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 ．
目录
1 引言 (1)
1.1 数控直流电流源的发展现状 (1)
1.2 数控直流电流源的研究意义 (1)
1.3 该研究解决的主要内容 (1)
2 设计任务及要求 (1)
2.1任务 (1)
2.2 设计思路 (2)
2.3 方案论证 (2)
2.4 总体方案设计 (2)
3 硬件系统的设计 (3)
3.1 硬件系统的模块 (3)
3.1.1 单片机最小系统 (3)
3.1.2 自制电源模块 (5)
3.1.3 显示模块 (5)
3.1.4 键盘模块 (7)
3.1.5 电流源模块 (8)
3.1.6 负载模块 (8)
3.1.4 D/A、A/D转换模块 (8)
3.2 系统的原理图 (9)
4 软件系统的设计 (10)
4.1 单片机资源使用情况 (10)
4.2 软件系统的模块 (10)
4.3 程序流程图 (11)
4.4 程序清单 (15)
5 仿真测试及结果 (15)
5.1 设计结论及使用方法 (15)
5.2 仿真结果 (15)
5.2.1 输出电流范围仿真 (15)
5.2.2 步进调整仿真 (17)
5.2.3 输出电流仿真 (17)
5.3 误差分析 (18)
6 总结 (20)
参考文献 (21)
谢辞 (22)
附录 (23)
1 引言
1.1 数控直流电流源的发展现状
电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。电子电力技术是电能的最佳应用技术之一。现在电源技术融合了电子、电气、系统集成、控制理论、材料等众多领域。随着数控电源在电子设备中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会产生很多不良后果，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。随着经济全球化的发展，恒流源是电路中广泛使用的一种电路，恒流源的实质是利用器件对电流进行反馈，动态调节设备的供电状态，从而使得所输出的电流趋于恒定。本课题对恒流源进行研究，设计出所需要的符合标准的数控制流电流源。
1.2 数控直流电流源的研究意义
数控直流电流源是我们生活中比较常见的设备，这次设计就是基于单片机为主体所设计的微机数字触发式直流电流源，相比其他以往的电源设计，此次的课题更新颖，更符合技术发展的潮流。设计中，对整体电源进行了硬件、软件总体设计，从两方面满足设计的基本要求的同时，对整个微机控制的系统有了比较全面的了解。
1.3 该研究解决的主要内容
本次对数控直流电流源的设计主要是针对以下方面：如何实现对电源的输出控制，该系统主要是应用单片机，用微处理器来替代传统直流稳压电源中手动旋转电位器，实现输出电压的连续可调，精度要求高。实现的途径很多，可以用DAC的模拟输出控制电源的基准电压或分压电阻，或者用其它更有效的方法，因此如何选择简单有效的方法是本课题需要解决的首要问题；数控直流电流源要实现电流的键盘化输出控制，同时对于输出的电流的精度也具有相应的要求，如何有效的实现这些功能也是课题所需研究解决的问题。
2 设计任务及要求
2.1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。
2.2 设计思路
采用改进型单输出端单向电流源电路来产生恒定的电流。此方法是利用精密电阻取样得到反馈电压，将反馈电压和高精度的参考电压比较得到误差电压，该误差电压经放大后输出控制调整管的导通程度，使预设电流值和实测电流值的步步逼近，直到相等，从而达到数控的目的。
2.3 方案论证
对于数控直流电流源的设计有很多方案，下面做一下介绍：
方案一：方框图如图1所示，数控直流电流源由键盘、控制器、显示器、数模转换、电压电流转换和模数转换等部分组成，键盘的作用是设定电流值和确定电流步进值；控制器的作用是将设定电流值的8位（或12位）二进制输出；显示器的作用是显示设定电流值；数模转换的作用是设定电流值的数字量转换为模拟量；电压电流转换的作用是将电压转换成恒定电流输出；模数转换的作用是将输出的模拟量再转换为数字量反馈到控制器，使实际输出电流值与设定电流值一致。
图1 方案一的方框图
方案二：方框图如图2所示，采用改进型的单输出端单向电流源电路来产生恒定电流。该方法是用精密电阻取样得到反馈电压，将反馈电压与高精度的参考电压比较得到误差电压，此误差电压经放大后输出控制调整管的导通程度，使预设电流值和实测电流值的逐步逼近，直至相等，从而达到数控的目的。从题目的要求来分析，该题目最大的难点在于大电流输出和高精度控制，所以在具体的方案确定中，大电流、功耗，以及精度、误差等都是我们所必须要考虑和克服的。
2.4 总体方案设计
方案一的数控直流电流源设计较简单，对于电流的变化是用相比而言使用可编程芯片，如CPLD 或FPGA等和DAC控制，采用LED数码管进行实时显示，操作也较方便。
方案二的数控直流电源设计采用单片机作为核心控制，基本原理简单，实现比较方便，电源的电流值也可以调整到较精确的数值，同样的也是采用LCD进行显示。此方案采用保持电阻恒定而改变输入电压的方法来改变电流的大小。利用高精度D/A转换器在单片机程序控制下提供可变的高精度的基准电压，该基准电压经过V/I转换电路得到电流，再通过A/D转换器将输出电流反馈至单片机进行比较，调整D/A的输入电压，从而达到数控的目的。该方案的难点在于稳定恒流源的设计和高精度电流检测电路的设计。特点是可精确的控制电流的步进量，负载变化对电流输出的影响较小。
根据题目要求以及设计思路，比较之后，基于以上优点以及对于单片机的成熟应用，因此我决定用单片机来作为控制器，我所采用的是第二种方案
图2 方案二方框图
3 硬件系统的设计
3.1 硬件系统的模块
3.1.1 单片机最小系统
（1）时钟电路
单片机必须在时钟的驱动下才能工作.在单片机内部有一个时钟振荡电路，只需要外接一个振荡源就能产生一定的时钟信号送到单片机内部的各个单元，决定单片机的工作速度。
一般选用石英晶体振荡器。此电路在加电大约延迟10ms后振荡器起振,在XTAL2引脚产生幅度为3V左右的正弦波时钟信号,其振荡频率主要由石英晶振的频率确定。电路中石英晶体振荡器的频率为12MHz，两个电容 C1、C2的作用有两个:一是帮助振荡器起振；二是对振荡器的频率进行微调。C1、C2的典型值为33PF。单片机的时钟电路如图3所示。
（2）复位电路
