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【摘 要】 本文提出以8051单片机为核心对电源电压进行控制，该电路主要以数模转换器DAC0832输出的电压为参考电压，以该参考电压控制电压转换模块LM317的输出电压大小。该电路改变传统设计的复杂性，总体设计是一种开环控制系统，比较简单，应用广泛，具有精度高等特点。
【关键词】 8051单片机 数模转换器 EEPROM 开环控制
目前所使用的指路电源一般为直流可调电源，这些电源几乎都为用旋钮开关来调节电源，该方法调节精度不高，而且经常跳变，使用起来非常不方便。而采用数控电源主要是用来提供纯净，稳定，没有杂波的直流电源，通常是DC24V，主要用来对供电要求质量比较高的控制设备。可以达到每步0.1的精度，输出电压范围0～15V，电流可以达到2A。足以满足直流电源的使用条件。
一、电路的工作原理
本文设计的“数控直流稳压电源”实际上是由单片机控制的一种直流输出电源，该电源能在输出0～15V的电压范围内安装0.1V的精度连续可调，而且具有一定的带负载能力。该电路主要由显示电路、D/A转换电路和电源电压输出电路三部分组成。系统结构图如下所示：
二、硬件设计
本设计采用常用的51芯片作为控制器，MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，P0.0～P0.7P0口8位双向口线。P1.0～P1.7P1口8位双向口线。P2.0～P2.7P2口8位
硬件系统结构图
双向口线。P3.0～P3.7P3口8位双向口线。P0口和DAC0832的数据口直接相连，DA工作在单缓冲方式下，由于/XFER=0/CS=0/ILE=1，DAC寄存处于工作状态。所以只要把/WR1/WR2置低电平时，写P2口，则该数字信号立即传送到输入寄存器，并直通至DAC寄存器，经过短暂的建立时间，即可以获得相应的模拟电压，一旦写入操作结束，/WR1和/WR2立即变为高电平，则写入的数据被输入寄存器锁存，直到再次写入刷新。
采用的DAC转换器件为DAC0832，它是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。根据对DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要（如要求多路D/A异步输入、同步转换等）。若需要相应的模拟电压信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，也可外接。DAC0832逻辑输入满足TTL电平，可直接与TTL电路或微机电路连接。
AT24C02是一款常用的可掉电保存数据的ROM，2K比特容量，采用I2C总线操作，关于它的具体操作方法参考相关资料。
主硬件电路图
DA的电压输出端接放大器OP07的输入端，放大器选择范围比较大，只要放大器满足放大值达到0～15V，放大倍数2～5倍，频率要求不高。
该系统数字显示部分使用3个数码管进行显示，可以显示三位数，一个小数位，比如可以显示10.5V，驱动方式采用动态扫描。本主电路的原理是通过MCU控制DA的输出电压大小，通过放大器放大，给电压模块作为最终输出的参考电压，真正的电压，电流还是由电压模块LM317输出。
参考电压电路图
电源电压输出部分，即稳压器部分。该电路的稳压设计采用的是常用的可调节稳压器LM317。LM317是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。输出电压范围是1.25V至37V，负载电流最大为1.5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM317内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。
三、软件设计部分
源程序的工作过程为：系统上电复位后，默认输出9V电压，然后扫描KEY1、KEY2键，当KEY1或KEY2有键按下时，程序跳转至相应的按键处理子程序，经按键处理子程序后，再嵌套调用显示及输出子程序，完成显示与输出操作后返回主程序，机械扫描KEY1、KEY2按键。
软件流程说明：在打开电源的时候，控制器（MCU）开始复位，清零所有寄存器。而此时电源所显示的电压大小应该是上次关机前的值，这时控制器（MCU）先对EEPROM中保存的电压编号进行读值。根据电压编号读出对应电压，然后把该数据送入DA，将转换成的BCD码送入显示部分进行显示。此时程序循环检测是否有按键信号，如果KEY1按键按下，系统会转向下一个电压编号并保存，读取该电压，然后送到DA并显示。按下按键KEY2，当前电压数据加1，相对应输出电压（POWER—OUT引脚）增加0.1V，保存设置电压数据。如果KEY3按下，电压数据减1，输出电压减少0.1V，保存设置电压数据。
