【正文】 向發(fā)展。但其產(chǎn)品存在數(shù)控程度達(dá)不到要求、分辨率不高、功率密度比較低、可靠性較差的缺點(diǎn)。基于此，人們 對(duì)數(shù)控恒定電流器件的需求越來越迫切 ．當(dāng)今社會(huì)，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(yīng)用存在巨大的發(fā)展空間。在一些工業(yè)場(chǎng)合需要提供電壓源和電流源，而且要求范圍廣，紋波低。電力電子技術(shù)是電能的最佳應(yīng)用技術(shù)之一。 關(guān)鍵字： 數(shù)控電流源， AT89S51， D/A 轉(zhuǎn)換器 西北民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 II Based on SCM of nc source current design Abstract As electronic technology in recent years, electronic devices and electronic equipment work will need to have the power of electricity. the performance of electronic equipment is first and foremost from a stable source of stability, the higher the external condition, an electronic device, machine equipment of the more, it will be long. And a variety of electronic equipment needed the supply of power is not unified, so for nc constant current research and development is very important. it is a constant pressure nc technology have a ripe, constant flow in the field, especially at a constant stream nc skills to development, performance nc current research and development is very important. This article describes a revivification of nc current design methods and systems to at89s51 monolithic integrated circuits to control, the button for the output, the current monolithic integrated circuits current take the tube, At the same time, and d a converter data munications port output of the current number of tier d a converter, d a converter will be converted to numbers measure for simulating after the output, run by a constant flow of electrical a steady output of electricity. d a converter adopt dac0832. This article provides nc current source of very high precision, a number of current trials, circuits, refining, simplicity, low cost, or useful value. Developing Keywords： Numerical controlled current source。現(xiàn)在數(shù)控恒壓技術(shù)已經(jīng)很成熟，但在恒流方面尤其是在數(shù)控恒流方面的技術(shù)還有待發(fā)展，高性能的數(shù)控電流源的研究與開發(fā)非常重要。西北民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 基于 單片機(jī)的數(shù)控電流源 設(shè)計(jì) 摘要 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電子設(shè)備越來越多，而電子設(shè)備要工作都需要有電源能夠?yàn)槠渫姟? 本文介紹了一種基于單片機(jī)的數(shù)控電流源的設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)以AT89S51 單片機(jī)為中心控制器，利用按鍵設(shè)置輸出電流，單片機(jī)將該電流值送數(shù)碼管顯示，同時(shí)，通過與 D/A 轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)通信端口將輸出電流的數(shù)字量送入 D/A 轉(zhuǎn)換器， D/A 轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為為模擬量后輸出，再通過壓控恒流電路得到穩(wěn)定輸出的電流。 AT89S51。當(dāng)今電源技術(shù)融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等諸多學(xué)科領(lǐng)域。如果采用多臺(tái)功能單一電源設(shè)備，體積和重量都會(huì)增加很多，不經(jīng)濟(jì)，也不能滿足工作的要求。 技術(shù)發(fā)展歷程 數(shù)控電源是從 80 年代才真正的發(fā)展起來的，期間系統(tǒng)的電力電子理論開始建立。因此數(shù)控電源主要的發(fā)展方向，是針對(duì)上述缺點(diǎn)不斷加以改善。