单片机的第9脚RST为硬件复位端,只要将该端持续4个机器周期的高电平即可实现复位，复位后单片机的各状态都恢复到初始化状态。
复位电路用于产生复位信号，通过RST引脚送入单片机，进行复位。因为AT89S52单片机的复位是靠外部电路实现的。复位电路的好坏直接影响单片机系统工作的可靠性，因此，要重视复位电路的设计和研究。只要RST端保持10ms以上的高电平，就能使单片机有效地复位。AT89S52单片机通常采用上电自动复位、按键复位、以及上电加按键复位等，我们采用的是上电加按键复位方式，这样做的优点是上电后可以直接进入复位状态，当程序出现错误时，可以随时使电路复位。则复位电路图如图4所示。
（3） AT89C52单片机
AT89C52是一种带8K字节闪烁可擦除可编程只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，简称单片机。AT89C52单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
AT89C52共有4个8位的并行双向I/O 口，分别记作P0、P1、P2、P3，这4个口除可按字节寻址以外，还可按位寻址。P0口地址为80H,位地址为80H~87H 。各位口线具有完全相同但又相互独立的逻辑电路。P1口地址为90H,位地址为90H~97H 。P1口只能作为通用数据I/O 口使用，所以在电路结构上与P0口有些不同。P2口地址为A0H,位地址为A0H~A7H 。P2口既可以作为系统高位地址线使用，也可以为通用I/O 口使用，所以P2口电路逻辑与P0口类似。P3口地址为B0H,位地址为B0H~B7H 。虽然P3口可以作为通用I/O 口使用，但在实际应用中它的第二功能信号更为重要。
AT89C52单片机还有一个地址锁存控制信号ALE ，外部程序存储器读选通信号PSEN ,访问程序存储器控制信号EA ,复位信号RST ，地线SS V 和+5V 的电源CC V 。单片机最小系统图如图5所示.
图3 单片机的时钟电路图
图4 单片机复位电路图
图5 单片机最小系统图
3.1.2 自制电源模块
这次设计的系统需要多个电源，单片机使用+5V 稳压电源，A/D 转换器，D/A 转换器，运放等需要V 15 稳压电源。电源虽简单，但在高精度的系统中，稳压电源有着非常重要的作用。在进行研究后得出以下方案。
如图6所示，本电源先通过变压器电压变换隔离，桥式全波整流，电容滤波，再通过三端固定输出集成稳压器产生稳定电压+15V ，-15V ，+5V ，稳压器内部电路由恒流源，基准电压，取样电阻，比较放大，调整管，保护电路，温度补偿电路等组成。为了改善纹波特性，在输入端加接电容。为了改善负载的瞬态响应，在输出端加接电容。
采用三端集成稳压器7805、7815、7915分别得到+5V 和±15V 的稳定电压，再外对OP07加大功率场效应管构成扩流电路,可以提供2000mA 的上限电流。利用该方法实现的电源电路简单，工作稳定可靠。稳压电源在实物上设计上是必不可少的部分，但在运用Proteus 仿真时为了简化电路，此模块用软件自带的励磁电压代替。
3.1.3 显示模块
方案一：使用LED 数码管显示。数码管采用BCD 编码显示数字，对外界环境要求低，易于维护。但根据题目要求，如果需要同时显示给定值和测量值，以及其他输出特性值，需显示的内容较多，要使用多个数码管动态显示，使电路变得复杂，加大了编程工作量。
方案二：使用LCD 液晶显示。LCD 具有轻薄短小，可视面积大，方便的显示数字，分辨率高，抗干扰能力强，功耗小，且设计简单等特点。
LM016L 液晶模块采用HD44780控制器，HD44780具有简单而功能较强的指令集，可以实现字符移动，闪烁等功能，LM016L 与单片机MCU 通讯能采用4位或者8位并行传输的两种方式，HD44780控制器由两个8位寄存器，指令寄存器（IR ）和数据寄存器（DR ）忙标志（BF ），显示数RAM （DDRAM ），
字符发生器ROMA（CGOROM）字符发生器RAM（CGRAM），地址计数器RAM(AC)。LM016L液晶模块的引脚功能如下表1所示。
图6 稳压电源电路图
表1 LM016L引脚功能
引脚符号功能说明
1 VSS 一般接地
2 VDD 接电源（+5V）
3 V0 液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对
比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。
4 RS RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
5 R/W R/W为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低电平(0)时进行写操作。
6 E E(或EN)端为使能(enable)端，下降沿使能。
7 DB0 底4位三态、双向数据总线 0位（最低位）
8 DB1 底4位三态、双向数据总线 1位
9 DB2 底4位三态、双向数据总线 2位
10 DB3 底4位三态、双向数据总线 3位
11 DB4 高4位三态、双向数据总线 4位
12 DB5 高4位三态、双向数据总线 5位
13 DB6 高4位三态、双向数据总线 6位
14 DB7 高4位三态、双向数据总线 7位（最高位）（也是busy flang）
15 BLA 背光电源正极
16 BLK 背光电源负极
综上所述，选择方案二。采用LM016L液晶显示模块同时显示电流给定值和实测值以及负载内阻。连接电路图如图7所示。
图7 LM016L与单片机的接线图
3.1.4 键盘模块
采用标准4×4键盘，此类键盘采用矩阵式行列扫描方式，优点是当按键较多时可降低占用单片机的I/O口数目，而且可以做到直接输入电流值而不必步进。
使用标准的4x4键盘，可以实现0～9数字输入、“+”、“-”、“OK”、“SET”、“DEL”、“RESET/ON”这些功能按键。其电路图如图8所示。
图8 键盘与单片机的接线图
3.1.5 电流源模块
