【正文】 字電路應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，人們對數(shù)控恒定電流器件的需求越來越高。首先采用了單片集成穩(wěn)壓芯片實(shí)現(xiàn)直流穩(wěn)壓，然后采用了分立元件實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流。 現(xiàn)在 電源技術(shù)融合了電 子 、電 氣 、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等 眾 多領(lǐng)域。本課題對恒流源進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)出所需要的符合標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控制流電流源。實(shí)現(xiàn)的途徑很多，可以用 DAC的模擬輸出控制電源的基準(zhǔn)電壓或分壓電阻，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)控直流電流源要實(shí)現(xiàn)電流的鍵盤化輸出控制，同時(shí)對于輸出的電流的精度也具有相應(yīng)的要求，如何有效的實(shí)現(xiàn)這些功能也是課題所需研究解決的問題。 宜春學(xué)院物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 設(shè)計(jì)思路 采用改進(jìn)型單輸出端單向電流源電路來產(chǎn)生恒定的電流。該方法是用精密電阻取樣得到反饋電壓，將反饋電壓與高精度的參考電壓比較得到誤差電壓，此誤差電壓經(jīng)放大后輸出控制調(diào)整管的 導(dǎo)通程度，使預(yù)設(shè)電流值和實(shí)測電流值的逐步逼近，直至相等，從而達(dá)到數(shù)控的目的。 此方案采用保持電阻恒定而改變輸入電壓的方法來改變電流的大小。 宜春學(xué)院物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 根據(jù)題目要求以及設(shè)計(jì)思路， 比較之后， 基于以上優(yōu)點(diǎn)以及對于單片機(jī)的成熟應(yīng)用，因此我決定用單片機(jī) 來作為控制器，我所采用的是第二種方案 圖 2 方案二方框圖 3 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 硬件系統(tǒng)的模塊 單片機(jī)最小系統(tǒng) （ 1） 時(shí)鐘電路 單片機(jī)必須在時(shí)鐘的驅(qū)動下才能工作 .在單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘振蕩電路，只需要外接一個(gè)振蕩源就能產(chǎn)生一定的時(shí)鐘信號送到單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)單元，決定單片機(jī)的工作速度。C C2的典型值為 33PF。因?yàn)?AT89S52 單片機(jī)的復(fù)位是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的。則復(fù)位電路圖如圖 4所示。 P0口地址為 80H,位地址為 80H~87H。 P2口地址為 A0H,位地址為 A0H~A7H。 AT89C52單片機(jī)還有一個(gè)地址鎖存控制信號 ALE，外部程序存儲器讀選通信號 PSEN ,訪問程序存儲器控制信號 EA ,復(fù)位信號 RST，地線 SSV 和 +5V的電源 CCV 。 如圖 6所示，本電源先通過變壓器電壓變換隔離，橋式全波整流，電容濾波，再通過三端固定輸出集成穩(wěn)壓器產(chǎn)生穩(wěn)定電壓 +15V， 15V， +5V，穩(wěn)壓器內(nèi)部電路由恒流源，基準(zhǔn)電壓，取樣電阻，比較放大，調(diào)整管，保護(hù)電路，溫度補(bǔ)償電路等組成。 15V的穩(wěn)定電壓，再外對 OP07加大功率場效應(yīng)管構(gòu)成擴(kuò)流電路 ,可以提供 2020mA的上限電流。數(shù)碼管采用 BCD編碼顯示數(shù)字，對外界環(huán)境要求低，易于維護(hù)。 LM016L液晶模塊采用 HD44780控制器， HD44780具有簡單而功能較強(qiáng)的指令集，可以實(shí)現(xiàn)字符移動，閃爍等功能， LM016L與單片機(jī) MCU通訊能采用 4位或者 8位并行傳輸?shù)膬煞N方式， HD44780控制器由兩個(gè) 8位寄存器，指令寄存器（ IR）和數(shù)據(jù)寄存器（ DR）忙標(biāo)志（ BF），顯示數(shù) RAM（ DDRAM），宜春學(xué)院物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 字符發(fā)生器 ROMA（ CGOROM）字符發(fā)生器 RAM（ CGRAM），地址計(jì)數(shù)器 RAM(AC)。 5 R/W R/W為讀寫信號線，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫操作。