基于—atmega8(AVR)数控恒流源论文
摘要
随着电子技术的深入发展，各种智能仪器越来越多，涉及领域越来越广，而仪器对电源的要求也越来越高。根据主流应用需求，本文提出一种数控恒流源设计方案。本设计方案采用AVR 8位高速嵌入式单片机ATmega8作为直流恒流源的控制、显示和输出电流检测核心，实现20mA到2000mA数控可调直流恒流源。系统的显示部分采用LCD1602液晶显示屏实时显示设定电流值和实测电流值；输出电流控制采用10位串行D/A芯片TLC5615输出模拟量；电流测量采用低温漂大功率的水泥电阻取样电阻，利用ATmega8内部的10位A/D进行电流检测和监控。硬件电路恒流部分的控制端采用多个精密运算放大器OP07接成闭环反馈控制形式，受控部分采用达林顿管进行扩流、精确输出设定电流。电源部分采用大功率变压器供电，多级电容滤除纹波干扰；电源输出采用三端稳压芯片进行稳压，并且利用大功率达林顿管进行扩流以满足后级功率需求。
目次
摘要 ............................................................... I
目次 .............................................................. II
前言 (1)
第1章总体方案设计 (1)
1.1 总体方案概述 (1)
1.2系统设计框图 (2)
1.3 ATmega8芯片简介 (2)
主要特性 (2)
第2章硬件的配置及功能的实现 (3)
2.1电源模块的设计方案 (4)
2.2恒流源模块的设计方案 (4)
2.3电流采样电阻的设计方案 (4)
2.4 控制模块的设计方案 (4)
2.5 显示模块的设计方案 (5)
2.6 详细硬件设计 (5)
2.6.1电源电路的硬件设计 (5)
2.6.2键盘、显示、D/A模块、控制部分硬件设计 (6)
2.6.3恒流及采样电路的硬件设计 (6)
第3章软件的配置及功能的实现 (7)
主程序设计 (7)
第4章系统测试 (11)
结论 (11)
心得 (11)
致谢 (11)
参考文献 (12)
前言
随着电子技术的深入发展，各种智能仪器越来越多，涉及领域越来越广，而仪器对电源的要求也越来越高。现今，电源设备有朝着数字化方向发展的趋势。通常电子设备所使用的电源都是电压源，但是有些电子器件和设备需要电流源才能驱动，通常这些设备都是通信设备。在工业上为了避免传输线路的电阻和电磁干扰，通常都采用电流源作为通信信号，而这个信号的稳定性直接关系到安全生产和设备的安全。
随着IC制造业的进步，当前的模拟芯片的精度越来越高，功耗却越来越低，在这种背景下，原本较难设计的模拟电路，现在也能很容易地实现，恒流源也是其中的一种。电流源是当今电子工业上大量使用的一种电源，很多设备和器件需要电流源才能正常工作，比如半导体激光器，大功率LED等。很多老的电流源电路都采用三极管等元器件搭建而成，采用这种三极管搭建的恒流源电路，精度低，还受到各种各样的干扰信号的影响，因此不可能应用到高精度仪器设备领域。随着运算放大器设计技术与制造工艺的进步，运算放大器应用于高精度模拟电路成为一种普遍现象。
近几年来，随着单片机技术飞速发展，基于单片机数字控制技术应运而生。单片机能够实现各种测试和控制功能，通常处于被控系统的核心地位，在控制方面单片机技术已经相当成熟。
在嵌入式微处理器无处不在的今天，仪器设备的数字化改造是一种必然趋势，同样地，各种电源也在朝着数字化、小型化、大功率化方向发展。因此，本文提出一种将嵌入式微处理器和传统模拟电路相结合的数控电源设计方案。通过本设计方案设计的数控恒流源预计达到以下技术指标：
（1）输出电流范围：20mA～2000mA；
（2）可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1％+10mA；
（3）具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤5mA；
（4）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1％+10 mA；
第1章总体方案设计
1.1 总体方案概述
本设计采用atmel公司8位高速嵌入式AVR单片机ATmega8作为恒流源的控制、显示和输出电流检测核心，实现了20mA到2000mA数控可调直流恒流源。系统的显示部分采用LCD1602液晶显示屏实时显示设定电流值和实测电流值；输出电流控制采用D/A输出模拟量；电流测量采用低温漂大功率的水泥电阻作为取样电阻，利用ATmega8内部的10位A/D进行电流检测和监控。硬件电路恒流部分的控制端采用多个精密运算放大器OP07接成闭环反馈控制形式，受控部分采用达林顿管进行扩流、精确输出设定电流。电源部分采用大功率变压器供电，多级电容滤除纹波干扰；电源输出采用三端稳压芯片进行稳压，并且利用大功率达林顿管进行扩流以满足后级功率需求。
1.2系统设计框图
1.3ATmega8芯片简介
ATmega8 是ATMEL公司在2002年第一季度推出的一款新型AVR高档单片机。在AVR 家族中，ATmega8是一种非常特殊的单片机，它的芯片内部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路，具备AVR高档单片机MEGE系列的全部性能和特点。但由于采用了小引脚封装（为DIP 28和TQFP/MLF32），所以其价格仅与低档单片机相当，再加上AVR单片机的系统内可编程特性，使得无需购买昂贵的仿真器和编程器也可进行单片机嵌入式系统的设计和开发，同时也为单片机的初学者提供了非常方便和简捷的学习开发环境。
ATmega8的这些特点，使其成为一款具有极高性能价格比的单片机，深受广大单片机用户的喜爱，在产品应用市场上极具竞争力，被很多家用电器厂商和仪器仪表行业看中，从而使ATmega8迅速进入大批量的应用领域。
ATmega系列单片机属于AVR中的高档产品，它承袭了AT90所具有的特点，并在AT90（如 AT9058515、AT9058535）的基础上，增加了更多的接口功能，而且在省电性能。稳定性、抗干扰性以及灵活性方面考虑得更加周全和完善。
主要特性
内部特点：
·高性能、低功耗的8位AVR微处理器。
·先进的RISC 结构。
·130 条指令——大多数指令执行时间为单个时钟周期。
·32个8 位通用工作寄存器。
·全静态工作。
·工作于16 MHz 时性能高达16 MIPS。
·只需两个时钟周期的硬件乘法器。
·非易失性程序和数据存储器。
·8K 字节的系统内可编程Flash。
·擦写寿命：10,000 次。
·具有独立锁定位的可选Boot代码区。
·通过片上Boot 程序实现系统内编程。
·真正的同时读写操作。
·512字节的EEPROM。
·1K字节的片内SRAM。
·可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密。
外设特点：
·2个具有比较模式的带预分频器（ Separate Prescale）的 8位定时/计数器。
·1个带预分频器（SeParatPrescale），具有比较和捕获模式的 16位定时/计数器。
·1个具有独立振荡器的异步实时时钟（RTC）。
·3个PWM通道，可实现任意<16位、相位和频率可调的PWM脉宽调制输出。
·6通道 A/D转换（PDIP封装），4路10位A/D+2路8位A/D。
·1个I2C的串行接口，支持主/从、收/发四种工作方式，支持自动总线仲裁。
