1、数理与信息工程学院单片机原理及应用期末课程设计单片机控制的智能电源数理与信息工程学院单片机原理及应用期末课程设计题 目： 基于单片机控制的智能电源 专 业： 计算机科学与技术（非师范） 班 级： 计本 072 班 姓 名： 沈 冯 欢 学 号： 07220116 指导老师： 余 水 宝 成 绩： ( 2010.1 )数理与信息工程学院单片机原理及应用期末课程设计单片机控制的智能电源目 录第 1节 引 言 11.1 智能电源系统概述.1 1.2 本设计任务和主要内容2第 2节 基于 AT89C51智能电源系统硬件设计 32.1 硬件设计的任务 32.2 基于 AT89C51 智能电源系统设计框图
2、 .32.3 基于 AT89C51 智能电源系统硬件设计详细分析 .42.3.1 蓄电池充电电路的设计 .42.3.2 三组不 同电源输出设计 .52.3.3 系统稳压电源设计 62.3.4 AD0809 模数转换电路设计 72.3.5 AT89C51 基本工作电路设计 .82.3.6 74LS161 分频器设计 .82.3.7 看门狗电路设计 .92.3.8 显示模块设计和 3-8 译码电路设计 92.3.9 辅助电路设计 102.4 基于 AT89C51 智能电源系统电路合成 .11第 3节 基于 AT89C51智能电源系统软件设计 123.1 软件设计 123.2 软件设计任务 .123
3、.3 软件设计的步骤 123.4 软件设计的工具 133.5 软件设计流程 .133.6 编写程序 143.7 编译仿真程序 .22第 4节 结束语 23参考文献 .24数理与信息工程学院单片机原理及应用 期末课程设计单片机控制的智能电源1基于单片机控制的智能电源数理与信息工程学院 计算机科学与技术 072(非师范) 沈冯欢指导教师：余水宝 第 1节 引 言通信电源是保证通信畅通的基础，其基础地位确保了电源专业将长久的兴旺发展并保持其专业的稳定性和独立性，特殊的作用不会被其它专业所取代，所以自 60年代以来通信电源事业一直方兴未艾，技术在不断的进步，设备在不断的更新，专业地位日益得到提高，特别
4、是进入 90 年代以来，随着通信事业超常规的快速发展，电源专业尤为得到了长足的进步，新型的电子器件、新设备、微电子技术、计算机集中监控技术等正在广泛的被通信电源所采用。全球通信电源技术发展呈现以下几大趋势：(1)高效率，高功率密度，高的使用环境温度；运营商的设备不断增多、用电量加剧、机房面积紧张等客观因素的存在，对电源产品提出了高效率、高功率密度、宽的使用环境温度的要求。(2)网络化智能化的监控管理；随着网络的日益发展，巨大网络设备需要大量人力、物力投在设备的管理和维护工作上，如：通信设施所处环境越来越复杂，人烟稀少、交通不便这些都增大了维护的难度。这对电源设备的监控管理提出了新的要求。(3)
5、全数字化控制；数字化技术的发展逐步表现出了传统模拟技术无法实现的优势，如：采用全数字化控制技术，有效缩小电源体积降低了成本，大大提高了设备的可靠性和对用户的适应性。(4)安全、防护、良好 EMC 指标；考虑到设备复杂的运行环境，电源设备须满足相关的安全、防护、防雷标准，才能保证电源的可靠运行。(5)绿色环保；环保一方面的指标是，通信电源的电流谐波符合要求。降低电源的输入谐波，不但可以改善电源对电网的负载特性，减小给电网带来的污染，也可减少对其他网络设备的谐波干扰。另一个重要方面是，材料可循环利用和对环境无污染。这方面需要产品满足 WEEE、ROHS 指令。WEEE、ROHS 指令包括两部分的内
6、容，即涉及循环再利用WEEE 和限制使用有害物质的 ROHS。所以设计一个智能电源十分必要。1.1 智能电源系统概述信息事业的迅猛发展，给电源市场带来了巨大的市场机会和挑战，同时对电源提出了一些新的需求。例如：多种物理设备放在一起，有电磁兼容的需求和机房面积与承重的要求；网络设备种类变多使电源的负载变大，负载种类变多，对电源效率和种类有要求；机房和基站数目增多，对电源的可靠性和易维护性提出更高的要求，以满足无人值守需要。电源工作环境的差异对电源的应用环境也提出了新的需求，如更强电网适应能力、环境适应能力等，户外电源就是这一需求的典型代表。数理与信息工程学院单片机原理及应用 期末课程设计单片机控
