数控直流稳压电源设计.doc

毕 业 设 计（论 文）

基于51单片机数控直流稳压电源的设计

学生姓名：
张 亚
学 号：
0815021234
所在系部：
电气信息系
专业班级：
08gb信工（2）班
指导教师：
张正文 周茉
日 期：
二○一二年五月

High precision DC current source based on 51 MCU

By

Zhang Ya

May 2012

学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名： 年 月 日

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作者签名： 年 月 日
导师签名： 年 月 日

摘 要

随着科技的日益的发展，电子产品对电源的要求也越来越高。针对普通直流电源一般不可以调节或调节范围小的缺点设计出了一种可调节，宽调节范围的直流稳压电源。该直流稳压电源系统以STC单片机公司的12C5408AD单片机为核心，利用8位DA芯片DAC0832作为DA输出，由单片机12C5408AD内部自带AD转换器对输出电压进行采样处理，采用C语言进行程序控制，输出0~+9.9V，扩展0~-9.9V的输出范围，步进0.1V的精确稳压输出。

关键词: 直流电流源 单片机12C5408AD DAC0832

Abstract:

With the development of science and technology. Electronic products to the requirements of the power supply is more and more high. For regular direct current voltage stabilizer accuracy is not high, and the adjusting range is small, we designed a direct voltage stabilizer with high precision and wide adjusting range. This system is based on the MCU of 12C5408AD which product by STC. Using a chip DAC0832 which with 8 bit as DA output. By using the MCU internal AD converter to process the output voltage. Use the C language to control the system. So that it can output 0~+9.9V, extend to 0~-9.9 V, and stepping for 0.1V adjustment function.
Key words: DC current MCU 12C5408AD DAC0832

目 录

摘要………………………………………………………………………………3
Abstract…………………………………………………………………………4
1 绪论……………………………………………………………………………5
1.1 直流稳压电源……………………………………………………………5
1.2 数控直流稳压电源………………………………………………………5
1.3 数控直流稳压电源要求…………………………………………………5
2 数控直流稳压电源方案设计与论证…………………………………………7
2.1 硬件原理框图……………………………………………………………7
2.2 方案简介…………………………………………………………………7
2.3 单片机选择与论证………………………………………………………7
2.3.1 单片机选择…………………………………………………………7
2.3.2 方案论证……………………………………………………………8
2.3.3 12C540AD单片机简介…………………………………………… 8
2.4 DA方案选择与论证………………………………………………………9
2.4.1 DA方案选择…………………………………………………………9
2.4.2 DA方案论证…………………………………………………………9
2.4.3 DAC0832简介……………………………………………………… 9
2.5 稳压输出选择与论证……………………………………………………10
2.5.1方案选择…………………………………………………………… 10
2.5.2方案论证…………………………………………………………… 11
2.6 显示模块方案选择与论证……………………………………………… 11
2.6.1方案选择…………………………………………………………… 11
2.6.2 方案论证…………………………………………………………… 11
2.7 输入按键方案选择与论证……………………………………………… 11
2.7.1方案选择…………………………………………………………… 11
2.7.2方案论证…………………………………………………………… 12
2.8 电源模块选择…………………………………………………………… 12
2.8.1方案选择…………………………………………………………… 12
2.8.2 方案论证…………………………………………………………… 12
3 硬件电路设计………………………………………………………………… 13
3.1供电电路设计………………………………………………………………13
3.1.1供电电路原理图………………………………………………………13
3.1.2直流稳压电源组成……………………………………………………13
3.2 单片机最小系统………………………………………………………… 16
3.3 DA输出设计……………………………………………………………… 17
3.3.1 DA输出电路设计………………………·……………………………17
3.3.2 DAC0832单片机简介…………………………………………………17
3.3.3 D/A转换器的组成……………………………………………………17
3.3.4 D/A转换器的主要技术指标…………………………………………18
3.4 稳压输出……………………………………………………………………18
3.4.1 输出电路图……………………………………………………………18
3.4.2 OP-07简介……………………………………………………………20
3.4.3 电压放大分析…………………………………………………………20
3.4.4 电流放大分析…………………………………………………………21
3.4.5 过流保护与报警电路…………………………………………………21
3.5 电压采样电路………………………………………………………………22
3.6 数码管显示电路……………………………………………………………23
4 系统软件设计……………………………………………………………………26
4.1 系统软件设计流程图………………………………………………………26
4.2 AD转换程序…………………………………………………………………27
4.3 DA转换程序…………………………………………………………………28
5 系统调试与仿真…………………………………………………………………29
5.1 硬件调试……………………………………………………………………29
5.2 软件调试……………………………………………………………………30
5.3 系统仿真……………………………………………………………………30
5.3.1仿真软件protues简介………………………………………………30
5.3.2 DA仿真图…………………………………………………………… 31
5.3.3 AD仿真图…………………………………………………………… 32
结论…………………………………………………………………………………33
致谢…………………………………………………………………………………34
参考文献……………………………………………………………………………35