·1个可编程的串行USART接口，支持同步、异步以及多机通信自动地址识别。
·1个支持主/从（Master/Slave）、收/发的SPI同步串行接口。
·带片内RC振荡器的可编程看门狗定时器。
特殊的处理器特点
·上电复位以及可编程的欠电压检测电路。
·内部集成了可选择频率（l/2/4/8MHZ）、可校准的RC振荡器。
·外部和内部的中断源18个。
·5种睡眠模式: 五种睡眠模式：空闲模式（Idle）、ADC噪声抑制模式（ADC Noise Reduction）、省电模式（Power－save）、掉电模式（Power－down）、待命模式（Standby）。I/O 和封装
·最多32个可编程I/O口，可任意定义I/O的输入/输出方向；输出时为推挽输出，驱动能力强，可直接驱动LED等大电流负载：输入口可定义为三态输入，可以设定带内部上拉电阻，省去外接上拉电阻。
·28脚PDIP封装，32脚TQFP封装和 32脚MLF封装。
第2章硬件的配置及功能的实现
硬件设计一共分为三大工作模块：基于达林顿管扩流的电源部分、恒流控制电路部分和基于单片机的显示和控制部分。电源部分包括大功率变压器、整流桥、滤波和稳压模块等；恒流控制电路部分包括多个精密运算放大器OP07接成闭环反馈控制模块、采样电阻取样电路部分等；单片机的显示和控制部分包括按键模块， D/A模块和液晶显示模块。
2.1电源模块的设计方案
方案一：变压器输出，通过简单的整流滤波电路，加上3端稳压芯片，得到所需要工作电压，这种电路低电流时稳压性能比较好，但输出大电流时，管子发烫很严重，而且难以维持线性稳压特点，难以得到大电流的输出。
方案二：在方案一基础上加上达林顿管进行扩流，这种电路既利用了稳压集成块优秀的稳压性能，又能够比较大的电流输出，在一些高精度的线性稳压电源中被广泛采用。
由于本设计需要输出达到2000ma，这个电流已经相当的大，因此选用方案二。
2.2恒流源模块的设计方案
方案一：晶体管恒流，这类恒流源以晶体三极管为主要组成器件 ,利用晶体三极管集电极电压变化对电流影响小。并在电路中采用电流负反馈来提高输出电流之恒定性。通常，还采用一定的温度补偿和稳压措施
方案二：集成运放恒流，这类恒流源是普遍应用的高精度恒流源，使用元件普遍，易于搭建，并且容易调试，也可以通过电压来控制输出电流的大小，通过负反馈，使得电流更加稳定！
由于本设计要实现可调的电流，并且要求精度较高，结合自己的知识水平，选用了方案二。
2.3电流采样电阻的设计方案
方案一：采用康铜丝作为采样电阻，康锰铜电阻丝是电流测量中很常用取样电阻，其特点在于温度漂移量非常小，而且精度很高
方案二：采用水泥电阻作为采样电阻，水泥电阻也是电流检测中常用的电阻，其特点是低温漂，功率大，但是精度不高
由于康铜丝在市面上很难买到，并且本设计要求精度也不是特别高，因此选用了容易买到的水泥电阻作为采样电阻
2.4控制模块的设计方案
方案一：采用51系列单片机作为控制核心，51单片机是常用的单片机，它可以作为很多控制系统的核心，I/O口资源丰富，灵活性比较强，性价比也高，操作起来也简单。
方案二：采用ATmega8单片机作为控制核心，ATmega8单片机是具有有强大功能的8位微控制器，功耗低，它内部集成6路10位ADC，可以直接用于电流测量时的数据采集，以及数字控制输出；I/O口资源丰富，可以直接完成对键盘输入和显示输出的控制；存储空间大，驱动能力强，并且可以使用内部时钟。
因为51单片机还得外扩ADC芯片作为电流的检测，并且其驱动能力不够强，体积也较大，因此选用avr系列中的ATmega8作为控制核心，这样节省了很多外部资源，同时也减小了电路板的体积。
2.5显示模块的设计方案
方案一：采用数码管作为显示，数码管常被用于显示中，其体积小，亮度大，特别是在强光下也能清晰的看见其显示的数据，并且其成本低廉，但是也要有其缺点，驱动电流需要比较大，导致功耗也相应的增大。
方案二：采用LCD1602作为显示，1602功耗相对于数码管较小，体积也一般，其驱动电流比数码管的小，并且显示信息量大，一般无闪烁，对人体屋危害，但是也有其缺点，强光条件下，必须有背光才可以清晰的看到显示内容，并且可视角度有限制，价格相对数码管较贵。
综合考虑最终选择了LCD1602作为显示，这样可以人性化点，并且相应的降低了整个系统的功耗
2.6详细硬件设计
2.6.1电源电路的硬件设计
在本系统中，要求输出2000mA的大电流，而且对纹波的要求很高，电源部分的电路图如下图所示，变压器输出约正负24伏特的交流电压经过全桥进行整流，通过电容滤波，104pF用于滤除电源中的高频交流成分。采用三端稳压集成电路LM7815驱动达林顿管TIP127，使电源输出电流能达到2A以上，以满足电流源的需要。
2.6.2键盘、显示、D/A 模块、控制部分硬件设计
本设计采用ATmega8作为控制核心，并且采用其内部的10位AD 作为检测电流的检测及监控，用TLC5616数模转换芯片产生精确的可调电压，采用lcd1602作为显示部分，三个键盘作为可调电压的输入，通过软件设计可实现步进5ma 和步进20ma 。电路设计图如下！
2.6.3恒流及采样电路的硬件设计
电路图如下图所示，所有放大器均采用低温漂的高精度的op07运算放大器！图中U2连接成电压跟随器形式，按照其原理有A 点电压等于C 点电压，而A 点电压又等于B 点电压，所以有C 点电压等于B 点电压,流过R2的电流为
2b 2 c R V R V
Ir == 由此可知只要Vb 电压不变即输入端电压不变Ir 就不会发生改变，从而实现压控电流，
得到恒流输出，采样部分采用两路采样，当电压比较小时通过ATmega8控制选取AD0通道，此通道通过U0同向放大电路，放大10倍，让小信号也能精准的测量出来，大信号时采用AD1通道。通过测量与预设值对比，从而调整输入电压，让输出电流更接近预设值！
第3章软件的配置及功能的实现
本设计的软件方案相对简单，仅仅实现按键输入检测、设定值输出、取样比较、显示等几部分。软件系统的任务主要有A/D转换、D/A转换、步进加减、键盘扫描、液晶显示等功能。
主程序设计
系统加电后，主程序首先完成系统初始化，其中包括I/O口，ADC寄存器的设置，系统变量赋初值等工作；进入键盘扫描程序，键盘扫描获取键值后根据键值，通过编写DAC完成设定预置电流值，步进加减，同时读取ADC的值，并通过LCD显示预设值与实测值，主程序不断检测是否有按键输入，如果有按键，则进行相应的键值处理，根据按键改变设定的电流值，实现数控输入。再根据设定值，对应改变显示内容和DAC输出的控制电压。主程序流程图如下图所示。
主程序如下 int main(void ) {
DDRC|=(1<<3)|(1<<4)|(1<<5); DDRC&=~(1<<0); DDRC&=~(1<<1); DDRC&=~(1<<2); DDRB&=~(1<<0); DDRB&=~(1<<1);
DDRB|=(1<<2)|(1<<3)|(1<<5); PORTC|=(1<<1)|(1<<2); PORTC&=~(1<<0);
PORTB|=(1<<0)|(1<<1); DDRD=0xff;
unsignedint dadata; unsignedint temp=2; char xianshi_da[16]; char
xianshi_ad[16];
unsignedint adtemp=0; unsignedchar key;
unsignedchar Key_flag; unsignedint AD_read;