7、制的智能电源2本次单片机课程设计是设计一个基于单片机的智能电源，硬件设计的主要任务是：蓄电池充电电路的设计、三组不同大小的电源设计、系统稳压电源设计、AD0809 模数转换电路设计、看门狗电路设计、显示模块设计、3-8 译码电路设计、AT89C51 基本工作电路设计、74LS161 分频器设计和辅助电路设计；软件设计的任务是：初始化程序设计、按键程序设计、充放电控制程序设计、A/D 转换程序设计、过流保护程序设计、显示程序设计。在硬件设计过程中，遇到的问题不是很大，但是在软件的设计中，主要需要解决的问题是单片机端口不够，必须复用。在 AD0809采样中，对电压和电流的采样的先后顺序也需要注意。
8、1.2 本设计任务和主要内容本文主要介绍一种基于 AT89C51 单片机的智能电源设计，该系统总共有三组电源输出：一组输出为 12V，一组输出 3V、4.5V、6V、9V，一组输出 1.5V-12V 的连续可调电压；具有输出电压、电流的显示功能；可更换的选择其中一端输出作为显示；具有电流保护功能，电流超过 2A 的时候，系统停止电压输出，过流保护后必须按复位键该端才能重新输出；具有蓄电池供电，功率在 20W 时可连续工作 5 小时；还有充电控制电路和过放保护电路。数理与信息工程学院单片机原理及应用 期末课程设计单片机控制的智能电源3第 2节 基于 AT89C51智能电源系统硬件设计基于 AT8
9、9C51 单片机控制的智能电源系统的硬件设计是整个设计过程中的最重要的部分，也是最困难的部分。硬件设计需要充分了解各方的设计需求，确定合适的解决方案。启动一个硬件开发项目，原始的推动力会来自于很多方面，比如市场的需要，基于整个系统架构的需要，应用软件部门的功能实现需要，提高系统某方面能力的需要等等，所以作为一个硬件系统的设计者，要主动的去了解各个方面的需求，并且综合起来，提出最合适的硬件解决方案。2.1 硬件设计的任务1. 蓄电池充电电路的设计：为 12V 的蓄电池充电，并且具有防止过充的功能。2. 三组不同大小的电源设计：一组是 12V 的电源输出、一组是3V、4.5V、6V、9V 的电源输
10、出、一组是 1.5V-12V 的连续可调电源输出。3. 系统稳压电源设计：为整个系统提供12V 和+5V 稳压电源。4. AD0809 模数转换电路设计：把模拟的电压电流信号转换成数字信号。5. 看门狗电路设计：使单片机在程序跑飞的情况自动复位。6. 显示模块设计：把输出的电压、电流显示在显示器上。7. 3-8 译码电路设计：译码电路选择显示的位置和 AD 采样.8. AT89C51 基本工作电路设计：使单片机正常工作。9. 74LS161 分频器设计：对 AT89C51 的 ALE 进行 4 分频为 AD0809 提供时钟频率。10. 辅助电路设计：单片机晶振电路、逻辑电路和按键电路。2.2
11、 基于 AT89C51智能电源系统设计框图图 2-1 是以 AT89C51 单片机为核心的智能电源系统硬件设计的结构框图。该测量系统主要由蓄电池充电模块、12V 电源输出模块、3V、4.5V、6V、9V 的电源输出模块、1.5V-12V 连续电压电源模块、AT89C51 单片机、看门狗电路、显示模块、3-8译码模块、分频模块和键盘模块等组成。图中 12V 的电源输出模块，3V、4.5V、6V、9V 的电源输出模块，1.5V-12V 连续电压电源模块通过 AD0809 模数转换送到单片机。经过单片机处理，输出控制信号。同时也可以通过键盘控制输出的电压的大小。除此之外，系统还有看门电路，以防止系统
12、在运行的时候，程序跑飞。以及通过看门狗电路里面的电压比较，来监视蓄电池的电压是不是过低，如果电压过低系统自动为蓄电池充电。数理与信息工程学院单片机原理及应用 期末课程设计单片机控制的智能电源4A T 8 9 C 5 1蓄电池充放电 /防止过充模块1 2 V 电源输出模块1 . 5 V - 1 2 V 的连续可调电压 输出模块3 V / 4 . 5 V / 6 V / 9 V电源输出模块过放保护 模块看门狗单片机复位模块A / D 0 8 0 9 模数转换模块7 4 L S 1 6 1分频模块7 4 L S 1 3 8译码模块键盘模块显示面板R E S E TA L EP 0P 0BCAP 2
