基于AT89S51单片机的数控电源设计

２０１２年５月　绵阳师范学院学报　Ｍａｙ．，２０１２　第３１卷第５期　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｉａｎｙａｎｇ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓ　Ｖ０１．３１　Ｎｏ．５　基于ＡＴ８９　Ｓ５　１单片机的数控电源设计　周功明　，周陈琛　（１．绵阳师范学院物理与电子工程学院，四川绵阳６２１Ｏ００；２．汕头大学工学院机械电子工程系研究生院，广东汕头５１５０００）　摘要：该项设计的主要目的是设计一种数控电源。它利用单片机ＡＴ８９Ｓ５１作为主控芯片，控制数字／模拟　转换器的输出电流的大小，通过第一级运算放大器把输出的电流信号转换成电压信号，再经过第二级运算放大器　放大至相应的倍数，最后经过ＬＭ３１７恒流输出电压。此设计通过键盘电路与单片机Ｐ３口的高三位连接，读入控制　数据，利用软件进行判断，从而起到控制电源输出的作用。通过ＬＣＤ１６０２显示数控电源的设置状态或工作状态，实　现简单的人机对话。该项设计具有设计简单，控制灵活，调节方便，携带方便、成本低等优势，具有较强的实用性。　关键词：ＡＴ８９ｓ５１单片机；数控电源；设计　中图分类号：ＴＰ３６８　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２－６１２ｘ（２０１２）０５－００１８－０７　０　引言　电源技术是一门实践性很强的工程技术，广泛应用于教学、科研、生活等各行各业。当今电源技术融　人了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通信技术发展而来的现代信息　技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控电源在电　子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很　多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品　标准，才能够进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。目前所使　用的直流可调电源中，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦，具有功能简　单、难控制、可靠性低、干扰大、精度不够且体积大、复杂等诸多不足。利用数控稳压电源，能较好地解决以　上传统稳压电源的诸多不足，还可减小电源高频谐波干扰和非线性失真，同时便于ＣＰＵ数字化控制。从组　成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分¨．５　Ｊ。　１　设计说明　直流稳压电源是常用的电子设备，它能保证在电网电压波动或负载发生变化时，输出稳定的电压。随　着数控稳压电源在电子装置中的普遍使用，普通稳压电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确　度。因此，一个低纹波、高精度的数控稳压电源在仪器仪表、工业控制及测量领域中有着非常重要的实际　应用价值。　本设计就是要求设计一个低纹波、精度较高的数控稳压电源，其交流供电在１９８　Ｖ到２４２　Ｖ之间变化，　输出电压范围为０—１５　Ｖ，额定工作电流为１．０　Ａ，并具有“＋”、“一”步进电压调节功能，其最小步进为０．　Ｏ５　Ｖ，纹波不大于５０　ｍＶ，用ＬＣＤ液晶显示器显示其输出电压值。本设计的数控稳压电源可应用于仪器仪　表、工业控制及测量、实验教学与工程实践等诸多领域，以降低纹波、减小非线性失真、提高精度。　２方案设计与论证　电源输出电压的调整方式有连续调整和步进调整两种，前者适合采用模拟电路来实现，后者适合采用　数字电路来实现。由于本设计已经明确要求电源输出电压的调整方式为步进方式，因此，本设计选用数字　收稿日期：２０１２－０２—１１　回修日期：２０１２－０３－２７　作者简介：周功明（１９６３～），男，副教授，主要研究方向：电子与单片机应用技术。　・１９・　周功明等：基于ＡＴ８９Ｓ５１单片机的数控电源设计　第５期　电路来实现输出电压的控制。　按照工作原理，数字集成电路可以划分为标准逻辑器件、微处理器和可编程逻辑器件。标准逻辑器件　是传统数字系统设计中使用的主要器件，但是它的集成度较低，器件功能确定，使用它设计系统导致电路　使用数量多，同时更改设计困难。