淮南师范学院电气信息工程学院自动化专业proteus课程设计
若 RSTDISBL 熔丝位编程， PC6 作为 I/O 引脚使用。注意 PC6 的电气特性与端口 C 的其他引脚不同。 若 RSTDISBL 熔丝位未编程，PC6 PC6/RESET 作为复位输入引脚。持续时间超过最小门限时间的低电平将引起系统复位。门限时间见 P 35Table 15 。持续时间小于门限时间的脉冲不能保证可靠复位。 端口 C 的其他功能见后。 端口 D 为 8 位双向 I/O 口，具有可编程的内部上拉电阻。其输出缓冲器具有对称的驱动特性，可以输出和吸端口 D(PD7..PD0) 收大电流。作为输入使用时，若内部上拉电阻使能，则端口被外部电路拉低时将输出电流。在复位过程中，即使系统时钟还未起振，端口 D 处于高阻状态。 端口 D 的其他功能见后。 复位输入引脚。持续时间超过最小RESET 门限时间的低电平将引起系统复位。持续时间小于门限时间的脉冲不能保证可靠复位。 AVCC 是A/D转换器、端口C (3..0)及ADC (7..6)的电源。不使用ADC时，AVCC 该引脚应直接与VCC 连接。使用ADC时应通过一个低通滤波器与VCC 连接。注意，端口C (5..4)为数字电源， VCC。 AREF ADC7..6(TQFP 与MLF封装 ) A/D 的模拟基准输入引脚。 TQFP与MLF封装的ADC7..6作为A/D转换器的模拟输入。为模拟电源 - 5 -
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作为10位ADC通道。
3.2 电源电路原理 3.2.1 基本设计方案
让我们从最简单的稳压电源开始。它包括两个主要部件：一个三极管和一个产生基准电压的稳压二极管。
图3.2.1
该电路的输出电压为 Uref-0.7V。这个 0.7V 是三极管 B、E 极之间的电压降。稳压二极管和电阻产生了一个不受输入波动与干扰影响的稳定基准电压。三极管需要控制更高的电流（比较二极管和电阻单独提供的而言）。在这个电路中三极管仅放大电流，这个电流=输出电流/三极管hfe（hfe 可以在三极管的数据表中查到）。
这一电路的问题：当输出短路时三极管会烧掉；它只能提供一个固定的输出电压。这些严重问题使得这个电路无法实际使用，但这个电路仍旧是所有电子稳压电源的基本构件。为了解决那些问题你需要一些关于调整输出端输出电流和一个可变的基准电压的“谋略”，当然这也使得电路更加复杂了。最近的十几年来人们已经使用运算放大器来实现这些“谋略”了。运算放大器可以用于模拟量的加、减、乘或进行电压和电流的逻辑或。
今天的微控制器速度已经可以通过软件轻而易举地实现这一切。而且更妙的是电压表和电流表成了免费的副产品。微控制器的控制环无论如何都必须知道电压和电流
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值。你刚好也要显示它。我们要从微控制器得到的是：一个在所有时间都用来测量电压和电流的 A/D转换器；一个根据命令为功率三极管提供基准电压的 D/A 转换器。问题是那个 D/A 转换器的速度要非常快。如果在输出端检测到了短路，那么我们必须立即减小三极管 B 极上的电压，否则这个三极管就会损坏。“快速”意味着要达到毫秒级，如同运算放大器一样。Atmega8 的 A/D转换器已经足够快了，但显然它没有 D/A转换器。使用脉宽调制和模拟低通滤波器是可以得到一个 D/A转换器的，但是这样速度太慢了，无法通过软件立即实现短路保护。如何实现一个高速 D/A转换器呢？ 3.2.2 R-2R 阶梯 D/A
有很多方法可以实现 D/A 转换器，但我们需要的是高速、低价、易于与微控制器连接的。这个 D/A就是著名的“R-2R 阶梯”。它仅由电阻（两个规格，其中一个值是另一个的两倍）和开关组成。
图3.2.2
上面给出了一个 3 位R-2R D/A转换器。控制逻辑在 GND和 Vcc 之间转换开关。逻辑 1接开关至 Vcc，逻辑 0 至 GND。这个电路能做什么呢？它可以提供以 Vcc/8 为步进值的电压。一般来讲输出电压= Z *(Vcc/(Zmax+1)，Z 是数字编号（digital number）。当 3 位 A/D转换器时，Z 是 0-7。
为了取代额外的开关，我们将 R-2R 阶梯电路接至微控制器输出线路。Atmega8 的输出引脚可以提供10mA电流，但注意这时已经出现了电压衰减。我们将使用 0-5V整个输出范围，所以输出端的负载要小于1mA。换而言之我们会采用 5K和 10K电阻来实现一个 R-2R阶梯电路。
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Atmega8 的A/D转换器具有 10 位分辨率。我们也需要采用这样分辨率的 10 位 D/A转换器。也就是说我们需要 10个没被其它功能占用的输出引脚。这是个小小的挑战，因为我们还有键盘、 LCD、至 PC 的 I2C串行接口等，但 Atmega8 相当棒，正好适合这些。
3.2.3 更详细的稳压电路设计
这里是一个更为详尽的设计。
图3.2.3
这个电路是无法使用的。但它对理解稍后的最终电路方案大有裨益。那么这个电路有什么错误呢？有两个问题：DAC（数字/模拟转换器）无法为功率三极管提供驱动电流； 微控制器工作于 5V，所以 DAC 的最大输出为 5V，这意味着功率三极管后的输出电压是 5-0.7=4.3V。为了解决上面两个问题，我们必须增加电压和电流放大器。 3.2.4 最终的电压调整电路
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图3.2.4 电压调整电路原理图
对于 30V 输出我们必须将 DAC 的 5V 起码放大 6 倍。我们采用如上图所示的一个 PNP 和一个 NPN三极管组合。这个电压放大器电路的系数为：Vampl= (R10 + R11)/R11。
系统自身供电电压 Vcc=+5V，采取了“板载”7805提供的方式，以更加容易获得“稳定、干净”的“系统电源”；而在7805的前面，采用了三端稳压器7812来进行“预稳压”的供电方式......以便为更大的负载（譬如LCD的背光）提供更大的电流可能性；之所以“增加”了一个7812预稳压，是为一个相对比7805的耐压更加高一些的指标值。
3.2.5 ATmega8 D/A 转换电路
DAC 输出 - 9 -
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