基于51单片机的数控电源设计.doc

1、摘 要 摘要 本系统以直流电压源为核心，ST89C52单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电压，设置步进等级可达0.1V，输出电压范围为09.9V，并可由液晶屏显示实际输出电压值。本系统由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（TLC5615）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制LM317，随着LM317的ADJ端电压的变化而输出不同的电压。实际测试结果表明，本系统实际应用于需要高稳定度小功率恒压源的领域。关键词： 直流电源单片机数字控制ABSTRACTThis system to dc voltage source as the core, mainly STC89S52

2、SCM, through the keyboard controller to install dc power supply output voltage, setting stepping class can reach.01v output voltage, the range of 0-9.9 V, and can show the actual pipe by digital output voltage values. This system consists of microcontroller program output digital signal, through D/A

3、 converter (TLC5615) output analog amplifier, through isolating amplifier output power, control of LM317, with the power to change the LM317s ADJ part output of different voltage. Test results show that this system application in need of high stability of small power constant-voltage source fields.K

4、eywords： DC power supply single-chip microcomputer control digital controlIII目 录目 录 第章 引言11.1 课题背景11.2 单片机简介与发展概况21.3 设计要求21.4 主要内容3第章 方案选择与论证42.1 总体设计方案42.2 备选方案一42.3 备选方案二62.4 方案比较与选择7第章 系统硬件设计93.1 单片机最小系统93.2 线性电源的设计103.3 TLC5615电路143.3.1 TLC5615的特点143.3.2 LC5615芯片接口说明（图3-5）143.3.3 本设计电路中的TLC5615

5、153.4 差动放大电路163.5 LM317稳压输出173.6 按键控制部分183.7 LCD显示部分193.8 SPI接口203.8.1 SPI总线介绍203.8.2 单片机模拟SPI223.9 单片机程序下载电路部分22第章 系统软件设计254.1 软件流程图254.2 各程序模块264.2.1 LCD5110程序模块主要包括：264.2.2 TLC5615程序模块主要包括：27第章 系统的调试以及误差分析305.1 硬件调电路试305.2 电源测试与误差分析30参考文献33致谢34附录35附录一：系统总电路图35附录二：系统总程序36附录三：相关外文翻译50 第1章 引言第章 引言1.

6、1 课题背景 现今随着电子技术的飞跃发展，作为其能源部分的数控电源技术已发展成为一门实践性很强的工程技术，服务于各个行业。电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的

7、产品才能获得进出的通行证。数控电源是从80年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90年代，己出现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。从组成上，数控电源可分成器件、

8、主电路与控制等三部分。目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦将单片机数字控制技术,有机地融入直流稳压电源的设计中,设计并制作出一款数字化直流稳压电源.该电源采用数字调节、输出精度高, 特别适用于各种有较高精度要求的场合. 本课题研究的数字式可调稳压电源是最常用的仪器设备，利用单片机对直流稳压电源进行控制，改善了电源的性能，使用方便灵活，且成本较低，同时控制系统在软件上还可进一步改进，以扩展其功能，而并不需要增加硬件开销，从而提高电源的性能价格，在科研及实验中都是必不可少的。针对以上问题，我们设计了一套以单片机为核心的智能化稳压电源。1.2 单片机

9、简介与发展概况 单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。 可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成）。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为

10、它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。 单片机的历史 ： 第一代：七十年代后期， 4 位逻辑控制器件发展到 8 位。使用 NMOS 工艺（速度低，功耗大、集成度

11、低）。代表产品： MC6800 、 Intel 8048 。 第二代：八十年代初，采用 CMOS 工艺，并逐渐被高速低功耗的 HMOS 工艺代替。代表产品： MC146805 、 Intel 8051 。 第三代：近十年来， MCU 的发展出现了许多新特点： （ 1 ）在技术上，由可扩展总线型向纯单片型发展，即只能工作在单片方式。 （ 2 ） MCU 的扩展方式从并行总线型发展出各种串行总线。 （ 3 ）将多个 CPU 集成到一个 MCU 中。 （ 4 ）在降低功耗，提高可靠性方面， MCU 工作电压已降至 3.3V 。 第四代： FLASH 的使用使 MCU 技术进入了第四代。1.3 设计要

