計(jì)算機(jī)RS－232串行口是一種很常用的通信接口，一直在工業(yè)、科研中占有極為重要的角色。除作為簡單的串口通信外，許多用戶在串行口上開發(fā)了不少種類繁多、用途廣泛的擴(kuò)展產(chǎn)品，如手寫筆、RS-232／RS-485轉(zhuǎn)換接口、數(shù)據(jù)采集器等。這些產(chǎn)品大多需要有電源供電，如果由外部來給接口產(chǎn)品提供電源，難免繁瑣且增加成本，本文向大家介紹從PC機(jī)RS232串口獲取電源的簡單方法。

圖一所示是一種最簡單的正、負(fù)電源獲取方法。電路非常簡單，成本也很低，僅需要4只二極管和2只電容即可完成整個(gè)功能，該電路的缺點(diǎn)是電流有限、電壓不穩(wěn)定。為此需要對圖一的電路進(jìn)行改進(jìn)，以獲得更好的正、負(fù)電源獲取電路。

字串3

如圖二所示。在PC機(jī)通電啟動(dòng)初始化串行口前，RS-232接口中RXD、RTS、DTR信號(hào)線電壓約為-11V，經(jīng)由圖中二極管向六反相器UA～UF供電，反相器UA～UC和電阻R2、R3、電容C3組成振蕩器，經(jīng)UD～UF驅(qū)動(dòng)輸出方波。通過電容C4耦合和二極管整流至R1、C1、T1、DW、C2組成的電壓調(diào)整電路產(chǎn)生供給系統(tǒng)的Vcc電壓。初始化串行口后，RS-232接口中DTR、RTS信號(hào)線電壓轉(zhuǎn)換為約+11V，也經(jīng)電壓調(diào)整電路產(chǎn)生Vcc電壓，為單片機(jī)電路提供電源。

字串5

注意PC機(jī)串行口本身不具備提供過大電流的能力，當(dāng)從信號(hào)線上提取電流超過6mA時(shí)，信號(hào)線的電平將會(huì)下降許多，電流拾取過大還可能損害RS－232接口。

遇到的問題及解決方法

許多單片機(jī)系統(tǒng)的正常工作電流不大，但往往啟動(dòng)時(shí)電流遠(yuǎn)大于正常工作電流，這種情況可能出現(xiàn)啟動(dòng)時(shí)系統(tǒng)供電不足，導(dǎo)致單片機(jī)復(fù)位不良，從而造成單片機(jī)電路不能正常工作。

系統(tǒng)主要耗電大戶往往是單片機(jī)與存儲(chǔ)器，上電初始階段，單片機(jī)啟動(dòng)電流較大，會(huì)使串行口提供的Vcc電壓有所降低，單片機(jī)不能很快進(jìn)入正常工作狀態(tài)，而且此時(shí)程序存儲(chǔ)器的各端口引腳上的狀態(tài)也沒有達(dá)到穩(wěn)定，從而吸入更多的電流，由此產(chǎn)生不良循環(huán)使電壓Vcc進(jìn)一步下降，從而造成單片機(jī)不能正常復(fù)位啟動(dòng)。

解決問題的方法一是增加單片機(jī)上電復(fù)位時(shí)間，使單片機(jī)能可靠自動(dòng)復(fù)位；二是通過右圖所示的簡單電路來控制程序存儲(chǔ)器的選通時(shí)間。在上電初始階段，由于R2、C1的充電過程，使得三極管V1的集電極輸出YCS=“1”，使程序存儲(chǔ)器選通失效。當(dāng)R2、C1充電延遲一段時(shí)間后，YCS由“l(fā)”變“0”，程序存儲(chǔ)器進(jìn)入選通狀態(tài)，從而避免了由于單片機(jī)外圍電路上電時(shí)吸收電流過大而造成的非正常工作狀態(tài)。實(shí)踐證明，該方法行之有效。

