【正文】 錯誤 !未定義書簽。 LED 顯示中斷子程序流程圖 ................................................... 錯誤 !未定義書簽。 畢業(yè)設(shè)計（論文） iv 第五章 總結(jié) .......................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 ................................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 致 謝 ...................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 第一章 緒論 隨著電 子技 術(shù)的發(fā) 展， 數(shù) 字 電 路 應用領(lǐng) 域 的擴 展， 現(xiàn) 今社 會產(chǎn) 品智能化、 數(shù) 字化已成 為人們 追求的一種 趨勢 ， 設(shè)備 的性能，價 格，發(fā) 展空 間等備 受人 們的關(guān) 注，尤其 對電子 設(shè)備 的精密度和 穩(wěn) 定度最 為關(guān) 注。性能好的 電 子 設(shè)備 ，首先離不 開穩(wěn) 定的 電 源， 電 源穩(wěn) 定度越高， 設(shè)備 和外 圍條 件越優(yōu)越，那么 設(shè)備 的 壽命 更 長 ?；诖?，人 們對數(shù) 控恒定電 流器件的需求越 來 越迫切。 當 今社 會 ， 數(shù) 控恒 壓 技 術(shù) 已 經(jīng) 很成熟，但是恒流方面特 別是 數(shù) 控恒流的技 術(shù) 才 剛剛 起步有待 發(fā) 展，高性能的 數(shù) 控恒流器件的 開發(fā)和應 用存在巨大的發(fā) 展空 間 。 目前恒流 電 流源是科研、航天航空、半 導 體集成 電 路路生 產(chǎn)領(lǐng) 域以及 計 量 領(lǐng) 域中一種很重要的 電 子 設(shè)備 。 隨著 技 術(shù)的發(fā) 展， 對 恒流 電 流源的 穩(wěn) 定性、精度等要求越 來 越高，而 傳統(tǒng) 的模 擬 恒流源由于模 擬電 路的復 雜 性， 將 越 來 越 難滿 足高 穩(wěn) 定性的 應 用 場 合。 隨著數(shù) 字 電 子技 術(shù)的發(fā) 展， 在計 量 領(lǐng) 域、 電 量和非 電 量 測 量的 儀 表、 工業(yè) 控制系 統(tǒng) 中 應用數(shù) 控直流恒流源。 數(shù) 控直流恒流源與 傳統(tǒng)穩(wěn)壓電 流源相比，具有操作方便、 輸 出 電流穩(wěn)定度高的特 點 。 本 數(shù) 控直流恒流源系 統(tǒng) 在模 擬 恒流 電 流源技 術(shù) 的基 礎(chǔ) 上，以 51 系列 單 片機 為 控制核心， 設(shè)計 操作方便、 輸 出 電流穩(wěn) 定度高的 數(shù) 字控制直流恒流源系 統(tǒng) 。以 滿 足技 術(shù)發(fā) 展的 實際 需要。 恒流源 的 發(fā) 展 歷 程 恒流源 ,是一種能向 負載 提供恒定 電 流 之電 路 .它既可以作 為 其有 源負載 ,又可以 為各種放大 電 路提供偏流以 穩(wěn) 定其 靜態(tài) 工作 點 ,以提高放大倍 數(shù) .并且在 脈沖產(chǎn) 生 電 路、差動 放大 電 路中得到了 廣泛應 用 .然而 ,對 各種恒流 電 路之 對 比分析 ,各自 應 用特 點 ,以及需要改 進 的方面 ,還 有待 進 一步研究 ,本文就 來 探 討這 些 問題 . 電 真空器件恒流源的 誕 生 世界上最早的恒流源，大 約 出 現(xiàn) 在 20 世 紀 50 年代早期。 