第3章 数控电压源的工作原理

3.1 整机电路框图

数控电压源的电路框图如图3.1所示：

键 盘8952单片机电压预置输出数码显示D/A转换电压调整电源电路图3.1 数控电压源电路框图

3.2 工作原理

本设计介绍了以89S52单片机为控制单元，以数模转换器DAC0832输出参考电压，以该参考电压控制电压转换模块LM350的输出电压大小的数控电压源。通过改变送给单片机的数字量而达到改变输出电压的方法。通过三端稳压器LM350达到输出电压的稳定。

3.2.1 DA转换电路工作原理

本设计是采用DAC0832实现数据的数模转换，其数据口与P0口直接相连，DA的CS和XFER连接后接P3.4，WR2和WR1接单片机的WR端，让DA工作在单缓冲方式下。DA的8脚接参考电压，为简化设计，在本次设计中的参考电压用5V电压，所以在DAC的8脚输出电压的分辨率为5V/256=0.01950.02V，也就是说DA输入数据端每增加1，电压增加0.02V。再在DA的电压输出端接运放LM324，将DA的输出电流转换成电压。改变P0口的数据便可改变0832的输出电压，如当P0＝00H时，DAC0832的输出电压就应为0V。其电路图如图3.2所示。

图3.2 DA转换电路

3.2.2 电压调整电路工作原理

图3.3 电压输出电路图

本设计的输出电压采用LM350三端调整稳压器进行调整，先将0832的输出电压用UA741进行反相放大，由于从LM324输出的电压是负电压，所以UA741接成负反馈放大电路，通过调节电位器可以调节运放的电压放大倍数。UA741的输出端通过电阻接到LM350的调整端，通过改变UA741的输出电压可以控制LM350的输出电压，也就是数控电压源的最终输出电压值，其电压输出电路图如

图3.3所示。由于LM350的输出电压Vout=1.25V(1+R0/R13)，由电路图知R13是个定值，而R0则是由R12和下面的电路来确定的，可知R0是个变量，所以LM350的输出电压与R0是成线性关系变化的。通过调节VR2，即可调节LM350的输出电压。

4.4.2 LED显示方式

①静态显示

所谓静态显示，是指显示器显示某一字符时，相 应段的发光二极管恒定地导通或截止。这种显示方法 每一位都需要有一个8位输出控口控制。静态显示时， 较小的驱动电流就可以得到较高的显示亮度，所以可 由接口芯片直接驱动。并行输出显示位数越多需要

I/O口越多。 图4.5 三位一体LED外观

引脚图

②动态显示

本次设计用到的是六位动态显示，动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，如图4.5中所示，各位数码管的段控线相应并联在一起，由一个8位的I/O口控制，但是8路驱动采用74LS244总线驱动器作为数码管的驱动器，各位的位控线(即公共阴极或阳极)由另外的I/O口线控制，同时也必须接有74LS244作为驱动器，在74LS244输出端必须接有500Ω限流电阻接到电源，这种电路的特点是节省I/O口线，硬件电路相对静态显示方式简单，但是也有其缺点如：显示高度不如静态显示方式，而且在显示位数较多时，CPU要依次扫描，占用CPU较多的时间。

在本次设计中，我们采用的是共阴极的三位一体的LED，其外观引脚如图4.5所示，A、B、C分别为三个数码显示的位控引脚，其显示原理与单个LED的显示原理完全相同，在此不再赘述。

4.4.3 显示电路原理图

显示电路原理图如图4.6所示：

图4.6显示电路原理图

4.5 D/A转换电路

D/A转换电路主要由AT89S52（单片机）、数码转换器DAC0832及LM324运算放大器等芯片组成。AT89S52的P0口作为数据端口与DAC0832的8位数据线相连。本系统中，因为CPU的工作任务是单一的，而且数据传送的目的地址也是单一的，因此，DAC0832采用单缓冲的工作方式，该芯片的CS(低电平有效)、WR1、XFER、

WR2四个使能端均与地相接处于有效状态，这个工作方式不需要给DAC0832分配地址空间，CPU的P1口的数据变化直接反映到DAC0832的输出端。

4.6 电源电路

在本次设计中，由于要给运放LM324和UA741供电，所以要自制电源。在此次设计中，我设计了一个可以输出正负12伏的电源。主要以7800系列(输出正电压)和7900系列（输出负电压）做成电源电路。线性电源由15V变压器经过全波整流，电容整流滤波，通过三端稳压管7812、7912稳压为芯片AT89S52、DAC0832、LM324、UA741、数码管等提供电压。

4.6.1 稳压器78L12和79L12

三端固定稳压器，三端只有3个引出端子，具有应用时外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉的优点，被广泛应用。通常有78L12（正电源）系列和79L125（负电源）系列，其结构外观如右图4.7所示：它由输出脚OUT，输入脚Vi和接地脚GND组成，它的书室稳压输出值为正负12V，

由它的内部结构可知，除增加了一级启动电路外，其余部分 图4.7 7812引脚图 与串联稳压电路完全一样，其基准电压源的稳定性更高，采取的电容必须是漏电流较小的坦电容，或者是电解电容须是钽电容的10倍，保护电路更完善。稳压器输入端的电容用来进一步消除纹波，此外，输出端的电容起到了频率补偿的作用，能防止自激振荡，从而使电路稳定工作。

4.6.2 电源电路原理图

电源电路原理图如图4.8所示：