13、. 7P 2 . 6P 2 . 5Y 0Y 6P 2 . 0P 2 . 1P 2 . 2P 2 . 3P 2 . 4P 3 . 4P 3 . 5P 3 . 7P 1 . 0T CC L KI N 0I N 1图 2-1 系统总体设计框图2.3 基于 AT89C51智能电源系统硬件设计详细分析2.3.1 蓄电池充电电路的设计 图 2-2 为蓄电池充电电路，该电路具有防止过充的功能，充电电压是220V、50Hz 的市电。蓄电池输出电压为 12V，功率在 20W 时可连续工作 5 小时。本电路包括下面几个电路。 （1）降压整流电路：由变压器 T、整流二极管 D11、D12 组成。 （2）Q11 可控
14、硅触发电路：由电阻 R11、二极管 D14、可控硅 Q11 组成。 （3）大电充电电路：整流电路及可控硅 Q11（4）小电流充电电路：由整流电路、二极管D13、电阻 R12、电位器 R13 组成。 （5）大电流切断电路：由电阻 R11、R17 可控硅Q12、稳压管 D15、电位器 R15 以及电阻 R14 等组成。Q123CTD152CW21D1125.2vD1225.2vC1150ufQ13NPNR16R17R12470R13250T11D132CZ11BR11BT12VR14R15P1.0AC-220V/50Hz Q113CT D142CP图 2-2 蓄电池充电电路本电路防止过充电的原理是
15、：当 Q11 被触发导通后即对蓄电池进行大电流充电。当充电电压升高到规定的上限值时，由于预先调节 R15 使电位器 R15 的滑动点与地之间的电压等于稳压管 D15 的稳压值与可控硅触发电压之和，所以这时可控硅 Q12数理与信息工程学院单片机原理及应用 期末课程设计单片机控制的智能电源5被触发导通。Q12 导通后，Q11 触发电路受蓄电池电压反向偏置而关断。此后，电源通过 D13、R12、R13 对蓄电池进行小电流充电。调节 R13 使电流限制在允许范围内。2.3.2 三组不同电源输出设计 本次课程设计需要系统具有三组电压输出：一组是 12V 的电源输出；一组是3V、4.5V、6V、9V 的电
16、源输出；一组是 1.5V-12V 的连续可调电源输出。图 2-3 为12V 的电源输出的电路，该电路中输入的电压是经过稳压以后的 12V，后面是一个三级管开关电路，当 P1.2 输出为低的时候，经过反相器在三级管的基极产生一个高电压是三级管导通，导通后在 23F 的线圈里面就有电流，产生磁性，是开关 K1 导通，在 Vout 端输出 12V 电压。C2110uQ21NPNVinP1.2R21K123FD21 VCCR22VCC 12vC23R22 R23R24C22-VO4069图 2-3 12V 的电源输出图 2-4 为 3V、4.5V、6V、9V 的电源输出，该电路的输入和上面的是一样的，
17、不同的是后面的 3V、4.5V、6V、9V 是有一块 LM317 可调的稳压的芯片实现的。LM317是常见的可调集成稳压器，最大输出电流为 2.2A，输出电压范围为1.2537V。1，2 脚之间为 1.25V 电压基准。为保证稳压器的输出性能，R31 应小于240 欧姆。改变 1 脚与地之间的阻值即可调整稳压电压值。D32，D33 用于保护LM317。CD4066 是一种双向模拟开关，在集成电路内有 4 个独立的能控制数字及模拟信号传送的模拟开关。每个开关有一个输人端和一个输出端，它们可以互换使用，还有一个选通端（又称为控制端） ，当选通端为高电平时，开关导通；当选通端为低电平时，开关截止。使
18、用时选通端是不允许悬空的。本次设计中我使用了四个CD4066，每个 CD4066 的输入端接地，输出端接 LM317 的 1 脚，控制端接单片机的P1.4、P1.5、P1.6、P1.7 的引脚。通过单片机输出相应的信号，就可以控制输出相应的电压大小。后面的三级管开关电路和前面的相同，区别是这里是用的单片机的P1.1 引脚控制的。数理与信息工程学院单片机原理及应用 期末课程设计单片机控制的智能电源6Vin2ADJ1+Vout 3LM317C32 C34R31C31D32R35D33Q32NPNR34R33R32R3B1213 U1A4066111012 U1B4066435 U1C4066896
19、 U1D4066P1.1P1.4 P1.5D31P1.6 P1.7R36VCC 12v K3223F K31D34344069B 40694069B564069C 40694069C984069D 40694069D11104069E 40694069E13124069F 40694069FVCCR37Q31NPNR38 R39R3AC33-VOVin图 2-4 3V、4.5V、6V、9V 的电源输出图 2-5 为 1.5V-12V 的连续可调电源输出电路，该电路的原理是和前面一样的，所不同的这里使用的电阻是连续可变的，所以输出的电压也是连续可调的。Q41NPNVin2ADJ1+Vout 3L