采用运放和场效应管的压控恒流源。该恒流源电路由运算放大器、大功率场效应管Q1、采样电阻R2、负载电阻RL等组成硬件设计。采用场效应管，更加容易实现电压线性控制电流，既满足输出电流最大达到2A的要求，电路简洁也能较好地实现电压近似线性地控制电流。该电路中，为了满足题目的设计要求，调整管用大功率场效应管IRF640。当场效应管工作到饱和区时，漏电流Id近似为电压Ugs控制的电流。即当Ud为常数时，满足：Id=f（Ugs），只要Ugs不变，Id就不变。在此电路中，R2为取样电阻，采用康铜丝绕制阻值为1Ω。运放OP07作为电压跟随器，Uin=Up=Un，场效应管Id=Is 所以Iout=Is= Un/R2= Uin/R2。正因为Iout=Uin/R2，电流Iout被输入电压UI控制，即Iout不会随RL的变化而变化，从而实现压控恒流。电路原理图如图9所示
图9 压控恒流源模块电路图
3.1.6 负载模块
根据题目要求，设计了如图10所示的电路图。电路综合各方面的考虑因素在里面，由于TLC2543所测电压值在5V内，而负载一端接15V电压源另一端接功率管，因此采用差分增益电路采样负载电压，当Rb/Rc=Rd/Ra时，OP07输出电压ADin=Rb/Rc(Va-Vb)，硬件设置Rb/Rc=1/4,软件还原负载电压，保证测量精度。而采样精密电阻R1为1Ω，通过采样R1两端电压值换算成电流值即可得到输出电流。
3.1.4 D/A、A/D转换模块
D/A、A/D模块是单片机与外部数据连接的通道，因此这两个模块的选择与使用应当合理。（1）D/A转换器
18001)2002000(=-mA mA
采用DAC 模块提供高精度的基准电压，即通过CPU 发出的二进制转换为0~10V 的模拟电压，送给误差放大器，实现步进要求。
根据题目扩展功能要求输出mA 2000~200，以1mA 为步进，需要的级数由公式（1）可见。
（1）
1024210
=，故应采用12位D/A 转换器为D/A 转换芯片，供选择的很多，在此选LTC1456芯片。
（2）A/D 转换器
A/D 模块的是反馈的核心，我采用Proteus 元件库中的TLC2543芯片实现。TLC2543是一种低功耗、低电压的12位串行开关电容型AD 转换器。它使用逐次逼近技术完成A/D 转换过程。最大非线性误差小于1LSB ，转换时间9μs。它具有三个控制器输入端，采用简单的3线SPI 串行接口可方便与微机进行连接，是12位数据采集系统的最佳选择器件之一。
（3）D/A 、A/D 连接电路
D/A 、A/D 连接电路如图11所示。
图10 负载电流、电压测量电路图
。3.2 系统的原理图
所绘制的系统原理图采用的是Proteus 软件。其系统原理图见附录所示。
图11 D/A、A/D连接电路图
4 软件系统的设计
4.1 单片机资源使用情况
本设计用到了单片机控制DA和AD转换功能，另外用到了单片机的中断功能，在数据的显示时所采用的是查表的方法，因此需要将表格、数据存到单片机的程序存储器中去。数控直流电流源的数据要存储到数据存储器中去，用到了30H到50H之间的单元。
由于数控直流电流源需要可以进行调节，因此，需要在单片机的P口上加上按键，采用行列式键盘，直接接在P2口上。用到的液晶显示器接到了单片机的P0口线上，液晶显示器的使能端用到了P3口线。
4.2 软件系统的模块
（1）定时模块
在本设计中用到了几个定时模块，第一个定时是用于定时按键的抖动时间，因为当按键时都会出现电压抖动，但对键盘工作有影响的是键闭合时的抖动，所以为了确保键扫描的正确性，每当扫描到有闭合键时，都要进行去抖动处理。本设计中采用的是软件去抖动的方法，抖动的定时采用的软件的延时进行定时的。
第二个定时的功能是在数码管显示时的延时时间，即在数码管显示时是采用查表的方法进行显示的，因此需要用到一定的延时，使得我们能够看的清楚所显示的内容，在这里用到的延时也是采用软件的延时。
（2）按键操作模块
我用到了三个独立式键盘进行按键的操作。因为本数控直流电流源的操作简单，而只用到了三个键，因此在键盘的操作时采用的是一步步递进的方法，一步一步往下操作的，设置了键的名称为ON/OFF键、ADD键、DEC键，在软件设计中是在ON/OFF键按下了之后才会有ADD键、DEC键的操作，键与键之间的功能采用层层套用使得程序看起来更加清晰明了。
采用查询的方法对按键进行操作，当查询到按键有动作时，则执行相应的操作。独立式键盘的程序设计一般把键盘扫描程序设计成子程序，以便其它各程序调用。键盘扫描子程序KEY应具有以下功能：判定有无按键动作；去抖动；确认是否真正有闭合键；计算并保存闭合键键码；判定闭合键是否释放；恢复闭合键键码。
（3）D/A转换模块
主要是利用单片机做处理器，然后经过数模转换模块进行转换，将单片输出的二进制代码转换成相应的模拟电压输出，这样使得所设计的电流源更加精确。在此模块中，因为进行换挡的转换，在这里我所采用的是做除法，然后再存储除法得到的商和余数，这里面我用到了两个子程序，一个是将十进制转换为十六进制数，二个是采用移位相减的方法做除法。
（4）A/D转换模块
当所设定的二进制代码经过数模转换模块输出之后，经过A/D转换模块进行采样之后，由单片机进行处理。然后输出相应的电流值大小。
（5）LCD显示模块
寄存器选择控制表如表2所示。
表2 寄存器选择控制表
RS R/W 操作说明
00写入指令寄存器（清除屏等）
01都busy flag，以及读取位址计数器（DB0~DB6）值
1 0 写入数据寄存器（显示各字型等）
1 1 从数据寄存器读取数据
注：关于E=H脉冲——开始时初始化E为0，然后置E为1，再清0。
busy flag（DB7）：在此位为被清除为0时，LCD将无法再处理其他的指令要求。
1602液晶模块内部的字符发生存储器已经存储了160个不同的点阵字符图形，每一个字符都有一个固定的代码，显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。因为1602识别的是ASCII码，试验可以用ASCII码直接赋值，在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，
4.3 程序流程图
（1）主控制流程图
在此次设计的过程中，我是采用模块的设计方法，一个一个实现功能，在本次课程设计的过程中，我都是采用这种思想进行数控直流电流源的设计的。因此，在设计的过程，让我能够很轻易的就抓住了主要的设计核心。主控制流程图如图12所示。
（2）按键操作流程图
对于键盘的设计，我专门设计了一个键盘扫描子程序，它的功能是，首先对键盘进行处理，给每一个键都设置了一个键码，那么只要判断键盘的键码就可以知道是否有键按下，如若有键按下也可以判断是哪一个键按下了。
这次设计中，键盘扫描子程序的代号为KEY，其键盘扫描程序设计的流程框图如图13所示。（3）D/A转换、A/D转换流程图