微处理器和可编程逻辑器件都可以克服上述缺点，但可编程逻辑器件工　作速度快，实现信号处理比较麻烦。微处理器的工作速度比可编程逻辑器件要慢，但是容易实现信号处　理。　本设计采用５ｌ系列单片机来控制，故选用微处理器ＡＴ８９￥５１单片机实现数控电源输出电压的步进调　整。因为数控电源属于低速工作系统，适合使用微处理器来实现输出电压的控制，并且ＡＴ８９￥５１单片机在　块芯片上集成了计算机的主要功能部件，它的指令系统又是按照工业控制的要求设计的¨１¨。　一显示部分可以采用ＬＥＤ数码管和液晶显示器两种方式，这里选用ＬＣＤ１６０２显示器来显示。在上述的　技术指标中，为了达到ｌＡ的输出电流，需要使用输出恒定电流的器件，对于ＬＭ３１７来说，还需要加一个散　热片；纹波小于５０　ｍＶ，说明需要进行相应的滤波；采取交流供电，这就需要设计交流变直流的电路来供芯　片正常工作　。　３硬件系统设计　３．１系统设计框图　本设计的硬件电路组成框图如图１所示。它包括显示电路、键盘电路、单片机电路、数９／模拟转换电　路、模拟信号放大电路。　图１所示数控电源的输出电压数值由键盘控制。通过键盘把需要输出的电压以步近方式输入到单片　机。在使用步进方式调整数据时，输出电压不能随着变化，以避免在调整过程中输出的电压不能满足要　求。输出电压应该在完成步进调整以后再发生变化。　显示电路既可以用来显示输出的电压值，也可以显示调整数值的过程。输出电压对应的数据被送人　Ｄ／Ａ转换器，Ｄ／Ａ转换器的输出随着它的输人数据的变化而变化，从而实现步进调整。由于Ｄ／Ａ的输出　不能满足要求值的大小，故还需要加运算放大器。　键　盘　电　路　＼　／　萱　片　机　电　路　电　压　卜＼　控　、　制　，　单　兀　一　模　拟　信　号　、　放　／　大　电　路　图１数控电源的硬件电路组成框图　Ｆｉｇ．１　ＮＣ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｄｉａｇｒａｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈａｒｄｗａｒｅ　模拟信号放大器包括电压放大和电流放大两部分。前者使得输出电压满足要求，后者是为了满足电　流输出的要求¨　。　３．２主要器件的选取　器件的选取是硬件设计的基础和前提，它关系到整个系统的设计、功能的实现以及成本的控制。本设　计单片机采用Ａｔｍｅｌ公司的８９￥５１，功能上满足要求，而且价格便宜，获取渠道方便。Ｄ／Ａ转换器采用　ＤＡＣ０８３２，它是８位并行输入模式，器件购买方便，价格适中。　本设计选用的显示模块是内核为ＨＤ４４７８０的字符型液晶显示模块，有８位数据接口，控制器内部带有　８０　８位（８Ｏ字节）的ＲＡＭ缓冲区。根据显示的容量可以分为１行１６个字、２行１６个字、２行２Ｏ个字等　等，这里采用常用的２行１６个字的１６０２液晶模块，它是用５，一ｃ７点阵图形来显示字符的液晶显示器，可以　满足本设计的显示要求　Ｊ。　第３１卷　绵阳师范学院学报（自然科学版）　・２Ｏ・　各芯片的供电电压均由２２０　Ｖ的市电转换获得。因此选用了三端固定输出集成稳压器７８１５、７８０５和　７９１５［引。　３．３单片机及其外围电路设计　３．３．１单片机电路设计　这里采用的是Ａｔｍｅｌ公司的ＡＴ８９￥５１单片机，其原理电路如图２所示。图中ＡＴ８９￥５１的Ｐ１口用作Ｉ／，　Ｏ　１２Ｉ，直接与液晶模块的数据总线Ｄｏ～Ｄ７相连；Ｐ３口Ｏ、１、３脚分别与液晶模块的控制线Ｅ、ＲＷ、ＲＳ相连，　在单片机程序执行过程中，对他们作出相应的控制，以驱动１６０２显示；Ｐ３．５一Ｐ３．７与按键电路相连接；Ｐ２　口用作ＩＶＯ口，直接与ＤＡＣ０８３２的数据总线Ｄｏ—Ｄ７相连¨ｌＪ－１引。　图３独立式键盘电路　Ｆｉｇ．３　Ｓｔａｎｄ—ａｌｏｎｅ　ｋｅｙｂｏａｒｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ　图２单片机电路设计　Ｆｉｇ．２　Ｃｉｒｃｕｉｔ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　３．３．２键盘电路设计　本设计通过设置三个按键，来实现电压的增减。　数控电源的键盘电路采用图３所示的独立式键　盘电路。在图３所示的电路中，３个按键开关分别与　单片机的Ｌ／Ｏ引脚Ｐ３．５一Ｐ３．７相连接。由于８９Ｓ５１　单片机Ｐ３口内部已经有上拉电阻，此处勿需再加驱　动电阻　。　３．３．３液晶显示模块设计　本设计中ＦＭ１６０２的接线图如图４所示。　