单片机数控直流电压源设计 第4页
2------每按键一次增加1V 0 1 2
3------每按键一次减少1V 3 4 5
4------每按键一次增加0.1V 6 7 8
5------每按键一次减少0.1V
7-----清除显示
8-----开始显示
AT89C51和8279键盘、显示器接口
下图2.11是AT89C51、8279与键盘和显示器的接口电路，当有键按下时，8279可用中断方式通知C51。编程实现的功能是：当有键0-8按下时，完成健值获取，并用LED输出显示键值。
2.5输出电路
2.5.1稳压输出部分
这部分将数控部分送来的电压控制字转换成稳定电压输出，电路主要由D/A转换、稳压输出、过流保护指示和延时启动等几部分组成，电路图如图 所示
电压输出范围为0-29.9V，步长0.1V，共有300种状态，所以上面提到选用10位D/A转换器MAX504。设计中用两个电压控制字代表0.1V，当电压控制自从0，2，4•••到598时，电源输出电压为0.0，0.1，0.2•••到29.9V。当MAX504基准电压采用+15V时，D/A转换电路满幅，输出为15.0V（电压控制字为1023时）。由于世纪最大用到电压控制字598 ，因此D/A转换部分最大输出电压
V1=(598/1023)*15=8.77
D/A转换部分输出的电压作为稳压输出电路的参考电压。稳压输出电路的输出与参考电压成比例，范围是0-29.9V，稳压输出部分采用典型的串联反馈稳压电路，也可以认为是以参考电压作为输入的直流功率放大器。这部分电路主要有运放U3A和三极管T1、T2构成，T2时大功率三极管。D/A转换电路输出的电压V1接到运放U3A的同相端，稳压电源的输出经R5、RW3和R6组成的取样电路分压后送到运放U3A的反相端，经运放比较放大后，驱动由T1和T2组成的复合调整管。当电路平衡时，D/A输出电压V1与取样电压V2相等，R5=500Ω,R6=340Ω,51Ω电位器RW3调在中间位置，设稳压电源输出电压为VOUT，则
V2=[(R6+51/2)/(R5+R6+51)]* VOUT
=[(340+25.5)/(500+340+51)]* VOUT
=0.294VOUT
因为 V1=V2
VOUT=V1/0.294=3.4V1
所以 VOUT=3.4V1=3.4*8.79V=29.9V
2.5.2输出电压显示电路
为了实现输出电压的实时监控，使用ICL7107搭接的数字电压表对其输出电压采样测量，并输出显示，用户可以从显示器上看见两个电压值：其一为单片机设置的电压值，即期望值，其二为输出电压的实测值。正常工作时两者相差很小。一旦出现异常情况，用户可以看到期望值不符，从而采取相应的措施。
输出电压测量/显示电路如图
第三章 系统的软件设计
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10位数模转换器（MAX504）,再送到数字电压表，实现数字量对电压的控制。
图3.1单片机模块方框图
3.1主控程序
主控程序首先进行系统初始化，然后读入预置电压值，输出相应的电压控制字，等待键盘输入。根据键盘的不同输入，用散转方式转入相应的应用程序，执行后，若用户又输入“清除显示”，则输出电压控制字0，返回初始状态，等待下一次按键。框图如图3.2所示。
图3.2 主程序流程图 图3.3中断服务程序流程图
3.2中断程序
过流保护由中断实现，在中断服务程序中进行各项报警和保护操作，中断服务程序框图如图3.3所示。
键盘中断程序中将一标志置“1”，表示有键键入，并将键盘码读入赋给一个变量。在主程序和哥哥应用程序中读取此标志和变量值，作为进行各项操作的依据，读后将标志清零。
3.3键盘显示程序
图3.4键中断流程图 图3.5 显示流程图
第四章电路扩展
4.1抑制纹波
本题对纹波要求非常高，对于本系统，造成纹波的主要因素是工频干扰、负载波动和数字调节的过冲噪声。其中第三项是数字控制系统必然存在的，不可避免；因此，主要从抑制工频干扰和提高负载容量上来抑制纹波。
◆在电源端即进行滤波。系统的工频干扰主要由电源变压器引入，因此在电源端进行滤波对抑制工频干扰是十分必要和十分有效的。本系统的两个电源都在输出端进行了三极管有源滤波。
4.2保护电路
保护电路由T3和R8构成，设Lm为保护动作电流，则当电源输出电流I增加到Im时，R8上的压降Im*R8使得T3管导通，分掉了复合管的基极电流，使输出I不再增加。电路中Im定为2A，T3的导通电压为0.6V，则R8=0.6V/2A=0.3Ω。
过流时的中断申请由运放U3B产生。当过流发生时，稳压源输出经取样后得到的电压V2低于D/A转换输出电压 v1，U3A输出正向饱和，使得U3B的反向端电位升高，U3B输出低电平，产生中断申请信号。
4.3延时启动
5.3系统误差分析
从电路的原理框图可以看出，系统的主要误差来源于三个方面：
(1）MAX504的量化误差 MAX504为10位D/A转换器，满量程为30V的量化误差为1/2LMBS=(1/2)*(1/210)*30V=14.65Mv。按满度归一化的相对误差为
（1/2）*（1/210）=0.05%
(2)基准电压温漂引入的误差 LM336在0—40OC范围内漂移不大于4Mv，
故相对误差=2mV/5V=0.04%。
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