【正文】 上海電機學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計論文 課 題 基 于 單片機控制 的 直流恒流源設(shè)計 學(xué) 院（系） 電氣學(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動化 年 級 學(xué) 號 姓 名 導(dǎo) 師 定稿日期： 202156 基于單片機控制的直流恒流源設(shè)計 Ⅰ 摘 要 恒流源是一種可以提供恒定電流的電源，在現(xiàn)代的儀器和電子設(shè)備中通常需要高精度、高穩(wěn)定性的直流恒流源。此外它也被廣泛的用于計量、測量等場合。 恒流源常用的實現(xiàn)方法有晶體管、集成運放、可調(diào)集成穩(wěn)壓模塊等。通過不同的組合 可設(shè)計出 可輸出的電流小到幾十毫安大到十幾安培的電流源 。高新能的恒流源不但可以提高電子器件以及科學(xué)儀器的使用效率，同時還可以減少產(chǎn)品的開發(fā)時間，具有較高的經(jīng)濟和實用價值。 本文所設(shè)計的基于單片機控制的直流恒流源 采用 AT89S52單片機 為控制器，由 運算放大器 LM324以及達林頓管 TIP122構(gòu)成恒流源 主電路，并 配以 12位 的 D/A、 16位的 A/D轉(zhuǎn)換 芯片 完成輸出 20mA～ 2021mA范圍內(nèi)步進等級 小于 10mA的 恒定電流。人機接口 采用 4 4鍵盤 輸入預(yù)置值以及實現(xiàn)步進功能，通過 LED數(shù)碼管顯示 預(yù)置電流值和測量值。從而實現(xiàn)具有一定 恒流精度 的，可 穩(wěn)定工作 的恒流源設(shè)計 。 關(guān)鍵詞： 單片機，恒流源，數(shù)模轉(zhuǎn)換，模數(shù)轉(zhuǎn)換 基于單片機控制的直流恒流源設(shè)計 Ⅱ Abstract Constantcurrent source is a power which can provide constant current. In modern instruments and electronic instruments often requires high precision and high stability dc current source. In addition, it has also been widely used in metrology, measurement occasions. Constantcurrent source implementation of methods monly used transistors, amplifier, adjustable integrated voltage regulator and so on. Designed by different binations, constantcurrent can output current as small as ten mA and as big as ten A current. Highperformance constantcurrent source and electronic devices will not only improve the efficient use of scientific instruments, but also can reduce product development time, with high economic value and practical value. In this paper the designed DC constantcurrent based on Microcontroller AT89S52 Singlechip Microputer source used for the controller, the operational amplifier LM324 and darlington device TIP122 constant current source constituted the main circuit, and with a 12bit D / A, 16bit A / D conversion chip output 20mA ~ 2021mA plete range of step classes less than 10mA constant current. Manmachine interface uses 4 4 keyboard input preset value and to achieve step function, through the LED digital display preset current value and measured value. Constant in order to achieve a certain accuracy, stability of the constant current source can be designed. Key words: Singlechip Microputer, constantcurrent source, digitalanalog conversion, analogdigital conversion 基于單片機控制的直流恒流源設(shè)計 III 目 錄 1 緒論 ....................................................... 1 恒流源發(fā)展概述 .................................................... 1 恒流源的應(yīng)用 ...................................................... 1 本文的研究內(nèi)容 .................................................... 2 本章小結(jié) .......................................................... 2 2 系統(tǒng)整體設(shè)計 ............................................... 3 整體方案的選擇 .................................................... 3 系統(tǒng)功能及性能概述 ................................................ 5 本章小結(jié) .......................................................... 5 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 ............................................... 6 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計 ................................................ 6 恒流源部分設(shè)計 ................................................... 11 鍵盤部分設(shè)計 ..................................................... 14 顯示部分設(shè)計 ..................................................... 15 DA 轉(zhuǎn)換部分設(shè)計 ................................................... 18 AD 轉(zhuǎn)換部分設(shè)計 ................................................... 21 電源部分設(shè)計 ..................................................... 25 PCB 電路板制作 .................................................... 25 本章小結(jié) ......................................................... 27 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 .............................................. 28 系統(tǒng)主程序設(shè)計 ................................................... 28 系統(tǒng)子程序設(shè)計 ................................................... 29 本章小結(jié) ......................................................... 32 5 系統(tǒng)實驗測試與分析 ........................................ 33 系統(tǒng)使用方法說明 ................................................. 33 系統(tǒng)實驗測試數(shù)據(jù) ................................................. 34 本章小結(jié) ......................................................... 40 6 總結(jié)與展望 ................................................ 41 參考文獻 .................................................... 42 基于單片機控制的直流恒流源設(shè)計 IV 致謝 ........................................................ 44 附錄 ........................................................ 45 附錄一 主要芯片口線分布及功能說明表 ................................. 45 附錄二 系統(tǒng)總體電路圖 ............................................... 47 附錄三 系統(tǒng)總體 PCB 板圖 ............................................. 48 附錄四 實物圖 ....................................................... 49 附錄五 元器件清單 ................................................... 50 附錄六 系統(tǒng)總程序 ................................................... 52 基于單片機控制的直流恒流源設(shè)計 1 1 緒論 恒流源亦稱電流源或穩(wěn)壓源，它是一種可以向負載提供恒定不變電流的電源。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對許多科學(xué)實驗中所用的科學(xué)儀器和電子設(shè)備的直流電源的要求也越來越高。在這些實驗中通常對電流大小、通電時間以及動態(tài)指標有著特別的要求，因此高性能、高精度、高穩(wěn)定性和輸出可預(yù)置的直流電流源成為必不可少的實驗基本設(shè)備 [1,2] 。 恒流源 發(fā)展 概述 恒流源顧名思義是指“輸入”或“輸出”在一定范圍內(nèi)變動時保持穩(wěn)定、高效、持續(xù)的電流輸出，它在電源中有著極其重要的地位 [3,4]。 恒流源最早大約出現(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，由于鎮(zhèn)流管的穩(wěn)定電流功能好，因此大多用于交流電路，常被用來穩(wěn)定電子管的燈絲電流。雖然電子管不可以單獨作為恒流 器件使用，卻可用它來組成各種不同的恒流電路 [5,6]。在六七十年代，伴隨半導(dǎo)體技術(shù)及集成技術(shù)的快速發(fā)展，設(shè)計和制造出了各種高性能 的晶體管恒流源。由于晶體管恒流源電路 可封裝在同一個外殼內(nèi)，構(gòu)成一個具有恒 流源功能的獨立器件，因此晶體管可直接構(gòu)成調(diào)整型恒流源。隨著半導(dǎo)體集成技術(shù)的發(fā)展，各種由分立元件 構(gòu)成的恒流源可集成在一塊很小的硅片上且僅需很少的外圍元件，這樣的設(shè)計不但減小了恒流源的體積和重量，同時也提高了它的穩(wěn)定性和可靠性。在九十年代恒流源進入了快速發(fā)展時期。在這一時期我國涌現(xiàn)出了一大批技術(shù)難度大，水平先進的恒流源產(chǎn)品 [7]。 如今恒流源作為一種不可缺少的電源在國內(nèi)