基于STC12C5A32S2單片機(jī)數(shù)控電源兼電子表電路模塊設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)利用STC12C5A32S2用其自帶的8路AD、2路PWM 來實(shí)現(xiàn)數(shù)控電源的控制部分和信息的采集部分， P0到P4個(gè)IO4實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示部分，既可以作為數(shù)控穩(wěn)壓電源使用又可以做數(shù)字鐘和鬧鐘，既可以用數(shù)碼管顯示又可以1602液晶顯示。其實(shí)充分利用 STC12C5A32S2自帶的8路AD、2路PWM完全可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)充電的多功能數(shù)字鐘，單片機(jī)既可以來顯示數(shù)字鐘，又可以對(duì)電池進(jìn)行充電，電池給單片機(jī)供電，當(dāng)電池沒電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)充電，可是最后由于硬件的原因沒有完成，但是當(dāng)時(shí)進(jìn)行數(shù)字鐘改進(jìn)時(shí)的一個(gè)思想。

　　單片機(jī)部分主要是用來控制系統(tǒng)的運(yùn)行，采集電壓和通過PWM給充電器提供一個(gè)基準(zhǔn)電壓，利用內(nèi)置AD對(duì)電源輸出的電壓，電流進(jìn)行檢測，單片機(jī)控制1602液晶進(jìn)行顯示，控制數(shù)碼管進(jìn)行數(shù)碼管顯示，控制按鍵對(duì)各個(gè)界面進(jìn)行切換，蜂鳴器用來實(shí)現(xiàn)報(bào)警，鬧鐘時(shí)間到了就進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警。顯示部分分為兩種，1602液晶顯示和數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管可以顯示電壓值和電流值，時(shí)間，鬧鐘。按鍵用來切換數(shù)碼管顯示不同的界面。

　　系統(tǒng)的硬件部分：

　　一、電源（模擬）部分

　　圖2 電源仿真圖

　　通過此電路，將電源電壓穩(wěn)定在5V，此時(shí)取的基準(zhǔn)點(diǎn)位3.6V，當(dāng)輸出電壓高于7.2V時(shí)，這時(shí)，U1:A的反向端電壓會(huì)高于3.6V，這時(shí)輸出會(huì)減小，從而使輸出電壓減小，反之，當(dāng)輸出電壓偏小時(shí)，使輸出電壓增大。通過調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓，可以實(shí)現(xiàn)電源電壓可變，本系統(tǒng)就是利用這一原理對(duì)電池進(jìn)行充電。對(duì)于電流取樣，就好比B3位電池，R4是一個(gè)比較小的電阻，對(duì)電路的影響不大，當(dāng)對(duì)電阻兩端的電壓進(jìn)行采樣之后，在除以電阻就可以算出其流過電池的電流，對(duì)于電池兩端的電壓取樣，利用的是R7和R8，采集R7兩端的電壓U7，則u=U7/R7*（R7+R8），對(duì)于電流的采集，利用的是同向比例放大器，取樣電阻選擇的是0.2歐姆，當(dāng)電壓放大五倍時(shí)正好采集到的電壓值等于電流的值，不過仿真和實(shí)際的電路會(huì)有區(qū)別。

　　還有另一種做智能充電器的方案，利用減法器實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的采集，感覺這種采集電流的要比我的要好。這一個(gè)電路，利用兩路PWM來實(shí)現(xiàn)對(duì)電源基準(zhǔn)點(diǎn)的調(diào)節(jié)作用，兩路ADC分別進(jìn)行對(duì)電壓的采樣和對(duì)電流的采樣。利用二極管的單向?qū)щ娦詫陕稰WM進(jìn)行隔離，當(dāng)電流大時(shí)，二極管導(dǎo)通，從而使輸出的壓降減小，當(dāng)電流偏小時(shí)，二極管截止，控制電壓的一路起作用，使電源電壓增加，從而達(dá)到穩(wěn)流的作用，當(dāng)進(jìn)行恒壓充電時(shí)，電流一般較小，二極管截止。