本设计主要是用到LTC1456进行数模转换，用到TLC2543进行模数转换，其转换的流程图如图14所示。
（4）数制转换流程
由于使用的十进制数，而在做除法的时候，要进行数制的转换，其转换的流程图如图15所示。
图12 主控制流程图
图13 按键扫描子程序流程图
开始
启动DA转换传送数据关闭DA转换
结束
开始
启动AD转换读取外部数据关闭AD转换
结束
图14 D/A转换、A/D转换流程图
图15 数制转换流程图
4.4 程序清单
所设计的程序清单见附录。
5 仿真测试及结果
5.1 设计结论及使用方法
本次通过对数控直流电流源的设计，知道了利用单片机处理之后，进行数控直流电流源的显示。本次设计比较成功，在按键操作中能够按照预先给定的功能进行操纵。
打开Proteus软件，打开设计的电路文件，然后输入通过KEIL软件编好的程序，点击开始按钮即可以进行测试。按了复位键之后，液晶显示屏上也能显示“S0200mA"。按下RESET/ON键显示四项值。电流设定初始值为200mA。可以按+，-键实现步进，数据实时显示。要设置电流直接按数字键无效。此时需按SET键进入电流设置，之后屏幕显示“yichun xueyuan huan ying ni!”,按下OK 键即可设定，如果不需要设定，按RESET/ON返回。在设定电流的过程中，需要有效按四次数字键，如果在设置的过程中想放弃修改，按下RESET/ON键，按DEL键可以修改已经按下的数值，光标返回到上一个数，重新按某一个数字键即完成修改。设置完成后屏幕显示相应值。操作显示界面如图16所示。如果设定的电流值不在200mA～2000mA内屏幕显示“ERROR! RESET”。
图16 仿真显示器显示界面图
5.2 仿真结果
5.2.1 输出电流范围仿真
在程序设计上限制了电流输出范围是20～2000mA，限定了电压值小于10V,当给定值在量程内时显示“OK!”；当给定值超过量程时将显示“ERROR! RESET”，如下图17所示。
若需要设定输出电流值，当按下SET键时，出现如图18所示界面，显示器显示“yichun xueyuan huan ying ni!”，此时按下OK键，出现如图19所示界面，这是可随意输入一个4位数，如果满足200~2000mA，则显示各种数据，若不满足200~2000mA，则显示器出现“ERROR!RESET!”报警画面。如果发现输入数字不在电流允许范围，可以按SET键再次输入数值。
图17 仿真报错显示界面图
图18 输出电流值确认SET显示界面图
图19 输出电流值SET显示界面图
5.2.2 步进调整仿真
在量程范围内，通过“＋”、“－”按钮可实现1mA步进，通过显示器可观察到效果。通过键盘DEL键可以修改上一步输错的数字。如图20所示。
图20 修改设定的输出电流值界面图
5.2.3 输出电流仿真
下图21所示是仿真最低电流200mA负载电阻为2.0Ω时候的状态，依据LED显示内容可知，设定输出电流值为200mA，实测电流值为201mA，输出电压为0.400V，负载电阻为2.0Ω，都满足设计要求。然后，通过改变设定输出电流值进行仿真，记录的仿真数据如表3所示。
图21 负载电阻为2.0Ω仿真状态图
表3 负载RL=2.0Ω的数据表格
运用同样的仿真步骤，依次仿真负载电阻为 3.0Ω、4.3Ω时这两种状态，记录的仿真数据分别如表4、表5所示。
表5 负载RL=4.3Ω的数据表格
5.3 误差分析
测量结果分析：
步进1mA时设定值与实测值在200~2000mA之间，误差在5mA以下。
步进10mA时设定值与实测值在200~1000mA之间，误差在5mA以下。在1000~2000mA之间时，误差在10mA以下。
在改变负载时，误差在10mA以下。
在改变输出电压时，误差在10mA以下。
综上所述，系统仿真实测数据满足题目的基本要求，能满足输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1％+10 mA。说明本电路有较高的精度和稳定性。
误差分析：
纹波对电流输出的影响，采用屏蔽的方法，远离容易产生脉冲工作方式的器件，减少供电电源的纹波等，对于选择低噪声的运放是解决问题的一种方法。另外在输出接近低频直流时，运放的失调电压和失调电流也是产生低频噪声的源泉，在这里的解决方法是在运放前加一级晶体管或者场效应管的差分级。
全国大学生电子设计竞赛-数控直流电流源
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 DC Current 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. Use STC89C52 MCU 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 "-" stepping for 1mA adjustment function and small ripple current. LCD could show presets current value and the measured result at the same time, for easy operation and error analysis. Keywords:STC89C52 Numerical control Current source 1 设计方案的选择 1.1电路综合设计流程
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
电子设计大赛—简易数控直流稳压电源
