1、 课程设计(论文)说明书题 目： 可调稳压开关电源 及其自测电压表 院 （系）： 信息与通信学院 专 业： 微电子学 学生姓名： 甘新泉 学 号： 1100240210 指导教师： 陈小毛 职 称： 讲师 2013 年 12 月 12 日摘 要本设计是基于 LM2596 和 89C52 单片机的数字电压表应用。LM2596 开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出 3A 的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有 3.3V、5V、12V， 可调版本可以输出小于 37V 的各种电压。该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为 150KHz，与低频开关调节器相
2、比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需 4 个外接元件，可以使用通用的标准电感，这更优化了 LM2596 的使用，极大地简化了开关电源电路的设计。89C52 单片机是一块简单易学的 MCU，是作为初学软件 MCU 控制的经典芯片，利用89C52 把 ADC 采样回来的数据进行处理，然后去控制 12864 液晶的显示。ADC0809 是 8位的模数转换芯片，且为 8 位并行输出。再利用 89C52 作为 MCU 控制 128641 液晶显示。关键字：LM2596;ADC0809;89C52AbstractThis design is based on LM2596 and 89 C52
3、 digital voltage meter application.LM2596 type switch voltage regulator is step-down power management monolithic integrated circuit, can the drive current of the output 3 a, has the very good linear and load regulation characteristics at the same time. Fixed output version 3.3 V, 5 V, 12 V, adjustab
4、le version can output voltage less than 37 V. The device internal integration frequency compensation and fixed frequency generator, switching frequency is 150 KHZ, compared with low frequency switching regulator, can use smaller specifications of the filter element. Because the device only four exte
5、rnal components, you can use the general standard of inductance, the better the LM2596 use, greatly simplifies the circuit design of switch power supply.89 c52 MCU is a piece of easy to learn, as a beginners classic software MCU control chip, using 89 c52 ADC sampling back data for processing, then
6、to control the 12864 LCD display. ADC0809 is 8-bit analog-to-digital conversion chip, and 8 bits parallel output. Using 89 c52 as MCU control 128641 liquid crystal display (LCD).Key words：LM2596;ADC0809;89C52目 录引言11 设计要求 22 设计思路 22.1 硬件部分 22.2 输入电压滤波电路22.3 DCDC 变换器22.4 输出电压指示电路和 EMI 设计32.5 最小单片机系统32
7、.6 输出反馈电路32.7 ADC0809 电压采样电路 42.8 LCD 显示电路43 公式计算54 程序思路55 结论6谢辞 6参考文献 6附录 60引 言想象在某个傍晚的交通高峰时刻，我们站在一个川流不息的地铁站，几乎同时，成千上万的旅客涌向这个车站准备回家。当然，不可能有一辆车大到足以同时装载所有的旅客。我们应该如何解决这个问题？很简单，我们把这些旅客进行分流，然后陆续的把他们运送回家。此后，许多要去外地的旅客还会选择其他可能的交通工具。这样，地铁的运输量就会转变为公交车或出租车等等的运输量。但是，最终人群还会在次汇合，我们就能看到巨大的人流从目的地涌出来。开关电源和一个大规模的运输系
