基于单片机控制的直流稳压源的设计(3)

2019-03-16 10:49

数字量取0 ~ 256,n取16, VREF取8V,即数字量每步进16,模拟量0.03125V,要达到步进1V,必须放大2倍,用运放即可 。

运算放大器的原理如下图:

U4:B57648LM358 图6 运算放大电路

输出的电压V,再从Vi输入,经过电容C10滤波再输入,

Vi?V?V??VO?I???R4R3??V?V?0???, V?VO?i?R4R3,

?VO??R3ViR4,

输出的Vo值的大小为输入Vi的 ?R3R4倍,只需调节可调电阻R3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LM317T的输出。

4.3 LED数码管显示模块

4.3.1 数码管显示简介

数码管LED串口显示模块通常有两种显示方法:动态显示和静态显示。

动态显示:连接方法是将每个二极管的同名端连在一起,而每个显示器的 公共极COM各自独立的接受I/O线控制,CPU向字段输出端口输出字型码,所有显示器接受到相同的字符,而要使用哪个显示器要取决于他们的COM的电平,而这段是由I/O端控制的,由单片机输出。动态扫描时连续的动态扫描,只是肉眼暂留现象,乃发光二极管的余辉效应,给人的感觉是一组稳定的显示数据。

静态显示: 静态显示显示效果好,但是功耗大,但不占用端口,只需两个串口线输出,变成较为简单。而且采用静态显示需要的驱动器件多,硬件成本相对更高。

比较以上两种方案,方案一硬件简单程序复杂,方案二硬件复杂程序简单,考虑到实惠和对自己的编程锻炼,选择方案动态显示。

动态扫描 方法是用其接口电路把所有显示器的8个笔画字段(a—g和dp)同名端连在一起,而每个显示器的公共极COM各自独立的接受I/O线控制。CPU向字段输出端口输出字型码时,所有显示器接受到相同的字型码,但究竟使用哪个显示,则取决于公共极COM端,而这一端是由/WR和/RD控制的,由单片机决定何时显示哪一位。动态扫描用分时的方法去轮流控制各个显示的COM端,时各个显示器轮流亮。在轮流点亮扫描过程中,每为显示器的点亮时间极为短暂,但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的于辉效应,给人的印象就时一组稳定的显示数据。 显示部分电路图:

12 图7 数码管显示电路

4.3.2 数码管编码表

7段数码管可以包括小数点的0~9的数字和部分的英文字母,为了获得不同的字符,数码管各段所加的电平也不同,编码也不一样。共阴极数码管的字型,字段和编码的关系如下表1:

表 2 数码管编码表 十六进制数 0 h gf edcba 00111111 显示代码 0x3f 1 2 3 4 5 6 7 8 9 . 4.4直流电源

00000110 01011011 01001111 01100110 01101101 01111101 00000111 01111111 01101111 10000000 0x06 0x5b 0x4f 0x66 0x6d 0x7d 0x07 0x7f 0x6f 0x80 4.4.1直流供电电源制作原理

由于本系统的许多的电源电压都是由+5V的电源供电,且D/A模块中的74LS164要用到+12V,—12V的电源,所以这要制作这些不同值的电源,涉及到的各类芯片有7805,7812,7912。

首先制作电路中的+12V,-12V的电源,这要用到三端固定稳压芯片,一个整流,滤波过程。电路如图6:

图8 +12 V和-12V电源的制作图

+5V的电源制作和+12的电源制作的原理和电路图一样,只需将电路的7812换成7805即可。

电源工作原理: 降压 → 整流 → 滤波 → 稳压 → 输出 。

降压: 由于输入的市用电压为220V,远大于我们所需电压幅值,必须把电压降低,直接用一个变压器即可达到降压的目的.

整流:由于降压后的电压仍为交流电压,要把交流电压整为直流电压,利用整流桥,整流桥内部实际上就是四个大功率的二极管(例如IN4007) 。 Ui的电压/时间曲线如图a所示,当Ui为正时,二极管D2、D3导通,D1、D4截止,电流从a流向b,U1输出正电压,经过外电路后,又从d流向c,形成电流回路。当Ui为负时,二极管D1、D4导通,D2、D3截止,电流从c流向b,U1仍然输出正电压,实现了交流到直流的转变。

滤波:经整流后的直流并不是稳定的直流,是一个周期性的振荡曲线。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。

tt输入的U1> 放时,放电未完又再次充电,输入的U1>U2,电容C就开始充电,

tc充>>

t充时,充电未完又再次放电,由此类推,不断放电

充电,滤波后的电压为U2在 Vt2到 Vt3的正电压之间波动变化,且波动幅度变缓,使用大电容值的电容滤波此幅度波动更平缓,且多次滤波使直流的纹波更小。

稳压: 波后的电压U2输入三端稳压芯片LM7805便可将稳定输出电压+5V,在上图中的一个二极管D3是一个保护二极管,它的作用是保护稳压芯片。

7805、7812、7912是所需的三端稳压器,分别输出+5V、+12V、-12V。

4.4.2 输出电源工作原理

输出电源的原理图和上面的恒定电源的制作原理基本一样,电路图如下:

图9 输出电源电路图

220V市电经变压器变压(降压),二极管桥式整流,电容滤波后送入LM317第三脚(输入端),第二脚输出稳压的直流电压。第一脚为调整端,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: U0=1.25+Ui; 5 软件部分

5.1 开发工具介绍

单片的使用除了硬件,同样也要软件的使用,我们写汇编程序编程CPU可执行的机器码有两种方法,一种是手工汇编,一种是机器汇编。机器汇编通过汇编软件变为机器码,用于MSC-51单片机的汇编软件有早期的A51,随着单片机开发技术的不断发展,从使用普通汇编语言到高级语言的不断发展,Keil是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件。Keil c51汇编,PLM语言和C语言的程序设计,界面友好。Keil是美国keil software公司出品的52系列兼容单片机c语言开发系统。用过汇编语言后再使用C语言来开发,体会更加深刻。

Keil C51软件提供丰富的库,与汇编相比,C语言在功能上,结构上,可读性,可维护性上有明显的优势,因而易学易用函数和功能强大的集成开发调试工具,全Windows界面。另外重要的一点,只要看一下编译后生产的汇编代码,就能体会到KeilC51DE 生成的


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