为显示模块，变压器、LM7812和LM7912作为正负12V电压输出，
LM7805作为5V电压输出。
本设计主要实现以下要求：本设计主要实现以下要求：输出电压能够根据按键的改变来改变，步进电压能够达到0.1伏的跳变；输出的最大电流要求在五百毫安以内。我们可以通过液晶显示器来观察输出电压值的大小，稳压系数越小越好。另外，还要自制稳压直流电源，能够输出+12伏、—12伏和正5伏的直流电压。
单片机控制的数控直流电源电路总体方案图如图1所示：
图 1 系统设计方案
(二)单片机硬件介绍
AT89C52单片机与MCS--51系列的产品兼容，具有8KB FLASH存储器，256*8RAM。
该芯片的管脚封装图如图2所示：
图2 AT89C52管脚封装图
AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。
主要特性
1、兼容MCS51指令系统；
2、8k可反复擦写(大于1000次）Flash ROM；
3、32个双向I/O口；
4、256x8bit内部RAM；
5、3个16位可编程定时/计数器中断；
6、时钟频率0-24MHz；
7、2个串行中断，可编程UART串行通道；
8、2个外部中断源，共8个中断源；
9、2个读写中断口线，3级加密位；
10、低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能；
11、有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等几种封装形式，以适应不同产品的需求。
三、硬件设计
（一）单片机AT89C52主控电路
单片机控制电路对时钟电路的精确度的要求比较高，时钟电路是由电容C1，C2和晶振X1组成的谐振电路。所以本电路采用12M晶振电路和二个30UF的陶瓷电容，这样一来，就保证了单片机的正常精确工作。
复位兼手动复位电路由电容C3、电阻R1和按键K4组成。89C52单片机芯片通过高电平复位，复位电路在给系统上电时，电容C3通过电阻R1充电，维持一段时间足够的高电平。电路图如图3所示：
图3 单片机AT89C52主控电路
（二）D/A转换电路
该芯片的类型是输出电压型，最大输出电压是基准电压的2倍。而且该芯片还带有上电复位的功能，即把DAC寄存器上的电压值复位清零。在此电路中，单片机的P3.0，P3.1，P3.2分别控制TLC5615C(L)D的片选CS,串行时钟输入SCLK，串行数据输入DIN。电路的连接方式为非级联方式的连接方式。电路图如图4所示：
图4 D/A转换电路图
（三）显示电路
显示电电路采用LCD1602液晶显示来显示输出电压，采用液晶显示器，会使得显示的内容更加丰富。液晶显示LCD1602的管脚D0~D7分别接单片机AT89C52的P0口的P0.0~P0.7，VSS和VEE分别接地，VDD接电源。RS和RW分别接单片机的P1.0和P1.1管脚，E接单片机的P1.2管脚。显示电路图如图5所示：
图5 显示电路图
（四）直流稳压电源电路
直流稳压电源电路采用三段稳压器芯片7805、7912和7912构成。电路图如图6 示：
图6 直流稳压电源电路图
电源的工作原理： 降压 → 整流 → 滤波 → 稳压 → 输出 。
降压：我们的家用电压为220V，远大于本设计所需的电压值，所以要把电压降低，变压器可达到目的。
整流:由于降压后的电压仍为交流电压，所以要把交流电压变为直流电压，利用二极管的单向导电性，将交流电压变换为单向脉动直流电的电路，整流桥内部实际上就是四个大功率的二极管 。当输入电压为正时，二极管D2、D3导通，D1、D4截止，，输出正电压。当输入电压为负时，二极管D1、D4导通，D2、D3截止，输出电压仍然为正电压,从而实现了交直流的转变。
滤波:经过整流后的直流并不一定是稳定的直流，而是一个周期性的振荡曲线。如果想要减落这种振荡幅度，最简单的滤波方法就是用电容，利用电容的充放电特性，多次滤波可以使直流的纹波更小。
稳压：稳压的作用就是把滤波后的电压经稳压后，输出比较稳定的电压。 波后的电压输入三端稳压芯片LM7805便可将稳定输出电压+5V。
7805、7812、7912是所需的三端稳压器，分别输出+5V、+12V、－12V。
（五）运算放大电路