在 80 年代的第一代分布式供電系統(tǒng)開始轉(zhuǎn)向到 20 世紀(jì)末更為先進(jìn)的第四代分布式供電結(jié)構(gòu)以及中間母線結(jié)構(gòu)，直流 /直流電源行業(yè)正面臨著新的挑戰(zhàn)，即如何在現(xiàn)有系統(tǒng)加入嵌入式電源智能系統(tǒng)和數(shù)字控制。 從組成上，數(shù)控電源可分成器件、主電路與控制等三部分。首先從精度上來看傳統(tǒng)電流源的調(diào)整大多采用旋轉(zhuǎn)電位器的方式，在調(diào)整時(shí)電流值主 要從電位器的刻度讀出，容易產(chǎn)生讀數(shù)誤差。 西北民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 第 2章 方案設(shè)計(jì) 方案比較與論證 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇 方案一：采用各類數(shù)字電路來組成調(diào)節(jié)設(shè)置輸出電流的電路，通過 信號(hào)處理 實(shí)現(xiàn)數(shù)控電流源 ，如選用 CPLD 等可編程邏輯器件，設(shè)計(jì)方框圖如圖 21 所示。 設(shè)計(jì)方框圖如圖 22 所示。該方法工作穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)。 方案三：采用 LED 數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描， LED 數(shù)碼管價(jià)格適中，對(duì)于顯示數(shù)字最合適，而且采用動(dòng)態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時(shí)，占用的單片機(jī)口線少。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如下圖 21 所示。 交流電經(jīng)過二極管整流之后，方向單一了，但是大小（電流強(qiáng)度）還是處在不斷地變化之中。 直流電壓紋波的大小與濾波電 路的電解電容的關(guān)系是電容越大紋波越小，小功率電路一般應(yīng)滿足： R*C=2T（ R 是負(fù)載電阻的阻值， C 是濾波電容的容值， T 是被濾波交流信號(hào)的周期）。電容器的容量越大，負(fù)載電阻值越大，充電和放電所需要的時(shí)間越長(zhǎng)。 三、復(fù)式濾波器 西北民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 把電容按在負(fù)載并聯(lián)支路，把電感或電阻接在串聯(lián)支路，可以組成復(fù)式濾波器，達(dá)到更佳的濾波效果。由電阻與電容組成的 RC 濾波器這種復(fù)式濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能兼起降壓、限流作用，濾波效能也較高，是最常用的一種濾波器。主要應(yīng)用于板載負(fù)電源、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、便攜式電子設(shè)備等。由于電路中要用到 +5V 和 5V 的供電，所以在電路中選用 LM7805 穩(wěn)壓塊得到 +5V 的電壓，再通過 TL7660 正 負(fù)電壓轉(zhuǎn)換器得到 5V 的供電電壓，供電路中的器件供電使用。 MCS51 的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為128B 或 256B（ AT89S51 的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 為 128B，地址空間為 00H～7FH， 803 8052 和 8752 的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為 256B，地址空間為 00H～0FFH）。 外部振蕩方式：把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)。而晶體振蕩器一般選擇 6MHz 和12MHz。 RST 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間持續(xù) 24 個(gè)振蕩脈沖周期（即兩個(gè)機(jī)器周期）以上。單片機(jī)的 P0 口用于控制顯示單元電路中的數(shù)碼管的選定， P1 口控制按鍵， P2 口作為 D/A 的8 位數(shù)據(jù)線端口，單片機(jī)的 和 引腳控制顯示電路中的 74LS164的時(shí)鐘端和數(shù)據(jù)端。輸出電流設(shè)定好后單片機(jī)將電流數(shù)字量通過 P2 口送入到 D/A 轉(zhuǎn)換器中， D/A 轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后輸出。 DA 轉(zhuǎn)換器是由 8 位輸入鎖存器、 8 位 DAC 寄存器、 8位 D/A 轉(zhuǎn)換電路及控制電路構(gòu)成。 AT89S51 的 P2 口作為數(shù)據(jù)端口與 DAC0832 的 8 位數(shù)據(jù)線相連。 DAC0832 與 單片機(jī)的連接方式有兩種： 即單緩沖工作方式和雙緩沖工作方式。與單電源應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器相比，它們有一些顯著的優(yōu)點(diǎn)。功能特性如下： 短路保護(hù)輸出； 真差動(dòng)輸入級(jí)； 單電源工作： 伏至 32 伏； 低輸入偏置電流：最大 100 納安； 每一封裝四個(gè)放大器； 西北民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 內(nèi)部補(bǔ)償； 共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電 源； 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)引腳輸出； 在輸入端的靜電放電箔位增加可靠性而不影響器件的工作。 