一、项目参加人员、负责内容以及技术特长： 二、项目背景 数控直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通直流稳压电源品种很多, 在家用电器和其他各类电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中，都是由220V 的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波，一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来替代，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。 电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯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。数控电源是从80年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90年代，己出现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。目前在电力电子器件方面，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。随着人们生活水平的不断提高,数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数控制直流稳压电源就是一个很好的典型例子。但人们对它的要求也越来越高,要为现代人工作、科研、生活提供更好的更方便的设施，就需要从数字电子技术入手，一切向数字化和智能化方向发展。
数控直流稳压电源设计
数控直流稳压电源设计 [摘要]本文介绍了以8051单片机为控制单元，以数模转换器DAC0832输出参考电压，以该参考电压控制电压转换模块LM317的输出电压大小。该电路设计简单，应用广泛，精度较高等特点。LM317系列三端可调式集成稳压器的方法。 [关键词] 单片机（AT89C51），数模转换器（D/A），液晶，键盘
一、设计任务 设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。 二、设计要求 1.基本部分 （1）输出电压：范围0～＋15V，步进0.1V，纹波不大于40mV；（2）输入电压值由液晶显示； （3）自制键盘，可以由键盘输入电压值； （4）输出电压值在输出端用万用表测得。 2．发挥部分 （1）输出电压可预置在0～15V之间的任意一个值； （2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V 不变）； （3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。 图1设计示意图
目录 引言 (1) 1、设计原理与总体方案 (2) 2、硬件电路设计 (3) 2.1 DAC电路 (3) 2.2 AGC控制电路 (4) 2.3 键盘部分 (6) 2.4 显示部分 (7) 2.5 稳压输出 (8) 3、软件设计流程 (9) 4、总体设计电路 (10) 5、调试过程与结果分析 (11) 5.1调试过程 (11) 5.2结果分析 (11) 总结 (13) 参考文献 (14) 附录1 元件清单 (14) 附录 2 参考源程序…………………………………………… 15
引言 电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源来供电。而整个稳压过程是由电源变压器、整流、滤波、稳压等四部分组成。然而这种传统的直流稳压电源功能简单、不好控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通的直流稳压电源品种有很多, 但均存在以下二个问题: 输出电压是通过粗(波段开关) 及细调(电位器)来调节。这样, 当输出电压需要精确输出, 或需要在一个小范围内改变时,困难就较大。另外, 随着使用时间的增加, 波段开关及电位器难免接触不良, 对输出会有影响。稳压方式均是采用串联型稳压电路, 对过载进行限流或截流型保护, 电路构成复杂,稳压精度也不高。传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节，并由电压表指示电压值的大小。因此，电压的调整精度不高，读数欠直观，电位器也易磨损。 而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。利用数控直流电源，可以达到每步0.04 V的精度，输出电压范围0-15V。。
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 ．
数控直流电源设计
数控直流稳压电源1)输出电压：范围0~+9.9V，步进0.1V，纹波不大于8mV。2）输出电流：500mA。 3）输出电压值用数码管LED显示。 4）用+、—两键分别控制输出电压的步进增减。 5）为实现上述几个部件工作，自制一台稳压直流电源，输出+ 、-15V、+5V。 发挥部分：1）输出电压可预置在0~9.9V之间的任何一个值。 2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）。 3）扩展输出电压种类（如三角波等）。 #include
简易数控直流电源设计的报告
简易数控直流电源
数控直流电源是一种常见的电子仪器，广泛应用于电路，教学试验和科学研究等领域。目前使用的可控直流电源大部分是点动的，利用分立器件，体积大，效率低，可靠性差，操作不方便，故障率高。随着电子技术的发展，各种电子，电器设备对电源的性能要求提高，电源不断朝数字化，高效率，模块化和智能化发展。以单片机系统为核心而设计的新一代——数控直流电源，它不但电路简单，结构紧凑，价格低廉，性能优越，而且由于单片机具有计算和控制能力，利用它对数据进行各种计算，从而可排除和减少模拟电路引起的误差，输出电压和限定电流采用数输入采用键盘方式，电源的外表美观，操作使用方便，具有较高的使用价值。 关键词：数控直流电源单片机 ABSTRACT Numerical control dc power is a common electronic instrument, is widely used in the circuit, the teaching experiment and scientific research, etc. Current use of controlled most of the dc power supply is the point start, the use of the device division, big volume, low efficiency, poor reliability, operation convenience, not high failure. With the development of electronic technology, various kinds of electronic, electrical