发布时间 : 星期五 文章毕业论文-程控直流稳压电源设计与实现 11.06.04更新完毕开始阅读
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如用转换时间为100微秒的集成A/D转换器，其转换速率为10千次/秒。根据采样定理和实际需要，一个周期的波形需采集10个点，那么这样的A/D转换器最高也只能处理1KHZ的信号。把转换时间减小到10微秒，信号频率可提高到100KHZ。对一般微处理机而言，要在10微秒内完成A/D转换器转换以外的工作，如读数据、再启动、存数据、循环记数等已经比较困难、要继续提高采集数据的速度就不能用CPU来控制，必须采用直接存储器访问（DMA）技术来实现。
3 是否要加采样保持器 原则上直流和变化非常缓慢的信号可不用采样保持器。其他情况都要加采样保持器。根据分辨率、转换时间、信号带宽关系式可得到如下数据作为是否要加采样保持器的参考：如果A/D转换器的转换时间是100微秒、ADC是8位时、没有采样保持器时，信号允许频率是0.12HZ；如果ADC是12位，该频率是0.0077HZ、如果转换时间是100微秒，ADC是8位时，该频率是12HZ，12位时是0.77HZ。
4 工作电压和基准电压 有些A/D转换器需要?15的工作电压，也有一些可在＋12～＋15伏范围内工作，这就需要多种电源。如果选择使用单一＋5伏电源，与单片机系统可共用一个电源就比较方便。基准电压是提供给A/D转换器在转换时所需的参考电压，这是为保证转换精度的基本条件。在要求高精度时，基准电压要单独用高精度稳压电源供给。
本次设计所使用的芯片是MAX197，它是美国美信公司生产的多量程、12位数据采集（ADC）,芯片工作电压仅为5伏；即接收高于电源电压的模拟信号，又可以接收低于地电位的模拟信号；芯片有8个独立的模拟输入通道；对输入的模拟信号提供了四个可编程输入量程；?10伏，?5伏，0到＋5伏，0到＋10伏，四个量程将有效的动态输入范围增加到14位；为4~20毫安信号和由?12伏或?15供电的传感器到单5伏系统提供了灵活的接口；变换器的耐压容限达到了 ?16.5伏、该模/数转换器具有5MHZ带宽，100K SPS的吞吐率，由软件控制选择内/外部时钟，由软件控制内/外部启动采集，8＋4并行数据接口，内部4.096伏或外供参考电压。硬件的SHDN脚和两个软件可编程位（STBYPD、FULLPD）用来提供转换过程中的低电流关断模式。
MAX197具有标准的微处理器接口，8位数据总线构成了三态数据I/O口，数据存取与总线释放时序特性与常规微处理器芯片兼容，其逻辑输入输出皆与TTL或CMOS逻辑电平兼容。
MAX197特性：12位分辨率，1/2LSB线性度；单5伏供电；软件可编程选择输入量程：?10伏，?5伏，0～＋5伏，0～＋10伏；输入多路选择器保护：?16.5伏；
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8路模拟输入通道；6微秒转换时间，100K SPS采样速率；内/外部采集控制；内部4.096伏或外部参考电压；两种掉电模式；内部或外部时钟。
MAX197有四种不同的封装：DIP28，宽SO，SSOP和陶瓷
SB封装。它为微处理器提供了非常简单的接口，转换从写入控制字开始，转换完由
INT给出标准的中断信号。其控制字及各位的定义如下表3-2所示：
D7(MSB) D6 PD1 PD0 D5 D4 D3 BIP D2 A2 D1 A1 D0 A0 ACQMOD RNG 表3-2 MAX197控制字
控制字中的D5位决定采集控制模式：置0时，为内部采集控制模式；置1时，
为外部采集模式。
控制字中的D7、D6位控制芯片的的时钟模式，一旦选定了芯片的时钟模式，再进入待机或掉电模式时，时钟模式不会改变。各控制字的作用见下表3-3所示： 位 7、6 5 4 3 2、1、0 名称 PD1、PD0 ACQMOD RNG BIP 说明 这两位用来选择时钟和掉电模式 0时内部控制采集（6个时钟周期），1时外部控制采集 用来选择满量程时输入模拟电压幅度 用来选择双极性或单极性转换模式 表3-3 MAX197各位控制字说明
当D7＝0，D6＝0时，芯片选择外部时钟模式，外部时钟频率应介于100KHZ至2.0MHZ之间，时钟周期应介于45％～55％之间。D6、D7也决定了芯片的低功耗模式。当D7=1，D6=0时，芯片进入待机模式；当D7=1，D6=1时，芯片进入掉电模式。
D3和D4用来选择芯片的模拟输入电压范围和极性，见下表3-4。D3＝0，选择单极性输入，D3＝1，选择双极性输入；D4＝0，选择5伏量程，D4＝1，选择10伏量程。
控制字的低三位用于选通模拟输入通道：三位数值与被选通模拟输入通道之间的关系见下页表3-5所示：