unsignedint plan_value=20;
LCD_Init();
while(1)
{
dadata=temp;
dac_convert(dadata);
if(temp<42)
AD_read=adc_read_0();
else
AD_read=adc_read_1();
key=keypress();
Key_flag=key_flag();
if(Key_flag==1)
{
if(key==1&&temp<1024)
{
temp=temp+8;
plan_value=plan_value+20;
}
if(key==2&&temp-8>0)
{
temp=temp-8;
plan_value=plan_value-20;
}
}
else
{
if(key==1&&temp<1024)
{
temp=temp+2;
plan_value=plan_value+5;
}
if(key==2&&temp>0)
{
temp=temp-2;
plan_value=plan_value-5;
}
}
if(temp0!=plan_value)
{
temp0=plan_value;
//datatemp=(temp<<1)+(temp>>1)-(temp>>5)+15;//(unsigned long)temp*2530/1024;
sprintf(xianshi_da,"Yushe: %4d MA",plan_value);
LCD_Write_String(0,0,xianshi_da);
}
if(AD_Read0!=AD_read)
{
AD_Read0=AD_read;
adtemp=(AD_read<<1)+(AD_read>>1)-(AD_read>>5);
//(unsignedlong)AD_read*2530/1024+5;
if((adread_temp==0)&&(adtemp>600))
{
adtemp=adtemp-5;
adread_temp=1;
}
if((adread_temp==1)&&(adtemp>900))
{
adtemp=adtemp-10;
adread_temp=2;
}
if((adread_temp==2)&&(adtemp>1200))
{
adtemp=adtemp-5;
adread_temp=3;
}
sprintf(xianshi_ad,"Shice: %4d MA",adtemp);
LCD_Write_String(0,1,xianshi_ad);
}
if(plan_value>(adtemp+5))
{
if(temp<1024)
temp=temp+1;
}
if(plan_value<(adtemp-5))
{
if(temp>1)
temp=temp-1;
}
//TODO:: Please write your application code
}
}
第4章系统测试
测试数据及结果分析
（1）输出电流范围：20mA——2000mA
（2）输出电流与给定值
流时达林顿管管发热很厉害，散热器还不够大足以散掉其热量，还与采样电阻有关，采样电阻精度不高！但是误差在要求范围之内，可见满足题设要求！
结论
本设计是基于8位ATmega8单片机控制与调整输出电压，从而实现压控电流的作用，由此实现恒流，并通过液晶显示预设值与ADC测量的电流值，通过AD的反馈调整DA输出电压，使得输出电流更接近预设值。同时实现了输出电流可调，通过按键可以步进加5ma或者20ma，步进减5ma或20ma功能。很好的满足了题设要求！
难点分析：在制作恒流源的设计与制作过程中，本方案遇到的难点在于如何让实测值与给定误差较小，通过仔细分析，要使得该误差较小，DA的输出和AD的测量要准确，检测电路时发现DA的基准电压不稳定，后来选择了ATmega8内的基准电压，这个电压受电源电压的影响不大，稳定维持在2.53伏特没通过这样提高了DA输出的准确度，相应的减小了误差；同时水泥电阻也是影响误差的主要元素之一，但是这个由于硬件条件所迫，没能买到精度高的康铜丝，问题暂时解决不了，同时也发现AD有测不准的问题，通过软件的多次调整，让误差减到了最小。
心得
通过本次设计，第一次实践了AVR芯片的部分功能，对AVR芯片有了更深入的了解，同时通过制作本设计，掌握了很多关于恒流源和其他方面的知识，通过实践，发现理想的设定，实际当中总是有所偏差，买到的器件不是像数据手册那样那么理想，有时偏差很大，但有些偏差可以通过软件来修正，让器件能工作在更接近理想状态，而有些必须通过硬件来调整。从中也懂得当一些问题自己苦思冥想也得不到答案时，该去寻找老师或同学帮忙，在他们的帮助下，不仅能解决问题，而且他们有好的经验也会和自己分享，让自己以后少走弯路。总之通过本设计自己积累了更多的经验。
致谢
在设计中，遇到了很多困难，但得到了很多帮助，让问题得以解决。首先感谢董老
师的耐心指导，在百忙中抽出时间为我分析，并给出解决方案，同时也感谢他授予我编程方面的一些技巧；除了老师的帮助，还有各位学长的献计，感谢他们能对我提出问题予以各种良策；如果没有老师和学长们的帮助，我这个设计也难以达到要求，甚至有可能做不出来！总之他们的帮助很重要，非常感谢他们的帮助！
参考文献
【1】 atmel公司的ATmega8数据手册
【2】美国德州仪器公司的TLC5615数据手册
【3】《AVR单片机原理及测控工程应用:基于ATmega48/ATmega16 》刘海成北京航空航天大学出版社 (2008-03出版)
【4】《AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践》马潮北京航空航天大学出版社(2007-10出版)
【5】《2005全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编》全国大学生电子设计竞赛组委会北京理工大学出版社 (2007-04出版)
数控恒流源
数控恒流源 1.任务 设计并制作数控直流电流源。输入交流200～240V，50Hz；输出直流电压≤10V。其原理示意图如下所示。 、要求
基本要求 （1）输出电流范围：200mA～2000mA； （2）可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的 1％+10 mA； （3）具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA； （4）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1％+10 mA； （5）纹波电流≤2mA； （6）自制电源。 发挥部分 （1）输出电流范围为20mA～2000mA，步进1mA； （2）设计、制作测量并显示输出电流的装置(可同时或交替显示电流的给定值和实测值)，测量误差的绝对值≤测量值的％+3个字； （3）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的％+1 mA； （4）纹波电流≤； （5）其他。 总体设计方案 经初步分析设计要求，得出总体电路由以下几部分组成：电源模块，控制模块（包括AD、DA转换）恒流源模块，键盘模块，显示模块。以下就各电路模块给出设计方案。 控制部分方案 方案一：采用FPGA作为系统的控制模块。FPGA可以实现复杂的逻辑功能，规模大，稳定性强，易于调试和进行功能扩展。FPGA采用并行输入输出方式，处理速度高，适合作为大规模实时系统的核心。但由于FPGA集成度高，成本偏高，且由于其引脚较多，加大了硬件设计和实物制作的难度。 方案二：采用单片机作为控制模块核心。单片机最小系统简单，容易制作PCB，算术功能强，软件编程灵活、可以通过ISP方式将程序快速下载到芯片，方便的实现程序的更新，自由度大，较好的发挥C语言的灵活性，可用编程实现各种算法和逻辑控制，同时其具有功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点。 基于以上分析，选择方案二,利用STC89C52单片机将电流步进值或设定值通过换算由D/A转换，驱动恒流源电路实现电流输出。输出电流经处理电路作A/D转换反馈到单片机系统，通过补偿算法调整电流的输出,以此提高输出的精度和稳定性。在器件的选取中，D/A转换器选用12位优质D/A转换芯片 TLV5618，直接输出电压值，且其输出电压能达到参考电压的两倍，A/D转换器选用高精度12数转换芯片AD7896。. 恒流源模块设计方案 方案一：由三端可调式集成稳压器构成的恒流源。