运算放大电路的工作状态一般都是工作在闭环状态下的，OP37A是输入信号加在反相输入端口上的比例运算放大电路。输出的Vo值的大小为输入Vi的U3/U4 倍，只需改变电阻U4的阻值达到所需的电压放大倍数即可，输出的电压Vo通过电压跟随，再用于控制LM317的输出。 运算放大器的原理如下图7所示：
图7 运算放大电路图
（六）输出电源电路
输出电压显示采用芯片LM317构成。220V民用电压经过变压器变压即降压，二极管桥式整流，电容滤波之后送到LM317的第三管脚即输入端，第二管脚输出稳压的直流电压。第一管脚为调整端，调整端电压Ui与输出端电压Uo之间为1.25的基准电压。输出的基本公式为：
摘 要
本次的设计电路是以单片机AT89C52芯片作为整个电路的核心部件，整个的数控电源电路是由数模转换模块、按键模块、液晶显示模块等模块组成的。本电路所实现的功能是输出电压的范围是零到十二伏正电压，步进为0.1伏；输出的电流为五百毫安；输出电压的大小通过液晶显示LCD1602来显示。电压步进的增减是由K1、K2二个按键来控制的，在输入模块的键盘按下之后，单片机就有了一个输入值，单片机会将输进来的值一方面通过液晶显示模块来显示，另一方面供给数模转换TLC5615CD，通过数模转换将它转换成模拟量电流输出，再经过运算放大器将模拟量转换为相应的电压值，该电压值经过放大后控制OP37A的控制端，从而实现输出电压的控制。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:TA89C52单片机,数控电源,D/A,直流电源
一、引言 1
二、设计方案与硬件介绍 1
（一）设计方案 1
(二)单片机硬件介绍 2
三、硬件设计 3
（一）单片机AT89C52主控电路 3
（二）D/A转换电路 4
（三）显示电路 5
（四）直流稳压电源电路 6
（五）运算放大电路 7
（六）输出电源电路 8
（七）按键输入电路 8
（八）总电路 9
四、软件设计 10
（一）数控电源主流程 10
（二）D/A转换子流程 11
（三）键盘扫描子流程 12
（四）输出显示子流程 13
五、总结 14
参考文献 15
致 谢 16
附录：源程序 17
一、引言
在现在的电子设备中，都需要稳定的直流电源来供电，因此直流电源的应用非常的广泛。现在的直流稳压电源有许多种，例如：开关型、串联型、稳压管直流稳压电源等等。
在我们的日常生活中，我们所用的电压都是由220V的交流电网供电，这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。
传统的直流电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节，并通过电压表来显示电压值的大小。因此，电压的调整精度不高，功能相对简单、不好控制、可靠性低、干扰大、精度低而且体积大、复杂度比较高。读数不直观，电位器也容易磨损。随着科技的不断发展，人们对电源的输出精确度，可靠度和稳定性的要求越来越高，所以基于以上问题，本设计基于单片机控制的数控直流稳压电源利用D/A转换器的高分辨率，输入由键盘控制单片机实现，能够很好地解决传统的稳压电源的不足之处，同时也提高了电路实验的工作效率。
二、设计方案与硬件介绍
（一）设计方案
本设计方案是要求设计一个数控直流电源，是以单片机AT89C52构成的主模块，
LCD1602液晶显示作为显示模块，变压器、LM7812和LM7912作为正负12V电压输出，
LM7805作为5V电压输出。
本设计主要实现以下要求：本设计主要实现以下要求：输出电压能够根据按键的改变来改变，步进电压能够达到0.1伏的跳变；输出的最大电流要求在五百毫安以内。我们可以通过液晶显示器来观察输出电压值的大小，稳压系数越小越好。另外，还要自制稳压直流电源，能够输出+12伏、—12伏和正5伏的直流电压。
单片机控制的数控直流电源电路总体方案图如图1所示：
图 1 系统设计方案
(二)单片机硬件介绍
AT89C52单片机与MCS--51系列的产品兼容，具有8KB FLASH存储器，256*8RAM。
该芯片的管脚封装图如图2所示：
图2 AT89C52管脚封装图
AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。
主要特性
1、兼容MCS51指令系统；
2、8k可反复擦写(大于1000次）Flash ROM；
3、32个双向I/O口；
4、256x8bit内部RAM；
5、3个16位可编程定时/计数器中断；
6、时钟频率0-24MHz；
7、2个串行中断，可编程UART串行通道；
8、2个外部中断源，共8个中断源；
9、2个读写中断口线，3级加密位；
10、低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能；
11、有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等几种封装形式，以适应不同产品的需求。
三、硬件设计
（一）单片机AT89C52主控电路
单片机控制电路对时钟电路的精确度的要求比较高，时钟电路是由电容C1，C2和晶振X1组成的谐振电路。所以本电路采用12M晶振电路和二个30UF的陶瓷电容，这样一来，就保证了单片机的正常精确工作。
复位兼手动复位电路由电容C3、电阻R1和按键K4组成。89C52单片机芯片通过高电平复位，复位电路在给系统上电时，电容C3通过电阻R1充电，维持一段时间足够的高电平。电路图如图3所示：
图3 单片机AT89C52主控电路
（二）D/A转换电路
该芯片的类型是输出电压型，最大输出电压是基准电压的2倍。而且该芯片还带有上电复位的功能，即把DAC寄存器上的电压值复位清零。在此电路中，单片机的P3.0，P3.1，P3.2分别控制TLC5615C(L)D的片选CS,串行时钟输入SCLK，串行数据输入DIN。电路的连接方式为非级联方式的连接方式。电路图如图4所示：
图4 D/A转换电路图
（三）显示电路
显示电电路采用LCD1602液晶显示来显示输出电压，采用液晶显示器，会使得显示的内容更加丰富。液晶显示LCD1602的管脚D0~D7分别接单片机AT89C52的P0口的P0.0~P0.7，VSS和VEE分别接地，VDD接电源。RS和RW分别接单片机的P1.0和P1.1管脚，E接单片机的P1.2管脚。显示电路图如图5所示：
图5 显示电路图
（四）直流稳压电源电路
直流稳压电源电路采用三段稳压器芯片7805、7912和7912构成。电路图如图6 示：
图6 直流稳压电源电路图
电源的工作原理： 降压 → 整流 → 滤波 → 稳压 → 输出 。
降压：我们的家用电压为220V，远大于本设计所需的电压值，所以要把电压降低，变压器可达到目的。
整流:由于降压后的电压仍为交流电压，所以要把交流电压变为直流电压，利用二极管的单向导电性，将交流电压变换为单向脉动直流电的电路，整流桥内部实际上就是四个大功率的二极管 。当输入电压为正时，二极管D2、D3导通，D1、D4截止，，输出正电压。当输入电压为负时，二极管D1、D4导通，D2、D3截止，输出电压仍然为正电压,从而实现了交直流的转变。
滤波:经过整流后的直流并不一定是稳定的直流，而是一个周期性的振荡曲线。如果想要减落这种振荡幅度，最简单的滤波方法就是用电容，利用电容的充放电特性，多次滤波可以使直流的纹波更小。
稳压：稳压的作用就是把滤波后的电压经稳压后，输出比较稳定的电压。 波后的电压输入三端稳压芯片LM7805便可将稳定输出电压+5V。
7805、7812、7912是所需的三端稳压器，分别输出+5V、+12V、－12V。
（五）运算放大电路
运算放大电路的工作状态一般都是工作在闭环状态下的，OP37A是输入信号加在反相输入端口上的比例运算放大电路。输出的Vo值的大小为输入Vi的U3/U4 倍，只需改变电阻U4的阻值达到所需的电压放大倍数即可，输出的电压Vo通过电压跟随，再用于控制LM317的输出。 运算放大器的原理如下图7所示：
图7 运算放大电路图
（六）输出电源电路
输出电压显示采用芯片LM317构成。220V民用电压经过变压器变压即降压，二极管桥式整流，电容滤波之后送到LM317的第三管脚即输入端，第二管脚输出稳压的直流电压。第一管脚为调整端，调整端电压Ui与输出端电压Uo之间为1.25的基准电压。输出的基本公式为：
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