【正文】 理圖 如 圖 所示。同 時(shí) 利用 D/A 轉(zhuǎn)換 器 TLV5638 作為電壓輸 入控制。 D/A 轉(zhuǎn)換 芯片 DAC0832：典型的 D/A 轉(zhuǎn)換 芯片 DAC0832，是采用 CMOS 工藝制 造的 8 位 單 片 D/A 轉(zhuǎn)換 器。 由于本 設(shè)計(jì) 只有 輸 出 電 流的采集， 8 路 輸 入通道，但不能 夠滿 足本系 統(tǒng) 的 設(shè)計(jì) 精度要求。 D/A 轉(zhuǎn)換 芯片 TLV5638： TLV5638 是 TI 公司的 12 位 D/A 轉(zhuǎn)換 器，具 有兩個(gè)輸 出信道， 數(shù) 據(jù) 傳輸 接 口為 3 線 的串行接口， 該 接口能 夠 與常用的微控制器或者微 處 理器直接相 連 。 12345678D I NS C L K/ C SO U T AA G N DR E FO U T BV D D 圖 tlv5638 引 腳 配 置圖 （ 1） DIN：串 行數(shù) 據(jù) 輸 入 （ 2） SCLK：串行接 口時(shí)鐘輸 入 （ 3） /CS：片 選 信 號(hào)輸 入，低 電平 效 （ 4） OUTA： A 信道模 擬電壓輸 出 （ 5） AGND：模 擬 地 （ 6） REF：模 擬電壓參考輸 入 /輸 出 （ 7） OUTB： B 信道模 擬電壓輸 出 （ 8） VDD： 供電電 源（ ～ ） A/D 轉(zhuǎn)換 芯片 AD977A： AD977A 是一款逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換 器， AD977A 具有以下主要特 點(diǎn) ： 單電 源 5V供電； 最高采 樣 速率 為 200Ks/s； 內(nèi) 部 參數(shù)電 源可 選 ；高速串 行數(shù) 據(jù)接口； 內(nèi) 部 時(shí)鐘 可 選 ；低功耗，最大功率 100MW，省 電 模式下 50Uw ；熟人 電壓 范 圍 ： 單 極性 0~4V， 0~5V 和 0~10V； 雙 極性 ~+， 5~+5V 和 10~+10V；采用 20 針 DIP 或者 SOIC 封 裝 。 方案一：采用普通 電阻 。 方案二：采用大功率 電阻 。在 產(chǎn) 生 電流的情 況 下，由于 電壓 值與 實(shí)際 的 電 流值并非一一 對(duì)應(yīng) ， 將產(chǎn)生錯(cuò)誤的電 流；在 測(cè) 量 電流的情 況 下 ，測(cè) 量 電 流也 會(huì)隨著 阻值的 溫 度漂移而 產(chǎn) 生 嚴(yán) 重的 變 化， 將產(chǎn) 生很大 的測(cè) 量誤 差。 經(jīng)過(guò)測(cè)試 ，在 1Ω 的康 錳銅電阻絲上通過(guò)約 2A 電 流，由于 產(chǎn) 生的 熱 量引起的升 溫 ，只 會(huì) 引起 左右的阻值 變 化， 對(duì)電 流的 穩(wěn) 定起了很重要的作用。 鍵盤 比 較 常用的 鍵盤有兩 種，一種是矩 陣 式 鍵盤， 另一 種是采 用專用 的按 鍵掃 面控制芯片 實(shí)現(xiàn) 的 鍵盤 。使用按 鍵掃 描控制芯片 來(lái) 完成微控制器的 鍵盤 管理，可以大 大的提高微控制器的工作效率。 在本系 統(tǒng) 中，考 慮 到 顯 示的 內(nèi) 容以及系 統(tǒng) 的 實(shí) 用性，采用液晶 顯 示（ LCD）。 綜 合上述， 數(shù) 控直流恒流源的 設(shè)備選 型如表 所示。 Z L G 7 2 8 9 鍵 鍵鍵 鍵F Y D 1 2 8 6 4 顯示 電 路A T 8 9 S 5 2 單 片 機(jī) 系 統(tǒng) T L V 5 6 3 8 D / A 轉(zhuǎn) 換 恒 流 源 電 路 負(fù) 載 A D 9 7 7 A A / D 轉(zhuǎn) 換電 流采 樣 電 路 圖 系 統(tǒng) 的 總 體硬件 框圖 主控 電 路 設(shè)計(jì) AT89S52 是一 個(gè) 低功耗、高性能 CMOS 8 位 單 片機(jī)，引 腳圖 如 圖 所 示。 