【正文】 分 SPI 器件，部分 IIC 器件。 Proteus 是世界上著名的 EDA 工具 (仿真軟件 )，從原理圖布圖、代碼調(diào)試 到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到 PCB 設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。我采用的軟件開發(fā)平臺(tái) 為Labcenter electronics 公司提供的 EDA 工具軟件： Proteus。 開始 選擇通道，允許 A/D 轉(zhuǎn)換 讀寄存器 轉(zhuǎn)換是否結(jié)束 讀取轉(zhuǎn)換值 數(shù)據(jù)處理 N Y 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 27 圖 D/A轉(zhuǎn)換流程圖 D/A transformation flow chart 本章小結(jié) 通過程序的編寫，我對(duì)單片機(jī) MSP430F2274 的應(yīng)用有了進(jìn)一步的了解，并初步掌握了使用 Keil 軟件編寫 C 程序。接著確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，若結(jié)束則讀 取轉(zhuǎn)換值，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，若未結(jié)束則返回讀取寄存器重新轉(zhuǎn)換，直至轉(zhuǎn)換結(jié)束為止。若成功則掃描鍵盤得鍵盤值存入累加器，流程結(jié)束。 圖 主程序流程圖 Main program flowchart 中文液晶顯示 本系統(tǒng) 顯示模塊 采用中文液晶顯示，使用戶使用更方便。因此，在 我們編寫程序的時(shí)候，要充分重視程序流程圖的繪制。以上幾種低功耗模式正是基于時(shí)鐘活性而設(shè)計(jì)出來的。 單片機(jī) MSP430F2232 共有 6 種工作模式：活動(dòng)模式 AM， 5 種低功耗模式：LPM0,LPM1,LPM2,LPM3,LPM4, 6us 內(nèi)從低功耗模式 迅速進(jìn)入到活動(dòng)模式。由于大多數(shù)指令都是按順序來執(zhí)行的，所以修改的過程通常只是簡單 的對(duì) PC 加 1。 寄存器結(jié)構(gòu)圖如圖 所示： 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 圖 4. 2 寄存器結(jié)構(gòu)圖 Fig. 4. 2 Registers chart 1. 程序計(jì)數(shù)器 PC 為了保證程序 (在操作系統(tǒng)中理解為進(jìn)程 )能夠連續(xù)地執(zhí)行下去， CPU 必須具有某些手段來確定下一條指令的地址。而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器主要是用來存放運(yùn)算的中間結(jié)果，標(biāo)志以及數(shù)據(jù)的暫存和緩沖等。 MSP430F2274編程基礎(chǔ)簡介 由于在進(jìn)行編程的時(shí)候，需要牽涉到許多關(guān)于單片機(jī)的資源，下面對(duì)單片機(jī)的一些資源作簡單的介紹。Ｔｄ偏小時(shí)，超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時(shí)間也較長。Ｋ p 可以選負(fù)數(shù)，這主要是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器以控制對(duì)象的特性決定的。 PID 參數(shù)整定 (1) 比例系數(shù)Ｋ p 對(duì)系統(tǒng)性能的影響： 比例系數(shù)加大，使系統(tǒng)的動(dòng)作靈敏，速度加快，穩(wěn)態(tài)誤差減小。 微分先行 PID算法 當(dāng)控制系統(tǒng)的給定值發(fā)生階躍時(shí)，微分作用將導(dǎo)致輸出值大幅度變化，這樣不利于生產(chǎn)的穩(wěn)定操作。（有的地方用 Kd表示） T …… 調(diào)節(jié)周期。 e(t)…… 控制器輸入與設(shè)定值之間的誤差。為此可以采用積分分離措施，即偏差較大的時(shí)，取消積分作用；當(dāng)偏差較小時(shí)才將積分作用投入。 PID位置算法 對(duì)于位置式算法，可以選擇的功能有： a、濾波：同上為一階慣性濾波 b、飽和作用抑制： (1) 遇限削弱積分法 一旦控制變量進(jìn)入飽和區(qū)，將只執(zhí)行削弱積分項(xiàng)的運(yùn)算而停止進(jìn)行增大積分項(xiàng)的運(yùn)算。 為了加 快開始的動(dòng)態(tài)過程，我們可以設(shè)定一個(gè)偏差范圍 v，當(dāng)偏差 |e(t)| β 時(shí)，即被控量接近給定值時(shí)，就按正常規(guī)律調(diào)節(jié)，而當(dāng) |e(t)|= β 時(shí)，則不管比例作用為正或?yàn)樨?fù)，都使它向有利于接近給定值的方向調(diào)整，即取其值為 |e(t)e(t1)|，其符號(hào)與積分項(xiàng)一致。 PID增量式算法 離散化公式： 注：各符號(hào)含義如下 u（ t） …… 控制器的輸出值 e（ t） …… 控制器輸入與設(shè)定值之間的誤差 Kp…… 比例系數(shù) Ti…… 積分時(shí)間常數(shù) Td…… 微分時(shí)間常數(shù) T …… 調(diào)節(jié)周期 對(duì)于增量式算法，可以選擇的功能有： (1) 濾波的選擇 可以對(duì)輸入加一個(gè)前置濾波器，使得進(jìn)入控制算法的給定值不突變，而是有一定慣性延遲的緩變量。