equipment to improve the performance requirements of power, the power supply, high efficiency, the constant digital modular and intelligent development. Based on the single chip computer system as the core and the design of a new generation of numerical control dc power, it-not only circuit is simple, compact structure, the price is low, superior performance, and because the single-chip microcomputer with the calculation and control ability, use it for data, so as to eliminate all kinds of calculation and reduce the error caused by the analog circuit, output voltage and current limit the number of the keyboard input way, the power supply appearance, convenient in operation, has higher application value. Key words：Numerical control dc power Single-chip microcomputer
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，
数控直流电流源课程设计与制作
课程设计任务书 一、设计题目：数控直流电流源的设计与制作 二、主要内容及要求 1．功能与主要技术指标 （1）输出电流：0∽1A步进可调，调整步距4mA；误差≤0.1mA （2）输入电压：12V； （3）显示：输出电压值用LED数码管显示； （4）电流调整：由“+”、“-”两按键分别控制输出电流的步进增减； （5）输出电流预置：输出电流可预置在0∽1A之间的任意一个值； （6）其它：自制电路工作所需的直流稳压电源，输入电压为±12V，+5V； 三、进度安排 任务设计2012年3月12日—2012年3月16日 练习制作2012年3月19日—2012年3月23日
数控直流电流源设计与制作 一、设计任务和技术要求 1、设计一个数控直流电流源 2、输出电流0～1A，手动步进4mA增、减可调，误差不大于0.1mA； 3、负载供电电压＋12V，负载等效阻值10欧姆； 4、电路应具有对负载驱动电流较好的线性控制特性； 二、总体设计方案原理及结构框图 数控直流电流源共有六部分组成，其中输出电流的调节是通过“+” 和“-”两个按键来操作的；步进电流精确到0.1A以手动控制可逆计数器分别作加，减计数；控制数字量为8位二进制码：00000000～11111111增、减变化。 可逆计数器的二进制数字输出分两路运行，一路用于驱动数字显示电路，精确显示当前输出电流值；另一路进入数模转换电路（D/A转换电路）；数模转换电路将数字量按比例，转换成模拟电流，然后经过射极跟随器的控制,调整输出级，使输出稳定直流电流。 图2-1电路结构原理框图
三、部分模块原理及结构图 1、74LS193芯片 74LS193具有同步可逆计数功能、异步清零功能、异步并行置 数和保持功能。 与 是为74LS193级联时使用的。级联时只要把低位的端、端分别与高位的CP U、CP D连接起来，各芯片的CR 端连接在一起, 端连接在一起，就可以了。 图3-1 74LS193引脚排列图和逻辑功能示意图CR异步清零端，高电平有效； 异步置数，低电平有效； CPU加法计数脉冲输入端，上升沿触发； CPD减法计数脉冲输入端，上升沿触发； 进位脉冲输出端； BO CO BO CO LD LD CO
数控直流电流源F
数控直流电流源（F题） 设计与总结报告 摘要：本设计基于单片机控制技术，系统以单片机AT89S51为核心，TLC5615，TLC1549，ZLG7289等元件构成辅助电路，采用D/A转换输出可变电压和利用压控恒流源，差动放大与信号调节电路实现对数控直流电流源的控制。系统可预置输出电流,通过采样将实际输出反馈到单片机中构成闭环系统,进行比较、调整，提高了电流的输出精度。 关键词：单片机、压控恒流源、D/A转换 Abstract:This design based on the Singlechip Control Technology. The system takes singlechip AT89S51 as the core, and takes the TLC5615, TLC1549, ZLG7289 and other devices to constitute the auxiliary circuit. It produces changeable voltage by using D/A conversion. It implements the control to the numerical controlled direct current source by using the voltage controlled constant current source, differential amplification and signal adjustment circuit. The system can preset output current, feed back the actual output through sampling to the singlechip to constitute the closed loop system, carry on comparison and adjustment, and increase the electric current output precision. Keywords: singlechip, voltage controlled constant current source, D/A conversion.