因?yàn)?DAC0832 有個(gè)固定電路就是轉(zhuǎn)化電壓輸出 ，所以 由 DAC0832 輸出的電流量經(jīng) LM324 轉(zhuǎn)換為電壓輸出，下一級(jí)LM324 通過反饋控制 功率管，電路中調(diào)整管采用大功率場(chǎng)效應(yīng)管 IRF640，采樣電阻為 歐姆， LM324 作為電壓跟隨器，電路中輸入電壓控制輸出電流， U 為控制級(jí)電壓， R 為控制級(jí)電阻， U/R 為控制級(jí)電流，即為負(fù)載級(jí)電流， 即 是要得到的 輸出電流 ，所以輸出電流 不隨負(fù)載電阻的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)壓控恒流，得到穩(wěn)定輸出的電流源，由輸出電壓 5V，輸出西北民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 18 電流為 1500mA 可得，負(fù)載 RL 阻值范圍為 10Ω 5KΩ 5 VU 0 0 7 D A C 0 8 3 2W R 1W R 2V C C 5 VP 1 . 721 81 91 711 31 41 51 64567891 21 1X f e rC sI L EV r e fR f bI o u t 2I o u t 1m s b D I 7D I 6D I 5D I 4D I 3D I 2D I 1I s b D I 0+ 5 V 5 V+ 5 V 5 V++213213U 0 0 8 AU 0 0 8 BL M 3 2 4R 2 0 61 0 KR E G0 . 3 5R L負(fù) 載 接 入M 1I R F 6 4 0圖 3 7 壓 控 恒 流 源 電 路 顯示電路 74LS164 簡(jiǎn)介 74LS164 為 8 位 移位寄存器，管腳圖如圖 38 所示。真值表如表 31 所示。每個(gè)二極管就是一個(gè)筆劃，若干個(gè)二極管發(fā)光時(shí)，就構(gòu)成一個(gè)顯示字符。數(shù)碼管選用共陽型，當(dāng) 74LS164 的輸出端口某線為低電位時(shí)，對(duì)應(yīng)的字段被點(diǎn)亮。 其中供電電源電路是給整個(gè)硬件系統(tǒng)供電的，按鍵設(shè)定好 輸出電流 后單片機(jī)將電流數(shù)字量通過 P2 口送入到 D/A 轉(zhuǎn)換器中， D/A 轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后輸出 ，在由壓控恒流源模塊轉(zhuǎn)化為恒定的電流值， 單片機(jī)控制 74LS164 的數(shù)據(jù)端和時(shí)鐘端，且 74LS164 的輸出 Q0Q7 分別對(duì)應(yīng)接到數(shù)碼管的 ah 端口，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示的功能。 本設(shè)計(jì)主程序流程圖如圖 41 所示。若 PC值大于 0FFFH 時(shí)，則訪問外部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 本設(shè)計(jì)中通過引腳定義設(shè)定單片機(jī)控制其他器件的引腳。在觸點(diǎn)抖動(dòng)期間檢測(cè)按鍵的通與斷狀態(tài)，可能導(dǎo)致判斷出錯(cuò)，即按鍵一次按下或釋放被錯(cuò)誤地認(rèn)為是多次操作。軟件上采取的措施是：在檢測(cè)到有按鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè) 10ms 左右的延時(shí)程序后，再確認(rèn)，該按鍵電平是否仍處于閉合狀態(tài)電平，若仍保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)該鍵處于閉合狀態(tài)，同理，在檢測(cè)到該鍵釋放后，也采用相同的步驟進(jìn)行確認(rèn)，從而消除抖動(dòng)的影響。 第二種方法是使輸入寄存器工作在直通狀態(tài)，而 DAC 寄存器工作在鎖存狀態(tài)，使 1WR 和 CS 為低電平， ILE 為高電平，這樣，輸入寄存器的鎖存選通信號(hào)處于無效狀態(tài)而直通。 雙緩沖方式：雙緩沖方式是先使輸入寄存器接受資料，再控制輸入寄存器的輸出資料到 DAC 寄存器，即分 兩次鎖存輸入資料。 本設(shè)計(jì)中選用的是第一種數(shù)據(jù)鎖存方法單緩沖工作方式，將 2WR 和XFER 直接接低電平， CS 接低電平， 1WR 由單片機(jī) 引腳控制。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的 I/O 端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用如 BCD 碼二 十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。通過輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的選通斷使數(shù)碼管輪流顯示。先按照 74LS164 的時(shí)鐘時(shí)序?qū)懭?8 段碼，寫完后送入數(shù)碼管，子程序流程圖如圖 43 所示。i8。 } else { DTAT_164=0。 delay(2)。i++) { for(j=0。 P0=LED_TAB[j]。 } 西北民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 本章總結(jié) 一個(gè)完整的系統(tǒng)都是由硬件和軟件構(gòu)成的，在前 兩 章介紹了課題的硬件設(shè)計(jì)的原理和 電路，這一章主要介紹課題的軟件設(shè)計(jì)。 整個(gè)軟件部分的設(shè)計(jì)是 數(shù)控恒流源 的重要部分，合理的軟件設(shè)計(jì)有利于簡(jiǎn)化整體