它具有原理簡單，易于實(shí)現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨(dú)立，參數(shù)的選定比較簡單等優(yōu)點(diǎn)；而且在理論上可以證明，對(duì)于過程控制的典型對(duì)象 ──“一階滯后＋純滯后 ”與 “二階滯后＋純滯后 ”的控制對(duì)象， PID 控制器是一種最優(yōu)控制。在高級(jí)語言中．一條命令的功能可 “代替幾條、幾十條甚至兒百條匯編語言命令的功能。使用匯編語言程序可 “把計(jì)算機(jī)的工作過程刻劃的非常精細(xì)而又具體，因此可以 編制出結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行時(shí)間精確的程序。它是用字母、數(shù)字和符號(hào)來編寫的程序。 機(jī)器語言的運(yùn)行速度快、效率高，但用它編寫的程序既難辨認(rèn)和記憶，又容易出錯(cuò)。 機(jī)器語言 機(jī)器語言是計(jì)算機(jī)硬系統(tǒng)所能識(shí)別的程序語言。 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，就是應(yīng)用 Protel 99SE 軟件設(shè)計(jì)印刷電路板圖。 ? 增強(qiáng)的元件布線工具。其中 Advanced Schematic 由兩部分組成：電路圖編輯器（ Schematic）和元件庫編輯器（ Schematic Library）。 利用 ZLG7289本身的特性可以串行接口無需外圍元件可直接驅(qū)動(dòng) LED，各位獨(dú)立控制譯碼 /不譯碼及消隱和閃爍屬性，循環(huán)左移 / 循環(huán)右移指令，具有段尋址指令方便控制獨(dú)立 LED，并且有 4 鍵鍵盤控制器內(nèi)含去抖動(dòng)電路，完全達(dá)到題目所提及的要求。由于 R9 是 2 歐姆，所以可以測量 0～ 2021mA 的電流范圍。 TIP42C（ 10A）是大功率 PNP 三極管，主要功能是實(shí)現(xiàn)功率放大。 圖 方案一恒流源電路原理圖 Plan a constant current source circuit principle diagram 方案二：輸出電流采樣電路是采用取采樣電阻兩端的電壓差，根據(jù) I=V/R 換算得到電流值的。 RUiIi ?? 與集電極電流 Io 僅相差微小的基極電流，可視為兩者相等即 IoIi?39。 D/A電路 利用 MSP430 單片機(jī)的通用 I/ O 口 ( P1 口 )與 TLC5615 構(gòu)成的 DAC 電路如圖 所示。12V電源電路圖 177。 電源原理： 穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成，如圖 ： 圖 電源方框及波形圖 Power box and waveform figure a 整流和濾波電路：整流作用是將交流電壓 U2變換成脈動(dòng)電壓 U3。其電路方框圖如圖 所示： 圖 方案一方框圖 Plan one charts 方案二：采用以 MSP430F2274 為核心的單片 機(jī)系統(tǒng)來控制 片內(nèi)自帶的 10 位 AD 轉(zhuǎn)換模塊 的數(shù)據(jù)的輸入并將其轉(zhuǎn)換成模擬量輸出同時(shí)單片機(jī)把輸入的預(yù)值電流送數(shù)碼管顯示，再根據(jù)輸出的電壓量來控制電流的變化，此方案的優(yōu)點(diǎn)是輸入的預(yù)值電流信號(hào)穩(wěn)定且避免了大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，所以電路設(shè)計(jì)和制作采用方案二。 8 DATA 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端，當(dāng)芯片接收指令時(shí)，此引腳為輸入端；當(dāng)讀取鍵盤數(shù)據(jù)時(shí)，此引腳在“讀”指令最后一個(gè)時(shí)鐘的下降沿變?yōu)檩敵龆恕? ZLG7289A 內(nèi)部含有譯碼器，可直接接受 BCD 碼或 16 進(jìn)制碼，并同時(shí)具有 2 種譯碼方式，此外，還具有多種控制指令，如消隱、閃爍、左移、右移、段尋址等。第二種方式為級(jí)聯(lián)方式，即 16 位數(shù)據(jù)序列，可以將本片的 DOUT 接到下一片的 DIN，需要向 16 位移位寄存器按先后輸入高 4 位虛擬位、 10 位有效位和低 2 位填充位，由于增加了高 4 位虛擬位，所以需要16 個(gè)時(shí)鐘脈沖。接著， CS 的上升沿將 16 位移位寄存器的 10 位有效數(shù)據(jù)鎖存于 10 位 DAC 寄存器，供 DAC 電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換；當(dāng)片選 CS 為高電平時(shí)，串行輸入數(shù)據(jù)不能被移入 16 位移位寄存器。 TLC5615工作原理 TLC5615 工作時(shí)序如圖 所示。其主要特點(diǎn)如下： ●單 5V電源工作； ●3線串行接口； ●高阻抗基準(zhǔn)輸入端（見圖 ）； ●DAC輸出的最大電壓為 2 倍基準(zhǔn)輸入電壓； ●上電時(shí)內(nèi)部自動(dòng)復(fù)位； ●微功耗，最大功耗為 ； ●轉(zhuǎn)換速率快，更新率為 ； 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 小型（ D）封裝 TLC5615CD 和塑料 DIP（ P）封裝 TLC5615CP 的工作溫度范圍均為0℃ ～ 70℃ ；而小型（ D）封裝 TLC5615ID 和塑料 DIP（ P）封裝 TL C5615IP 的工作溫度在 40℃ ～ 85℃ 的范圍內(nèi)。 