51单片机直流步进稳压电源设计+源程序+电路图(3)
2.1 系统硬件结构设计
2.1.1 功能模块
据功能设计要求，硬件电路可分为四个功能模块:
1）液晶显示电路：显示当前输出电压值。
2）按键电路：设定电压值、步进值大小。
3）继电器控制电路：按要求改变电阻网络的阻值。
4）LM317的应用电路：输出可控稳定电压（直流转直流）。
2.1.2 系统框图
系统结构框图如图2.1所示
图2.1 系统结构图
2.2 方案论证
由键盘输入所需电压值，经单片机计算处理后，根据处理结果调控电阻网络的阻值，然后将输出电压送至液晶屏显示。输出电压与接在集成稳压器的应用电路中的电阻网络的阻值变化成线性关系。方案是可行性依赖于集成稳压器输出电压的可调性和单片机的计算控制能力。下面是具体的器件选择和电路设计。
2.2 器件选择
2.2.1 集成稳压器
选用典型的LM317三段可调式集成稳压器，线性调整率和负载调整率的设计要求都能满足，应用电路也比较简单，使用方便。
2.2.2 按键电路
方案一：直接搭建4×4按键矩阵， P1^0～P1^3接四根列线, P1^4～P1^7接四根行线。此方案需使用8位引脚并且按键扫描程序要另外编写。
方案二：使用4×4键盘解码芯片74C922，此方案需使用5位引脚，可直接从片内锁存器读取键值，不必另外编写获取键值的程序。
比较两种方案，方案二优势明显，多出的引脚配合其他I/O口还可进行功能扩展。
2.2.3 显示屏的选择
本系统只需显示直流电压值，精确到0.1V，即DC x.xxV，算上空格在内只有7个符号。显示器件有两个选择，一个是用6位7段数码管（7SEG-MPX6），一个是使用1602液晶屏。
如果使用数码管动态显示，需要通过复杂的编程来实现，并且只能显示少数的几个字符。因此显示电路选用LM016L液晶屏，16×2（两行，每行16个字符）显示，每个字符用5×7点阵显示，8位数据引脚和3位控制引脚和单片机连接。本系统只需使用液晶屏的第一行，第二行留待扩展功能使用。
2.2.4 微处理器的选择
作为控制系统核心，微处理器管理并控制整个系统的运行。微处理器的选取需要对性能、功耗、价格、开发的难易程度等因素进行综合考量。选定微处理器后，就可以进行外围电路的设计。
本系统设计方案对微处理器的运算处理能力没有太高的要求，一般的8位单片机就可以满足设计需求。8位机占单片机市场很大比率，近年来AT89C51在我国非常流行，这是由美国Atmel公司开发生产的，其最大的特点是含有可以多次重复编程的快速擦写存储器FlashROM，并且可以直接用编程器擦写，使用非常方便。因此作者选取这种常用的低电压、高性能的CMOS 8位微控制器作为控制核心，由丰富的I/O口来满足功能设计要求。
3 硬件设计
3.1 单片机—AT89C51
AT89C51是一种低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
3.1.1 主要特性
•与MCS-51 兼容
•4K字节FLASH
•全静态工作：0Hz-24MHz
•三级程序存储器锁定
•128×8位内部RAM
•32可编程I/O线
•两个16位定时器/计数器
•5个中断源