連接電路圖如圖 7所示。 圖 8 鍵盤與單片機(jī)的接線圖 宜春學(xué)院物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 電流源模塊 采用運(yùn)放和場效應(yīng)管的壓控恒流源。當(dāng)場效應(yīng)管工作到飽和區(qū)時(shí)，漏電流 Id近似為電壓 Ugs控制的電流。正因?yàn)?Iout=Uin/R2，電流 Iout被輸入電壓 UI控制，即 Iout不會隨 RL的變化而變化，從而實(shí)現(xiàn)壓控恒流。 D/A、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 D/A、 A/D模塊是單片機(jī)與外部數(shù)據(jù)連接的通道，因此這兩個(gè)模塊的選擇 與使用應(yīng)當(dāng)合理。 （ 2） A/D轉(zhuǎn)換器 A/D模塊的是反饋的核心，我采用 Proteus元件庫中的 TLC2543芯片實(shí)現(xiàn)。s。 系統(tǒng)的原理圖 所繪制的系統(tǒng)原理圖采用的是 Proteus 軟件。 由于數(shù)控直流電流源需要可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此，需要在單片機(jī)的 P口 上加上按鍵，采用行列式鍵盤，直接接在 P2口上。 第二個(gè)定時(shí)的功能是在數(shù)碼管顯示時(shí)的延時(shí)時(shí)間，即在數(shù)碼管顯示時(shí)是采用查 表的方法進(jìn)行顯示的，因此需要用到一定的延時(shí)，使得我們能夠看的清楚所顯示的內(nèi)容，在這里用到的延時(shí)也是采用軟件的延時(shí)。 獨(dú)立式鍵盤的程序設(shè)計(jì)一般把鍵盤掃描程序設(shè)計(jì)成子程序，以便其它各程序調(diào)用。 （ 4） A/D 轉(zhuǎn)換模塊 當(dāng)所設(shè)定的二進(jìn)制代碼經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊輸出之后，經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行采樣之后，由單片機(jī)進(jìn)行處理。 busy flag（ DB7）：在此位為被清除為 0時(shí)， LCD將無法再處理其他的指令要求。主控制流程圖如圖 12所示。 （ 4） 數(shù)制轉(zhuǎn)換流程 宜春學(xué)院物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 由于使用的十進(jìn)制數(shù)，而在做除法的時(shí)候，要進(jìn)行數(shù)制的轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換的流程圖如圖 15所示。 打開 Proteus軟件，打開設(shè)計(jì)的電路文件，然后輸入通過 KEIL軟件編好的程序，點(diǎn)擊開始按鈕即可以進(jìn)行測試?？梢园?+， 鍵實(shí)現(xiàn)步進(jìn)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示。設(shè)置完成后屏幕顯示相應(yīng)值。 若需要設(shè)定輸出電流值，當(dāng)按下 SET鍵時(shí)，出現(xiàn)如圖 18所示界面，顯示器顯示“ yichun xueyuan huan ying ni!”，此時(shí)按下 OK 鍵，出現(xiàn)如圖 19所示界面，這是可 隨意 輸入一個(gè) 4 位數(shù)， 如果 滿足200~2020mA，則顯示各種數(shù)據(jù)，若不滿足 200~2020mA，則顯示器出現(xiàn)“ ERROR!RESET!”報(bào)警畫面。如圖 20所示 。 表 4 負(fù)載 RL= 的數(shù)據(jù)表格 給定值 (mA) 200 300 400 500 800 1000 1500 1980 電流 AD測值（ mA） 201 300 401 501 800 1000 1500 1980 誤差絕對值 1 0 1 1 0 0 0 0 負(fù)載電壓 (V) 負(fù)載阻值 (Ω ) 表 5 負(fù)載 RL= 的數(shù)據(jù)表格 給定值 (mA) 200 300 400 500 800 1000 1500 1980 電流 AD 測值（ mA） 201 301 400 501 800 1000 1500 1980 誤差絕對值 1 1 0 1 0 0 1 0 負(fù)載電壓 (V) 負(fù)載阻值 (Ω ) 誤差分析 測量結(jié)果分析： 步進(jìn) 1mA時(shí)設(shè)定值與實(shí)測值在 200~2020mA之間，誤差在 5mA以下。 在改變輸出電壓時(shí)，誤差在 10mA以下。另外在輸出接近低頻直流時(shí)，運(yùn)放的失調(diào)電壓和失調(diào)電流也是產(chǎn)生低頻噪聲的源泉，在這里的解決方法是在運(yùn)放前加一級晶體管或者場效應(yīng)管的差分級。