1 绪论

1.1 直流稳压电源简介
当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路--电源电路。大到超级计算机、小到袖珍计算器，所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作。当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。可以说电源电路是一切电子设备的基础，没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备。
由于电子技术的特性，电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能，而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能。提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源。直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。
1.2数控直流稳压电源简介
一般普通线性电源具有不可调节或只能线性调节等特点。其调节的范围小，精度低，无法适应于精度要求比较高的场合。
数控直流稳压电源主要用微处理器等配合其它控制器件控制电源的电压输出，实现数控可调，高精度输出，过流保护，数字显示等。其调节的范围大，利用高精度的DA转换器，可以实现数控电源高精度输出，同时步进可调。这种高精度的的数控稳压电源可以满足对电源要求比较高的场合。
数控直流稳压电源还可以将输出电压值进行采样处理，再送回微处理器进行处理，从而实现输出的闭环控制。还可以对输出的电流进行检测，当输出过载时，可以立即切断输出，保护电源不被烧坏。
1.3 数控电源特点与要求
1．输出电压值能够在额定输出电压值以下任意设定和正常工作。
2．输出电流的稳流值能在额定输出电流值以下任意设定和正常工作。
　　3．直流稳压电源的稳压与稳流状态能够自动转换并有相应的状态指示。
　　4．对于输出的电压值和电流值要求精确的显示和识别。
　　5．对于输出电压值和电流值有精准要求的直流稳压电源直接数字输入。
　　6．要有完善的保护电路。直流稳压电源在输出端发生短路及异常工作状态时不应损坏，在异常情况消除后能立即正常工作。

2 数控直流稳压电源方案设计与论证

2.1 硬件设计总框图

按键输入
稳压输出
DA输出

负载
51系列
单片机
12C5408AD
显示部分

报警

采样
过流

供 电 电 源

图2-1 硬件设计框图

2.2 方案简介
该方案以STC 51系列单片机12C5408AD为控制核心，单片机控制DA输出模拟电压，然后经过运算放大器放大电压，再经功率管放大电流。利用单片机内部自带10位AD转换器对输出电压值进行采样，实现闭环控制。单片机对采样值进行处理，在显示部分显示设定电压值和输出电压值。若输出超过当前设定的值，则单片机启动报警同时关闭输出以保护电源。

2.3 单片机选择与论证
2.3.1 单片机选择：
方案一：采用增强型51单片机，内部自带DA和AD，
方案二：采用增强型51单片机，内部自带AD
方案三：采用MCS-51系列89S52单片机

2.3.2 方案论证:
经过在网上和书本上找的许多增强型的的单片机，内部自带AD及DA的，但是发现一般内部自带8位的AD及DA，带10位和12位AD及DA的价格太高，考虑到成本的问题，我们放弃了方案一
方案三采用89S52单片机，单片机价格虽然降下来了，但是要采集输出电压，必然要加AD采集电路，因为要采2路电压，所以电路变得很复杂，加大了硬件电路的难度。
而方案二采用的单片机内部自带AD，我们选取了STC公司的12C5408AD，该单片机自带8路10位AD，可以满足设计的要求。相对方案三，简化了电路，价格也不是很高。
综合考虑，我们选择方案二。