全国电子设计大赛_F题_数控恒流源(个人整理比较详细资料,附加程序)
数控直流电流源
三、评分标准 四、说明 1、需留出输出电流和电压测量端子； 2、输出电流可用高精度电流表测量；如果没有高精度电流表，可在采样 电阻上测量电压换算成电流； 3、纹波电流的测量可用低频毫伏表测量输出纹波电压，换算成纹波电流。
数控直流恒流源的设计与制作 发表日期：2006年5月1日出处：本站原创【编辑录入：zouwenkun】 指导老师:王贵恩博士制作人:彭浦能、梁星燎、林小涛 《数控直流恒流源》《数控恒流源获奖证书》 摘要：本系统以直流电流源为核心，AT89S52单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，设置步进等级可达1mA，并可由数码管显示电流设定值和实际输出电流值。本系统由单片机程控设定数字信号，经过D/A转换器
基于数控直流电流源系统的设计
基于数控直流电流源系统的设计 摘要：随着电子技术的发展、数字电路应用领域的扩展，人们对数控恒定电流器件的需求越来越高。应社会发展的需求，对基于单片机控制的“数控直流电流源的设计”进行研究论证，并运用Proteus 软件进行仿真。以直流稳压电源和稳流电源为核心，结合单片机最小系统实现对输出电流的控制。首先采用了单片集成稳压芯片实现直流稳压，然后采用了分立元件实现稳流。为实现对输出电流的精确控制：一方面，通过Ｄ／Ａ输出实现电流的预置，再通过运算放大器控制晶体管的输出电流；另一方面，运用Ａ／Ｄ转换器件将输出电流的采样值送入单片机，与预置值进行比较，将误差值通过Ｄ／Ａ转换芯片添加到调整电路，从而进一步降低了输出电流的纹波。 Abstract：The requiements of numerical controlling constant current devices is increasing as development of electronic technology and expanding of digital circuit applicational field. As to satisfy society development, do a study based on " Numerical control dc current source design " of SCM controlling and apply Proteus to simulating software.DC（digital current ）V oltage regulator and DC current regulator is the key part of the design，its output current is controlled by single chip microprocessor,Firstly,single chip IC（integrated circuit）V oltage regulator LM338K is used to generate stable voltage, and then desperate devices is used to generate stabilize current . Tocontrol the output current ，on one hand ,system sets output current by D/A（digital／analogue converter and controls current of transistor by operational amplifier ；on the other hand ，with the help of A/D（analogue／digital）converter，system samples the output current and convert it into digital data ，compares it with preset value ，converts the error value into analogy and puts it on adjusting circuit ，and decreases the ripple of the system output current ．
(数控加工)数控恒流源系统设计
（数控加工）数控恒流源系统 设计
毕业设计 题目: 学院名称：班级：学生姓名：学号：指导教师：教师职称：
20 年06月13
一：概述 1.1选题背景和意义 电源为保障系统的安全性与稳定性都起到有至关重要的作用，本篇我们主要研究恒流源。而恒流电源由于它体积特别小、损耗相对低、而效率较高、还有它简洁的电路都比较受欢迎，在我们平时用的计算机设备、通信设备，仪器仪表上面，还有航空航天上面通信设备等都需要恒流源系统。近年来电子信息的产业是发展相当快的，恒流电源也更多的被运用到我们生活中，因此，对恒流电源的研究就显得更有意义以及价值。 数控恒流源技术是一种对实践性要求很高的工程技术，它存在与各个行业中，我们在日常会经常看到。电源技术还和电气电子、控制理论等一些其它科学领域相互交叉融合，促进了现在信息技术和电源技术的发展。这也预示着在系统上面对电源技术的要求更高。普通的电源系统在工作时候容易产生误差，这样会对整个系统的精确度产生影响，更严重的是会带来很多严重的后果。世界各国为了解决这个问题便对电源产品制定了不同要求和一系列产品精度标准，只要达到要求达到标准后才可以进入市场。经济全球化的发展让电源产品流通更加方便，但是必须满足国际标准才可以有通行证。数控电源发展的比较晚，从八十年代才开始，那个时候电力电子的理论就开始建立。电力电子理论为今后的电源产品的发展奠定了很好的理论基础，随之，数控电流源技术得到了快速蓬勃的发展。但是市场上的很多产品还是输出精度低，带负载能力较差，体积相对大等缺点。当然这也给了数控电流源的发展指明方向就是不断完善上面的缺点不足。数控直流电流源对精度的要求会越来越高。单片机，新的控制理论，这些都为精确数控电源的发展提供基础。从组成上，数控电流源分为器件、主电路和控制电路三部分。
数控直流电流源程序
数控直流电流源程序
