课程设计说明书题 目： 数控电压源设计 院 （系）： 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2013 年 12 月 18 日桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 页 共 页 摘 要本系统以AT89C51单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电压，具有步进功能，能够显示实际输出的电压值。本设计分四个模块:单片机控制及显示模块、数模（D/A）转换模块、供电模块、输出显示模块。以单片机控制模块为核心，DAC7611芯片进行数模转换。该系统具有可靠性好，精度高等优点。关键词:数控电压源；AT89C51；DAC7611；恒流源桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 I 页 共 页 Abstract The system to AT89C51-based controller to set the output voltage of the DC power source through the keyboard, with the step function, capable of displaying the actual output voltage value. The design consists of four modules: MCU control and display module, digital to analog (D / A) converter module, power supply module, the output display module. In single-chip control module as the core, DAC7611 digital-to-analog converter chip. The system has good reliability, high precision. Keywords：CNC voltage source；AT89C51 ；DAC7611 ；constant current source桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 II 页 共 页 目 录引言 .11 设计要求 .12 方案的选择 .12.1 单片机的选择 .12.2 显示器的选择 .22.3 数模转换器的选择 .23 元器件的介绍 .23.1 AT89C51 .23.2 数模转换器 DAC7611.44 硬件电路图的设计 .54.1 AT89C51 的时钟电路和复位电路 .54.2 DAC7611 的电路 .64.3 独立式按键与 AT89C51 的连接 .74.4 供电电路 .75 整个系统的原理图 .86 PCB 图 .97 软件的设计 .98 硬件电路的布线和焊接 .99 电路的调试 .1110 分析与心得 .12谢 辞 .14参考文献 .15附 录 .16桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 0 页 共 22 页引言数控支流稳压电源是一种常见的电子仪器，广泛的用于电子电路，教学实验和科学研究等领域。目前实用的直流稳压电源大部分是线性电源。利用分离器件组成，其体积大，功率底，可靠性差，操作使用不方便，自我保护功能不够，因而故障率高。随着电子科技的飞速发展，各种电子，电器设备对稳压电源的性能要求日益提高，稳压电源不断差朝着小型化，高效率，低成本，高可靠性，低电磁干扰，模块化和智能化发展。以单片机系统为核心而设计制造出来的新一代稳压电源不但电路简单，结构紧凑，价格低廉，性能卓越，而且单片机具有计算和控制功能，利用它对采样技术进行各种计算，从而可排除和减少由于骚扰信号和模拟电路因起的误差，大大提高稳压电源输出电压和输出电流精度，降低了对模拟电路的要求。智能稳压电源可利用单片机设置周密的保护检测系统，确保电源运行可靠。输出电压和限制电流采用数字显示，输入采用键盘方式，电源的外表美观，操作使用方便，具有较高的使用价值。1 设计要求可输出电压：范围 04V，步进 0.01V，纹波不大于 10mV；可输出电压值由LCD1602 显示；由“+” 、 “-”两键分别控制输出电压步进增减；为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出输出+5v。2 方案的选择本次设计的主要内容是通过单片机向 dac7611 数模转换器发送不同的数字量，根据数字量的不同，输出的不同的幅值的模拟电压，从而实现了系统输出电压幅值得数字控制。2.1 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计时器/计数器（T/C） ，片内/外中断。功能全面，但价格比较贵。方案二：采用 AT89C51 单片机AT89C51 是一种带有 4K 字节 FLASH 存储器同时，AT89C51 可降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。的电压、高性能 CMOS8 位微处理器，包含 128 字节内部 RAM，32 个 I/O 口线，两个 16 定时/计数器，一个 5 向桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 1 页 共 22 页量两级中断结构，一个全双工串行通信口。同时，AT89C51 可降至 0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。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 的使用比较复杂，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。2.2 显示器的选择方案一：采用 LCD 液晶显示器显示1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个 5X7 或者 5X11 等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形。方案二：采用 LED 数码管显示LED 是一种能够讲电能转化成为光能的半导体，与传统的白炽灯和节能灯不同，采用电场发光。而 LED 数码管由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。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，但是显示内容有限，一般用来显示数字。本次设计显示模块显示系统的输出电压，虽然只要求显示数字，用 LED 数码管显示就可以完成，但是 LCD1602 可以拆下重复使用，而且对 LCD1602 比对 LED 数码管熟悉，故我选择用 LCD1602 作为显示模块。2.3 数模转换器的选择方案一：数模转换芯片 DAC0832DAC0832 是 8 分辨率的 D/A 转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个 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。方案二：数模转换芯片 DAC7611DAC7611 是 12 分辨率的 D/A 转换集成芯片，是串行输入数模转换器，精度较高。由于 DAC7611 的分辨率比 DAC0832 高，而且 DAC7611 输出的直接就是电压了，DAC0832 输出的是电流，还需要经过运放电路转为电压，比较麻烦，因此我选择DAC7611 作为数模转换模块。3 元器件的介绍3.1 AT89C51桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 2 页 共 22 页AT89C51 单片机是美国 Atmel 公司生产的低电压，高性能 CMOS 8 位单片机。如图 3-1 所示为 AT89C51 引脚图：图 3-1 AT89C51 引脚图其各引脚功能如下所示： Vcc(40 引脚)：接+5V 电源。Vss（20 引脚）：接地。XTAL1（19 引脚）：片内振荡器反相放大器和时钟发生器电路的输入端。RS