2.3.3 12C5408AD单片机简介:

图2-2 12C5408引脚图

STC 12C5408AD系列单片机 是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速，低功耗的51系列单片机，指令代码完全兼容传统8051，速度快8-12倍速。内部集成MAX810专用复位电路，4路PWM，8路高速10位A/D转换。12C5408AD的工作电压5.5V-3.5V 工作频率 0-35MHz 片上集成512字节RAM，8K ROM

2.4 DA方案选择与论证
2.4.1 DA方案选择
方案一：采用我们熟悉的8位DA，DAC0832.
方案二：采用我们熟悉的10位DA，TLC5615.
方案三：采用内部自带基准源的12位DA MAX531

2.4.2方案论证：
DA输出的电压计算公式
Uout =X(Rf/DA) （2.1）
其中，Rf为电压基准源，，DA为所选择的单片机位数，DA=2N X为单片机程序控制的步进值。若我们选用的电压基准源Rf=2.5V，步进值取1，则用8位AD则有最小输出电压为
Uout =1×≈0.01V （2.2）
再将DA输出值放大10倍，则输出电压的范围为0.1V---25V,满足设计要求。
方案一中选择DAC0832符合题目的要求。所以我们选取方案一。
方案二为10位DA，输出的精度更高，但考虑到价格的问题，我们放弃方
案二。
方案三中MAX531内部自带2.048V基准源，输出精度高，但价格太贵，本
着满足设计要求尽量节约成本的前提，我们放弃方案三。

2.4.3 DAC0832简介:

图2-3 DAC0832引脚图

2.5 稳压输出方案选择与论证
2.5.1方案选择
方案一、
LM317
集成运放放大
DA输出
输出

D 2 3

1 ADJ

图2-4 方案一原理框图

方案一中，DA输出的电压经过集成运算放大器进行放大，再将放大之后的电压输出到LM317的调节端，利用LM317能够可调输出，实现稳压输出。
方案二、
集成运放放大
DA输出
输出

图2-5方案二原理框图

方案二中，DA输出的电压经过集成运算放大器放大，再将放大之后的电压与达林顿管的基极相连，利用达林顿管放大电流，从而达到稳定电压输出。

2.5.2方案论证
方案一可以实现稳压输出，但是由于LM317自身调节的范围为1.2V-37V，而我们设计时要求为从0V输出到9.9V，所以不能满足，并且LM317不能输出负电压，而我们设计要求中要求扩展输出负电压0--9.9V，用方案一若要输出负电压，则必须用LM337。所以方案一不符合设计要求。
方案二利用达林顿管的性质，做成闭环回路控制。其输出电压不受负载影响。当DA输出为0时，其输出也为0，所以满足设计的要求。
综合所述，所以我们选择方案二。

2.6 显示模块方案选择与论证
2.6.1方案选择
方案一、采用1602液晶屏作为显示模块
方案二、采用数码管作为显示模块

2.6.2方案论证：
方案一中1602可以显示2行英文字符和数字，电路连接简单，占用单片机I/0口少。缺点是显示字符小，不易看清，价格太高，程序编写复杂。
方案二采用数码管至少要4位，则要占用12个I/O口，数码管显示时采用动态扫描功耗较低。显示清楚，易于辨认。程序编写简单，价格低。缺点是显示信息量较少，不能显示符号。
综合考虑，我们决定选取方案二。

2.7 输入按键方案选择与论证
2.7.1方案选择
方案一、采用4*4键盘
方案二、采用2按键，一个“+”“和一个-”