/* 跳线说明： 1）将EXP-LM3S811板卡上JP9、JP13跳至左侧（短接1-2）； 2）将EXP-min_system_board板卡上JP13、JP14、JP15、JP16跳至右侧（短接2-3。 操作过程： 1）将EXP-min_system_board板卡上K1拨动开关拨至ON状态，给液晶上电； 2）调节RP1电位器，使液晶有合适的背光； 3）上电，编译并下载程序，复位后全速运行程序；观察液晶显示的内容，再修改程序使之显示自己的内容。 */ #include "systemInit.h" #include "ADS7886.h" #include "TLV5616.h" #include "timer.h" #define CTL_PERIPH SYSCTL_PERIPH_GPIOC // 控制液晶所用的片内端口外设定义 #define CTL_PORT GPIO_PORTC_BASE #define SCK GPIO_PIN_4 // 定义信号SCK #define SID GPIO_PIN_5 // 定义信号SID #define CS GPIO_PIN_6 // 定义信号CS
#define PSB GPIO_PIN_7 // 定义信号PSB #define SCK_L GPIOPinWrite(CTL_PORT,SCK,0x00) // 定义信号输出低电平 #define SID_L GPIOPinWrite(CTL_PORT,SID,0x00) #define CS_L GPIOPinWrite(CTL_PORT,CS,0x00) #define PSB_L GPIOPinWrite(CTL_PORT,PSB,0x00) #define SCK_H GPIOPinWrite(CTL_PORT,SCK,0xFF) // 定义信号输出高电平 #define SID_H GPIOPinWrite(CTL_PORT,SID,0xFF) #define CS_H GPIOPinWrite(CTL_PORT,CS,0xFF) #define PSB_H GPIOPinWrite(CTL_PORT,PSB,0xFF) #define SID_READ GPIOPinRead(CTL_PORT,SID) // 定义读回的数据 #define SID_IN GPIOPinTypeGPIOInput(CTL_PORT,SID) // 定义SID信号为输入 #define SID_OUT GPIOPinTypeGPIOOutput(CTL_PORT,SID) //定义SID信号为输出 #define LED_PERIPH SYSCTL_PERIPH_GPIOB #define LED_PORT GPIO_PORTB_BASE #define LED GPIO_PIN_5 #define KEY_PERIPH SYSCTL_PERIPH_GPIOD // KEYS所接的端口 #define KEY_PORT GPIO_PORTD_BASE #define KEY GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_3|GPIO_ PIN_2|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_0 #define KEY_H GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_4
数控恒流源的设计与制作最终版
编号 毕业设计 （2013 届本科） 题目：数控恒流源的设计与制作 学院：物理与机电工程学院 专业：电子信息科学与技术 作者姓名： 指导教师：职称： 完成日期：2013 年月日 二〇一三年六月
目录 河西学院本科生毕业论文（设计）诚信声明 (1) 河西学院本科生毕业论文（设计）开题报告 (2) 摘要 (5) Abstract (5) 1 绪论 (6) 1.1恒流源的意义及研究价值 (6) 1.2恒流源的发展历程 (6) 1.2.1 电真空器件恒流源的诞生 (6) 1.2.2 晶体管恒流源的产生和分类 (6) 1.2.3 集成电路恒流源的出现和种类 (6) 1.3数控恒流源的研究现状和发展趋势 (7) 2 系统设计 (8) 2.1设计要求 (8) 2.1.1 题目要求 (8) 2.2 总体设计方案 (8) 2.2.1 设计思路 (8) 2.2.2 方案论证与比较 (8) 2.2.3 系统组成 (11) 3 单元电路设计 (11) 3.1 单片机控制电路 (11) 3.2 A/D接口电路 (12) 3.3 D/A接口电路 (13) 3.4 恒流源电路 (13) 3.5 LCD显示电路 (14) 3.6 系统电源电路 (15) 4 软件设计 (16) 4.1主程序 (16) 4.2时基中断服务子程序 (17) 4.3 A/D转换程序 (18) 5 系统的抗干扰设计 (18) 5.1 硬件抗干扰设计 (18) 5.2 软件抗干扰设计 (18) 6 系统测试 (19) 6.1 数控恒流源实物图 (19) 6.2 测试使用的仪器 (19) 6.3 测试方法 (19) 6.4 测试数据及结果分析 (19) 7 结束语 (22) 参考文献 (23) 致谢 (24) 附录 (25) 河西学院本科生毕业论文（设计）题目审批表 (32)
数控直流恒流源设计报告
数控直流恒流源设计报告 本系统以直流电流源为核心，AT89s52单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，设置步进等级可达1mA，并可由液晶显示电流设定值和实际输出电流值。本系统由单片机程控设定数字信号，经过D/A转换器（tlv5618）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电压的变化而输出不同的电流。单片机系统还兼顾对恒流源进行实时监控，输出电流经过电流/电压转换后，通过A/D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，再经单片机分析处理，通过数字量形式的反馈环节，使电流更加稳定，这样构成稳定的压控电流源。实际测试结果表明，本系统能有效应用于需要高稳定度的小功率恒流源的领域 关键字 压控恒流源智能化电源闭环控制 设计任务与要求 1.1设计任务 设计并制作一个数控直流电流源。输入的交流电压220～240V,50Hz；输出的直流电压≤10V。其原理示意图1如下所示。 图1 设计任务示意图 1.2技术指标 基本要求： （1）要求电压输出范围：200～2000mA； （2）可设置并输出电流给定值，要求输出电流和给定电流的偏差的绝对值≤给定值的1%+10mA；
（3）具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA； （4）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流的变化的绝对值≤ 输出电流的1%+10mA； （5）纹波电流≤ 2mA； （6）自制电源。 发挥部分： （1）输出电流范围为20~2000mA，步进为1mA； （2）设计、制作测量并显示输出电流的装置（可同时或交替显示电流的给定值或实测值），测量误差的绝对值≤测量值的0.1%+3个字； （3）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤ 输出电流的0.1%+1mA； （4）纹波电流≤0.2mA; （5）其他。 2．方案比较与论证 2.1.1各种方案比较与选择 方案一：采用中小规模集成电路构成的控制电路。由三段可调式集成稳压器构成的恒流源。 以W350为例，其最大的输出电流为3A，输出电压Uo′为1.2～33V。其典型的恒流源电路如图2所示。