12、求 通过按键对输出电压进行动态的步进增加或是减少，并能对电压输出值进行预设；输出电压的范围在0到9.9V，并且电压步进精度为0.1V ；能通过LCD显示屏对输出的电压量进行直观的反应并能同步显示步进变化。1.4 主要内容 该电源采用51系列单片机作为整机的控制单元，通过改变线性三端稳压芯片的ADJ端输入的数字量来改变输出电压值，间接地改变电源输出电压的大小。采用键盘可对输出电压以增减两种方式进行设置，输出由单片机通过数字电位器控制驱动线性三端稳压芯片输出一个稳定电压。工作过程中，稳压电源的工作状态(输出电压) 均由单片机输出驱动LCD 显示，由键盘控制进行动态逻辑切换。电源输出部分（线性稳压可

13、调或者开关稳压可调芯片）MUC主控芯片按键输入部分调节电路（运放，DAC等）LCD数字电压输出显示图1-1 系统硬件框架图51第2章 方案选择与论证第章 方案选择与论证2.1 总体设计方案 本设计方案主控芯片为一MCU，该MCU起到对按键输入事件进行相应处理，同时对LCD或数码管的输出显示数据进行同步更新，并且控制着DAC对输出电压进行调节。大致流程为MCU对按键输入进行相应，MCU更新LCD或者数码管显示，以及控制DAC进行相应的输出，DAC输出量再进入运放，进行差分放大，放大结果连接至三端稳压芯片可控输入端进行调节，最终达到电压控制输出以及步进。由于以上的总设计方案可选相关元器件的范围相当

14、宽泛，考虑再三，最终选定两种方案进行取舍。这两种方案其实现方法大致相同，但各自又有其独到之处，以下是二种方案的详细介绍。 2.2 备选方案一该方案采用方法是在LM317标准的应用电路上改进而成。图2-1是LM317标准应用电路图： 图2-1 LM317典型应用 本电路通过对R2电位器的调节即可改变电压输出，稳压电源的输出电压可用下式计算，Vo1.25（1R2/R1）。仅仅从公式本身看，R1、R2的电阻值可以随意设定。然而作为稳压电源的输出电压计算公式，R1和R2的阻值是不能随意设定的。首先317稳压块的输出电压变化范围是Vo1.25V37V（高输出电压的317稳压块如LM317HVA、LM31

15、7HVK等，其输出电压变化范围是Vo1.25V45V），所以R2/R1的比值范围只能是028.6。同时考虑到题目要求输出电压范围为09.9V，所以将GND端的电压设定为-5V。那么其输出的最小电压Vmin=1.25-5=-3.75V，我们可以通过改变其R2的阻值使其输出电压达到5V，那么Vmin=5-5=0V,从而达到设计要求。对于对其进行可调控制，即想到使用数字电位，以下图2-2是按照设计要求绘制的电路原理图：图2-2 方案一调节电路 图中数字电位器选用的是具有100个抽头且阻值为1K的数字电位器CAT5113 (最小步进阻值为10欧)。为了实现从0V开始步进，且步进精度达到0.1V。我们将

16、LM317标准应用电路中的R2分为2部分，分别有数字电位器和一个固定阻值为375欧的电阻，同时R1我们选取固定阻值为125欧的电阻。这输出电压公式可表示为：Vout=(1+(RX+RW)/R1)*1.25-5 公式（2-1）其中RX=375欧，RW为数字电位器当前阻值，R1=125欧。 当RW当前阻值为0欧时，R2=(RX+RW)=375欧，由公式可算的 Vout=0.0V 当RW当前阻值为10欧时，此时R2=385欧，带入公式可得出 Vout=0.1V 当RW当前阻值为100欧时，此时R2=475欧，带入公式可得出 Vout=1.0V 当RW当前阻值为990欧时，此时R2=1365欧，带入公