時(shí)鐘電 路由片外晶體、微 調(diào)電 容和 單 片機(jī)的 內(nèi) 部 電 路 組 成。LT3724 是凌特（ Linear）公司生 產(chǎn) 的一款面向中等功率、低 組 件 數(shù) 目、低成本和高效 電源的 DC/CD 控制器。 （ 1） LT3724 的基本特性 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 LT3724 的基本特性 參數(shù) 如下： （ 1） 寬輸 入范 圍 ： 4V 至 60V （ 2） 輸 出 電壓 高 達(dá) 36V (降 壓 ) （ 3） 突 發(fā) 模式 (Burst Mode) 操作： 電 源 電 流 100181。其中，采用 220V、 50Hz 的市 電來(lái) 提供電 源， 經(jīng)過(guò)變壓 器降 壓 ，然后 經(jīng)過(guò) 全 橋 整流成直流，最后 經(jīng)過(guò) LT3724 穩(wěn)壓輸 出。 LM2576 系列具有兩個(gè) 最大 電壓輸 入等 級(jí) 的器件，包括 LM2576（最高輸 入 電壓為 40V）和 LM2576HV(最高輸 入 電壓為 60V），具有多 個(gè)輸 出 電壓 等 級(jí) 的器件。 （ 4） 震 動(dòng)頻 率： 52kHz。 （ 8） 工作模式控制： TTL 電平 相容。 12345U 1V I N V O U TG N DF B/ O N _ O F F 圖 LM2576 的引 腳 配置 LM2576 的引 腳說(shuō) 明 （ 1） VIN: 電壓輸 入 端 （ 2） VOUT: 穩(wěn)壓輸 出端 （ 3） GND: 地 （ 4） FB: 回 饋 端 （ 5） /ON_OFF: 模式控制器 （ 3） LM2576 電 路 設(shè)計(jì) 基于 LM2576 的 單 片機(jī)系 統(tǒng)供電電 源 電 路 設(shè)計(jì) 如 圖 所示。采用 達(dá) 林 頓 管 TIP122 和 TIP127 組 成推挽式電 路， 兩管輪 流 導(dǎo) 通。 由于 R7 中流 過(guò) 的 電 流就是恒流源的 輸 出 電 流，按照要求， 輸 出的直流 電 流需要 達(dá)到 2A， 這 里采用 ? 康 錳銅電阻絲 作 為電阻 R7。同 時(shí)內(nèi) 置片上 電壓參考 源， 該參考 源最大能 達(dá) 到 1mA 的 電 流，因此也可以 將 其作 為 整 個(gè)系統(tǒng) 的 參考 源， 減 少了系 統(tǒng)設(shè)計(jì) 的復(fù) 雜 性。TLC2543 的分辨率 為 : V0 0 0 0 7 6 ?? ? 電 流 檢測(cè)電 路 設(shè)計(jì) 電 流 檢測(cè) 原理介 紹 為 了提高 電 流 輸 出地精度，需要引入一 個(gè) 反 饋 回路，用 來(lái) 指示 當(dāng) 前 輸 出地 電 流大小，完成 該 功能的 電 路即 為電 流 檢測(cè)電 路。有以下求取采樣電阻 的 經(jīng)驗(yàn) LSIS IUR ? () 式 為負(fù)載電 流。利用 該 模 塊靈 活的。 鍵盤電 路 設(shè)計(jì) 鍵盤電 路采用按 鍵掃 描管理集成芯片 ZLG7289,在本系 統(tǒng) 中需要用到 “09”、 “確認(rèn) ”“取消 ”、 “+”、 “”等 14 個(gè) 按 鍵 ， 設(shè)計(jì) 16 個(gè) 按 鍵 即 可滿 足要求， ZIG7289 鍵盤電 路如圖 所示。 電 流 檢測(cè)電 路如 圖 所示，其中 A/D 轉(zhuǎn)換 器采用 AD977A，其是 ADI(Analog Devices)公司推出的一款高速 16 位 A/D 轉(zhuǎn)換 器，低功耗，只需要 單個(gè) +5V 供電 ，其采樣 速率 為 200KSPS。