在进行液晶模块的硬件调试时，必须注意连线　是否正确，尤其是正负电源的接线不能有错，否则可　图４　ＦＭ１６０２Ｃ及外围电路　能烧坏电路上的芯片　Ｊ。　Ｆｉｇ．４　ＦＭ１６０２Ｃ　ａｎｄ　ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｃｉｒｃｕｉｔ　３．３．４　Ｄ／Ａ转换模块及放大电路设计　ＤＡＣ０８３２是采样频率为八位的Ｄ／Ａ转换器件，芯片内有两级输入寄存器，使ＤＡＣ０８３２具备双缓冲、单　缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要（如要求多路Ｄ／Ａ异步输人、同步转换等）。由于本　设计的数控电源只需要一路输出，为简化电路组装和程序编写，此处ＤＡＣ０８３２的硬件电路采用直通方式接　口电路，只要二进制数据送到ＤＡＣ０８３２的数据口，则会自动把数据转为相应的电流。因为ＤＡＣ０８３２是电　流输出型，即它的输出电流与输人数字信号成正比，图５中的第一级运算放大器用来把电流输出信号转换　成电压输出信号。该级运算放大器的输出在送往下一级运放的同时也送到ＤＡＣ０８３２的引脚尺　用作反馈　信号。ＤＧＮＤ为数字量地线，ＡＧＮＤ为模拟量地线　川。　・２１・　周功明等：基于ＡＴ８９Ｓ５１单片机的数控电源设计　第５期　图５　Ｄ／Ａ转换模块及放大电路　Ｆｉｇ．５　Ｄ／Ａ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｍｏｄｕｌｅ　ａｎｄ　ａｍｐｌｉｉｆｃａｔｉｏｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ　对于ＤＡＣ０８３２的控制线，引脚ＩＬＥ直接与供电电源相连接，引脚Ｃｓ和ＸＦＥＲ接地，引脚ＷＲ　和ＷＲ　也　直接接地。这样，通电以后就可以使它工作，所有的控制信号始终有效，失去缓冲功能，即采用的是无缓　存、直通型应用方式　。　通过调节可调电阻使可调分流基准芯片ＴＩＡ３１的输出电压为５．１２　Ｖ，那么在ＤＡＣ的８脚输出电压的　分辨率为５．１２／２５６＝０．０２　Ｖ，也就是说ＤＡ输人数据每增加１，电压增加０．０２　Ｖ。在选择电阻时必须保证　ＴＬ４３１工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于１　ｍＡｌ６．７Ｊ。　从运放输出的电压由ＬＭ３１７的输入端输入，把调节端接到最终输出电压电流的地方，所获得的电压电　流从它的输出端获得。２脚串联一个１．２５Ｑ的电阻，那么稳定的基准电压１．２５Ｖ在该电阻上产生１Ａ的电　流。因此，输出电压与输入电压相等，输出电流也为１　Ａ　．８　Ｊ。　３．３．５　各芯片的供电电源设计　输出各芯片供电电源电路如图６所示。　ｌ　；Ｖ　（　，　　｛¨　ｊ　｛　７８ｌ５｝　７８０５　０（　　尊　ｆ　：ｌ｝　Ｃ７．　广２　Ｉａ　０ｌＩ　１　Ｆ５　ｌ１－　＿ＪＩ　　．　　ｌ：１ｌ　Ｉ　一　ｌ１ｌ　　ｉ　Ｉ　０　＋５　Ｖ｜　（　　｛Ｉ　、　一　＝　—１、　（　，　Ｉ　，　４　２Ｉ　一　Ｔ　ｐ３３ｕ　ｌ　。　ｊ。　　Ｉｌ１　　　：Ｃ９　）　｛ｌｌｘ　　Ｉ２２　ＤＩｌ　　ＩＣｌ　３　＾　，　出　Ｃ０｜ｌ＝±　｛ｐ　６３　　　｛　，　ＪｌＩ　　４７　：５Ｅ　１　Ｆ一－　１０＝　—Ｄ１—　ｎ　：　门　ｆ鄹　∞　＿　卜　：｛　Ｉ　ｌ；　Ｊ　：士　　｛｝　７Ｉ　９１５　ｌ　０　１５Ｖ　图６输出各芯片供电电源电路图　ｉＦｇ．６　Ｏｕｔｐｕｔ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｈｉｐ　供电电源采用７８１５，是为了改善纹波特性，在输入端加接电容，一般取值为０．３３ｕＦ；在输出端加接电　容，一般取值为０．１ｕＦ，其目的是改善负载的瞬态响应，防止自激振荡和减少高频噪声。还可以在７８ＸＸ系　列产品的输入输出端外接一个二极管ＶＤ，起输人短路保护作用。若输入端短路时使通过二极管放电，以　便保护集成稳压器内部调整管　Ｊ。　３．３．６数控电源原理总图　数控电源原理总图如图７所示。　第３１卷　绵阳师范学院学报（自然科学版）　・２２・　图７数控电源原理总图　Ｆｉｇ．７　Ｔｏｔａｌ　ＮＣ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｓｃｈｅｍａｔｉｃ　ｄｉａｇｒａｍ　４软件系统设计　本设计软件的作用是：控制电源电压的输出、ＬＣＤ显示以及键盘扫描。　４．１数控电源的软件流程框图　在图８所示数控电源的软件流程框图中，首先单片机被初始化。　