17、式可得Vout=9.9V至于数字电位器控制部分，数字显示以及按键部分可有单片机统一进行控制，该部分可参考附录系统总原理图对应部分，至于-5V与+15V可由负输出三端稳压器LM7905和正输出三端稳压器LM7815组成三端稳压电路得到。2.3 备选方案二 该方案采用方法也是在LM317标准的应用电路上改进而成。本方案与方案一相比是不需要采用负电源做GND以调节输出电压，而是直接对LM317电压可调端ADJ直接进行操作。具体的电压调节电路如下图2-3所示：图2-3方案二调节电路 图中L317的ADJ端接至差动放大电路的输出端，差动放大电路的同向输入端连接的是+2.5V，该电压由两个1K的电阻分压可

18、得。至于反向输入端则连接至10位的数模转换器TLC5615的模拟电压输出端，其参考电压为+2.5V，工作电压取+5V，这样数模转换器的输出电压范围为0-5V。图2-4为差动放大电路电路原理图：图2-4 差分放大电路由图可得差动放大电路电压输出公式：Vout=-(R4/R2)*Vi1+(1+R4/R2)*(R5/(R3+R5)*Vi2 公式（2-2） 当Vi1=+5V，Vi2=+5V，要满足Vout=-1.25V时，经过计算R3约为14.3K左右，此时LM317电压调的电路的电压在0.0V左右。 Vi2的电压值固定为+5V，Vi1的电压值范围为0-5V。所以可得Vout的输出电压范围为-1.25

19、V到+8.75V。由于数字电位器为10位，完全可达到输出电压精度0.1V的要求，同时再对数字电位器TLC5615的输入参考电压电路部分的R16电电位器进行适当的调节，即完全可实现0-9.9V电压变化。 至于DAC TLC5615控制部分，数字显示以及按键部分可有单片机统一进行控制，该部分可参考附录系统总原理图对应部分，而正负15V，正5V的得到可参见线性电源设计部分。2.4 方案比较与选择 在对以上两种方案进行认真对比与论证之后，最终选定备选方案二作为本次设计的设计方案，原因有如下几点： 备选方案一中的电压步进精度调控范围过窄，在未知某些情况下可能因其步进精度过于接近设计要求而却无法达到设计要

20、求。而反观备选方案二，其步进电压的精度比设计要求精度更小，对于电压更细微的变化也以实现。所以综合考虑觉得选择备选方案二 备选方案一中采用-5V作为参考电压GND，而三端稳压芯片LM7905其输出电压本就存在一定的波动性，这对其可调精度范围提高了要求。 其三就是数字电位器中抽头的耐压范围，以及数字电位器的Vdd。参见CAT5113的PDF发现其抽头的耐压范围最大为7V，但同时要求VDD也要达到7V，这样才能大致实现09.9V的输出，这些因素都将是造成系统不稳定的因素。因此该方案虽然能达到精度要求，但其控制部分稳定性存在一定的问题，所以该方案未能如选。第3章 系统硬件设计第章 系统硬件设计3.1

21、单片机最小系统 该部分为本电路的核心控制部分，单片机选用的是宏晶公司的STC89C52，该系列单片机以其加密性强，低功耗，超低价格，高速高可靠，强抗静电及干扰等特性在微控制领域应用相当广泛。且该单片机程序可直接通过串行通行接口载，十分方便和快捷，下载器电路搭建简单，下载软件操作简单等特点深受好评。以下是该单片机的主要特点及参数： 增强型6时钟/机器周期，12时钟/机器周期8051 CPU 工作电压5.5V-3.4V（5V单片机） 工作频率范围：0-40MHZ，相当于普通8051的 0-80M。实际工作频率可达48MHZ 用户应用程序空间8K字节 片上集成512字节ROM 通用I/O口（32个）