.3開關(guān)管控制信號(hào)發(fā)生電路

為了精確控制開關(guān)電路的電壓輸出，本系統(tǒng)采用脈寬調(diào)制的控制方式調(diào)節(jié)開關(guān)管的工作狀態(tài)。8155把單片機(jī)的高頻脈沖信號(hào)分頻后變成適宜的開關(guān)脈沖信號(hào)，作為8155的計(jì)數(shù)脈沖和門控信號(hào)，單片機(jī)把給定值與傳感器采集的信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤差信號(hào)，根據(jù)電壓控制算法設(shè)置8155產(chǎn)生不同占空比（0～90％）的方波信號(hào)，經(jīng)過光電耦合器控制開關(guān)調(diào)整電路輸出設(shè)定的電壓。8155輸出端與開關(guān)電路進(jìn)行光電隔離，防止來自開關(guān)電源電路的騷擾信號(hào)影響單片機(jī)系統(tǒng)的正常工作。鑒于受控的開關(guān)電路輸出電壓的高精度和快速調(diào)整特性，可采用改進(jìn)的pid控制算法，它使得電壓調(diào)整快，超調(diào)量小，性能穩(wěn)定。

3.4監(jiān)測和保護(hù)系統(tǒng)

為了使智能穩(wěn)壓電源能可靠、安全地工作，本系統(tǒng)設(shè)置了多重監(jiān)測和保護(hù)系統(tǒng)，主要包括過熱保護(hù)、過流保護(hù)和短路保護(hù)，其中過熱保護(hù)采用中斷方式控制。單片機(jī)系統(tǒng)通過溫度傳感器和電流傳感器檢測開關(guān)電路的工作溫度和電源輸出電流，倘若溫度和電流超過給定值，單片機(jī)系統(tǒng)就切斷開關(guān)電路激勵(lì)信號(hào)并啟動(dòng)聲光報(bào)警。單片機(jī)對短路保護(hù)采用電壓和電流雙重檢測，只有當(dāng)電壓很低，電流很大時(shí)才啟動(dòng)短路保護(hù)。

3.5鍵盤及顯示電路

智能穩(wěn)壓電源的鍵盤與顯示部分裝在儀器操作面板上，由8位led數(shù)碼管，3個(gè)led指示燈以及16只鍵構(gòu)成，其中4位數(shù)碼管顯示電源電壓，4位數(shù)碼管顯示電流，3個(gè)燈作為報(bào)警顯示。鍵盤與顯示電路通過8155接口電路與8031相接。

4軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件是由一個(gè)主程序，兩個(gè)中斷服務(wù)程序和一個(gè)子程序組成，它控制著智能穩(wěn)壓電源有條不紊地工作。

主程序流程圖如圖4所示。

在初始化過程中，先是將8031各個(gè)口復(fù)位，然后從eerom中讀出上次關(guān)機(jī)前存入的數(shù)據(jù)，控制開關(guān)電路，并進(jìn)行顯示。初始化完成后，開中斷。若有中斷請求則響應(yīng)，否則進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣并讀給定值，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，若有短路或過流情況發(fā)生，則調(diào)用報(bào)警保護(hù)子程序，若沒有短路或過流情況發(fā)生，則接照電壓控制算法重新設(shè)置脈寬，激勵(lì)開關(guān)電路。兩個(gè)中斷服務(wù)程序分別是過熱檢測保護(hù)報(bào)警程序和鍵盤設(shè)定程序，子程序是保護(hù)報(bào)警程序。

5結(jié)語

本文所設(shè)計(jì)的智能穩(wěn)壓電源不僅能作為常規(guī)的科研實(shí)驗(yàn)電源用，而且可以通過軟件編程的方法使穩(wěn)壓電源產(chǎn)生連續(xù)變化的輸出電壓，作為電子產(chǎn)品（如音響功放等）性能（如零點(diǎn)漂移，動(dòng)態(tài)失真等）測試用電源，從而達(dá)到一機(jī)多用，提高儀器使用效率的目的。