20、M317R41C41D42D43D41VCC 12vR42POT2 R43R44C42R45C43 Q43NPNP1.3R46K323F K41DVCC13124069F 40694069FVinR47-VO图 2-5 为 1.5V-12V 的连续可调电源输出2.3.3 系统稳压电源设计 本次设计基于 AT89C51 智能电源系统中使用到了+12V 和+5V 的电源，电源设计的原理图如图 2-6，输入有蓄电池提供 12V 的直流电源。电路中使用到的两个芯片是 7812 和 7805，7812 是 12 伏的稳压芯片，7805 是 5 伏的稳压芯片，这种芯片的好处是应用比较的简单，只需要接上几个
21、电容就可以使用了。而且如果前段如果电源有轻微的波动几乎对后面的输出没有影响，这种芯片具有自己调节功能。数理与信息工程学院单片机原理及应用 期末课程设计单片机控制的智能电源7Vin1GND2Vout 37812+C520.33U +C540.1UR5610KD55LEDD511N5817VC 12vBT12V供供供供供Vin1GND2Vout 37805+C530.33U +C550.1UR5710KD56LEDD521N5817VC 5vD5312VD545VQ51NPNPFOR51K5123F D51 VCR52C52R53 R54R55C51-VO4069图 2-6 稳压电源电路2.3.4
22、 AD0809 模数转换电路设计 图 2-7 中 ADC0809 是一个 8 位模拟数字转换器件,其中 IN0IN7 一共 8 个输入通道,但每次只能用其中的一个,通道的选择由 ADD_A、ADD_B、 ADD_C 三根地址信号控制，本次设计我选用 IN_0 和 IN_1，通道的选择可以通过 ADD_A 的高低电平来区分。2_12_8 是 8 位输出，接入单片机的 AT89C51 的 P0.0P0.7 引脚，其中的 2_8是低位应接 P0.0，2_1 是高位应接 P0.7。引脚 10 是时钟输入端，时钟的频率为640KHz1280KHz。引脚 6、22 是开始采样端，高电平有效，引脚 9 是使
23、能端。AD0809 只能对电压信号进行模数转换，而且输入的电压在 05V 之间的，如果输入的电流信号，必须进行信号转换成电压信号，如果输入的电压信号大于 5V，可以通过分压电路进行分压。IN-026 msb2-1 212-2 20IN-127 2-3 192-4 18IN-228 2-5 82-6 15IN-31 2-7 14lsb2-8 17IN-42 EOC 7IN-53 ADD-A 25IN-64 ADD-B 24ADD-C 23IN-75 ALE 22ref(-)16 ENABLE 9START 6ref(+)12 CLOCK 10ADC0809START/ALEENABLEINTOV
24、CC 12vR7550KR7470KD725VD717VR72100KR7350KR712RA-+ MGVoutA8A7A6A5A4A3A2A1图 2-7 AD0809 模数转换电路图中的 IN_0 输入的是电压信号，其中 R72 和 R73 组成了分压电路。IN_1 输入数理与信息工程学院单片机原理及应用 期末课程设计单片机控制的智能电源8的是电流信号，该电流信号通过 R71 转变成电压信号。ref(-)接地，ref(+)接 5V 电压。2.3.5 AT89C51 基本工作电路设计 本设计的核心是单片机电路，考虑到我需要两个中断输入，存储容量、外部接口对单片机端口的需要以及兼顾到节约成本的原
25、则，我选用了常用的 AT89C51 单片机。AT89C51 是低功耗、高性能、经济的 8 位 CMOS 微处理器，工作频率为 024MHz，内置 4K 字节可编程只读闪存，128x8 位的内部 RAM，32 位可编程 IO 总线。它采用 Atmel 公司的非易储器制造技术，与 MCS51 的指令设置和芯片引脚可兼容。AT89C51 可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的 Flash 存储器可有效地降低开发成本。P1.01 P1.12P1.23 P1.34P1.45 P1.56P1.67 P1.78REST9 P3.010P