数控恒流源电路图
数控恒流源 ?基于8051单片机的数控电源设计方案 ?2010年12月18日9:52:07 来源:《半导体器件应用》2009年12月刊作者：李好，陈晓利
Html文件格式可能无法显示特殊符号及公式，阅读全文，请点击下面按钮以Pdf文件格式浏览阅读 1 引言 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。 利用数控电源，可以达到每步0.1V的精度，输出电压范围0V~15V，电流可以达到2A。其系统结构如图1所示。 2 芯片选用 DAC0832是一款常用的数摸转换器，它有两种连接模式，一种是电压输出模式，另外一种是电流输出模式。为了设计的方便，选用电压输出模式，引脚如图2所示，Iout1和Iout2之间接一参考电压，VREF 输出可控制电压信号。它有三种工作方式：不带缓冲工作方式，单缓冲工作方式，双缓冲工作方式。该电路采用单缓冲模式，由图2可知，由于/WR2 =/XFER=0，DAC寄存处于直通状态。又由于ILE=1，故只要在选中该片(/CS=0)的地址时，写入(/WR=0)数字量，则该数字信号立即传送到输入寄存器，并直通至DAC寄存器。经过短暂的建立时间，即可以获得相应的模拟电压。一旦写入操作结束，/WR1和/CS 立即变为高电平，则写入的数据被输入寄存器锁存，直到再次写入刷新。 AT24C02是一款常用的可掉电保存数据的ROM，2K比特容量，采用I2C总线操作，关于它的具体操作方法参考相关资料。 3 硬件电路设计 采用常用的AT89C51芯片作为控制器，P0口和DAC0832的数据口直接相连，DA的/CS和/WR1连接后接P2.0，/WR2和/XEFR接地，让DA工作在单缓冲方式下。DA的11脚接参考电压，参考电压电路如图2所示，通过调节可调电阻调节LM336的输出电压为5.12V，所以在DAC的8脚输出电压的分辨率为5.12V/256=0.02V，也就是说DA输入数据端每增加1，电压增加0.02V。 DA的电压输出端接放大器OP07的输入端，放大器的放大倍数为R8/(R8+R9)=1K/(1K+4K)=5，输出到电压模块LM350的电压分辨率=0.02V×5=0.1V。所以，当MCU输出数据增加1的时候，最终输出电压增加0.1V，当调节电压的时候，可以以每次0.1V的梯度增加或者降低电压。 本电路设计三个按键，KEY1为翻页按键，最近设置的电压大小保存在EEROM里面。比如10个电压，按一下KEY1，电压变为下一个，省去了反复设置电压的麻烦。KEY2为电压+，KEY3为电压-，按一下KEY2，当前电压增加0.1V，按一下KEY3，当前电压减小0.1V。 限于篇幅原因，未画出数码管显示电路。该系统使用3个数码管，可以显示三位数，一个小数位，比如可以显示12.5V，采用动态扫描驱动方式。本主电路的原理是通过MCU控制DA的输出电压大小，通过放大器放大，给电压模块作为最终输出的参考电压，真正的电压，电流还是由电压模块LM350输出。 为了达到2A的输出电流，LM350必须选用金属外壳封装，并且带稍大面积的散热片。 4 软件系统 软件的设计主要完成三方面的功能： (1)设置电压并且保存，主要是对EEROM的操作； (2)把设置的电压送到DA，主要是对DA的操作； (3)中断显示，把设置的电压显示到LED数码管上。 该数控电压源实现保存最近10个电压功能，当打开电源的时候，它显示和输出的必须是上次使用电压大小，所以在EEROM中使用11个地址保存数据，第一个地址保存当前电压编号，大小为1~10。第2个地址~第11个地址连续保存10个电压大小数据。电压编号的大小分别对应到相应地址电压大小。 软件流程如图4所示：当电源打开的时候，MCU进行复位，寄存器清零。接着电源应该显示和输出上次关机前的电压大小，这时候MCU先读取EEPROM中保存的电压编号，根据电压编号读出对应电压，把该数据送到DA，再转换成BCD码送到显示部分。这时候程序循环检测是否有按键信号，如果KEY1按下，电压编号指向下一个，保存该电压编号，读对应电压，把他送到DA并且显示。如果KEY2按下，当前电
数控直流电流源(线性恒流源)
数控直流电流源 摘要:本文设计了一种数控直流电流源的方案，给出了硬件组成和软件流程及源程序。以STC89C52单片机为核心控制电路，利用12位D/A模块产生稳定的控制电压，12位A/D模块完成电流测量。输出电流范围为20~2000mA，具有“+”“-”步进调整功能，步进为1mA，纹波电流小，LCD同时显示预置电流值和实测电流值，便于操作和进行误差分析。 关键词：STC89C52数控电流源 Numerical Control DCCurrent Source Abstract:This paper introduces a design scheme of numerical control DC current source ,and gives the hardware composition and software flow as well as the source program. UseSTC89C52MCU as the core control circuit. 12 D/A module generates A steady the control voltage and 12 A/D module completes current measurements.The current-output ranges 20 to 2000mA,with "+" and "-" steppingfor 1mA adjustment function and small ripple current. LCD could show presets current value and the measured resultat the same time,for easy operation and error analysis. Keywords:STC89C52 Numerical controlCurrent source 1设计方案的选择 1.1电路综合设计流程
数控直流恒流源的设计与制作
数控直流恒流源的设计与制作 本数控直流恒流源系统输出电流稳定，输出电流可在20mA~2000mA范围内任意设定，不随负载和环境温度变化，并具有很高的精度，输出电流误差范围±4mA，因而可实际应用于需要高稳定度小功率直流恒流源的领域。 1 系统原理及理论分析 1.1单片机最小系统组成 单片机系统是整个数控系统的核心部分，它主要用于键盘按键管理、数据处理、实时采样分析系统参数及对各部分反馈环节进行整体调整。主要包括AT89S52单片机、模数转换芯片ADC0809、12位数模转换芯片AD7543、数码管显示译码芯片74LS47与74LS138等器件。 1.2系统性能 本系统的性能指标主要由两大关系所决定，设定值与Ａ/Ｄ采样显示值（系统内部测量值）的关系。内部测量值与实际测量值的关系，而后者是所有仪表所存在的误差。 1.3恒流原理 数模转换芯片AD7543是12位电流输出型，其中OUT1和OUT2是电流的输出端。为了实现数控的目的，可以通过微处理器控制AD7543的模拟量输出，从而间接改变电流源的输出电流。从理论上来说，通过控制AD7543的输出等级，可以达到1mA的输出精度。但是本系统恒流源要求输出电流范围是20mA~2000mA，而当器件处于2000mA的工作电流时，属于工作在大电流状态，晶体管长时间工作在这种状态，集电结发热严重，导致晶管 值下降，从而导致电流不能维持恒定。为了克服大电流工作时电流的波动，在输出部分增加了一个反馈环节来控制电流稳定，减小电流的波动，此反馈回路采用数字形式反馈，通过微处理器的实时采样分析后，根据实际输出对电流源进行实时调节。经测试表明，采用常用的大功率电阻作为采样电阻R0，输出电流波动比较大，而选用锰铜电阻丝制作采样电阻，电流稳定性得到了改善。电路反馈原理如下图所示。 2 总体方案论证与比较 方案一：采用各类数字电路来组成键盘控制系统，进行信号处理，如选用CPLD等可编程逻辑器件。本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，