2.7.2方案论证：
方案一中主要采用4*4的矩阵键盘，可以设置0-9和步进，小数点等按键，可以快速的输入。但是4*4键盘占用的PCB面积较大，增加了PCB的成本，增加了PCB的布线难度，并且得占用8个单片机I/0口。而我们选的12C5408AD单片机I/O口有限，这种方案不可取。
方案二中虽不能直接输入0-9，但是可以通过“+”和“-”来实现0-9数字的输入，这样只占用了2个单片机I/O口，节约6个I/O口，同时PCB的面积和成本也进一步缩小。
综上考虑，我们选择方案二。

2.8、电源模块的选取
2.8.1方案选择
方案一、采用开关电源模块
方案二、自己制作线性电源电路

2.8.2方案论证：
方案一中采用开关电源可以提高整个电流源的效率，体积也会相应的减小，但是开关电源的纹波电压大，电源的纹波电流可能会过大，达不到输出精度的要求。
方案二中自己制作线性电源，线性电源具有纹波电压低的特点。电路中一共要输出四路电源，分别是+12V，-12V，+5V，-5V，+18V，-18V，其中+12V，-12V，+5V，-5V需要稳压，我们可以用常用的线性稳压器7812、79012、7805、7905得到稳压的电压输出。
综合上述考虑，我们选择方案二

3 硬件电路设计

3.1供电电路设计
3.1.1供电电路原理图

图 3-1 供电电路原理图

3.1.2 直流稳压电源组成
供电电路采用的是直流线性稳压器组成。一般直流稳压电源的组成如下图所示：
图 3-2 直流稳压电源组成图

分析：
交流电经过变压器变压得到电压UAC,根据单相桥式整流电路的特性，我们可以计算出整流以后的电压UO。
UO是整流电路的输出端电压瞬时值在一个周期内的平均值，即
Uo= （3.1）

图3-3 整流波形图

根据上图中的波形可得
UO= （3.2）

二极管正向平均电流：
桥式整流电路 两组整流二极管交替导通，由上较长的波形图可以看出，流过每个二极管的平均电流等于输出电流的一半。即
（3.3）
滤波电容和整流二极管的选择，在未加滤波电容之前，整流二极管有半个周期处于导通状态，二极管的导通角θ=。而接入滤波电容后，二极管只在电容器充电时才导通，导通角θ<。由于滤波后输出平均电流增大，而二极管的导通角反而减小，所以流过二极管的瞬时电流很大。这对管子的寿命极为不利。因此必须选用较大容量的整流二极管。通常应选 择其电大平均整流电流IF大于负载电流IO的2-3倍。
整流滤波后的直流电压UI接在输入端和公共端之间，在输出端可以获得稳定的输出电压UOUT，正常工作时，输入输出电压差为2-3V。上图中电解电容的作用是改善负载的瞬态响应，瓷片电容主要是抵消因为长线传输引起的电感效应；
用一片7809和一片7909得到稳定电压+9V和-9V给集成运算放大器供电，7809输出的9V再经一片7805得到5V的输出，供给单片机和DA等数字芯片。
供给功率管的电源采用另外一个供电电路，主要是为了防止数字电路与模拟大功率器件之前的相互干扰。
公

共

地
数字线路接地
模拟线路接地

图 3-4 PCB地线布线规则

同时在PCB走线时，将数字地和模拟地分开走线，最后通过一个0欧电阻连在一起。最大限度的减小相互之间的干扰。
3.2单片机最小系统设计

图 3-5 单片机最小系统
该最小系统采用的是ＳＴＣ公司12C5408AD，该单片机自带１０位AD转换器。STC 12C5408AD系列单片机 是宏晶科技生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是高速，低功耗的51系列单片机，指令代码完全兼容传统8051，速度快8-12倍速。内部集成MAX810专用复位电路，4路PWM，8路高速10位A/D转换。12C5408AD的工作电压5.5V-3.5V 工作频率 0-35MHz 片上集成512字节RAM，8K ROM
图中C5、C6加上Y1=12MHz晶振，够成了单片机的晶振电路。C7和R1够成了单片机的复位电路，使之上电复位。ERR连接单片机的报警模块，当单片机检测到ADC0采回来的数据高于设定的数据时，单片机就会启动报警。同时关闭输出。C8为单片机的电源的退耦电容，主要是为了防止电源电压的波动对单片机产生干扰。
COM1 COM2连接按键，DAC0-DAC7连接DA。其中EA是DA使能脚，
ADC0，ADC1主要是采样，对电源的输出电压进行实时的监控，防止过压输出而损坏电源。一但检测到过流，关闭输出，同时启动报警，蜂鸣器响，报警灯闪。
单片机最小系统的地线全部接到数字地线上，与恒流源的地线分开走。防止地线之间的相互干扰。
3.3 DA输出设计
3.3.1 DA输出电路设计