當時 采用的 電 真空器件是鎮(zhèn) 流管，優(yōu)于 鎮(zhèn)流管有穩(wěn) 定 電 流的功能，所以有用于交流 電 路，常被用 來穩(wěn) 定 電 子管的燈絲 電 流。 電 子管通常不能 單獨 作 為橫 流 組 件，但可用它 來 構(gòu)成各種 橫 流 電 路。由于 電 子管是高雅小 電 流器件，因此用 簡單 的晶體管 電 路 難 于 獲 得高雅小 電 流恒流源，用 電 子管 電 路卻 容易 實現(xiàn) ，并且性能相 當 好。 晶體管 橫 流源的 產(chǎn) 生和 分類 進 入 60 年代， 隨著 半 導 體技 術(shù)的發(fā) 展， 設(shè)計 和制造出了各種性能優(yōu)越的晶體管和恒流源，并在 實際 中 獲 得可 廣泛 的 應 用。 晶體管恒流源 電 路可封 裝 在同一外 殼內(nèi) ，成 為 一 個 具有 橫 流功能的 獨 立器件，用它畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 可構(gòu)成直接 調(diào) 整型恒流源。用晶體管做 調(diào) 整 組 件的各種 開環(huán) 和死循 環(huán) 的恒流源，在 許 多電 子 電 路中得到了 應 用 。但晶體管恒流源的恒流源的 電流穩(wěn) 定度一般不高，且最大 輸 出電 流也不活幾安培。它適用于那些 對穩(wěn) 定度要求不太高 的場 合。 集成 電 路恒流源的出 現(xiàn) 和 種類 到了 70 年代，半 導 體集成技 術(shù)的發(fā) 展，使得恒流源的研制 進 入了一 個 新的 階 段。長期 以 來 采用分離 組 件 組裝 的各種恒流源， 現(xiàn) 在可以集成在一 塊 很小的硅片上面 僅 需外接少量的 組 件，集成 電 路恒流源 不僅減 小了體 積 和重量， 簡 化了 設(shè)計 和 調(diào)試 步 驟 ，而且提高了 穩(wěn) 定性和可靠性。在各種恒流源 電 路中，集成 電 路恒流源的性能堪 稱 最佳。 恒流源意 義 按照恒流源 電 路主要 組 成器件的有所不同 , 一般而言可分 為 三 類 ： 晶體管恒流源、場 效 應管 恒流源、集成 運 放恒流源 。 恒流源、交流恒流源、直流恒流源、 電 流 發(fā) 生器、 大 電 流 發(fā) 生器 又 叫電 流源 、穩(wěn)流源，是一種 寬帶譜， 高精度交 流穩(wěn)流電 源，具有 響應 速度快，恒流精度高、能 長期穩(wěn) 定工作，適合各種性 質(zhì)負載 （阻性、感性、容性）等優(yōu) 點 。 恒流源的 應 用范 圍 非常 廣泛 ，恒流源能 夠 向 負載 提供恒定 電 流的 電 源， 在 許 多情況 下是必不可少的。如在通用的充 電 器 對 蓄 電 池充 電時 ， 隨著 蓄 電 池端 電壓 的 逐漸 升高，充 電電 源就 會 相 應 的 減 少， 為 了保 證 恒流充 電 ，必 須隨時 提高充 電 器的 輸 出 電壓 ，但采用恒流源充 電 后就可以不必 調(diào) 整期 輸 出 電壓 ， 從 而使 勞動強 度降低，生 產(chǎn) 效率得到提高。恒流源 還被廣泛應 用 于測 量 電 路中，它既可以 為 各種放大 電 路提供偏流以 穩(wěn) 定其 靜態(tài) 工作 點 ，又可以作 為 其有 源負載 ，以提高放大倍 數(shù) ，并且在差 動 放大 電 路、 脈沖產(chǎn) 生 電 路中得到 廣泛應 用。例如 電阻 器阻 值的測 量和分 級 ， 電纜電阻的測 量等，且 電 流越 穩(wěn) 定，測 量就越準確。 除此之外， 現(xiàn) 行 掃 描 鋸齒波 的 獲 得，有 線通 信工 電 源， 電泳 、 點 解、 電鍍 等 化 學加工裝 置 電 源， 電 子束加工機、離子注入機等 電 子光化 學設(shè)備 中的 供電電 源也都必 須用用 恒流源！