22、，P0口做I/O口用是需加上拉电阻 ISP/IAP，通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序 EEPROM功能 3个16位定时器/计数器，其中定时器0可作为2个8位定时器使用 外部中断四路，下降沿中断或低电平触发中断 通用异步串行口UART 工作温度范围0-70 封装：PDIP-40图3-1是根据以该单片机为核心的最小系统电路图：图3-1 单片机最小系统电路3.2 线性电源的设计 本设计中主控MCU、LCD、TLC5615以及LM317所用的直流电源，是由电网提供的交流电经过变压、整流、滤波和稳压后得到。本线性电源依旧由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，如图3-2所示为

23、线性稳压电源电路图：图3-2 线性电源电路 随着集成技术的发展，稳压电路也迅速实现集成化。目前，集成稳压器已经成为模拟集成电路的一个重要组成部分。集成稳压器具有体积小、可靠性高以及温度特性好等优点，而且使用灵活方便、价格低廉，被广泛的应用于仪器、仪表以及其他各种电子设备中。特别是三端集成稳压器，芯片只引出三个端子，分别接输入端、输出端和公共端，基本上不需要外接元件。芯片内却集成可各种保护电路，使使用更安全、可靠。 三端集成稳压器有固定输出和可调输出两种不同的类型。其中固定输出集成稳压器又分为正输出和负输出两大种类。本线性电源部分设计采用ST公司的固定正输出三端集成稳压器L7815和L7805，

24、以及固定负输出三端集成稳压器L7915。以下是78XX系列和79XX系列三端稳压器的参数介绍。 LM78XX系列三端稳压器 功能简介: 7815为三端正稳压器电路,TO-220F封装，能提供多种固定的输出电压，应用范围广。内含过流、过热和过载保护电路。带散热片时，输出电流可达1A。虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。一般的双电源（正负对称电源）都没有连续可调的功能，给使用带来不便。用一块7815和一块7915三端稳压器对称连接，可获得一组正负对称的稳压电源，而且输出电压值可各自单独调节，也可同步调节。 主要特点: 过热保护􀁺 短路保护 输出晶体管SOA

25、 保护 输出电压有：5V、6V、8V、9V、10V、11V、12V、15V、18V、24V 输出电流可达1A 7815极限值（Ta=25） VI输入电压(VO=518V) 35V (VO=24V) 40V RJC热阻（结到壳） 5/W RJA热阻（结到空气） 65/W TOPR工作结温范围 0125 TSTG贮存温度范围 -65150封装以及引脚如图3-3所示：图3-3 LM78XX封装引脚图 LM79XX系列三端稳压器功能简介: 7915为三端负稳压器电路，TO-220F封装，能提供多种固定的输出电压，应用范围广。内含过流、过热和过载保护电路。带散热片时，输出电流可达1A。一般用78XX和一

26、块79XX三端稳压器对称连接的双电源（正负对称电源）没有连续可调的功能，但是可以外接电阻实现输出电压值可各自单独调节。主要特点: 过热保护 短路保护 输出晶体管SOA 保护 输出电压有：79XX系列有5V、6V、8V、9V、10V、11V、12V、15V、18V、24V 输出电流可达1A 7915极限值（Ta=25） VI输入电压(VO=-518V) 35V (VO=24V) 40V RJC热阻（结到壳） 5/W RJA热阻（结到空气） 65/W TOPR工作结温范围 0125 TSTG贮存温度范围 -65150封装以及引脚如图3-4所示：图3-4 LM79XX封装及引脚图电路设计说明： 整流

27、和滤波电路：整流桥作用是将交流电压变换成脉动电压。滤波电路一般由电容组成，其作用是脉动电压中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压。 稳压电路：由于得到的输出电压受负载、输入电压和温度的影响不稳定，为了得到更为稳定电压添加了稳压电路，从而得到稳定的电压。 稳压芯片分别采用LM7815，LM7915，LM7805，同时三端稳压器要加装散热器。在7805电压输出部分安装上一个发光二极管作为线性稳压电源指示灯。 电源部分包括：+5V、15V两大部分：15V电源，其电源电路如图3-2所示为了得到较好的滤波效果，一般选择滤波电容的容量应满足以下关系式：RL*C（35）*(T/2) 其中RL为负载，