26、3.111 P3.212P3.313 P3.414P3.515 P3.616P3.717 XTAL218VCC 40P0.0 39P0.1 38P0.2 37P0.3 36P0.4 35P0.5 34P0.6 33P0.7 32VPP 31ALE 30PSEN 29P2.7 28P2.6 27P2.5 26P2.4 25P2.3 24P2.2 23P2.1 22P2.0 21XTAL119 GND20AT89C52C433PC333PY6MHZS-MR1VCC2GND3PFI4-WDO 8RESET 7WDI 6-PFO 5J1MAX813VCCRXDTXDWDI WDIERSVCCVCC图
27、2-8 T89C51 基本工作电路AT89C51 工作的最简单的电路是其外围接一个晶振和一个复位电路，给单片机接上电源和地，单片机就可以工作了。图 2-8 片机最简单的工作电路。2.3.6 74LS161 分频器设计模拟数字转换器件 A/D0809 要正常工作，必须要有一个时钟频率，在 89C51 的第 30 引脚 ALE 是单片机输入时钟频率的 1/6，也就是 2M（因为单片机的时钟是 12M的晶振） ，而 A/D0809 需要一个 500K800K 的时钟，所以只需要对 ALE 引脚的输出信号进行 3 分频，我用的分频器是 74LS161 计数器如图 2-9 进行分频。P03 P14P25
28、 P36Q0 1 4Q1 1 3Q2 1 2Q3 1 1TC 1 5C EP7C ET1 0 C LK2PE9 MR17 4ALS16 1VCC 5 vALE图 2-9 74LS161 分频 3 分频电路数理与信息工程学院单片机原理及应用 期末课程设计单片机控制的智能电源92.3.7 看门狗电路设计应用系统受到干扰后，都要进行复位，而一般 RC 电路往往不能保证系统的安全可靠工作，因此便出现了看门狗。看门狗就是监控定时器的简称，它的用来检测微处理器是否工作正常，如果工作不正常，程序跑飞或者死机，看门狗电路的输入端没有被及时触发，那么看门狗就会产生一个复位脉冲，能有效地使系统复位以使系统恢复正常
29、运转。 “看门狗”技术软件和硬件技术均可实现，本设计采用硬件设计，如图 2-10 所示。S61 -MR1VCC2GND3PFI4-WDO 8RESET 7WDI 6-PFO 5J1MAX813VCC 5vWDIRESETP3.3VCC 5vR6210KR6130KD621.25VD613.75V图 2-10 看门狗电路所谓硬件狗，就是一个能发出“复位”信号的计数器或定时器电路，MAX813L芯片就是这么一种芯片。该芯片具有监控电路,如图 所示。其工作原理是：单片机P17作为看门狗的“喂狗”信号定时给出一脉冲，当程序正常运行时，单片机每隔t输出一脉冲给WDI触发MAX813L电路，使RESET始
30、终为低电平;若单片机程序一旦出现异常，不能在1.6s内送出一“喂狗”脉冲，MAX813L的RESET将产生一正脉冲到单片机的RESET口，使单片机系统复位，使其能重新正常运行。2.3.8 显示模块设计和3-8译码电路设计本次课程设计显示是采用 7 个八段数共阴码管，第一个数码管显示的标志位，显示当前输出的电压是什么状态。总共有六种状态，分别是：1 表示当前输出的12V，2 表示当前输出的 3V，3 表示当前输出的 4.5V，4 表示当前输出的 6V，5 表示当前输出的 9V，6 表示当前输出的 1.5V-12V 的连续可调电压。后面的三个数码管显示的输出的电压的大小，前两个是电压的整数部分，后
31、一个是电压的小数部分。最后的三个数码管显示的当前输出的电流大小，前一个是电流的整数部分，后两位显示是电流的小数部分。没有数码管都有 8 根数据线和一根公共线，公共线接正，表示数码管为共阳，公共线接地，表示数码管为共阴，每一根线对应一根发光二极管。图 2-11 为显示电路和 3-8 译码电路：数理与信息工程学院单片机原理及应用 期末课程设计单片机控制的智能电源10P1.01 P1.12P1.23 P1.34P1.45 P1.56P1.67 P1.78RST/VPD9 P3.0/RxD10P3.1/TxD11 P3.2/INT012P3.3/INT113 P3.4/T014P3.5/T115 P3