　利用減法器對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集，在信號(hào)的采集方面具有一定的優(yōu)勢。

　　減法器電路

　　　二、數(shù)字電路模塊設(shè)計(jì)部分

　　系統(tǒng)選擇的是STC12C5A32S2，此類單片機(jī)具有4個(gè)16位定時(shí)器，P0到P4個(gè)IO口，其中P1口可以作為8路AD采集，具有10位精度的ADC，轉(zhuǎn)換速率可達(dá)250K/S；2路PWM，既可以當(dāng)兩路DA，又可以再實(shí)現(xiàn)兩個(gè)定時(shí)器，還具有雙串口的功能（以前用過，通過這次再次使用，更加進(jìn)一步了解了串口通信的原理，接受和發(fā)送的區(qū)別）。

　　1、單片機(jī)最小系統(tǒng)

　　圖4 單片機(jī)最小系統(tǒng)

　　單片機(jī)最小系統(tǒng)由震蕩電路，復(fù)位電路，單片機(jī)和電源組成，單片機(jī)的P0口加了上拉電阻。

　　2、系統(tǒng)的顯示部分

　　此系統(tǒng)的顯示部分有兩個(gè)，1602液晶顯示和數(shù)碼管顯示，1602液晶利用其自帶的英文字庫在液晶中顯示信息，數(shù)碼管根據(jù)二極管的導(dǎo)通和截止顯示不同的數(shù)字。

　　圖5 1602單元

　　VCC和GND為1602液晶提供電源，滑動(dòng)變阻器用來調(diào)節(jié)1602的亮度，單片機(jī)通過P0口和RW、RS、E為1602寫地址和寫命令，從而時(shí)液晶進(jìn)行顯示。

　　圖6 數(shù)碼管顯示單元

　　數(shù)碼管分為共陰極數(shù)碼管和共陽極數(shù)碼管，這里我選擇的是4位連體共陽極數(shù)碼管，由于單片機(jī)驅(qū)動(dòng)能力有限，故不能直接用單片機(jī)給數(shù)碼管供電令其顯示，在這里三極管的功能像是開關(guān)的作用，當(dāng)IO口位高電平時(shí)三極管截止，數(shù)碼管不顯示，當(dāng)IO口位低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，數(shù)碼管顯示。

　　3、時(shí)鐘電路

　　由于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字鐘的方法很多，有定時(shí)器的還有通過時(shí)鐘芯片的，定時(shí)器的芯片有點(diǎn)誤差較大于是選擇運(yùn)用時(shí)鐘芯片，這里時(shí)鐘芯片選擇的時(shí)DS1302。 DS1302是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，附加31字節(jié)靜態(tài)RAM，采用SPI三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)和RAM數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘可提供秒、分、時(shí)、日、星期、月和年，一個(gè)月小與31天時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整，且具有閏年補(bǔ)償功能。 工作電壓寬達(dá)2.5～5.5V。采用雙電源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力。DS1302用于數(shù)據(jù)記錄，特別是對(duì)某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄上，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄，因此廣泛應(yīng)用于測量系統(tǒng)中。

　　圖7 時(shí)鐘芯片電路

　　4、蜂鳴器報(bào)警

　　在這里蜂鳴器實(shí)現(xiàn)的功能主要是報(bào)警的功能，當(dāng)腦鐘時(shí)間到，蜂鳴器報(bào)警一分鐘，當(dāng)電池充電充滿時(shí)進(jìn)行報(bào)警，起到保護(hù)和提醒的作用。

　　圖8 蜂鳴器報(bào)警電路

　　單片機(jī)給低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，從而有電流流過蜂鳴器，當(dāng)單片機(jī)給高電平時(shí)沒有電流流過蜂鳴器，從而蜂鳴器截止，IN4148主要是用來保護(hù)蜂鳴器，防止電流從蜂鳴器的負(fù)級(jí)流向正級(jí)。