图3-6 DA输出电路
DA输出电路采用8位DA转换器DAC0832， 利用TL431作为DAC0832外部参考电压基准源。DAC输出电压经过一个集成运算放大器进行放大，以提高其带负载的能力，运放的输出端接到稳压输出部分。C1是芯片的退耦电容，防止电源波动对芯片产生干扰。

3.3.2 DAC0832简介：
DAC0832是8分辨率的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。

3.3.3 D/A转换器的组成：
(1)倒T形电阻网络D/A转换器它由即倒T电阻网络、模拟开关、求和放大器及基准电源组成。
(2)输出模拟电压U0值与输入二进制值D为成正比的关系，从而能实现了D/A转换。
U0=-UR(Dn-12n-1 + Dn-22n-2+---+ D12+ D020)/2n (3.4)
U0为输出电压，D为输入二进制值，UR或（UREF）为基准电压

3.3.4 D/A转换器的主要技术指标
（1）．分辨率
　　DAC分辨率是指最小输出电压与最大输出电压之比。分辨率与DAC的位数有关，位数越高，分辨率值越小，分辨能力越高。
例如十二位数一模转换器的分辨率为
　 (3.5)
DAC 0832的分辨率为
VSEP=VREF* 2.5V/2560.01V （3.6）
DA输出电压为UOUT
UOUT=VSEP*A （3.7）
其中A由用户设置，调节输出电压大小

3.4 稳压输出设计
3.4.1输出电路图

图3-7 正电压稳压输出电路

图3-8 负电压稳压输出电路

图3-7所示为正电压稳压输出部分，其原理框图如下所示。

功率管放大电流
输出
DA
输出
集成运放放大
电压

过流保护与报警
输出电压
采样

图3-9 正电压稳压电路原理框图
3.4.2 OP-07简介
U4采用精度较高，低噪声的集成运算放大器OP-07，其引脚图如下

图 3-10 OP-07引脚图

OP-07高精度运算放大器具有极低的输入失调电压，极低的失调电压温漂，非常低的输入噪声电压幅度及长期稳定等特点。可广泛应用于稳定积分、精密经验值电路、比较器及微弱信号的放大。

3.4.3电压放大分析：
1.正电压输出分析
DA输出的电压，，输入到集成运放OP-07的同相输入端。PO1是OP-07的调零电阻。当OP-07输入电压为零时，其输出电压也应该为零。如果输入为零，输出不为零，则可以通过PO1来调节，使输入为0时，输出为0。OP-07采用正负12V双电源供电，正负电源端所接的C9 、C11主要是去除电源对运放的干扰，防止因电源波动影响运放正常工作。R4、R15、PO2构成了运放的反馈回路。OP-07的放大倍数主要是由反馈回路R4、R15、PO2的值决定，所以在调试时，应该调节PO2，达到我们想要的放大倍数。
2.负电压输出分析
DA输出的电压，，输入到集成运放OP-07的反相输入端。PO3是OP-07的调零电阻。OP-07采用正负12V双电源供电，正负电源端所接的C10 、C12主要是去除电源对运放的干扰，防止因电源波动影响运放正常工作。R16、R17、PO4构成了运放的反馈回路。OP-07的放大倍数主要是由反馈回路R16、R17、PO4的值决定，所以在调试时，应该调节PO4，达到我们想要的放大倍数。

