基于STC12C5A32S2单片机数控电源兼电子表电路模块设计

　　系统利用STC12C5A32S2用其自带的8路AD、2路PWM 来实现数控电源的控制部分和信息的采集部分， P0到P4个IO4实现数据的显示部分，既可以作为数控稳压电源使用又可以做数字钟和闹钟，既可以用数码管显示又可以1602液晶显示。其实充分利用 STC12C5A32S2自带的8路AD、2路PWM完全可以实现全自动充电的多功能数字钟，单片机既可以来显示数字钟，又可以对电池进行充电，电池给单片机供电，当电池没电时，系统自动充电，可是最后由于硬件的原因没有完成，但是当时进行数字钟改进时的一个思想。

　　单片机部分主要是用来控制系统的运行，采集电压和通过PWM给充电器提供一个基准电压，利用内置AD对电源输出的电压，电流进行检测，单片机控制1602液晶进行显示，控制数码管进行数码管显示，控制按键对各个界面进行切换，蜂鸣器用来实现报警，闹钟时间到了就进行蜂鸣器报警。显示部分分为两种，1602液晶显示和数码管显示，数码管可以显示电压值和电流值，时间，闹钟。按键用来切换数码管显示不同的界面。

　　系统的硬件部分：

　　一、电源（模拟）部分

　　图2 电源仿真图

　　通过此电路，将电源电压稳定在5V，此时取的基准点位3.6V，当输出电压高于7.2V时，这时，U1:A的反向端电压会高于3.6V，这时输出会减小，从而使输出电压减小，反之，当输出电压偏小时，使输出电压增大。通过调节基准电压，可以实现电源电压可变，本系统就是利用这一原理对电池进行充电。对于电流取样，就好比B3位电池，R4是一个比较小的电阻，对电路的影响不大，当对电阻两端的电压进行采样之后，在除以电阻就可以算出其流过电池的电流，对于电池两端的电压取样，利用的是R7和R8，采集R7两端的电压U7，则u=U7/R7*（R7+R8），对于电流的采集，利用的是同向比例放大器，取样电阻选择的是0.2欧姆，当电压放大五倍时正好采集到的电压值等于电流的值，不过仿真和实际的电路会有区别。

　　还有另一种做智能充电器的方案，利用减法器实现对电流的采集，感觉这种采集电流的要比我的要好。这一个电路，利用两路PWM来实现对电源基准点的调节作用，两路ADC分别进行对电压的采样和对电流的采样。利用二极管的单向导电性将两路PWM进行隔离，当电流大时，二极管导通，从而使输出的压降减小，当电流偏小时，二极管截止，控制电压的一路起作用，使电源电压增加，从而达到稳流的作用，当进行恒压充电时，电流一般较小，二极管截止。

　利用减法器对信号进行采集，在信号的采集方面具有一定的优势。

　　减法器电路

　　　二、数字电路模块设计部分

　　系统选择的是STC12C5A32S2，此类单片机具有4个16位定时器，P0到P4个IO口，其中P1口可以作为8路AD采集，具有10位精度的ADC，转换速率可达250K/S；2路PWM，既可以当两路DA，又可以再实现两个定时器，还具有双串口的功能（以前用过，通过这次再次使用，更加进一步了解了串口通信的原理，接受和发送的区别）。

　　1、单片机最小系统

　　图4 单片机最小系统

　　单片机最小系统由震荡电路，复位电路，单片机和电源组成，单片机的P0口加了上拉电阻。

　　2、系统的显示部分

　　此系统的显示部分有两个，1602液晶显示和数码管显示，1602液晶利用其自带的英文字库在液晶中显示信息，数码管根据二极管的导通和截止显示不同的数字。

　　图5 1602单元

　　VCC和GND为1602液晶提供电源，滑动变阻器用来调节1602的亮度，单片机通过P0口和RW、RS、E为1602写地址和写命令，从而时液晶进行显示。

　　图6 数码管显示单元

　　数码管分为共阴极数码管和共阳极数码管，这里我选择的是4位连体共阳极数码管，由于单片机驱动能力有限，故不能直接用单片机给数码管供电令其显示，在这里三极管的功能像是开关的作用，当IO口位高电平时三极管截止，数码管不显示，当IO口位低电平时，三极管导通，数码管显示。

　　3、时钟电路

　　由于单片机实现数字钟的方法很多，有定时器的还有通过时钟芯片的，定时器的芯片有点误差较大于是选择运用时钟芯片，这里时钟芯片选择的时DS1302。 DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗的实时时钟芯片，附加31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小与31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。 工作电压宽达2.5～5.5V。采用双电源供电（主电源和备用电源），可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。DS1302用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，因此广泛应用于测量系统中。

　　图7 时钟芯片电路

　　4、蜂鸣器报警

　　在这里蜂鸣器实现的功能主要是报警的功能，当脑钟时间到，蜂鸣器报警一分钟，当电池充电充满时进行报警，起到保护和提醒的作用。

　　图8 蜂鸣器报警电路

　　单片机给低电平时，三极管导通，从而有电流流过蜂鸣器，当单片机给高电平时没有电流流过蜂鸣器，从而蜂鸣器截止，IN4148主要是用来保护蜂鸣器，防止电流从蜂鸣器的负级流向正级。