原标题：基于51单片机的数控电源设计

　　本文先容了以51系列单片机为控制单元，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。该电路设计简单，应用广泛，精度较高等特点。 关键词：单片机(MCU)，数模转换器(DA)，掉电存储器(EEPROM)。

　　引言

　　目前所使用的直流可调电源中，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。利用数控电源，可以达到每步0.1V的精度，输出电压范围0~15V，电流可以达到2A。

　　系统结构

　　图1：硬件系统结构图

　　对选用芯片说明

　　DAC0832是一款常用的数摸转换器，它有两种连接模式，一种是电压输出模式，另外一种是电流输出模式，为了设计的方便，选用电压输出模式，如电路图所示，Iout1和Iout2之间接一参考电压，VREF输出可控制电压信号。它有三种工作方式：不带缓冲工作方式，单缓冲工作方式，双缓冲工作方式。该电路采用单缓冲模式，由电路图可知，由于/WR2=/XFER=0，DAC寄存处于直通状态。又由于ILE=1，故只要在选中该片(/CS=0)的地址时，写进(/WR=0)数字量，则该数字信号立即传送到输进寄存器，并直通至DAC寄存器，经过短暂的建立时间，即可以获得相应的模拟电压，一旦写进操纵结束，/WR1和/CS立即变为高电平，则写进的数据被输进寄存器锁存，直到再次写进刷新。

　　AT24C02是一款常用的可掉电保存数据的ROM，2K比特容量，采用I2C总线操纵，关于它的具体操纵方法参考相关资料。

　　硬件电路设计

　　采用常用的51芯片作为控制器，P0口和DAC0832的数据口直接相连，DA的/CS和/WR1连接后接P2.0，/WR2和/XEFR接地，让DA工作在单缓冲方式下。DA的11脚接参考电压，参考电压电路如图2所示，通过调节可调电阻调节LM336的输出电压为5.12V，所以在DAC的8脚输出电压的分辨率为5.12V/256=0.02V，也就是说DA输进数据端每增加1，电压增加0.02V。

　　图2：主硬件电路图

　　DA的电压输出端接放大器OP07的输进端，放大器的放大倍数为 R8/(R8+R9)=1K/(1K+4K)=5，输出到电压模块LM350的电压分辨率=0.02V×5=0.1V。所以，当MCU输出数据增加1的时候，终极输出电压增加0.1V，当调节电压的时候，可以以每次0.1V的梯度增加或者降低电压。

　　图3：参考电压电路图

　　本电路设计三个按键，KEY1为翻页按键，最近设置的电压大小保存在EEROM里面，比如10个电压，按一下KEY1，电压变为下一个，省往了反复设置电压的麻烦，KEY2为电压+，KEY3为电压+，按一下KEY2，当前电压增加0.1V，按一下KEY3，当前电压减小0.1V。

　　限于篇幅原因，未画出数码管显示电路，该系统使用3个数码管，可以显示三位数，一个小数位，比如可以显示12.5V，采用动态扫描驱动方式。本主电路的原理是通过MCU控制DA的输出电压大小，通过放大器放大，给电压模块作为终极输出的参考电压，真正的电压，电流还是由电压模块LM350输出。

　　为了达到2A的输出电流，LM350必须选用金属外壳封装，并且带稍大面积的散热片。

　　软件流程

　　软件系统

　　软件的设计主要完成三方面的功能:

　　1.设置电压并且保存，主要是对EEROM的操纵。

　　2.把设置的电压送到DA，主要是对DA的操纵。

　　3.中断显示，把设置的电压显示到LED数码管上。

　　该数控电压源实现保存最近10电压功能，当打开电源的时候，它显示和输出的必须是上次使用电压大小，所以在EEROM中使用11个地址保存数据，第一个地址保存当前电压编号，大小为1~10。第2个地址~第11个地址连续保存10个电压大小数据。电压编号的大小分别对应到相应地址电压大小。

