数控电源010V含代码.docx

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数控电源010V含代码

直流数控电压源设计

本小组成员：

刘兵丹，刘朋，刘伶，电子信息工程0904班

系统框架

本数控直流稳压电源的设计以一稳压电源为基础，以高性能单片机系统为控制核心，以稳压驱动放大电路、短路保护电路为外围的硬件系统，在检测与控制软件的支持下实现对电压输出的数字控制，通过对稳压电源输出的电压进行数据采样与给定数据比较，从而调整输入电压。

本数控直流稳压电源实现以下功能：

键盘可以直接设定输出电压值；可步进调整电压；LCD显示电压值。

硬件接口及主要特性:

ADC0804接口

振荡频率为fCLK≈1/1.1RC。

其典型应用参数为：

R=10KΩ，C=150PF，fCLK≈640KHZ，转换速度为100μｓ。

若采用外部时钟，则外部fCLK可从CLKI端送入，此时不接R、C。

允许的时钟频率范围为100KHZ～1460KHZ。

INTR（引脚5）：

INTR是转换结束信号输出端，输出跳转为低电平表示本次转换已经完成，可作为微处理器的中断或查询信号。

如果将CS和WR端与INTR端相连，则ADC0804就处于自动循环转换状态.

CS＝0时，允许进行A/D转换。

WR由低跳高时A/D转换开始，8位逐次比较需8×8=64个时钟周期，再加上控制逻辑操作，一次转换需要66～73个时钟周期。

在典型应用fCLK＝640KHZ时，转换时间约为103μｓ～114μｓ。

当fCLK超过640KHZ，转换精度下降，超过极限值1460KHZ时便不能正常工作。

VＲＥＦ／2（引脚9）：

参考电压VＲＥＦ/2可以由外部电路供给，从“VＲＥＦ/2”端直接送入，VＲＥＦ/2端电压值应是输入电压范围的二分之一。

DAC0832接口

8位D/A转换,其转换时间为1us,工作电压为+5V~+15V，基准电压为—10V~+10V

芯片数据输入可采用双缓冲，单缓冲和直通三种方式。

本次采用直通方式。

LCD1602接口

和ADC0804分时复用P0进行数据传输

键盘接口

单独用P1口对4*4键盘进行扫描识别

程序设计

程序设计思想提炼如下图所示：

精简协作式不可剥夺嵌入式操作系统，得力与田sir的Easy51RTOS操作系统，这个系统运用。

协作式不可剥夺意思是说一个任务得到了CPU时间，除非它自己放弃使用CPU，否则将完全霸占CPU，所以任务之间需要协作——使用一段时间的CPU，放弃使用，其它的任务也如此，才能保证系统的正常运行。

把一些例行的及需要定时执行的程序放在时钟中断中，还可以利用时钟中断协助主程序完成定时、延时等操作。

注意：

应尽量缩短中断处理程序的执行时间，更不要长于20mS。

全局变量

部分代码如下：

ADC0804测得的数字量adc_value；DAC0832输入的数字量dac_value；

程序写好后，编译成功，但1602显示的数据与预期不符。

于是分块检查，发现

DA，1602，AD均是正确的。

后来参考别人的程序，发现单片机在读取AD的数据时，没有先对相应的端口写1.

任务零

ADC0804测数控电源的输出电压（量程限制取其一半进行测量），得到数字量adc_value，

与DAC0832的输入dac_value进行比较，进行反馈（其实我们在把电路做出来，进行测试时发现实际输出和我们通过按键设定的值误差很小，反而ADC0804由于精度不高，测出来的电压值误差较大，最后我们舍去了反馈）来调整0832的dac_value。

#ifndef__adc0804_H__

#define__adc0804_H__

//接口定义

sbitAD_CS=P3^4;

sbitAD_RD=P3^7;

sbitAD_WR=P3^6;

//读ADDR中的数据

intget_data（）

{

intdate;

AD_CS=0;

AD_RD=1;

AD_WR=1;//ad开始转换

AD_WR=0;

P0=0xff;

AD_RD=1;

AD_RD=0;

date=P0;

AD_WR=1;//ad停止转换

AD_RD=1;

returndate;

}

#endif

程序写好后，编译成功，但1602显示的数据与预期不符。

于是分块检查，发现

DA，1602，AD均是正确的。

后来参考别人的程序，发现单片机在读取AD的数据时，没有先对相应的端口写1.

任务一

通过按键设定电压，识别到dac_value使DAC0832输出我们需要的电压。

voidtask1（void）

{

floatadc_value1;

floatdac_value1;

intdac_value2;

adc_value1=adc_value;

dac_value1=dac_value;

if（adc_value1*10/255-dac_value1/1000>=0.04）dac_value1=dac_value1-1;

if（dac_value1/1000-adc_value1*10/255>=0.04）dac_value1=dac_value1+1;

dac_value1=dac_value1*255/10000;

dac_value2=dac_value1;

if（key_input_display==0）//当确认键按下时。

dac0832（dac_value2）;

task_delay[1]=TASK_DELAY1;

}

涂暗的那段代码是为了用0804的测量值来反馈0832已得到我实际设定的电压值；

涂红的那段代码：

8位精准度，10V对应255，但是按键扫描得到的电压值是放大了一千倍的。

见后面任务三

任务二

通过1602来显示setting:

设定的电压值

measure:

测得的电压值

voidtask2_init（void）

{

lcd1602_init（）;

print_string（"setting:

",0x80）;

print_string（"measure:

",0x80+0x40）;

}

//任务2

voidtask2（）

{

task2_init（）;

if（key_input_display==0）//当确认键按下时.