3.4.4 电流放大分析
运放的带负载的能力很弱，所以必须接到一个达林顿管的基极，通过达林顿管来放大电流。我们选用中功率达林顿管TIP122，TIP122内部是由两个三极管构成。其最大输出电流可达5A，而我们设计要求为500mA，远小于5A，所以符合设计要求。但是功率管必须要加装散热片。

图3-11 TIP122内部电路原理图
3.4.5 过流保护与报警电路分析
R30为一个热稳定性好的2Ω小阻值功率电阻，它是输出部分电流采样电阻，电阻上流过电流时，由欧姆定律可知，在它上面必定产生一个压降。例如输出电流为0.5A时，则它上面的压降为U=IR=0.5A×2Ω=1V。通过电阻上产生的压降，我们可以得知电路是否过载。
采样电阻上并联一个4.7K电位器，再连到一个NPN三极管Q9的基极，当电路中的电流过大时， 三极管Q9的基极电流Ib也变大，当大到让其CE导通时，Q1的基极电流Ib变大，当基极电流Ib足够大时，Q1导通，报警电路触发。其中R18、C26组成一个RC延时电路，其主要目的是防止电路瞬时尖峰电流造成误报警与保护。当电路中因为为干扰有尖峰电流时，Q9先导通，给电容C26充电，因为尖峰电流的时间极短，所以C26电容还未充满，此时Q1基极电流小，不足以让Q1导通，所以即使有尖峰电流，电路也不会报警。只有当电路中电流持续过大时，电路才会触发报警。负电压的报警电路与正电压输出端原理相同。
正电压输出端报警电流的大小由PO7这个电位器决定，负电压输出端的报警电流由PO11这个电位器决定，只需要调节这个电位器，就可以调节报警电流的大小。报警电路如图下所示

图3-12 声光报警电路
上图为声光报警电路，当正电压报警电路中的三极管Q1和负电压报警电路中的三极管Q7导通时，上图中光耦导通，发光二极管亮， 时给连接单片机17脚的ERR由原来的高电平会变成低电平。单片机通过检测这个脚的电平状态，可以判断是否过载。如果过载，将DA的使能脚变成高电平，关闭DA输出，保护电路，同时控制蜂鸣器发出报警声。

3.5 电压采样电路设计
电压采样电路图如下

图 3-13 电压采样电路
电压采样电路主要是将输出电压经过AD转换，送入单片机处理，并显示出来。由于本设计选用的单片机自带8路10位AD。所以我们可以直接将采集的电压送到单片机进行处理。但是采集的电压中有一路是负电压，而本单片机不能直接将负电压进行AD转换。所以必须对负电压进行处理，变成正电压。
由于单片机采集的最大电压为5V，而我们设计要求输出0-9.9V超出来，AD转换的量程，所以必须加一个分压电路，进行分压。将0-.9.9V转换成0-4.95V进行转换。如上图所示，用2个100K的电阻进行分压，然后加上两个精密可调电位器进行微调。以确保ADC0的值为1/2输出电压。
负电压经过分压之后，还是负电压，所以必须加一个电路使其变成正电压。而利用集成运算放大器可以组成一个加法器，把负电压转换成正电压。再将转换后的正电压送入到单片机AD进行处理，并在数码管上显示。