32、.6/WR16P3.7/RD17 XTAL218XTAL119 GND20 P2.0 21P2.1 22P2.2 23P2.3 24P2.4 25P2.5 26P2.6 27P2.7 28PSEN 29ALE/PROG 30EA/Vpp 31P0.7 32P0.6 33P0.5 34P0.4 35P0.3 36P0.2 37P0.1 38P0.0 39VCC 40AT89C51A1 B2C3 G2A4G2B5 G16Y77VCC 16Y0 15Y1 14Y2 13Y3 12Y4 11Y5 10GND8 Y6 974LS138DIR1A12A23A34A45A56A67A78A89GND10B8
33、11B712B613B514B415B316B217B118OE19VCC2074HC245abfcgdeDPYLEDgna b c d e f gDS2a bc de f gdpC B ADS1a bc de f gdpC B ADS0XTAL1XTAL2VCC 5vD1D2D3D4D5D6D7D8D1D2D3D4D5D6D7D8a bc de f gdpVCC 5va bc de f g a bc de f gdp a bc de f gdpVCC 5vY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6INTOP3.4P3.5P3.7P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P
34、1.6P1.7 ABCVCC 5vABCVCC 5vALESW1SW2SW3SW4SW5 VCC 5vNOTOEOEP3.0P3.3图 2-11 显示电路和 3-8 译码电路图中通过单片机的 P0 端口向数码管送显示的数据，通过 P2.5 P2.6、P2.7 三根地址线经过 3-8 译码器选择显示的位置。其中最后一个 Y7 可以作为 P0 端口送数据到数码管还是从 AD0809 读取数据的选择信号。2.3.9 辅助电路设计辅助电路虽然比较简单，但却是每个系统中必不可少的部分。有些时候，系统的稳定性就取决于这些看似不起眼的辅助电路上。图 2-12 为晶振电路，为单片机工作的必须的部件。C 23
35、3PC 33 3PY 16 MH ZX TA L1X TA L2图 2-12 晶振电路图 2-13 为逻辑电路图，经过逻辑变化，实现单片机控制 AD0809 正常工作。1 23U?A74ALS021 23U?A74ALS02START/ALEENABLEP3.7P3.4P3.5图 2-13 逻辑电路数理与信息工程学院单片机原理及应用 期末课程设计单片机控制的智能电源11图 2-14 为电源滤波电路，可以有效的防止信号的相互干扰，可以是器件更稳定的工作。V CC 5 vLE5 21 0u HLE5 1 1 0u HC E5 10 .1uC E5 30 .1u+ C E5 21 0u C E5 4
36、0 .01 u图 2-14 电源滤波电路2.4 基于 AT89C51智能电源系统电路合成 经过前面的各个部分电路的详细介绍后，下面就需要把这些分散的电路有效的合成一个完整的电路来实现我需要的功能。电路的合成不是简单的把这些电路堆在一起，需要考虑他们之间的资源分配，主次，先后等关系。综合考虑多方面的因素，得到实现预期功能的电路图，如图 2-15：P1.01 P1.2 P1.23 P1.34 P1.45P1.56 P1.67 P1.78 RST/VPD9 P3.0/Rx10P3.1/TxD1 P3.2/INT012 P3./IT113 P3.4/T014 P3.5/T115P3.6/WR16 P3
37、.7/RD17 XTAL218 TL119 GND20 P2.0 21P2.1 2P2. 23P2.3 24P2.4 25P2.5 26P2.6 27P2.7 28PSEN29ALE/PROG30EA/Vp 31P0.7 32P0.6 3P0.5 34P0.4 35P0.3 36P0.2 37P0.138P0. 39VC 40AT89C51A1 B2 C3 G2A4 2B5G16 Y77VC 16Y0 151 14Y2 133 12Y4 15 10GND8 Y6 974LS138P03 P14 P25 P36 Q0 141 13Q2 123 1TC15CEP7 CET10 CLK2 PE9 M