8、统非常相似。不同的是，从一个地方传输到另一个地方的是能量而不是人。也就是我们从一个输入源连续的获得能量，用开关（晶体管）把这些能量截成一个个能量包，然后通过一些元件（电容和电感）进行传输，从而在输出到平稳的能量。在上述运输旅客和传输能量两种情况下，从观测者的角度看，我们可以看到一个连续的输入和一个类似的连续输出。但是在中间阶段，是把连续的输入截断成更容易处理的包来完成这种输入输出。深入分析车站的例子，我们还可以发现要在规定的时间内运输一定数量的旅客，一种方法是使用大型列车，相隔时间对长一些，另一种方法是使用一些小型列车，相隔时间很短。因此，开关电源工作频率通常很高就不足为奇。最根本的目的就是减
9、少能量包的大小，从而减小用来存储的元件的尺寸。应用这种院里的电源称成为开关电源或者开关型功率变换器。DC-DC 变换器是现代高频开关电源最基本的构件。顾名思义，它把已知直流输入电压 VIN 变换成所需要的或易于使用的直流输出电压 VO。AD-DC 变换器也称为离线式电源，其特点是从输入电网取电。它们首先将输入的正弦交流电压 VAC 整流为直流电压，作为后级 DC-DC 变换电路的输入。因此从本质上说几乎就是 DC-DC 变换过程。所以这个设计是作为电源的最基本设计，是一个简单实用的开关电源。这里设计的电源就是 DC-DC 的 18V-36V 直流输入变换成为 1V-10V 电压输出的开关电源，
10、而LM2596 正是经典的 BUCK 电路应用的经典芯片。11 设计要求利用 89C52 制作数字电压表。自制 24VDC 输入，输出可调范围 2VDC10VDC，电流 1A。并使用制作的电压表测试自制电源的输出电压。2 设计思路2.1 硬件部分根据设计要求选用 TI 公司的 LM2596 芯片，作为 BUCK 变换器的主控芯片，制作自测电压表则使用 89C52 作为主控 MCU，显示使用 12864LCD 液晶。设计思路框图如下：2.2 输入电压滤波电路输入 24VDC 电压经过电容 C4 和 C5 滤波，滤除输入电源的高频部分，而且使用两个电容层次滤波更可以作为后面电路的电泵，使得输入功率
11、更加充足。2.3 DC-DC 变换器经过滤波后的电压输入到 LM2596 芯片，由于内部 PWM 驱动对内部 MOS 管的开关作用，使得输入电压不停地对 LS1 电感进行充放电。其中整个电路是 BUCK 变换器的经典脱去结构。24VDC 输入 LM2596 降压电路2V10V 电压输反馈ADC 电压检测89C52MCU12864LDC显示 4VGNDC70uf5J6O3+I/FBUTLM9SHRK出A8P22.4 输出电压指示电路和 EMI 设计输出电压经过电阻 R8 给发光二极管供电，当有电压输出的时候 LED 作为输出电压的指示灯。输出的 EMI 用简单电容滤波即可。2.5 最小单片机系统
12、主控电路主要采用单片机对 ADC0809 采样回来的 8 位并行数据进行处理，最后去控制 LCD12864 的显示。最小系统电路主要包括单片机 89C52、复位电路、起振电路。复位操作完成单片机内电路的初始化，使单片机从一种确定的状态开始运行。当单片机的复位引脚 RST 出现 5ms 以上的高电平时，单片机就完成了复位操作。如果 RST 持续为高电平，单片机就处于循环复位状态，而无法执行程序。因此要求单片机复位后能脱离状态。根据应用的要求，复位操作通常有两种基本形式：上电复位、开关复位。上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。开关复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，如果发生死机，用
13、按键开关操作使单片机复位。2.6 输出反馈电路输出反馈主要采用两个电阻进行分压，并且调节分压比。把输出电压大小反馈到LM2596 芯片的 4 脚；根据芯片内部结果和使用手册知道，当 4 脚得电压大于 1.23V 时，芯片内部 PWM 占空比变小，从而降低输出电压。当检测到的电压小于 1.23V 时，芯片内部的 PWM 占空比增大，使得输出电压上升。从而起到稳压的作用。C60uf/5V出1J7ONKRD3PHTGALxEXISM9WndU-BkY.*32.7 ADC0809 电压采样电路主要由 AD 转换器 AD0809，频率发生器 74LS74，单片机 89C52。因 ADC0809 的内部没
14、有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为 500KHZ，所以使用74LS74 作为频率发生器。ADC0809 的铁性还有信号单极性，电压范围是 05V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。2.8 LCD 显示电路LCD 主要看使用手册，按说明书使用即可。其中的电位器是用来调节灰度的作用。IN142567STAREOC-8UPBL9clokVref(+)GDMKQWuJ.43 公式计算Vout=Vref(1+R1/R2);注释:R1/R2 是对输出电压的分压取样电压。Vref=1.23VADC0809 分