数控直流稳压电源的设计终审稿)
数控直流稳压电源的设 计 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
数控直流稳压电源的设计 一、 设计任务和要求 设计一个数控直流稳压电源。 1. 基本要求： 1) 利用实验室提供的低压交流电源，设计整流、滤波、稳压电路； 2) 至少能输出4个档：3V 、5V 、9V 、12V ，用数码管显示； 3) 输出电流要能达到1A 以上，且纹波≤5mV 。 2. 发挥部分： 1) 输出增加了一个7V 的档，进而变为5个档；手动开关控制档的转换。 2) 用ADC0809（模/数转换器）将输出的电压模拟量转换为数字量并输出给译码显示电路 以显示正确数字。 二 方案论证 1.可调稳压控制部分 方案一:直接由开关控制档位 5 个单刀单掷开关 手动控制开关,使输出电压分别为 此方法电路简 单, 控制方便. 方案二;由多路模拟开关在脉冲CP 的作用下来控制开关 CP 脉冲
由脉冲控制多路模拟开关,脉冲由信号源直接给定.此方法比依赖与信号源的CP,且不容易控制. 综合的看上述两种方案,方案一电路简单,控制方便;方案二对CP 的依赖性比较大,在实际应用方面不够灵活.因此对可调稳压器的控制部分应采用方案一. 2.显示电路 方案一:模拟量经模数转换电路输入后，输出转换成数字量，再利用一片共阴极七段显示器显示，结构框图如下： → → → 此方案的优点是比较直观，易懂，而且容易调试，也能满足题目中所给的要求，但是当输出电压为 12v 时, 显示器显示以乱码＂└┘＂代替，不利于读数。 方案二：以方案一为基础，在经过模数转换输出后，加入一些简单的逻辑门，再利用两片共阴极七段显示器显示，结构框图如下： ↗ → ↘ 的要求。 上述两个方案经实践证明均可行，但方案一不能很好的显示两位十进制数，故选择方案二。 二、 设计方案
高精度数控直流电流源
１ 引言 “高精度数控直流电流源”是２００５年全国大学生电子设计大赛的题目。由于题目的要求指标比较高，用普通的模拟直流电流源无法满足，我们构造了以单片机８９ｃ５１为中心控制器的直流电流源系统。因此在要求输出范围不变的前提下，将其他指标提高了近十倍。 ２ 电源系统框架 本文在文献［１￣３］的基础上构造电源系统框架；该系统由单片机数据处理模块、Ａ／Ｄ数据输入模块、Ｄ／Ａ输出模块、恒流源模块及键盘和显示模块（ＬＣＤ）等几部分组成，如图１所示。其中单片机最小系统实现了主要的数控功能， 是本控制电路的核心，由它来控制输出电流值，并 控制步进调节。控制电路的采样信号和控制信号传输通道分别用ＡＤＣ７１３５和ＡＤ７５４１Ａ来实现。３ 硬件电路 ３．１单片机的最小系统 本系统使用的最小系统板是以８９ｃ５１单片机［４］ 为内核，并且具有良好的扩展性。ＣＰＵ接有１１．０５９２ＭＨＺ的晶振，ｘ５０４５看门狗电路［４］，７４ｌｓ３７３锁存电路、７４ｌｓ１３８译码电路以及按键、显示器件、ＡＤＣ７１３５电路板插槽并用８２５５［５］外扩了Ｉ／Ｏ接口［６］。如图２所示。 本系统中通过８２５５外扩了ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ共２４个Ｉ／Ｏ口，以便作为系统的输入输出通道。用 ７４ｌｓ１３８的输出作为各个芯片的译码选择端， 除最小系统中使用的Ｙ２外，其余可供其它扩展使用。３．２电流源电路 本系统的电流源电路是一闭环控制电路［７］，根据采样信号与设定值的偏差放大处理实现自校正， 从而使输出电流更稳定，可控性更高，如图３所示。 ３．３ＡＤＣＩＣＬ７１３５信号采集电路 ＩＣＬ７１３５具有低噪音、 无需外部其他器件、长期高精度数控直流电流源 王永德，赵宏才，马石岩，张召友，刘士军 （青岛理工大学自动化工程学院，山东青岛２６６０３３） 摘 要：以单片机８９ｃ５１为中心控制器构成的直流电流源，控制电路的采样信号和控制信号传输通道分别用 ＡＤＣ７１３５和ＡＤ７５４１Ａ来实现。使得控制精度达到了步进１ｍＡ，量程２０ｍＡ￣２０００ｍＡ，纹波电流≤０．２ｍＡ，远远的超过题目要求。 关键词：电流源；单片机；ＩＣＬ７１３５、ＡＤ７５４１芯片中图分类号：ＴＮ４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－７１８０（２００７）０２－０１２０－０４ ＨｉｇｈＰｒｅｃｉｓｉｏｎＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｔｒｏｌＤＣＣｕｒｒｅｎｔＳｏｕｒｃｅ ＷＡＮＧＹｏｎｇ－ｄｅ，ＺＨＡＯＨｏｎｇ－ｃａｉ，ＭＡＳｈｉ－ｙａｎ，ＺＨＡＮＧＺｈａｏ－ｙｏｕ，ＬＩＵＳｈｉ－ｊｕｎ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＱｉｎｇｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６０３３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅＤＣｃｕｒｒｅｎｔｓｏｕｒｃｅｗｉｔｈｍａｉｎｃｏｎｔｏｌｌｅｒｔｈａｔｉｓｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐｃｏｍｐｕｔｅｒ８９ｃ５１．Ｔｈｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｃｈａｎｎｅｌｓｏｆｓａｍｐｌｅａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｉｇｎａｌｓｉｓｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔｓ．ＴｈｅＡＤＣ７１３５ｉｓｕｓｅｄｔｏｔｈｅｓａｍｐｌｅｓｉｇｎａｌｃｉｒｃｕｉｔａｎｄＡＤ７５４１Ａｉｓｕｓｅｄｔｏｃｏｎｔｒｏｌｓｉｇｎａｌｃｉｒｃｕｉｔ．Ｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｎｄｅｘｅｓａｒｒｉｖｅｔｏｃｏｎｔｒｏｌｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｓｔｅｐ１ｍＡ，ｍｅａｓｕｒｅｒａｎｇｅｏｆ２０ｍＡ～２０００ｍＡ，ｖｅｉｎｗａｖｅｅｌｅｃｔｒｉｃｃｕｒｒｅｎｔｗｉｔｈｉｎ０．２ｍＡ．Ｔｈｅｓｅｉｎｄｅｘｅｓｈａｖｅｌａｒｇｅｌｌｙｅｘｃｅｅｄｅｄｄｅｍａｎｄｉｎｄｅｘ－ｅｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃｃｕｒｒｅｎｔｐｏｗｅｒ；Ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐｃｏｍｐｕｔｅｒ；ＩＣＬ７１３５ｃｈｉｐａｎｄＡＤ７５４１ｃｈｉｐ 收稿日期：２００６－０３－１７
数控直流电流源TLC5615
数控直流电流源 林彩莲黎智华周双强 (广西师范大学物理与信息工程学院创新基地桂林 541004 ) 摘要 本数控直流电流源以单片机A T89Ｓ51为控制核心，由D/A转换器TLC5615、A/D转换器TLC2543、中文字库液晶显示块、放大电路和大功率调整电路组成。通过4x4键盘输入给定值，由D/A转换器将数字信号转换成模拟信号，经D/A输出电压作为恒流源的参考电压，以ＬＭＯＰ０７作为电压跟随器，利用晶体管平坦的输出特性得到恒定的电流输出，最后用中文液晶显示输出。 [Abstract] The Digital Controlled DC Current Source uses the single chip A T89S51 as the core, and consists of TLC5615 D/A converter, TLC2543 A/D converter, Chinese character LCD display unit, amplifying circuit and power adjustment circuit. Based on the given value from a 4X4 keyboard, the digital signal is converted into analog signal. The D/A output voltage is used as the reference value for the constant current source and the LMOP07 is used as the voltage following device, thus a constant current output is obtained due to the smooth output features of the transistor and the output is displayed on a Chinese character LCD.
