A789C51单片机模块电路直流电源设计 第3页
而在本设计中的采样电阻为1欧所以被测电压值即为被测电流值.
图2.7 3.5位数字电压表原理图
2.3 D/A转换模块：
AD7521作为D/A转换器其芯片管脚如图2.8 所示BIT1—BIT12为数字量输入，Rfe为模拟量输出，Vref为参考电压Vdd为+5V电源。数模转换公式：
（2-1）
例如: BIT1—BIT12为（111111111111）且Vref为-5V，则： （2-2）
当BIT1—BIT12为（100000000000）且Vref为-5V,则： （2-3）
由于该设计的发挥部分要求步进0.1v基与此，本设计将采用AD7521的12位数模转换来代替AD7520的10位数模转换。
图2.8 AD7521芯片管脚图
2.4、恒流源模块
方案一：本设计在起初利用图2.9所示 恒流源电路 ， 运放的输出端通过三极管与反向输出端相连，构成负反馈电路，由于运放的同相输入端与反相输入端在理论上是虚短的，且运放的输入电阻无穷大，因此反相端和同相端的电位相等，即 ,又由于三极管的发射极 与集电极电流 仅相差微小的基极电流，可视为两者相等即 。因此可以通过改变同相输入端的电压来调整输出电流 的大小。
例如： 时，
但是在测试 对 的控制比预期效果差，总是小于理论值。
方案二： 运放的反相端输入端与输出端同样采用负反馈电路，但是由于在反馈电路中加入了可调电阻，使得取样电阻上的电流可以微调，实现输出电流与理论值相同，大大提高了输出电流的精度，又由于运放的同相输入端的信号来自与数模转换模块的运放输出，稳定度很高。所以恒流源采用方案二。原理图如图2.10所示，图中输出端取样电阻为1欧大功率电阻；康铜丝具有功率大，受热情况下其阻值改变不大，所以采用康铜丝代替。（其阻值采用LCR数字电桥精确测量）。
图2.9方案一恒流源电路原理图
图2.10方案二恒流源电路原理图
第三章 软件设计
本作品使用WAVE系列仿真器作为编程器件，它是以WINDOWS为设计平台，在使用时先在WAVE环境下编辑程序，然后保存程序、建立新项目、设置项目，接着编译程序，最后调试和执行这样一步步来实现仿真。
本作品软件要实现的功能是：键盘对单片机输入数据，单片机对获得的数据进行处理，送到12位数模转换器（AD7521）,再送到恒流源模块，实现数字量对电流的控制。模块框图见图3.1
图3.1单片机模块方框图
3.1 4*4键盘工作原理：
键盘对单片机输入数据，键盘为4*4矩阵键盘，用AT89S51的并行口P1接4×4矩阵键盘，以P1.0－P1.3作输入线，以P1.4－P1.7作输出线 4×4矩阵键盘识别处理每个按键有它的行值和列值 ，行值和列值的组合就是识别这个按键的编码。矩阵的行线和列线分别通过两并行接口和CPU通信。每个按键的状态同样需变成数字量“0”和“1”，开关的一端（列线）通过电阻接VCC，而接地是通过程序输出数字“0”实现的。键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么；还要消除按键在闭合或断开时的抖动。两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地，另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。键盘原理图见图3.2
图3.2键盘原理图
3.2 数值处理原理
键盘对单片机输入数据，（所要得到的电流值），单片机将得到的数据进行转化成D/A转换器AD7521所需要的数字信号。
假设键盘输入的电流值为I,由于AD7521为12位的D/A转换器，待转换的数字信号最大值为2^ 13-1=4095,根据题目要求所显示的电流最大值为2000mA，则D/A转换器的数字信号和输出的模拟信号的线形关系为：
（3-1）
式中I为需要输出的模拟信号值。
为了单片机处理数据的方便，让D/A转换器的数字信号为最大值4095时，输出的模拟信号最大值为2047mA,则其线形关系为： （3-2）
D/A转换器输入的数字信号由单片机给出，从单片机的P0、P2口输出，单片机根据输入的I值，把I值乘以2，再转换成二进制数字信号，送到P0、P2口。启动D/A转换即可输出所需要的模拟信号值。
3.3程序流程方框图
主程序流程图：
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