单片机初始化包括以下内容：ＬＣＤ１６０２的初始化；设置数控电源的开　机输出电压，例如通过向数字／模拟转换器写人数据１１使得数控电　源的开机输出电压为５．０Ｖ。上述初始化工作完成以后，单片机执行　循环体ｗｈｉｌｅ里的内容。在该循环体内包括判断按键程序、设置、显　示与输出程序。　４．２主程序如下：　ｍａｉｎ（）　｛　ｗｈｉｌｅ（１）　图８数控电源软件流程框图　ｌａｇ＝０；ｆ　Ｐ３＝０ｘｆ４；　ｉｇ．８　ＤｉｇｉｔａｌｌＦｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｐｏｗｅｒ　／／Ｐ３锁存器的Ｐ３．７一Ｐ３．４，Ｐ３．Ｏ，Ｐ３．１，　ｌｆｏｗ　ｄｉａｇｒａｍ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｐ３．３口置１　ｖａｌｕｅ＝Ｐ３＆０ｘｅ０；／／读取外部中断源输入，并屏￣／／Ｐ３．０，Ｐ３．１，Ｐ３．２，Ｐ３．３，Ｐ３．４　Ｄｅｌａｙｍｓ（１０）；　／／延时ｌＯ毫秒　ｒｅｒｅａｄｋｅｙ＝Ｐ３＆０ｘｅ０；　／／再次读取键人数据，并屏蔽相关位　ｉｆ（ｋｅｙ＿ｖａｌｕｅ＝＝ｒｅｒｅａｄ—ｋｅｙ）　ｋｅｙ＿—ｌａｇ＝１；ｆ　ｉｆ（ｆｌａｇ）　｛　／／如按键有效　ｓｗｉｔｃｈ（ｋｅｙ—ｖａｌｕｅ）　｛　／／根据按键分支　・２３・　周功明等：基于ＡＴ８９￥５１单片机的数控电源设计　ｃａｓｅ　１９２：……　／／处理Ｐ３．５口按键　ｃａｓｅｌ６０：……　／／处理Ｐ３．６口按键　ｃａｓｅ　９６　…・　／／处理Ｐ３．７口按键　ｄｅｆａｕｌｔ：　第５期　ｂｒｅａｋ；　Ｐ２＝ｎｌ＋１：　／／无效按键，如多个按键同时按下　ＤｉｓｐｌａｙＭｓｇｌ（ｍｓｇ１）；　ＤｉｓｐｌａｙＭｓｇ２（ｍｓｇ２）；　ｌｆａｇ＝０；Ｄｅｌａｙｍｓ（１００００）；　｝　／／清按键标志　｝　｝　通过程序连续地对键盘进行扫描，首先读入引脚Ｐ３．５一Ｐ３．７的状态；接着执行一段１０ｍｓ的延时程　序；再次读人引脚Ｐ３．５一Ｐ３．７的状态；通过比较两次读人的状态实现软件去抖动。确定有按键被按下后，　利用程序可以判断哪一个引脚的输人为低电平，从而确定哪一个按键被按下。　５　系统测试　本节主要对各单元电路进行联合测试，检测它们是否达到设计要求。检查的项目包括输入、输出电压　范围与输出电流的测量、在输出电压范围内的步进调整值与纹波的测量。　５．１　输入、输出电压范围与输出电流的测量　用万用表的交流电压档、直流电压档和直流电流档分别对其输入、输出电压范围与输出电流进行了测　量。经检测其交流供电电压在１９８　Ｖ到２４２　Ｖ之间变化，输出电压在０—１５　Ｖ之间变化，额定工作电流为　１．０　Ａ，满足设计要求。　５．２　输出电压范围内的步进调整值与纹波的测量　用万用表的直流电压档、双踪示波器和电子毫伏表分别对其输出电压范围的步进调整值与纹波进行了测量。　经检测其“＋”、“一”步进电压调节的最小步进为０．０５　Ｖ，纹波为２８　ｍＶ，小于．５０　ｍＶ，满足设计要求。　６　结束语　电源控制数字化是当前电源发展的重要方向，随着信息技术的突飞猛进，将对开关电源技术的发展起　到巨大推进作用。数控电源的发展，主要朝着更高的数控精度和分辨率及更好的动态特性；更好的环保性　能；智能化与高可靠性；更广泛的应用等方向发展。本设计的数控稳压电源可应用于仪器仪表、工业控制　及测量、实验教学与工程实践等诸多领域，以降低纹波、减小非线性失真、提高精度，具有设计简单，控制灵　活，调节方便，携带方便、成本低等优势，克服了传统的直流稳压电源具有功能简单、难控制、可靠性低、干　扰大、精度不够且体积大、复杂等诸多不足，具有较强的实用性，有着广泛的应用前景。　参考文献：　［１］１７ＳＴＵ．基于５１单片机的数控直流电源［Ｊ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．１７ｓｔｕ．ｃｏｒｎ．２００７，１２：２２．　［２］　赫建国，郑燕，薛延霞．单片机在电子电路设计中的应用［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００６，５．　［３］张齐，杜群资．单片机应用系统设计技术一基于ｃ语言编程［Ｍ］．ｊＥ京：电子工业出版社，２００４，８．　［４］张义和，陈敌北．例说８０５１［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２００６，１．　［５］８０５１单片机的数控电源设计．电子技术［Ｊ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｃｅｍｂｅｄ．ｃｏｍ．２００８，７：３１．　［６］ＴＬ４３１特性及应用［Ｊ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｈｉ．ｂａｉｄｕ．ｔｏｍ．２００７，７：６．　［７］黄继晶等．电子元器件应用手册［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２００４．　［８］　户川治朗．实用电源电路设计［Ｍ］．高玉苹，唐伯雁，李大寨．北京：清华大学出社，２００６，５．　［９］松井邦彦．ＯＰ放大器应用技巧１００例［Ｍ］．邓学．北京：科学出版社，２００５．　［１０］ＤＡＣ０８３２输出之后的放大器选择［Ｊ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｚｈｉｄａｏ．ｂａｉｄｕ．ｃｏｍ．２００９，３：１９　［１１］周功明．基于单片机ＡＴ８９Ｓ５２的新型可编程数字温度测量系统的设计［Ｊ］．绵阳师范学院学报，２００９，２９（８）：　第３ｌ卷　绵阳师范学院学报（自然科学版）　・２４・　［１２］Ｒ．ＪＨｉｇｇｅｎｓ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ａ∞　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔｓ［Ｍ］．Ｎ．Ｊ．Ｐｒｅｎｔｉｃｅ—Ｈａｌｌ　Ｉｎｃ，２００１　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｄｉｇｉｔａｌｌｙ・—－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｐｏｗｅｒ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＡＴ８９　Ｓ５　１　Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ＺＨＯＵ　Ｇｏｎｇ—ｒｕｉｎｇ　，ＺＨＯＵ　Ｃｈｅｎ—ｃｈｅｎ　（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ＆Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｍｉａｎｙａｎｇ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｍｉａｎｙａｎｇ　Ｓｉｃｈｕａｎ　６２１０００；　２．Ｄｅｐｔ．ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｏ—ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇｒａｄｕａｔｅ　Ｓｃｈｏｏｌ，Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓｈａｎｔｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｔｏｕ　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　５　１５０００）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｉｍｅ，ｔｈｅ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ｈａｓ　ｓｐｒｅａｄ　ｔｏ　ｏｕｒ　ｌｉｒｅ，ｗｏｒｋ，ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｆｉｅｌｄｓ，ａｎｄ　ｐｏｗｅｒ　ｉｓ　ｅｓｓｅｎｔｉａｌ　ｔｏ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｄｅｖｉｃｅｓ．Ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｐｕｒｐｏｓｅ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｓ　ｔｏ　ｄｅｓｉｇｎ　ａ　ｄｉｇｉｔａｌｌｙ—ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ．ＡＴ８９Ｓ５　１　ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ａ　ｍａｓｔｅｒ　ｃｈｉｐ　ｔｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅ　ｄｉｇｉｔａｌ／ａｎａｌｏｇ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｏｕｔｐｕｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｓｔａｇｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ　ａｍｐｌｉｉｆｅｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｉｇｎａｌ　ｉｎｔｏ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｉｎｇａｌ，　ｔｈｅｎ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｓｅｃｏｎｄ　ｓｔａｇｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ　ａｍｐｌｉｉｆｅｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｎｄ　ｔｏ　ＬＭ３　１７　ｃｏｎｓｔａｎｔ—－　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｏｕｔｐｕｔ　ｖｏｌｔａｇｅ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｋｅｙｂｏａｒｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｗｉｔｈ　ｔｈｒｅｅ　ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐ　ｈｉｇｈ—Ｐ３　ｐｏｒｔ　ｔｏ　ｃｏｎｎｅｃｔ，ｒｅａｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｄａｔａ，ｕｓｉｎｇ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｔｏ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ　ｗｈｉｃｈ　ｐｌａｙ　ａ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｔｈｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ｐｏｗｅｒ．ＬＣＤ１６０２　ｄｉｓｐｌａｙ　ｄｉｇｉｔ—　ａｌｌｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｐｏｗｅｒ　ｂｙ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｕｓ　ｏｒ　ｗｏｒｋ　ｓｔａｔｕｓ，ｓｉｍｐｌｅ　ｍａｎ—ｍａｃｈｉｎｅ　ｄｉａｌｏｇｕｅ．Ｔｈｉｓ　ｄｅｓｉｇｎ　ｈａｓ　ａ　ｓｉｍｐｌｅ　ｄｅｓｉｎｇ，ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ，ｅａｓｙ　ｔｏ　ａｄｊｕｓｔ，ｅａｓｙ　ｔｏ　ｃａｒｒｙ，ａｎｄ　ｌｏｗ　ｃｏｓｔ　ａｄｖａｎｔａｇｅ，ｗｉｔｈ　ａ　ｓｔｒｏｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ，　ａｎｄ　ｈａｓ　ａ　ｂｒｏａｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＡＴ８９Ｓ５　１　ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｄｉｇｉｔａｌｌｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ；ｄｅｓｉｇｎ　（上接第１２页）　［６］Ｃａｍｅｒｏｎ，Ｐ．Ｊ．．Ｓｔｒｏｎｇｌｙ　ｒｅｇｕｌａｒ　ｇｒａｐｈｓ．Ｓｅｌｅｃｔｅｄ　ｃｏｐ　ｉｎ　ｇｒａｐｈ　ｔｈｅｏｒｙ（Ｂｅｉｎｅｋｅ，厶　ａｎｄ　Ｗｉｌｓｏｎ，Ｒ．　，ｅｄｓ）．Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ：　Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ．１９７８，３３７—３６０．　［７］　岳喜尚，高玉斌，胡红萍．一类双色有向图的本原指数［Ｊ］．河南师范大学学报（自然科学版），２００６，３４（４）：１—５．　［８］　Ｂａｉ　Ｚｈｕｘｉａｎｇ，Ｓｈａｏ　Ｙａｎｌｉｎｇ．Ｅｘｐｏｎｅｎｔｓ　ｏｆ　Ａ　Ｃｌａｓｓ　ｏｆ　Ｔｗｏ—ｃｏｌｏｒｅｄ　Ｄｉｇｒａｐｈｓ，Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｈａｎｘｉ　Ｕｎ￣ｅｍｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅ－　ｄｉｔｉｏｎ）．２００７，３０（１）：１９—２３．　［９］　Ｏｌｅｓｋｙ，Ｄ．Ｄ．，Ｓｈａｄｅｒ，Ｂ．Ｌ．，ｖａｎ　ｄｅｎ　Ｄｒｉｅｓｓｅｈｅ，Ｐ．．Ｅｘｐｏｎｅｎｔｓ　ｏｆｔｕｐｌｅｓ　ｏｆｎｏｎｎｅｇａｔｉｖｅ　ｍａ—ｔｒｉｘ．Ｌｉｎｅａｒ　Ａｌｇｅｂｒａ　ａｎｄ　ｉｓｔ　Ａｐ—　ｐｌａｃａｔｉｏｎｓ．２００３，３６３：２７５—２９３．　［１０］　Ｂｅａｓｌｅｙ，Ｌ．Ｂ．，Ｋｉｒｋｌａｎｄ，Ｓ．．Ａ　ｎｏｔｅ　ｏｎ　ｋ—ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ　ｄｉｒｅｃｔｅｄ　ｇｒａｐｈｓ．ＬｉｎｅａｒＡｌｇｅｂｒａ　ａｎｄ　ｉｔｓ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．２００３，３７３：６７—７４．　Ｅｘｐｏｎｅｎｔｓ　ｏｆ　ａ　Ｃｌａｓｓ　ｏｆ　Ｔｗｏ—ｃｏｌｏｒｅｄ　Ｄｉｇｒａｐｈｓ　ｗｉＵｌ　Ｌｏｏｐｓ　ＬＩＮ　Ｊｉａｎ—ｑｉｎｇ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ，Ｓｈｕｏｚｈｏｕ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｓｃｈｏｏｌ，　Ｓｈａｎｘｉ　Ｄａｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｕｏｚｈｏｕ　Ｓｈａｎｘｉ　０３６００２）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｔｗｏ—ｃｏｌｏｒｅｄ　ｄｉｇｒａｐｈ　Ｄ　ｉｓ　ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ　ｉｆ．ａｎｄ　ｏｎｌｙ　ｉｆ　ｔｈｅｒｅ　ｅｘｉｓｔ　ｎｏｎｎｅｇａｔｉｖｅ　ｉｎｔｅｇｅｒｓ　ｈ　ａｎｄ．ｊ｝ｗｉｈｔ　ｈ＋ｋ＞０　ｓｕｃｈ　ｔｈａｔ　ｆｏｒ　ｅａｃｈ　ｐａｉｒ（ｉ；ｊ）ｏｆ　ｖｅｒｔｉｃｅｓ，ｔｈｅｒｅ　ｅｘｉｓｔｓ　ａｎ（ｈ；ｋ）一ｗａｌｋ　ｉｎ　Ｄ　ｆｒｏｍ　ｉ　ｔｏ　ｊ．Ｔｈｅ　ｅｘｐｏ．　ｎｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ　ｔｗｏ—ｃｏｌｏｒｅｄ　ｄｉｇｒａｐｈ　Ｄ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍｉｎｉｍｕｍ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｈ＋ｋ　ｔａｋｅｎ　ｏｖｅｒ　ａｌｌ　ｓｕｃｈ　ｈ　ａｎｄ　ｋ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｅｘｐｏｎｅｎｔｓ　ｏｆ　ａ　ｃｌａｓｓ　ｏｆ　ｔｗｏ—ｃｏｌｏｒｅｄ　ｄｉｇｒａｐｈｓ　ｗｉｔｈ　ｌｏｏｐｓ　ｉｓ　ｔａｋｅｎ　ｉｎｔｏ　ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｈｅｎｃｅ，ｔｈｅ　ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｕｐｐｅｒ　ｂｏｕｎｄｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｘｐｏｎｅｎｔｓ　ａｒｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｔｗｏ—ｃｏｌｏｒｅｄ　ｄｉｇｒａｐｈ；ｌｏｏｐ；ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ　ｅｘｐｏｎｅｎｔ