{

adc_value=19.*adc_value;

adc[0]=adc_value/1000+'0';

adc[1]='.';

adc[2]=adc_value%1000/100+'0';

adc[3]=adc_value%100/10+'0';

adc[4]=adc_value%10+'0';

adc[5]=0;

}

switch（press_time）

{

case0:

{key_value_dac[0]=dac_value/1000+'0';

key_value_dac[1]='.';

key_value_dac[2]=dac_value%1000/100+'0';

key_value_dac[3]=dac_value%1000%100/10+'0';

key_value_dac[4]=dac_value%1000%100%10+'0';

}break;

dac_value是一个四位的整数

case1:

{key_value_dac[0]='_';

key_value_dac[1]='.';

key_value_dac[2]='_';

key_value_dac[3]='_';

key_value_dac[4]='_';

}break;

case2:

key_value_dac[0]=dac_value/1000+'0';break;

case3:

key_value_dac[2]=dac_value%1000/100+'0';break;

case4:

key_value_dac[3]=dac_value%1000%100/10+'0';break;

case5:

key_value_dac[4]=dac_value%1000%100%10+'0';break;

default:

break;

}

print_string（adc,0xc8）;

print_string（key_value_dac,0x88）;

显示设定的电压值，和测得的电压值

task_delay[2]=TASK_DELAY2;

}

1602在显示数据时会在数据最后乱码，后经在尾数写'/0'，显示正确。

任务三

通过对键盘进行扫描，将设定的电压值，转换为数字量dac_value，同时还有步进加减和确定，清零的识别。

voidinput_dac_value（num）

{

uchartemp=0;

staticucharflag=0;

temp=num;

if（temp==0xff）flag=1;

if（（temp!

=0xff）&&（flag==1））

{

flag=0;

key=temp;

fmq=0;

if（key<10&&（key_input_display==1））

{

press_time++;

switch（press_time）

{

case2:

dac_value=key*1000;break;

case3:

dac_value=dac_value+key*100;break;

case4:

dac_value=dac_value+key*10;break;

case5:

dac_value=dac_value+key;break;

default:

break;

}

}

注：

将设定的电压转化为整数，放大一千倍

switch（key）

{

case14:

{key_input_display=1;press_time++;key=0;fmq=0;};break;//设置

case13:

{key_input_display=0;press_time=0;fmq=0;};break;//确认

case15:

{dac_value=0;fmq=0;};break;//清零

case10:

{dac_value+=40;fmq=0;};break;//递加

case11:

{dac_value-=40;fmq=0;};break;//递减

default:

break;

}

}

}主要程序见附件（略）

模拟部分

电路仿真图

电路说明图

作品参数测试

设定值

AD测量值

万用表测量值

列1

AD测量得误差

列2

万用表测得误差

1.000

0.941

0.940

5.900%

6.000%

2.000

1.960

1.960

2.000%

2.000%

2.910

2.901

2.900

0.309%

0.344%

3.000

2.980

2.980

0.667%

0.667%

3.790

3.760

3.770

0.792%

0.528%

4.000

4.000

4.000

0.000%

0.000%

5.000

4.941

4.940

1.180%

1.200%

5.550

5.500

5.500

0.901%

0.901%

6.000

5.941

5.940

0.983%

1.000%

7.000

6.980

6.990

0.286%

0.143%

8.000

8.000

8.010

0.000%

-0.125%

8.999

8.941

8.950

0.645%

0.545%

9.999

9.960

9.980

0.390%

0.190%

纹波峰峰值

10mV

纹波频率

50KHZ

内阻

2.2欧姆

最大电流

0.88A

最大功率

11.4W

总结：

这个作品的单片机部分的仿真和电路的焊接是在两天内完工的，模拟部分开始焊好了，测试时烧过，后来又从焊了一次。

当时正是要要校级比赛的作品，我们的器件过来好久才送过来，导致交作品那天我们才拿到器件正式开始焊电路。

在紧张和高度兴奋中，似乎效率很高，程序的设计和仿真中遇到的问题都得到了解决。

第三天，数控和功率放大部分进行联合调，一开始就遇到0804测量不准的问题，差距很大，后来才发现，输出部分的分压电位器是坏的。

改了后误差还是有点大差不多，0.1V左右。

原来是我们为了能输出更大的电流，在输出端接的很大的分压电位器，差不多20M欧姆，然后为了滤除纹波也并接了电容，导致电容的电很难放掉，测得的电压不准。

最后用五天的时间我们完成了数控电源。

作品照片后续会上传……