本电路经使用后有一定的带负载能力。在电路中采用了模拟器件和数字器件所以需要+5V、和-15V电源供电。本设计输出的电压稳压精度高，可以用在对直流电压要求较高的设备上，或在科研实验室中当作实验电源使用。
【关键词】 8051单片机 数模转换器 EEPROM 开环控制
目前所使用的指路电源一般为直流可调电源，这些电源几乎都为用旋钮开关来调节电源，该方法调节精度不高，而且经常跳变，使用起来非常不方便。而采用数控电源主要是用来提供纯净，稳定，没有杂波的直流电源，通常是DC24V，主要用来对供电要求质量比较高的控制设备。可以达到每步0.1的精度，输出电压范围0～15V，电流可以达到2A。足以满足直流电源的使用条件。
一、电路的工作原理
本文设计的“数控直流稳压电源”实际上是由单片机控制的一种直流输出电源，该电源能在输出0～15V的电压范围内安装0.1V的精度连续可调，而且具有一定的带负载能力。该电路主要由显示电路、D/A转换电路和电源电压输出电路三部分组成。系统结构图如下所示：
二、硬件设计
本设计采用常用的51芯片作为控制器，MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，P0.0～P0.7P0口8位双向口线。P1.0～P1.7P1口8位双向口线。P2.0～P2.7P2口8位
硬件系统结构图
双向口线。P3.0～P3.7P3口8位双向口线。P0口和DAC0832的数据口直接相连，DA工作在单缓冲方式下，由于/XFER=0/CS=0/ILE=1，DAC寄存处于工作状态。所以只要把/WR1/WR2置低电平时，写P2口，则该数字信号立即传送到输入寄存器，并直通至DAC寄存器，经过短暂的建立时间，即可以获得相应的模拟电压，一旦写入操作结束，/WR1和/WR2立即变为高电平，则写入的数据被输入寄存器锁存，直到再次写入刷新。
采用的DAC转换器件为DAC0832，它是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。根据对DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要（如要求多路D/A异步输入、同步转换等）。若需要相应的模拟电压信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，也可外接。DAC0832逻辑输入满足TTL电平，可直接与TTL电路或微机电路连接。
AT24C02是一款常用的可掉电保存数据的ROM，2K比特容量，采用I2C总线操作，关于它的具体操作方法参考相关资料。
主硬件电路图
DA的电压输出端接放大器OP07的输入端，放大器选择范围比较大，只要放大器满足放大值达到0～15V，放大倍数2～5倍，频率要求不高。
该系统数字显示部分使用3个数码管进行显示，可以显示三位数，一个小数位，比如可以显示10.5V，驱动方式采用动态扫描。本主电路的原理是通过MCU控制DA的输出电压大小，通过放大器放大，给电压模块作为最终输出的参考电压，真正的电压，电流还是由电压模块LM317输出。
参考电压电路图
电源电压输出部分，即稳压器部分。该电路的稳压设计采用的是常用的可调节稳压器LM317。LM317是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。输出电压范围是1.25V至37V，负载电流最大为1.5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM317内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。
三、软件设计部分
源程序的工作过程为：系统上电复位后，默认输出9V电压，然后扫描KEY1、KEY2键，当KEY1或KEY2有键按下时，程序跳转至相应的按键处理子程序，经按键处理子程序后，再嵌套调用显示及输出子程序，完成显示与输出操作后返回主程序，机械扫描KEY1、KEY2按键。
软件流程说明：在打开电源的时候，控制器（MCU）开始复位，清零所有寄存器。而此时电源所显示的电压大小应该是上次关机前的值，这时控制器（MCU）先对EEPROM中保存的电压编号进行读值。根据电压编号读出对应电压，然后把该数据送入DA，将转换成的BCD码送入显示部分进行显示。此时程序循环检测是否有按键信号，如果KEY1按键按下，系统会转向下一个电压编号并保存，读取该电压，然后送到DA并显示。按下按键KEY2，当前电压数据加1，相对应输出电压（POWER—OUT引脚）增加0.1V，保存设置电压数据。如果KEY3按下，电压数据减1，输出电压减少0.1V，保存设置电压数据。
本电路经使用后有一定的带负载能力。在电路中采用了模拟器件和数字器件所以需要+5V、和-15V电源供电。本设计输出的电压稳压精度高，可以用在对直流电压要求较高的设备上，或在科研实验室中当作实验电源使用。