　　对软件流程做一下说明：当电源打开的时候，MCU进行复位，寄存器清零。接着电源应该显示和输出上次关机前的电压大小，这时候MCU先读取EEPROM中保存的电压编号，根据电压编号读出对应电压，把该数据送到DA，在转换成BCD码送到显示部分。这时候程序循环检测是否有按键信号，假如KEY1按下，电压编号指向下一个，保存该电压编号，读对应电压，把他送到DA并且显示。假如KEY2按下，当前电压数据加1，相对应输出电压(POWER—OUT引脚)增加0.1V，保存设置电压数据。假如KEY3按下，电压数据减1，输出电压

　　减少0.1V，保存设置电压数据。

　　结语

　　该数控电压源经过期间实际使用说明，具有精度高，使用方便，硬件电路简单等特点。假如要作成产品，还需要增加电流丈量和显示部分，对这部分电路请参考相关资料。本文主要对如何控制功率输出电压大小做出个例子，该电路对丈量领域，以及马达调速方面都可以扩展使用。

　　DAC0832是8位的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。

　　结构

　　* D0～D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错);

　　* ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效;

　　* CS：片选信号输入线(选通数据锁存器)，低电平有效;

　　* WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲(脉宽应大于500ns)有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存;

　　* XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲(脉宽应大于500ns)有效;

　　* WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲(脉宽应大于500ns)有效。由WR2、XFER的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。

　　* IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化;

　　* IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数;

　　* RFB：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度;

　　* Vcc：电源输入端，Vcc的范围为+5V～+15V;

　　* VREF：基准电压输入线，VREF的范围为-10V～+10V;

　　* AGND：模拟信号地;

　　* DGND：数字信号地。

　　工作方式

　　根据对DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。

　　1、单缓冲方式。单缓冲方式是控制输入寄存器和DAC寄存器同时接收资料，或者只用输入寄存器而把DAC寄存器接成直通方式。此方式适用只有一路模拟量输出或几路模拟量异步输出的情形。

　　2、双缓冲方式。双缓冲方式是先使输入寄存器接收资料，再控制输入寄存器的输出资料到DAC寄存器，即分两次锁存输入资料。此方式适用于多个D/A转换同步输出的情节。

　　3、直通方式。直通方式是资料不经两级锁存器锁存，即 CS*，XFER* ，WR1* ，WR2* 均接地，ILE接高电平。此方式适用于连续反馈控制线路和不带微机的控制系统，不过在使用时，必须通过另加I/O接口与CPU连接，以匹配CPU与D/A转换。

　　DAC0832引脚功能电路应用原理图DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。所以这个芯片的应用很广泛,关于DAC0832应用的一些重要资料见下图： D/A转换结果采用电流形式输出。若需要相应的模拟电压信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，也可外接。DAC0832逻辑输入满足TTL电平，可直接与TTL电路或微机电路连接。

　　特性

　　1)分辨率

　　分辨率它反映了输出模拟电压的最小变化值。定义为输出满刻度电压与2n的比值，其中n为DAC的位数。

　　分辨率与输入数字量的位数有确定的关系。对于5V的满量程，采用8位的DAC时，分辨率为5V/256=19.5mV;当采用10位的DAC时，分辨率则为5V/1024=4.88mV。显然，位数越多分辨率就越高。

　　2)建立时间

　　建立时间是描述DAC转换速度快慢的参数。定义为从输入数字量变化到输出达到终值误差±1/2 LSB(最低有效位)所需的时间。

　　3)接口形式

　　接口形式是DAC输入/输出特性之一。包括输入数字量的形式：十六进制或BCD，输入是否带有锁存器等。

　　DAC0832是使用非常普遍的8位D/A转换器，由于其片内有输入数据寄存器，故可以直接与单片机接口。

　　DAC0832以电流形式输出，当需要转换为电压输出时，可外接运算放大器。属于该系列的芯片还有DAC0830、DAC0831，它们可以相互代换。

　　根据数据的输入过程，单片机与DAC0832有三种联接方式：

　　二级缓冲器连接方式

　　单级缓冲器连接方

　　直通连接方式