38、R174ALS161VC 5vC23PC33PY16MHZXTAL1XTAL21 23U?A74ALS021 23U?A74ALS02IN-026 msb2-1 212- 20IN-127 2-3 192-4 18IN-228 2-5 82-6 15IN-31 2-7 14lsb2-8 17IN-42 EOC7IN-53 AD-A25IN-64 -B24AD-C23IN-75ALE2ref(-)16 ENABLE9STRT6ref(+)12 CLOCK10ADC0809START/ALEENABLEINTOVC 12vDIR1A1223A3445A5667A7889GND10B81B712B6
39、13B514B415B316B217B118OE19VC2074HC245DIR1 A12 23 A34 45 A56 67A78 89 GND10 B8 1B7 12B6 13B5 14B4 15B3 16B217B1 18OE19VC 2074HC245abfcgdeDPYLEDgnabcdefgDS2abcdefgdpCBADS1abcdefgdpCBADS0R7550KR7470KD725VD717VVin2 ADJ1+Vout 3LM317C32 C34R31C31D32R35D3Q41NPNQ32NPNR34R3R32R3B1213 U1A40611012 U1B406435 U1
40、C406 896 U1D406P1.P1.4 P1.5D31P1.6 P1.7R36VC 12v K3223F K31D34344069B40694069B564069C40694069C984069D40694069D1104069E40694069E13124069F40694069FVCVin2 ADJ1+Vout 3LM317 R41C41D42D43D41VC 12vR42POT2 R43 R4C42 R45C43 Q43 NPNP1.3R46K323FK41D VC13124069F40694069FVinR37R47Q31NPN R38 R39R3AC3 -VO-VOVinC21
41、10uQ21NPNVinP1.2R21K123F D21VCR2VC 12vC23R2 R23R24C2 -VOQ123CTD152CW21D125.2vD1225.2vC150ufQ13NPNR16R17R12470R13250T1D132CZ1BR1BT12VR14R15P1.0R7210KR7350KR712RA-+MGVoutVin1 GND2Vout 37812+C520.3U +C540.1U R5610KD5LEDD511N5817 VC 12vAC-20V/50Hz Q13CT D142CP BT12V供供供Vin1 GND2Vout 37805+C530.3U +C50.1U
42、 R5710KD56LEDD521N5817 VC 5v4069XTAL1TL2VC 5vD12D34D56D78D12D34D56D78D12D34D56D78abcdefgdpVC 5v VC 5vabcdefg abcdefgdp abcdefgdpVC 5vY01Y23Y45Y6Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6A12A34A56A78A87A65A43A21INTOSTART/ALEENABLEP3.7P3.4P3.5P3.4P3.5P3.7P1.0P1.P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7S61 -MR1 VC2GND3 PFI4 -WDO8REST7WDI 6-PFO5J1
43、MAX813VC 5v WDIRESTREST ABCVC 5vABCVC 5vALE SW1 RS110KSW2 RS210KSW3 RS310KSW4 RS410KSW5RS510KVC 5vSW1SW1S2SW3S4SW5SW2SW3SW4SW5ALEWDIVC 5vVC NOTOEOEOEVC 5vLE5210uHLE5110uHCE510.1u CE530.1u+CE5210u CE540.1uD5312VD545VQ51NPNPFOR51K5123F D51VCR52C52R53 R54R5C51 -VO4069P3.VC 5vR6210KR6130KD621.25VD613.75