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 T e x t1234567 32333435363738339P 10P 11P 12P 13P 14P 15P 16P 17 P 07P 06P 05P 04P 03P 02P 01P 001234 5678V D DO U T BR E FAGNDO U T A/ C SS C L KD I NGUDV C CU1U2T L V 56 3889C 5 2 圖 TLV5638 組 成的 D/A 轉(zhuǎn)換電 路 理論分 析與 參數(shù)計(jì) 算 D/A 芯片的 選擇計(jì) 算 本題 要求 輸 出 電 流范 圍為 20～ 2020mA(綜 合基本要求 和發(fā)揮 要求 )，步 進(jìn) 1mA，也即分辨率 為 1mA，根據(jù)式 ()得 mAmAIIn 1200 0loglog2m a x2 ??? 式 () 而 為了給精度 指 標(biāo)留有 余地， A/D 芯片 我們選擇 16 位的 AD977A， D/A 芯片 選擇12 位的 TLV5638。 采用了 D/A 轉(zhuǎn)換 器 TLV5638 的輸 出 來(lái)滿 足次要求。 U1 是反相放大器，取 R14＝ R11 時(shí) ，放大倍 數(shù)為 1，即構(gòu)成反相器。其中， 運(yùn) 算放大器 U3 是一 個(gè) 反相加法器，一路 輸 入 為 控制信 號(hào) V1，另一路 輸 入 為運(yùn) 放 U1 的 輸 出回 饋 ， R8 是 U3 的回 饋電阻 。 （ 10） 器件保 護(hù) ： 熱關(guān)斷 及 電 流限制。 （ 6） 控制方式： PWM。 （ 2） 最高輸 入 電壓 ： LM2576 為 40V,LM2576HV 為 60V。LM2576 系列是美 國(guó)國(guó) 家半 導(dǎo) 體公司生 產(chǎn) 的 3A 電 流 輸 出降 壓開(kāi)關(guān) 型集成 穩(wěn)壓 器件， 內(nèi)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 置固定 頻 率的振 蕩 器和 基準(zhǔn) 穩(wěn)壓 器，并具有完善的保 護(hù)電 路，具有 電 流限制及 熱關(guān)斷電 路。A 停機(jī) 電 源 電 流 （ 5） 基準(zhǔn)精度 達(dá) 177。 LT3724 具有突 發(fā) 模式操作功能，能 將靜態(tài)電 流降至 100μA以下，并可以在 輕負(fù)擔(dān)的條 件下 維 持搞的效率。 主控 電 路即 為 一 個(gè) 51系列 單 片機(jī)的最小系 統(tǒng) ， 單 片機(jī) 選擇 了 Atmel 公司的 AT89S52,主控 電 路如 圖 所示 。因而 時(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 鐘頻 率直接影 響單 片機(jī)的速度， 時(shí)鐘電 路的 質(zhì) 量也直接影 響單 片機(jī)系 統(tǒng) 的 穩(wěn) 定性。根據(jù)系 統(tǒng)要 求采用 D/A 轉(zhuǎn)換 后接 運(yùn) 算 放大器構(gòu)成的功率放大，控制 D/A 的 輸 入 從 而控制 電 流值的方法。 點(diǎn)陣 式 LCD 不僅 可以 顯 示字符、 數(shù) 字 ，還 可以 顯 示各 種圖 形、 曲線及漢 字，并且可以 實(shí)現(xiàn) 屏幕上下左右 滾動(dòng) 、 動(dòng)畫 、 閃爍 、文本特征 顯 示等功能。