数控直流电流源设计综述
信息与控制工程学院硬件课程设计说明书数控直流电流源设计 学生学号： 学生姓名： 专业班级：自动1003班 指导教师： 职称：讲师 起止日期：2013.03.11 ?2013.03.31 吉林化工学院 Jil in In stitute of Chemical Tech no logy
信息与控制工程学院硬件课程设计说明书 课程设计任务书 一、设计题目：数控直流电流源 二、设计目的 1.掌握STC89C5单片机最小系统及接口电路的设计； 2.熟练掌握单片机的编程方法； 3.掌握利用DXP软件绘制电路图的方法； 三、设计任务及要求 设计并制作数控直流电流源。输入交流200?220V,50H z;输出电流W 10V,输出电流范围为 20 ?2000mA 四、设计时间及进度安排 设计时间共三周(2013.03.11?2013.03.31 ),具体安排如下表: 五、指导教师评语及学生成绩
摘要：该数控直流电流源以精密压控电流源为核心、用单片机、DAC组成控制电路，引入“S类”反馈控制功率放大电路，实现超精密电流控制、具备精准的扩流能力、低失调、有步进、同时带有丰富扩展功能的精密电流源。经过ADC采样，完成输出电流显示功能， 并使输出范围覆盖0?2A,是理想的电流源解决方案。 关键词：精密电流源低失调S类功率放大器 Abstract: The direct curre nt source of nu merical con trol bases on accurate VCCS, using MCU and DAC as con troller kern el, import ing circuit of power amplificatio n of type S with feedback control; achieves ultra accurate current control; has low offset and excelle nt capacity for curre nt enlarging; has step by step moti on. At the same time, it provides abundance extended functions. According to the ADC sampling, it carries out the function of display ing the curre nt output, mean while it achieves a range of 0 to 2A. Above all, it is an ideal solution of current source. Keyword: accurate curre nt source , low offset , power amplificati on of type S
数控直流电流源的设计与实现
数控直流电源的设计与实现 一、实验目的 １．了解数控技术和电源技术。 ２．熟悉微机原理及其接口技术。 ３．运用微机系统实现一个数控直流电源。 二、实验内容与要求 基于80x86实验箱平台设计并制作数控直流电源。要求由键盘预置输入直流电压在0～＋9.9V之间的任意一个值，数控直流电源输出，且输出电压与给定值偏差不大于 0.1V。 主要技术指标： （1）输出电压：范围0～＋9.9V，纹波不大于10mV，电压值由数码管显示； （2）具有“+”、“-”步进调整的功能，步进0.1V； （3）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）。 三、实验报告要求 １．设计目的和内容 ２．总体设计 ３．硬件设计：原理图（接线图）及简要说明 ４．软件设计框图及程序清单 ５．设计结果和体会（包括遇到的问题及解决的方法） 四、总体设计 采用8086处理机构成该系统的核心——数控模块，与基本接口实验板相连，通过软件编译实现设计各种功能的实现，输出部分也不再采用传统的调整管方式，而是在D/A转换后，经过稳定的功率放大电路得到。由于使用了微处理器，整个系统可编程实现，系统的灵活性大大增加。系统设计框图如图1所示。
图1 方案三系统设计框图 为实现数控直流电源的各项功能，系统分为三个组成部分：键盘/显示电路，数控模块，稳压输出电路。下面介绍系统各部分的基本功能： （1）键盘/显示电路：该电路的显示部分又可分为电压预制值显示电路和电压实际输出值显示电路。系统利用可编程并行接口8255单元电路构成实验板上4*4小键盘的接口和LED 数码管电路的接口，从而识别键码同时显示电压预置值；在得到实际输出值后，实验板上提供了模数转换ADC0809单元电路，转化成数字量后传递给LED数码管就可以显示实际输出值。 （2）数控模块：该部分主要由8086微处理器和数模转换DAC0832单元电路组成。其中通过编写汇编语言程序控制8086微处理器快速完成各功能所需的复杂运算，然后数模转换电路DAC0832可将运算所得的数字量转换为模拟量。 （3）稳压输出电路：由于通过模数转换电路输出的电压值大小有限制，通过使用运算放大器作前缀的功率放大电路，即可满足系统所需电压，又可大大减小纹波电压。功率放大电路通过外扩电路实现。 五、硬件电路设计 本课题的设计可通过实验平台上的一些功能模块电路组成，由于各模块电路内部已经连接，用户在使用时只要设计模块间电路的连接，因此，硬件电路的设计及实现相对简单。完整系统的硬件连接如图2所示。