28、C为滤波电容，T为电网交流电周期本设计采用的是功率为12W，双15V变压器，所以RL=U/I=U*U/W37.5（U=1.414*15V）。 C=(35)/100/37.5F8001333uf 电容耐压值为：1.1*1.414*1523.337V选取滤波电容选取滤波电容C=1000uF/35V+5V电源只要供单片机部分，LCD液晶显示部分，参考电压部分使用， 该电路部分采用在LM7815稳压输出的基础上再通过LM7805进行稳压输出。前端滤波电容选取的滤波电容C=25Uf/25V，之后接104瓷片电容。3.3 TLC5615电路 TLC5615的在电路中发挥重要作用，它将单片机输出的数字量进行

29、数模转换，然后在将转换后的模拟量以电压的形式输送到下一级电路作为差分电路反向输入端信号。我们这里选用TLC5615,该器件是由 TEXAS 仪器公司新推出的串行10 位数/ 模转换器， 一种10位分辨率、单道D/A转换芯片。由于它体积小，兼容性，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其目前已经有很高的普及率。D/A转换器的位数决定了电源系统控制电压输出的范围和精度，同时电源系统输出电压步进精度涉及的环节很多。 3.3.1 TLC5615的特点 TLC5615 是一个串行 10 位 DAC 芯片 , 性能比早期电流型输出的DAC要好。只需要通过3根串行总线就可以完成10位数据的串行输入，易于和工

30、业标准的微处理器或微控制器单片机接口相连,适用于电池供电的测试仪表、移动电话，也适于数字失调与增益调整以及工业控制场合。其主要特点如下:单 5V 电源工作3 线串行接口（SPI）高阻抗基准输入端DAC 输出的最大电压为2 倍基准输入电压上电时内部自动复位微功耗,最大功耗为 1.75mW输出转换速率快，更新率为 1.21MHz小型(D)封装TLC5615CD和塑料DIP(P)封装TLC5615CP的工作温度范围均070，而小型（D）封装TLC5615ID和塑料DIP（P）封装TLC5615IP 的工作温度在 -40 85 的范围内。3.3.2 LC5615芯片接口说明（图3-5）AGND 模拟地

31、REFIN 基准电压输入端OUT DAC模拟电压输出VDD 正电源电压端DIN 串行二进制数输入端SCLK 串行时钟输入端CS 芯片选择，低有效DOUT 用于级联的串行数据输出图3-5 TLC5615引脚图3.3.3 本设计电路中的TLC5615 在本设计中，片选信号端CS，时钟信号端SCLK，数据信号端DIN分别与单片的I/O连接，单片机通过I/O模式SPI通信控制TLC5615模拟量输出。基准电压输入端REFIN接到由电阻分压电路部分，其输入的基准电压由R16进行调节。DAC模拟电压输出端OUT接到差分电路的方向输入端Vi1，如图3-6所示。图3-6 TLC5615工作电路TLC5615输

32、出电压计算公式： Vout=Vref * N /1024 公式（3-1）其中 Vref为参考电压，N为输入的二进制数。3.4 差动放大电路 在前面的方案二中已对差动电路电压输出做了相关说明这里将不再重复，本节将详细介绍运算放大器的相关参数，本设计中选用的是双运算放大器LM358,LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。LM358的封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式。图3-

33、7为LM358的引脚排列图：图3-7 LM358引脚图 其特性参数如下： 内部频率补偿 直流电压增益高(约 100dB) 单位增益频带宽(约 1MHz) 电源电压范围宽：单电源(330V)； 双电源(1.5 一15V) 低功耗电流，适合于电池供电 低输入偏流 低输入失调电压和失调电流 共模输入电压范围宽，包括接地 差模输入电压范围宽，等于电源电压范围 输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V) 3.5 LM317稳压输出 LM317是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。我国和世界各大集成电路生产商均有同类产品可供选用，是使用极为广泛的一类串连集成稳压器。 LM317的输出电压范围是 1