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 顯 示 一般情 況 下， 顯 示 單 元可以采用一般的 數(shù)碼 管 顯 示，因 為數(shù)碼 管具有接 線簡(jiǎn)單 ，成本低廉，配置 簡(jiǎn)單靈 活， 編 程容易， 對(duì) 外界 環(huán) 境要求 較 低，易于 維護(hù) 等特 點(diǎn) 。 （ 1）矩 陣 式 鍵盤 矩 陣 式 鍵盤， 其 將鍵盤 排列成矩 陣 形式，需要通 過(guò)軟 件 對(duì) 按 鍵進(jìn) 行判 斷 和定 義 ，且接口 電 路由 單 片機(jī)系 統(tǒng) 直接 訪問(wèn) 和控制， 鍵盤的掃 描、去抖 動(dòng) 、判 斷 和 編碼 等操作都需要 單 片機(jī)完成， 這樣會(huì) 使得 單 片機(jī)的工作量非常大，使 單 片機(jī)的效率降低。 在本 數(shù) 控直流恒流源系 統(tǒng) 中， 鑒 于上面分析，本 設(shè)計(jì) 采用方案三。 方案三：采用康 錳銅電阻絲。但是此 時(shí) 流 過(guò) 的大 電 流 將會(huì) 使 電阻 大量 發(fā)熱 ， 導(dǎo) 致 電阻溫 度急劇 上升。因此即使是比 較 小的 電阻 ，如 1Ω 電阻 ，通 過(guò) 2A 電 流 時(shí) 功率也已 經(jīng)達(dá) 到 4W，大大超 過(guò)普 通 電阻 的 額 定功率， 電阻將 被 燒斷 。 內(nèi) 部校 準(zhǔn) 電 路開(kāi) 關(guān)C A P A / D轉(zhuǎn) 換 AD977A 的控制引 腳 的功能描述如下： （ 1） R1IN、 R2IN、 R3IN 為 模 擬 信 號(hào)輸 入端； （ 2） AGND AGND2 為 模 擬 地； （ 3） DGND 為數(shù) 字地： （ 4） CAP 為緩沖輸 出 參考 端； （ 5） REF 為基 準(zhǔn) 電壓； （ 6） SB／ BTC 用于 選擇輸 出 數(shù) 據(jù)格式，高 電平為 二 進(jìn) 制 代碼 ，低 電平為 二 進(jìn) 制 補(bǔ)碼 ； （ 7） EXT／ INT 用于 選擇 DATACLK 時(shí)鐘 模式，高 電平選擇 外部 時(shí)鐘 ，低 電平選擇內(nèi) 部 時(shí)鐘 ； （ 8） SYNC 是外部 時(shí)鐘 模式下 幀 同步信 號(hào)輸 出： DATACLK 為串行數(shù) 據(jù) 時(shí)鐘 端； （ 9） DATA 用于 輸 出 轉(zhuǎn)換結(jié) 果； （ 10） TAG 為級(jí)聯(lián)輸 入端； （ 11） R/C 用于 讀 ?。?轉(zhuǎn)換 控制信 號(hào) ，低 電平時(shí)啟動(dòng) A／ D 轉(zhuǎn)換 ，高 電平時(shí)讀 取A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié) 果； （ 12） CS 是片 選 信 號(hào) ； （ 13） BUSY 是工作 狀態(tài)輸 出， 當(dāng) AD977A 進(jìn) 行模 數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)為 低 電平 ， 轉(zhuǎn)換結(jié) 束后恢復(fù)高 電平； （ 14） PWRD 為 低 電平輸 入端； （ 15） VANA 為 模 擬電壓輸 出端； （ 16） VDIC 為數(shù) 字 電壓輸 出端； 輸 出 電 流 檢測(cè) 產(chǎn) 生 電 流可以采用在 電阻兩 端加 電壓 的方法 ，測(cè) 量 電 流一般采用的方法 是 測(cè) 量 電 流畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 流 經(jīng)電阻兩 端的 電壓進(jìn) 行 間 接 計(jì) 算得到的。TLV5638 輸 出 經(jīng)過(guò)兩個(gè)緩沖 器， DAC 的可 編 程建立 時(shí)間 使得 設(shè)計(jì)