15、离系数的方法dis0=a/100+0x30; 百位数计算dis1=a%100/10+0x30;十位数计算dis2=a%100%10+0x30;个位数计算4 程序思路ADC 程序流程图55 结论本次课程设计完成顺利，输出电压能稳定在 2V10V 直流电压调节，输入电压调整率 1%,电流调整率 1%。能够带动 8 的负载，电路 1A 稳定。通过本次课程设计进一步了解了电子元件的基本使用，更深刻了解设计性作品和理论知识的结合。谢词感谢课设以来支持技术和提供资料的朋友，更感谢课程设计老师的悉心指导。参考文献精通开关电源设计【美】Sanjaya Maniktala新概念 51 单片机 C 语言教程郭天祥
16、LM2596 使用手册德州仪器有限公司附录完整电路图 24VGND13+IO/FBUTLM96S7HRK0uf出JA8PxEXWnd-kY_.clore()*Q6程序#include #include #define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit ST=P30;sbit OE=P31;sbit EOC=P32;uint getdate;uchar dis3;void ad0809();/延时子程序模块/*void mdelay(uint delay) uint i;for(;delay0;delay-)for(i=0;i80;
17、i+) /1ms 延时.;/*void show(); /液晶显示程序/*/12864 液晶显示部分子程序模块/*sbit rs = P20;sbit rw = P21;sbit e = P22;#define lcddata P0sbit busy=P07; /lcd busy bitvoid wr_d_lcd(uchar content);void wr_i_lcd(uchar content);void clrram_lcd (void);void init_lcd(void);void busy_lcd(void);7void rev_row_lcd(uchar row);void r
18、ev_co_lcd(uchar row,uchar col,uchar mode);void clr_lcd(void);void wr_co_lcd(uchar row,uchar col,uchar lcddata1,uchar lcddtta2);void wr_row_lcd(uchar row,char *p);/*/液晶初始化/*void init_lcd(void)wr_i_lcd(0x06); /*光标的移动方向*/wr_i_lcd(0x0c); /*开显示，关游标*/*/填充液晶 DDRAM 全为空格/*void clrram_lcd (void)wr_i_lcd(0x30)
19、;wr_i_lcd(0x01);/*/对液晶写数据/content 为要写入的数据/*void wr_d_lcd(uchar content)busy_lcd();rs=1;rw=0;lcddata=content;e=1;e=0;8/*/对液晶写指令/content 为要写入的指令代码/*void wr_i_lcd(uchar content)busy_lcd();rs=0;rw=0;lcddata=content;e=1;e=0;/*/液晶检测忙状态/在写入之前必须执行/*void busy_lcd(void)lcddata=0xff;rs=0;rw=1;e =1;while(busy=1
20、);e =0;/*/指定要显示字符的坐标/*void gotoxy(unsigned char y, unsigned char x)if(y=1)wr_i_lcd(0x80|x);if(y=2)9wr_i_lcd(0x90|x);if(y=3)wr_i_lcd(0x80|x)+8);if(y=4)wr_i_lcd(0x90|x)+8);/*/液晶显示字符串程序/*void print(uchar *str)while(*str!=0)wr_d_lcd(*str);str+;/*/液晶显示主程序模块/*void show() gotoxy(1,0);print(“桂林电子科技大学“);mdel
21、ay(200); gotoxy(2,0);print(“ 电压表“);mdelay(200); /扫描延时gotoxy(3,0);print(“ 甘新泉“);mdelay(200); /扫描延时gotoxy(4,0);print(“电压: . V“);/ mdelay(200); /扫描延时10/主程序main()init_lcd();clrram_lcd();show(); /液晶显示数据while(1) ad0809(); gotoxy(4,3);wr_d_lcd(dis0); gotoxy(4,4);wr_d_lcd(dis1); gotoxy(4,5);wr_d_lcd(dis2); void ad0809()uint a;OE=0;ST=0; /启动 AD0809ST=1;ST=0;mdelay(1);while(!EOC); /等待转换完成OE=1;getdate=P1; /取出转换数据OE=0;a=getdate*5.0/256*100; /转换成实际电压*100dis0=a/100+0x30; /分离系数dis1=a%100/10+0x30;dis2=a%100%10+0x30;