單片機(jī) MSP430F2274 為 38 條引腳，采用 TSSOP（ Thin Shrink SmallOutline Package）天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 DA 方式封裝。 內(nèi)帶比較器模塊，支持 A/D 轉(zhuǎn)換，電壓檢測和外部模擬信號(hào)的監(jiān)控。這些時(shí)鐘模塊可以產(chǎn)生三個(gè)不同的時(shí)鐘供不同的模塊使用。 中央處理器 CPU為 16 位。 十分低的功率消耗：活動(dòng)狀態(tài)下， 1MHZ， ，電流為 270uA。對(duì)于 OPT 型和 ROM型的器件是使用仿真器開發(fā)成功之后在燒寫或掩膜芯片；對(duì)于 FLASH 型則有十分方便的開發(fā)調(diào)試環(huán)境，因?yàn)槠骷瑑?nèi)有 JTAG 調(diào)試接口，還有可電擦寫的 FLASH 存儲(chǔ)器，因此采用先下載程序到 FLASH 內(nèi)，再在器件內(nèi)通過軟 件控制程序的運(yùn)行，由 JTAG 接口讀取片內(nèi)信息供設(shè)計(jì)者調(diào)試使用的方法進(jìn)行開發(fā)。能幫助我把這設(shè)計(jì)做得更好，更具實(shí)際生產(chǎn)性和 應(yīng)用性。 5 完善軟硬件、完成系統(tǒng)調(diào)試 。 (3)紋波電流很小 ,小于 。有些電流源雖能實(shí)現(xiàn)數(shù)控但輸出電流值往往比較小 , 且所設(shè)定的輸出電流值是否準(zhǔn)確不經(jīng)測試無法知道等等。從可操作性來看傳統(tǒng)電流原電位器上的刻度有限，不可能非常精細(xì)，僅僅靠電位器的幾個(gè)刻度對(duì)操作者的技巧要求比較高，同時(shí)誤差也比較大。一 般希望 Ro→∞ 。通過時(shí)刻 “檢查 ”控 制對(duì)象的狀態(tài)，并進(jìn)行調(diào)整。如果 R→ ∞，那么 V→ ∞。 電流源簡介 所謂恒流源就是輸出電流極其穩(wěn)定不隨負(fù)載變化。 天津理工大學(xué) 2021屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 第一章 緒論 課題背景 隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)電子儀器的要求也不斷提高。傳統(tǒng)直流電流源功能簡單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低、 體積大、讀數(shù)欠直觀、復(fù)雜度高。其中單片機(jī)選用美國 TI 公司的MSP430F2274 作為控制核心，利用閉環(huán)控制原 理，加上反饋電路，使整個(gè)電路構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)?；?MSP430單片機(jī)的數(shù)控直流電流源的設(shè)計(jì) 摘要 本系統(tǒng)是一個(gè)基于單片機(jī)的數(shù)控直流電流源系統(tǒng)。通過獨(dú)立鍵盤輸入給定值，由 D/A 轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，經(jīng)D/A 輸出電壓作為恒流源的參考電壓，利用晶體管平坦的輸出特性得到恒定的電流輸出，最后用中文液晶顯示輸出。 關(guān)鍵字： 數(shù)控 MSP430 PID算法 反饋電路 單片機(jī) Digital Controlled DC Current Source Design Based On MSP430 MCU ABSTRACT This system is a based on SCM numerical control dc current source system. Using single chip microputer as the core, with the strings with feedback from stability constant pressure source, can tone set by continuous. By D/A converter ZLG7289, Chinese word stock TLC5615, liquid crystal display (LCD) block, amplifying circuit and highpower regulating circuit ponent. The given value through independent keyboard input by D/A converter, converts digital signals into analog signals, the D/A constant current source voltage output as A reference voltage, using the plain output characteristic get the transistor constant current output, finally use Chinese LCD display output. One of the American TI pany microcontroller choose MSP430F2274 as control core, using the closedloop control principle, plus feedback circuit, make whole