34、.2V 至 37V，负载电流最大为 1.5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。 LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。通常 LM317不需要外接电容，除非输入滤波电容到 LM317 输入端的连线超过 6 英寸（约 15 厘米）。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。LM317 能够有许多特殊的用法。比如把调整端悬浮到一个较高的电压上，可以用来调节高达数百伏的电压，只要输入输出压差不超过 LM317 的极限就行。当然还要避免输出端短路。还可以把调整端接到一个可

35、编程电压上，实现可编程的电源输出。3.5.2 LM317特性简介可调整输出电压低到 1.2V。保证 1.5A 输出电流。典型线性调整率 0.01%。典型负载调整率 0.1%。80dB 纹波抑制比。输出短路保护。过流、过热保护。调整管安全工作区保护。标准三端晶体管封装。电压范围LM317 1.25V 至 37V 连续可调引脚图如图3-8所示：图3-8 LM317引脚图 其中：1为调节端；2为电压输出端；3为电压输入端。3.6 按键控制部分 KEY1键作为预设电压确定键，当LCD显示为“预设电压输出：”字样时，按下KEY1键一下，可对预设电压进行确认，以及跳出预设电压模式，此时预设电压将实时的反应

36、在电压输出端，而LCD则显示“当前电压输出：”字样以及输出电压值。 KEY2键作为预设电压模式键，当按下一次KEY1键，外部中断0产生中断，程序进入中断服务程序即预设电压模式。此时LCD上显示“预设电压输出：”字样，按下KEY3键一次，电压步减0.1V；按下KEY4键一次，电压步增0.1V。按下KEY5键一次，电压步减1.0V；按下KEY6键一次，电压步增1.0V。预设电压完成后按下KEY1确定键，跳出外部中断0服务程序，预设模式跳转到实时电压输出模式，屏幕上显示“当前电压输出：”字样。 KEY3键作为0.1V电压步减键，当按下一次KEY3键，电压步减0.1V，步减范围为0.09.9之间步减。

37、当LCD上显示“当前电压输出：”字样时，此时按下按键进行步减操作，其值将实时的反应在电压输出端；而当LCD上显示“预设电压输出：”字样时，此时按下按键进行步减操作，其值将不会实时的反应在电压输出端，只有当按下KEY1键确定键，预设电压才会实时的反应到电压输出端。 KEY4键作为0.1V电压步增键，当按下一次KEY4键，电压步增0.1V，步增范围为0.09.9之间步减。当LCD上显示“当前电压输出：”字样时，此时按下按键进行步增操作，其值将实时的反应在电压输出端；而当LCD上显示“预设电压输出：”字样时，此时按下按键进行步减操作，其值将不会实时的反应在电压输出端，只有当按下KEY1键确定键，预设

38、电压才会实时的反应到电压输出端。 KEY5键作为1.0V电压步减键，当按下一次KEY5键，电压步减1.0V，步减范围为0.09.0之间步减。当LCD上显示“当前电压输出：”字样时，此时按下按键进行步减操作，其值将实时的反应在电压输出端；而当LCD上显示“预设电压输出：”字样时，此时按下按键进行步减操作，其值将不会实时的反应在电压输出端，只有当按下KEY1键确定键，预设电压才会实时的反应到电压输出端。 KEY6键作为1.0V电压步增键，当按下一次KEY6键，电压步增1.0V，步增范围为0.09.0之间步减。当LCD上显示“当前电压输出：”字样时，此时按下按键进行步增操作，其值将实时的反应在电压输

39、出端；而当LCD上显示“预设电压输出：”字样时，此时按下按键进行步增操作，其值将不会实时的反应在电压输出端，只有当按下KEY1键确定键，预设电压才会实时的反应到电压输出端。如图3-9为按键部分原理图：图3-9 按键输入电路3.7 LCD显示部分 显示部分，选用的是飞利浦公司生产的48X84点矩阵LCD屏，该液晶屏应用广泛，性价比相比12864液晶屏高出很多，该屏早期应用是作为手机显示屏使用。以下是参数与引脚说明： 基本参数 液晶行点阵数量 48 液晶列点阵数量 84 串行通信最高速率 4.0Mbit/S 使用温度范围 -25至70 引脚说明 VCC 模块电源 GND 模块电源地，背光地 SCE

