能达几百毫安。因此,大电流稳压电源必须采用复合调整管或并联调整管。
8 扩大串联反馈型晶体管稳压电源输出电压调节范围 为了扩大稳压电源的使用范围,常常要求稳压电源能够在很宽的范围内连续调节,有的甚至要求从零伏起调。 改变取样系数,即改变取样电阻的比值,可以调节电源的输出电压。在实际应用中,在取样电路中多串联一只电位器,把它的中心抽头接在放大管的基极上,改变电位器中心抽头的位置,就能很方便的调节稳压电源的输出电压UO。但这样也不能在很宽的范围内调节,当输出电压UO较低时,差分放大管在输出电压较低时会因供电不足而无法正常工作。利用辅助电源做差分放大管的供电电源,可以使调节电压范围变得很宽。目前流行技术是利用多刀多掷波段开关分段调节输出电压[10]。
以上是对直流稳压电源的核心技术进行的介绍。本次毕设题目是高精度程控稳压电源,硬件核心就是以上介绍的三个部分。首先,利用变压器进行市电到所需电压的转变,在设计中采用220V~24V的变压器,将市电电压降低,之后采用桥式整流电路,对电压进行整流。一方面,桥式电路使用方便简单,另一方面,有现成的集成元件可用。滤波方面采用简单的π型RC滤波电路即可。因为设计的电路比较简单,且直流要求较强,所以选用π型RC滤波电路。稳压方面选用串联反馈型稳压电路,在比较放大方面选用集成运方代替晶体管,使得电路更加方便,简单,而且稳定可靠。核心电路如图2-17所示:
图2-17 核心电路图
2.4本章小结
本章主要简单介绍了直流稳压电源的构成原理,对整流电路、滤波电路、稳压电路都做了详细介绍,对于每一个模块,说明了几种可用电路,其优缺点,这一部分是毕设的核心内容。并结合毕设内容,说明了毕设所选用的设计电路。
3.4. 单片机控制电路设计
3.4.1 AT89S51单片机
AT89S51是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS -51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89S51具有如下特点:40个引脚,4k Bytes Flash片内程序存储器,128 bytes的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个 全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。此外,AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下,CPU暂停工作,而RAM定时计数器,串行口,外中断 系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式,以适不同产品的要求的。
3.4.2 AT89S51引脚功能
AT89S51单片机兼容MCS-51指令系统、4k可反复擦写(>1000次)ISP Flash ROM、32个双向I/O口、4.5-5.5V工作电压、2个16位可编程定时/计数器、时钟频率0-33MHz、全双工UART串行中断口线、128x8bit内部RAM、2个外部中断源、低功耗空闲和省电模式、中断唤醒省电模式、3级加密位、看门狗(WDT)电路、软件设置空闲和省电功能、灵活的ISP字节和分页编程、双数据寄存器指针。AT89S51引脚图如图3-1所示。
图3-1 AT89S51引脚图
各个引脚功能: VCC:电源 GND:地
P0口:P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口,每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时,P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下,P0具有内部上拉电阻。在flash编程时,P0口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。程序校验时,需要外部上拉电阻。
P1口:P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,p1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。此外,P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入(P1.0/T2)和时器/计数器2的触发输入(P1.1/T2EX),具体如下表所示。在flash编程和校验时,P1口接收低8位地址字节。引脚号第二功能:
P1.0 T2(定时器/计数器T2的外部计数输入),时钟输出
P1.1 T2EX(定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制) P1.5 MOSI(在系统编程用) P1.6 MISO(在系统编程用) P1.7 SCK(在系统编程用)
P2口:P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电
阻的原因,将输出电流(IIL)。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器(例如执行MOVX@DPTR)时,P2口送出高八位地址。在这种应用中,P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址(如MOVX @RI)访问外部数据存储器时,P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时,P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。
P3口:P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口,p2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(IIL)。P3口亦作为AT89S51特殊功能(第二功能)使用,如下表所示。在flash编程和校验时,P3口也接收一些控制信号。P3引脚号第二功能:
P3.0 RXD(串行输入) P3.1 TXD(串行输出) P3.2 INT0(外部中断0)
P3.3 INT0(外部中断0)
P3.4 T0(定时器0外部输入) P3.5 T1(定时器1外部输入) P3.6 WR(外部数据存储器写选通) P3.7 RD(外部数据存储器写选通)
RST:复位输入。晶振工作时,RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后,RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下,复位高电平有效。
ALE/PROG:地址锁存控制信号(ALE)是访问外部程序存储器时,锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时,此引脚(PROG)也用作编程输入脉冲。在一般情况下,ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲,可用来作为外部定时器或时钟使用。然而,特别强调,在每次访问外部数据存储器时,ALE脉冲将会跳过。如果需要,通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”,ALE操作将无效。这一位置“1”,ALE 仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效。否则,ALE 将被微弱拉高。这个ALE使能标志位(地址为8EH的SFR的第0位)的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。
PSEN:外部程序存储器选通信号(PSEN)是外部程序存储器选通信号。当AT89S51从外部程序存储器执行外部代码时,PSEN在每个机器周期被激活两次,而在访问外部数据存储器时,PSEN将不被激活。
EA/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令,EA必须接GND。为了执行内部程序指令,EA应该接VCC。在flash编程期间,EA也接收12伏VPP电压。
XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。