本次设计所使用的MAX197为DIP28引脚的封装形式，其引脚包括数据输出线，片选控制线，电源以及地端，还有8个模拟输入通道，具体引脚见附录中的总体电路
A2、A1、A0 这三位用来确定被选通的模拟输入通道 毕业设计
图。
表3-4 MAX197的控制字的工作模式
量程与极性选择 BIP 0 0 1 1
表3-5 MAX197的模拟输入通道选择
A2 0 0 0 0 1 1 1 1
复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。
最简单的是上电复位点路，本次用的就是上电自动复位。上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电里实现的。只要Vcc的上升时间不超过1ms,，就可以实现自动上电复位。当时钟频率选用6MHz时，C取22uF，R取1K?。
除了上电复位外，有时还需要按键手动复位。按键手动复位有电平方式和脉冲方式两种。其中电平复位是通过RST端经电阻与电源Vcc 接通而实现的。
时钟电路时钟是单片机的心脏，单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准，有条不紊的一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路有两种方式：一种是内部时
时钟与掉电模式选择 输入量程/伏 0～5伏 0～10伏 PD1 0 0 1 1 PD0 0 1 0 1 器件工作模式 工作状态/外部时钟模式 工作状态/内部时钟模式 待机模式、时钟模式不变 掉电模式、时钟模式不变 RNG 0 1 0 1 ?5伏 ?10伏 A1 0 0 1 1 0 0 1 1 A0 0 1 0 1 0 1 0 1 CH0 * CH1 * CH2 * CH3 * CH4 * CH5 * CH6 * CH7 * 毕业设计
钟方式，另一种为外部时钟方式。MCS-51单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，该高增益反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。这两引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成一个稳定的自激振荡器。
3.2数码管显示电路
本电路采用的是LED显示器发光二极管LED由半导体材料磷砷花镓或碳化硅等制作成PN结，当正向偏置时，电流加大，由于电子和空穴复合释放出热量而发光。LED的正向工作压降为1.2~2.6V，发光工作电流在5mA到20mA之间，发光强度与正向电流成比例，故电路必须串联适当的限流电阻。
LED显示器有单个的，数码的和点阵式等几种类型。其中，LED数码显示器由数个LED组成一个阵列，并封装于一个标准尺寸的管壳内，就形成了所谓的LED数码显示器。这类显示器有：由7个LED二极管（加上一个小数点为8个LED二极管）构成“曰”字形七段数码显示器；由12个LED二极管构成的“田”字形数码显示器；由16个LED二极管构成的“米”字形数码显示器等几种结构。为了适用于不同的驱动方式，每种结构方式又有所谓的共阳和共阴两种产品类型。
最常见的是七段码LED数码显示器，它有静态显示和动态显示两种： (1) LED静态显示方式所谓静态显示，就是当显示器显示某个字符时，相应的段（发光二级管）恒定地导通或静止，直到显示另一个字符为止。例如，7段显示器的a、b、c、段恒定导通，其余段和小数点恒定，截止时显示“7”，当更换显示另一个字符“8”时，数码管的a、b、c、d、e、f段恒定导通，g、dp截止。
LED显示器工作于静态显示方式时，各位的共阴极（公共端Ka）接地，若为共阳极（公共端Ka）接+5V电源，每位的段选线（a~dp）分别与一个8位锁存输出口相连，显示器中的各位相互独立，而且各位的显示字符一经确定，相应锁存的输出将维持不变，正因为如此，静态显示器的亮度较高，这种显示方式编程容易，管理也较简单，但占用I/O口线资源较多，因此，在显示位数较多的情况下，一般采用动态显示方式。
(2)LED动态显示方式,在多位LED显示时，为了简化电路，降低成本，将所有位的段选线并联在一起，由一个8位I/OA控制，而共阴（或共阳）公共端Ka分别由相伴的I/O线控制，实现各位的分时选通。本电路采用动态显示方式。
由于所有6位段选线皆由一个I/O口控制，因此，在每一瞬间，6位LED会显示相同字符，要想每位显示不同字符，就必须采用扫描方法轮流点亮各位LED，即在每一瞬间只使某一位显示字符，在此瞬间，段选控制I/O口输出相应字符段选码（字