具體如下分析： （ 1）、由于普通運(yùn)算放大器的運(yùn)放零點(diǎn)漂移，溫度漂移等帶來的誤差。 宜春學(xué)院物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 6 總結(jié) 在本次數(shù)控直流電流源的設(shè)計(jì)過程中，有許多感觸，首先對 C 語言，我覺得這是一門邏輯性很強(qiáng)的語言，但同時(shí)也是一門 比較容易掌握的語言。 本論文是在胡振平導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的， 感謝余志核院長、李平書記、胡紅武書記、李小平主任等各位教導(dǎo)過我的老師。 //液晶顯示屏相關(guān)位定義 sbit AD_OUT=P1^0。 sbit DA_IN=P3^3。 宜春學(xué)院物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 uchar code table1[]=yichun xueyuan 。 uint ADCdat,i,AD_DAstart。 char iset[5]={0,0,2,0,0,}。 void write_(uchar )。 void Send1456(uint DACdat)。****。 display_AD()。 Send1456(iset[1]*1000+iset[2]*100+iset[3]*10+iset[4])。x) for(y=110。 } void write_(uchar ) //寫命令函數(shù) { rs=0。 //置高 delayms(5)。 P0=date。 lcden=0。 //顯示模式設(shè)置： 16X2顯示， 5X7點(diǎn)陣， 8位數(shù)據(jù) write_(0x0c)。 // 設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針，第一行 write_(0x80+5)。 write_date(0x53)。 write_date(0x30+iset[4])。 A/D轉(zhuǎn)換子程序 **** 。 i。 //基準(zhǔn)電壓為 vol=(int)((Voltage2*4)*1000)。 volarry1[0]=vol%10。 Voltage1=(ADCdat*)/4096。 volarry0[1]=vol%100/10。 write_date(0x30+volarry0[3])。 write_date(0x6d)。 // 設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針，第一行 for(num=0。 //循環(huán)方式寫第一行數(shù)據(jù) } set=1。 宜春學(xué)院物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 write_date(0x4b)。 write_date(0x2e)。 write_date(0x56)。 rt[0]=rtt%10。 write_date(0x30+rt[0])。 D/A轉(zhuǎn)換子程序 **** 。 port=4。j++) { if(AD_OUT) { ad|=0x01。 delay(6)。 ad=1。 } void Send1456(uint DACdat) { uchar i=0。 delay(2)。0x800)。 } DA_CS=1。****。 // 檢測最上面一行各鍵是否有按鍵按下 temp=P2。 temp=P2。 switch(temp) { case 0xee: //檢測到 7被按下 if(keycount!=0) { write_date(0x30+7)。 iset[keycount++]=8。 } break。 write_date(0x6d)。 write_date(0x30+iset[1])。 AD_DAstart=1。 } } } P2=0xfd。 // 位與 if(temp!=0xf0) { delayms(100)。 if(temp!=0xf0) //確認(rèn)被按下，防止抖動 { temp=P2。 case 0xdd: //檢測到 5被按下 if(keycount!=0) { write_date(0x30+5)。 iset[keycount++]=6。 iset[3]++。 iset[1]++。 write_(0x80)。 宜春學(xué)院物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 write_date(0x30+iset[3])。 } while(temp!=0xf0) //松手檢測 { temp=P2。 // 檢測第三行各鍵是否有按鍵按下 temp=P2。 temp=P2。 switch(temp) { case 0xeb: //檢測到 1被按下 if(keycount!=0) { write_date(0x30+1)。 iset[keycount++]=2。 } break。 if(iset[3]==1) { iset[3]=9。 } } } write_(0x80+5)。 write_date(0x53)。 write_date(0x30+iset[4])。 temp=P2amp。 // 將 P2口的 值賦給 temp temp=tempamp。