数控恒流源
摘要：本方案采用AT89S52单片机作为系统控制核心，实现数控恒流源方案。设计采用大功率双极型三极管2SC3997以及仪表放大器等构成闭环恒流源控制电路，配以8位A/D,D/A 芯片完成单片机对输出电流的实时检测与实时控制，实现了0mA~1500mA 范围内步进20mA 恒定电流输出的功能，保证了纹波电流小于1mA,达到了较高的稳定度。人机接口采用4*4键盘以及LCD1602液晶显示器，控制界面直观简洁，具有良好的人机交互性。 一 作品完成功能 1.输出电流范围：0mA ～1500mA ； 2.可设置并显示输出电流给定值，输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值1％+10 mA ； 3.具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤20mA ； 4.纹波电流≤2mA ； 5.自制电源 二 系统方案论证 1.系统总设计模块 2.方案论证 本系统设计关键在于恒流源模块方案，关于恒流源模块方案 电压控制的电流源模块，可采用的方案有以下三种： ① 功率集成运放，如OPA501、OPA541、PA05等； ② 运放＋晶体三极管放大； ③ 可调集成稳压模块，如LM317。 方案一：直接使用功率集成运放。特点：使用容易、性能稳定可靠。常用 的功率集成运放一般能够输出±40V ，10～15A 的功率，性能指标也较高，完全能够满足本题要求。功率集成运放还可以双极性输出，但本题只需单极性输出，却需要为功率集 DA 转换模块
成运放配置正负双电源。 方案二：利用三端可调直流稳压集成芯片，通过调整其输出电压来实现负载的恒流特性。特点：直接利用稳压片提供所需功率，只需要添加相应控制电路即可实现本题的大部分要求，但是，其电流调整率指标只能达到0.5%～0.15%，不满足题目要求， 方案三：采用“运放＋功率三极管”的结构构成恒流源。特点：性能满足本题要求，同时可以通过选用功率三极管的不同容量来满足不同的应用要求。 鉴于上述原因，我们选用方案三。 另外，本方案中涉及AD,DA芯片。AD,DA芯片的选择直接关系到系统的精度以及方案的成本。综合考虑精度与成本，我们选择了常用的8位DA芯片DAC0832与8位AD芯片ADC0832. 三硬件结构设计及实现 1.压控恒流源电路及电路分析 电压控制的电流源电路如图所示。压控电流源模块主要由给定与比较放大单元、功率放大单元和电流反馈单元组成。给定与比较放大单元由U1（OP07）及其外围阻容器件组成，起着计算给定电流与实际输出电流偏差并进行放大的作用。与R2并联的电容器C9起加速反馈的作用，与运放反馈电阻并联的电容器C10起滤波作用，二极管D1起电压钳位作用，用以保护运算放大器；功率放大单元由Q1、Q2和Q3及其配套阻容器件组成，为满足最大输出容量（10V，2000mA）的要求，选取最严重工况（负载端短路且输出2000mA）计算Q3的功率损耗：（10＋5）V×2A＝30W式中，5V是考虑电流源输出10V 电压，输出2A电流时，为Q3留出的ce极间电压。为可靠起见，留有足够的功率裕量和安全系数，选择Q3的型号为2SC3997.其主要技术参数如下:800V,20A,允许管耗250W。 C14起纹波抑制作用，二极管D3用以保护功率三极管Q3，防止其承受反压而损坏；电流反馈单元由仪用放大器AD620和低噪声运放OP07构成，前者对串联在负载回路的康铜丝两端电压进行取样，康铜丝是一种温度特性佳的阻性元件，其两端电压正比于流过的电流，因此该电压的反馈就是负载电流的反馈。仪用放大器具有极强的抗共模干扰的能力，特别适合对小信号进行放大。OP07作为二级放大且其输入端设置一个反馈系数调节用的精密电位器，起着输出电流校正之功用。
数控直流电流源(F题)
数控直流电流源（F题） 设计者：彭浦能梁星燎林小涛 指导教师：王贵恩 摘要：本系统以直流电流源为核心，AT89S52单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，设置步进等级可达1mA，并可由数码管显示实际输出电流值和电流设定值。本系统由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（AD7543）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电压的变化而输出不同的电流。单片机系统还兼顾对恒流源进行实时监控，输出电流经过电流/电压转变后，通过A/D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，再经单片机分析处理，通过数据形式的反馈环节，使电流更加稳定，这样构成稳定的压控电流源。实际测试结果表明，本系统输出电流稳定，不随负载和环境温度变化，并具有很高的精度，输出电流误差范围±5mA，输出电流可在20mA~2000mA范围内任意设定，因而可实际应用于需要高稳定度小功率恒流源的领域。 关键词：压控恒流源智能化电源闭环控制 The Digital Controlled Direct Current Source Abstract: For the system that DC source is center and 89S52 version single chip microcomputer (SCM) is main controller, output current of DC power can be set by a keyboard which step level of 1mA can be available, while the real output current and set value can be displayed by LED. In the system, the digital programmable signal from SCM is converted to analog value by DAC (AD7543), then the analog value that is isolated and amplified by operational amplifiers, is sent to the base electrode of power transistor, so an adjustable output current can be available with the base electrode voltage of power transistor. On the other hand, The constant current source can be monitored