3.6 数码管显示电路设计
数码显示电路如下所示

图3-14 数码管显示电路

显示部分采用四位数码管，前面两位显示设定的电压，后面两位用于显示实际输出的电压。用数码管显示信息时，由于每个数码管至少需要8 个I/O 口，如果需要多个数码管，则需要太多I/O 口，而单片机的I/O 口是有限的。
在实际的单片机系统中，往往需要多位显示。动态显示是一种最常见的多位显示方法，应用非常广泛。
所有数码管的段选全部连接在一起，如何能显示不同的内容呢？动态显示是多个数码管，交替显示，利用人的视觉暂留作用使人看到多个数码管同时显示。
在编程时，需要输出段选和位选信号，位选信号选中其中一个数码管，然后输出段码，使该数码管显示所需要的内容，延时一段时间后，再选中另一个数码管，再输出对应的段码，高速交替。
在动态显示程序中，各个位的延时时间长短是非常重要的，如果延时时间长，则会出现闪烁现象；如果延时时间太短，则会出现显示暗且有重影。
静态驱动就是给单独每一个LED供电。这样每个LED都有足够的电流，亮度也相应的比较高。
动态扫描驱动就是把本来供给一个LED灯的电流，同时分给了N个灯，所以它的亮度会有所降低。当然在同时供给两个led灯电流时不是平均的分配电流，而是电流不断地在两led间扫描，其扫描频率达到了每秒钟100次，也就是说电流在1/100秒内是供个其中一个led，在下一1/100秒内是供给了另一个led。
其实这两个led是在不断的亮灭，只是人眼的视觉暂留效果让我们察觉不到它们在不断的亮灭，只要扫描频率达到了每秒64次以上，人眼就分辨不出来了。
由上面的分析可以得到限流电阻R的值
（3.8）
若我们想让这个4位数码管的每个工作时的电流为8mA.Uled为正常工作时的电压取1.7V。则我们可以得出限流电阻的取值为
（3.9）
所以我们选取100欧的限流电阻。这样每个LED工作时的电流约为8mA.在保证LED能亮的同时不会被烧坏。
段驱动部分主要采用了一片74LS138，74LS138 为3 线－8 线译码器。采用译码器主要是为了节约单片机的IO口，因为所选的单片机IO口有限。

4 系统软件设计

4.1系统软件设计总流程图
开始

初 始 化

改变
输出

YES
读取输入量，改变
DA输出

NO

显示并输出

输出过流
NO

YES
关闭DA输出
声光报警

图4-1 软件系统流程图
软件系统设计主要分为DA输出，AD采集，显示，按键，报警这几个部分。通电之后，程序先初始化，判断键盘有无输入，若无输入，则继续等待输入。若有输入，则读取输入的值，并相应的改变输出，并显示输出。输出时对输出的电压进行检测，再送回单片机进行处理，同时检测报警电路与单片机的接口，看电平有无变化，若发现报警电路启动，则说明过载，此时应关闭DA输出，并发出声光报警。如果没有过载，则继续输出，并显示

4.2 AD转换程序设计
开始

返回
转换千位数
转换百位数
转换十位数
转换个位数

转换千位数

声明变量与函数

图4-2 AD转换流程图

当AD测量到电压为5V时，ADC转换的结果为255，由于我们希望七段数码管上显示5000，所以要把255*19.6，才会得到5000；在此将乘以196.而非19.6，如此将可得到10倍大的值，即50000.将此值除以10000，所得的商数输出到七段数码管的千位数；将results除以1000，其商数再除以10，所得的余数输出到七段数码管的百位，再将results除以100.其商数再除以10，所得的余数输出到七段数码管的十位数；将results除以10.所得的余数再输出到个位。但是由于我们显示的步进电压为0.1V。所以我们只要用4位数码管的2位就行，所以我们将所得的数只保留下千位与百位，其余舍去。

4.3 DA转换程序设计
键盘对单片机输入数据，（所要得到的电压值），单片机将得到的数据进行转化成D/A转换器DAC0832所需要的数字信号。
假设键盘输入的电流值为A,由于DAC0832为8位的D/A转换器，待转换的数字信号最大值为2^ 12-1=255,考虑到数值连续性问题细调D/A采用250档.
而我们选用的基准电压源为2.5V，所以每档的电压值为0.01V。DA最大输出为99/250 。输出最大电压为0.99V，经过放大之后变为9.9V。
数据=FF

输出数据到
DAC
读取键盘输入数据
初始化
程序入口

输出
YES

NO

图 4-3 DA输出流程图

5 系统调试与仿真

5.1.硬件调试
做硬件焊接完成之后，我们必须对硬件进行