44、VVoutQ15NPNR194069 R1AD16 VCK123FP3.0P3.0P3.Vin图 2-15 实现预期功能的电路图数理与信息工程学院单片机原理及应用 期末课程设计单片机控制的智能电源12第 3节 基于 AT89C51智能电源系统软件设计3.1 软件设计软件设计是一个创造性的过程，对一些设计者来说需要一定的资质，而最后设计通常都是由一些初步设计演变而来的。从书本上学不会设计，只能经过实践，通过对实际系统的研究和实践才能学会。对于高效的软件工程，良好的设计是关键，一个设计得好的软件系统应该是可直接实现和易于维护、易懂和可靠的。设计得不好的系统，尽管可以工作，但很可能维护起来费用昂贵、
45、测试困难和不可靠，因此，设计阶段是软件开发过程中最重要的阶段。直到最近，软件设计在很大程度上仍是一个特定过程。一般用自然语言给定一个需求集，预先作非正式设计，常常用流程图的形式说明，接着开始编码，当系统实现时设计还需修改。当实现阶段完成后，设计往往已与起初形式相去甚远以至于设计的原始文档完全不适合对系统的描述。3.2 软件设计任务软件设计主要是针对硬件设计里面的控制部分的，这里指AT89C51单片机，一般的单片机均可用汇编语言和C语言进行编程。C语言直观，相对比较的简单，但占用的程序存储器的内存比较大，汇编语言是针对硬件设计的语言，如果想用汇编语言设计的话必须要对硬件有很大的了解，相对C语言就
46、比较的复杂，但是比较的精简，占用的程序存储器的空间比较的小。作为还在学生阶段的我，用汇编语言进行编程对我理解单片机的内部结构、资源都有很好的帮助，因此本论文的程序都是基于汇编语言的。要完成的任务是：初始化程序设计、按键程序设计、充放电控制程序设计、A/D转换程序设计、过流保护程序设计、显示程序设计。3.3 软件设计的步骤大型的软件设计是一个庞大的系统工程，需要前期的市场调查、需求分析，还需要各个行业的支持。本次课程设计的程序是一个很简单的过程，所以步骤也相对应的简单了许多。第一步：分析整个系统可以由几个子系统组成，并考虑几个子系统之间的内在的关系。第二步：编写各个子系统的程序，最后组合在一起，
47、得到整个系统。第三步：编译，查错，改错（包括语法错误、逻辑错误）第四步：把编译，看是否得到我需要的结果，如果得不到结果就回到第三步，直到最后得到我想要的结果。数理与信息工程学院单片机原理及应用 期末课程设计单片机控制的智能电源133.4 软件设计的工具本次课程设计所选用 Keil C51 中的编译/连接器软件 Keil uVision2 作为编译器/连接工具，使用万利公司 Medwin 软件作为集成开发环境。Medwin 是万利电子有限公司的软件，Medwin 是一个具有 Microsoft Visual Studio 窗口风格的集成开发环境。支持带语法分析的彩色文本显示、源程序断点设置记忆、
48、实时程序计数器、PC 显示、仿真器断电自动重载、自适应连接仿真器等功能，并且支持全空间程序代码和数据空间的模拟仿真、Trace Buffer 跟踪器。3.5 软件设计流程流程图是一种传统的算法表示法，它利用几何图形的框来代表各种不同性质的操作，用流程线来指示算法的执行方向。由于它简单直观，所以应用广泛，特别是在早期语言阶段，只有通过流程图才能简明地表述算法，流程图成为程序员们交流的重要手段。本次课程设计在软件设计方面的难度不是很大，主要是对一些电路的控制。由于控制信号比较的多，AT89C51 单片机的引脚已经不能满足需要了，我采用 AD0809和数码管显示端口复用的技术，这就需要我在编写程序的
49、时候需要特别小心这些信号之间的关系。除此之外，程序设计中还设计了两个中断程序，一个是 AD0809 模数转换中断，一个是电压过低自动充电中断，这个两个中断的设计也是相对比较难的。由于电压、电流出现小数部分，而单片机处理小数相对比较的困难，我通过对电压乘以 10 和对电流乘以 100 的处理方法，然后在数码管的相应的地方通过硬件点亮小数点的方法解决小数问题，实际证明了这样的方法大大简化了整个的程序设计。图3-1 为整个系统程序设计的流程图。数理与信息工程学院单片机原理及应用 期末课程设计单片机控制的智能电源14单片机初始化关闭所有电源输出扫描键盘是否有按键是否是按键 2从 AD0809 读取电流大小是否是按键 3是否是按键 4是否是按键 5判断电流超过 2A从 AD0809 读取电压大小送数据到 LED 数码显示管输出 1.512V 可调电压显示功能的选择3V/4.5V/6V/9V 的电源输出1