by the SCM system real-timely, its work process is that output current is converted voltage, then its analog value is converted to digital value by ADC, finally the digital value as a feedback loop is processed by SCM so that output current is more stable, so a stable voltage-controlled constant current power is designed. The test results have showed that the system can output a stable current, which has no influence with load and environment temperature, and can output a precise current of ±5mA error with a width, which can be set liberally in 20mA~2000mA, so it can be applied in need areas of constant current source with high stability and low power. Keywords: voltage-controlled constant current source ; intelligent power ; closed loop control 总体方案论证与比较 方案一：采用各类数字电路来组成键盘控制系统，进行信号处理，如选用CPLD等可编程逻辑器件。本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于系统的扩展，对信号处理比较困难。 方案二：采用AT89S52单片机作为整机的控制单元，通过改变AD7543的输入数字量来改变输出电压值，从而使输出功率管的基极电压发生变化，间接地改变输出电流的大小。为了能够使系统具备检测实际输出电流值的大小，可以将电流转换成电压，并经过ADC0809进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理及显示。此系统比较灵活，采用软件方法来解决数据的预置以及电流的步进控制，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现，
数控直流恒流源设计方案与制作
数控直流恒流源地设计与制作 本数控直流恒流源系统输出电流稳定，输出电流可在20mA~2000m/范围内任意设定，不随负载和环境温度变化，并具有很高地精度，输出电流误差 范围土4mA,因而可实际应用于需要高稳定度小功率直流恒流源地领域 1系统原理及理论分析 1.1单片机最小系统组成 单片机系统是整个数控系统地核心部分，它主要用于键盘按键管理、数据处理、实时采样分析系统参数及对各部分反馈环节进行整体调整?主要包括AT89S52单片机、模数转换芯片ADC0809 12位数模转换芯片AD7543数码管显示译码芯片74LS47与74LS138等器件.b5E2RGbCAP 1.2系统性能 本系统地性能指标主要由两大关系所决定，设定值与A / D采样显示值（系统内部测量值）地关系.内部测量值与实际测量值地关系，而后者是所有仪表所存在地误差? 1.3恒流原理 数模转换芯片AD7543是12位电流输出型，其中0UT1和OUT2是电流地输出端?为了实现数控地目地，可以通过微处理器控制AD7543地模拟量输出，从而间接改变电流源地输出电流?从理论上来说，通过控制AD7543地输出等级，可以达到1mA地输出精度.但是本系统恒流源要求输出电流范围是 20mA~2000mA而当器件处于2000mA地工作电流时，属于工作在大电流状态，晶体管长时间工作在这种状态，集电结发热严重，导致晶管“值下降，从而导致电流不能维持恒定.为了克服大电流工作时电流地波动，在输出部分增加了一个反馈环节来控制电流稳定，减小电流地波动，此反馈回路采用数 字形式反馈，通过微处理器地实时采样分析后，根据实际输出对电流源进行实时调节.经测试表明，采用常用地大功率电阻作为采样电阻R0，输出电流波动比较大，而选用锰铜电阻丝制作采样电阻，电流稳定性得到了改善.电路反馈原理如下图所示.p1EanqFDPw 2总体方案论证与比较方案一：采用各类数字电路来组成键盘控制系统，进行信号处理，如选用CPLD等可编程逻辑器件.本方案电路复杂，灵活性不
数控恒流源
摘要：本方案采用AT89S52单片机作为系统控制核心，实现数控恒流源方案。设计采用大功率双极型三极管2SC3997以及仪表放大器等构成闭环恒流源控制电路，配以8位A/D,D/A芯片完成单片机对输出电流的实时检测与实时控制，实现了0mA~1500mA范围内步进20mA恒定电流输出的功能，保证了纹波电流小于1mA,达到了较高的稳定度。人机接口采用4*4键盘以及LCD1602液晶显示器，控制界面直观简洁，具有良好的人机交互性。 一作品完成功能 输出电流范围：0mA～1500mA； 可设置并显示输出电流给定值，输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值1％+10 mA； 具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤20mA； 纹波电流≤2mA； 自制电源 二系统方案论证 系统总设计模块 人机界面
方案论证 本系统设计关键在于恒流源模块方案，关于恒流源模块方案 电压控制的电流源模块，可采用的方案有以下三种： ① 功率集成运放，如OPA501、OPA541、PA05等； ② 运放＋晶体三极管放大； ③ 可调集成稳压模块，如LM317。 方案一：直接使用功率集成运放。特点：使用容易、性能稳定可靠。常用的功率集成运放一般能够输出±40V ，10～15A 的功率，性能指标也较高，完全能够满足本题要求。功率集 DA 转换模块 恒流源模块
成运放还可以双极性输出，但本题只需单极性输出，却需要为功率集成运放配置正负双电源。 方案二：利用三端可调直流稳压集成芯片，通过调整其输出电压来实现负载的恒流特性。特点：直接利用稳压片提供所需功率，只需要添加相应控制电路即可实现本题的大部分要求，但是，其电流调整率指标只能达到0.5%～0.15%，不满足题目要求， 方案三：采用“运放＋功率三极管”的结构构成恒流源。特点：性能满足本题要求，同时可以通过选用功率三极管的不同容量来满足不同的应用要求。 鉴于上述原因，我们选用方案三。 另外，本方案中涉及AD,DA芯片。AD,DA芯片的选择直接关系到系统的精度以及方案的成本。综合考虑精度与成本，我们选择了常用的8位DA芯片DAC0832与8位AD芯片ADC0832. 三硬件结构设计及实现 压控恒流源电路及电路分析 电压控制的电流源电路如图所示。压控电流源模块主要由给定与比较放大单元、功率放大单元和电流反馈单元组成。给定与比较放大单元由U1（OP07）及其外围阻容器件组成，起着计算给定电流与实际输出电流偏差并进行放大的作用。与R2并联的电容器C9起加速反馈的作用，与运放反馈电阻并
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