40、 芯片使能 RST 外部复位输入端 D/C 数据/命令 DIN 串行数据输入端 SCLK 串行时钟输入端 LED 背光电源其工作电路如图3-10所示：图3-10 LC5110接口电路3.8 SPI接口3.8.1 SPI总线介绍 由于本设计中TLC5615数模转换器和LCD5110液晶屏均使用了SPI接口与单片机进行通信，所以这里有必要对SPI接口以及其通信协议进行一下简略的介绍。 SPI：高速同步串行口。是一种标准的四线同步双向串行总线，英语缩写为Serial Peripheral interface。该接口是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口主要应用在 E

41、EPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议。 SPI总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。外围设置FLASHRAM、网络控制器、LCD显示驱动器、A/D转换器和MCU等。SPI总线系统可直接与各个厂家生产的多种标准外围器件直接接口，该接口一般使用4条线：串行时钟线（SCK）、主机输入/从机输出数据线MI

42、SO、主机输出/从机输入数据线MOSI和低电平有效的从机选择线SS(有的SPI接口芯片带有中断信号线INT、有的SPI接口芯片没有主机输出/从机输入数据线MOSI)。 SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（用于单向传输时，也就是半双工方式）。也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入），SDO（数据输出），SCK（时钟），CS（片选）。（1）SDO 主设备数据输出，从设备数据输入（2）SDI 主设备数据输入，从设备数据输出（3）SCLK 时钟信号，由主设备产生（4）CS 从设备使能信号，由主设备控制其

43、中CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。接下来就负责通讯的3根线了。通讯是通过数据交换完成的，这里先要知道SPI是串行通讯协议，也就是说数据是一位一位的传输的。这就是SCK时钟线存在的原因，由SCK提供时钟脉冲，SDI，SDO则基于此脉冲完成数据传输。数据输出通过 SDO线，数据在时钟上升沿或下降沿时改变，在紧接着的下降沿或上升沿被读取。完成一位数据传输，输入也使用同样原理。这样，在至少8次时钟信号的改变（上沿和下沿为一次），就可以完成8位数据的传输。要注意的是，SCK信号

44、线只由主设备控制，从设备不能控制信号线。同样，在一个基于SPI的设备中，至少有一个主控设备。这样传输的特点：这样的传输方式有一个优点，与普通的串行通讯不同，普通的串行通讯一次连续传送至少8位数据，而SPI允许数据一位一位的传送，甚至允许暂停，因为SCK时钟线由主控设备控制，当没有时钟跳变时，从设备不采集或传送数据。也就是说，主设备通过对SCK时钟线的控制可以完成对通讯的控制。SPI还是一个数据交换协议：因为SPI的数据输入和输出线独立，所以允许同时完成数据的输入和输出。不同的SPI设备的实现方式不尽相同，主要是数据改变和采集的时间不同，在时钟信号上沿或下沿采集有不同定义，具体请参考相关器件的文档。在点对点的通信中，SPI接口不需要进行寻址操作，且为全双工通信，显得简单高效。在多个从设备的系统中，每个从设备需要独立的使能信号，硬件上比I2C系统要稍微复杂一些。 最后，SPI接口的一个缺点：没有指定的流控制，没有应答机制确认是否接收到数据。3.8.2 单片机模拟SPI 由于STC89C52并没有配置硬件的SPI控制器，在对于速率以及实时性要求不高的场合可以使用单片机通过I/O口模拟SPI接口与外设通信。首先按照SPI接口介绍，其通信接口为4个，但我们只需要对外设进行写操作，所以只需要选择3个I/O口作模拟用，分别模拟CS、SCLK、SO。即是片选、时钟、数据输