也用于 檢測熱繼電 器、塑 殼斷路 器、小型短路器及需要 設(shè) 定 額 定 電 流、 動 作電 流、短路保 護電 流等生 產(chǎn)場 合。 恒流源是一種能 夠 向 負載 提供恒定 電 流的 電 源。恒流源的 應 用范 圍 非常 廣泛 ，并且在 許 多情 況 下必不可少的。它既可以 為 各種放大 電 路提供偏置 電 流以 穩(wěn) 定其 靜態(tài) 工作點 ，又可以作 為 其有 源負載 ，以提高放大倍 數(shù) 。并且在差 動 放大 電 路、 脈沖產(chǎn) 生 電 路中得到了 廣泛應 用。 目前，我 國電 源 產(chǎn)業(yè) 與 發(fā)達國 家相比，存在 著 很大的差距和不足：在 電 源 產(chǎn) 品的 質(zhì)量、可靠性 、 開發(fā) 投入、生 產(chǎn)規(guī) 模、 工藝 水平、先 進檢測設(shè)備、 智能化、網(wǎng) 絡(luò) 化、持 續(xù)創(chuàng) 新能力等方面的差距 為 1015 年，尤其是 實現(xiàn) 直流恒流源的智能化、網(wǎng) 絡(luò) 化方面的研究不是很多。我 國 恒流源 設(shè)備長期處 于量限小、精度低的 狀態(tài) ， 國產(chǎn)儀器多為 “ 穩(wěn)壓型 ”畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 而非 “ 恒流型 ” 使得其 應 用 場 合受到一些限制。目前 國內(nèi) 所能 見 到的恒流源大豆只有一個 源，而 無較 高準確度 輸 出指示， 給 使用 帶來 不便，特 別 是用于 計 量 領(lǐng) 域，比如校 驗電流表， 較 理想的方案是能 帶有標 準 顯 示的恒流源。市售 產(chǎn) 品最大 電 流 為 30A， 穩(wěn) 定度 為%，準確度 級 即算最好，但往往一 個產(chǎn) 品不能同 時 具 備著 幾 項 指 標 。 20 年 來 未有突破性 進 展，如 現(xiàn) 在仍使用的 YJ27， YJ10 等 YJ 系列恒流源 ，屬 70 年代 產(chǎn) 品，甚至硬件上是 “ 分立器件 ” 而 無 集成 電 路器件，近年 來 一 些國內(nèi)產(chǎn) 家 開發(fā)的 新 產(chǎn) 品其性能指針 也 無實質(zhì) 性突破。所以， 對數(shù) 控直流恒流源的研究非常重要。 本文正是 應 社 會發(fā) 展的需求，研制出一種基于 單 片機的高性能的 數(shù) 控直流恒流源。本 數(shù) 控直流恒流源系 統(tǒng)輸 出 電流穩(wěn) 定， 輸 出 電 流可在 1000mA 范 圍內(nèi)設(shè) 定，因而可 實際應 用于需要高 穩(wěn) 定度小功率直流恒流源的 領(lǐng) 域。 課題的 主要 內(nèi) 容 該 系 統(tǒng) 以直 流穩(wěn)壓電 源和 穩(wěn)流電 源 為 核心， 結(jié)合單 片 機最小控制系 統(tǒng)實現(xiàn)對輸 出 電流在量程范 圍內(nèi) 步 進可調(diào) ，精度要求高。 實現(xiàn) 途 徑 很多，可以用 DAC 的模 擬輸 出控制電 源的基準 電壓 或取 樣電阻 ，或者用其它更有效的方法，因此如何 選擇簡單 有效的方法是本 課題 需要解 決 的首要 問題 。 數(shù) 控恒流源 實現(xiàn) 以下功能 ： （ 1） 可手 動設(shè) 定 輸 入 電 流值（范 圍為 20mA～ 2A）。 （ 2） 有 輸 出 電 流值 數(shù) 字 顯 示， 輸 出 電 流范 圍為 20mA～ 2A。 （ 3） 輸 出 電 流恒定，改 變負載電阻 ， 輸 出 電壓 在 24V 以 內(nèi)變 化 時 ， 輸 出 電 流 變 化的 絕對 值 ≤ 輸 出 電 流值的 %=1mA。 （ 4） 直接用 220V 市 電供電 。 （ 5） 紋 波小 ， 紋 波 電 流 ≤ 。 （ 6） 步 進電 流值，步 進 的分辨率高 ,步 進 1mA。 （ 7） 輸 出 電壓 范 圍為 0～ 24V。 論 文的 總 體 結(jié) 構(gòu) 第一部分 簡要 介 紹課題的背 景、意 義、國內(nèi) 外研 究現(xiàn)狀 ，介 紹 本文的主要研究 內(nèi) 容，包括 實現(xiàn) 的目 標 以及主要性能指 針 。 第二部分提出了 數(shù) 控直流恒流源的 總 體 設(shè)計 思路和 幾種實現(xiàn) 方案 論證 ，以及相 關(guān) 系統(tǒng)實現(xiàn) 的功能， 對這 些方案的可行性 進 行比 較 分析， 選擇 了一種基于 51 單 片機系 統(tǒng) 的數(shù) 控直流恒流源的方案，并 對該 方案 運 用的基 礎(chǔ) 知 識 和使用的器件作出扼要的介 紹 。 第三部分模 塊 化 詳細闡 述了基于 51 單 片機 數(shù) 控直流恒流 源的系 統(tǒng) 整體 結(jié) 構(gòu)和 設(shè)計圖 ，包括主控器部分、恒流控制部分、 顯 示部分、 鍵盤 部分、 電 源部分、 測電 流部分。 第四部分主 要闡 述了 數(shù) 控直流恒流源的 軟 件系 統(tǒng) 的 設(shè)計 思路和 軟 件 設(shè)計 流程，以及畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 顯 示部分、 鍵盤 部分 軟 件 設(shè)計 流程 設(shè)計 。 第五部分 對 本 數(shù) 控直流恒流源 給 出了本 課題的結(jié)論 。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第二章 方案 論證 系 統(tǒng)簡 介 本系 統(tǒng) 包括 電 源交 換處 理及分配模 塊 、恒流源模板、 單 片機主控模板、 鍵盤輸 入模塊 、 LCD 顯 示模 塊 、模 數(shù)轉(zhuǎn)換 （ A/D）模 塊 、 數(shù)模轉(zhuǎn)換 （ D/A）模 塊 、 語 音模 塊和實時時鐘 模 塊 9 個 部分。在通 過鍵盤設(shè) 定好需要 輸 出 電 流值后， 單 片機 對設(shè) 定值按照一定的算法 進 行 處 理。 經(jīng) D/A 輸 出 電壓 控制恒流源 電 路 輸 出相 應 的 電 流值。 單 片機通 過 采 樣 恒流源 電 路上串接的采 樣電阻 的 電壓 ， 計 算出此 時恒 流源 電 路的 輸 出 電 流值并與 設(shè) 定值 進行比 較 ，以控制 D/A 的 輸 出 從 而 實現(xiàn)對 恒流源的 輸 出 電 流 進 行 調(diào)節(jié) ，使 輸 出 電 流能 實時跟 隨設(shè) 定值。 系 統(tǒng)總 體 設(shè)計 數(shù) 控直流恒流源的 總 體原 理框圖 如 圖 所示。 鍵 鍵 鍵 鍵顯 示 電 路 單 片 機 系 統(tǒng) D / A 轉(zhuǎn) 換 恒 流 源 電 路負 載A / D 轉(zhuǎn) 換采 樣 電 路圖 數(shù) 控直流恒流源的 總 體原 理框圖 包括主控器、 供電電 源、恒流 源、 鍵盤 、 顯 示、模 數(shù)轉(zhuǎn)換 （ A/D）模 塊 、 數(shù)模轉(zhuǎn)換（ D/A） 模 塊 7 個 部分。下面 將 介 紹 各 個 部分的 總 體 設(shè)計 與 選 型方案 論證 。 方案 論證 主控器 本題 要求制作的直流 電 流源是 數(shù) 控式的，可以 顯 示 輸 出 電 流的 給 定值以及 實際測 量值，因此必然要 結(jié)合 微 處 理器，并且通 過微處 理器的控制作用 對輸 出 電 流 進 行精確校正。本文 主控器采用 51 系列 單 片機， 負責 控制與 協(xié)調(diào) 其它各