【正文】 ................ 錯誤 !未定義書簽?；诖?，人 們對數(shù) 控恒定電 流器件的需求越 來 越迫切。 隨著數(shù) 字 電 子技 術的發(fā) 展， 在計 量 領 域、 電 量和非 電 量 測 量的 儀 表、 工業(yè) 控制系 統(tǒng) 中 應用數(shù) 控直流恒流源。 恒流源 的 發(fā) 展 歷 程 恒流源 ,是一種能向 負載 提供恒定 電 流 之電 路 .它既可以作 為 其有 源負載 ,又可以 為各種放大 電 路提供偏流以 穩(wěn) 定其 靜態(tài) 工作 點 ,以提高放大倍 數(shù) .并且在 脈沖產(chǎn) 生 電 路、差動 放大 電 路中得到了 廣泛應 用 .然而 ,對 各種恒流 電 路之 對 比分析 ,各自 應 用特 點 ,以及需要改 進 的方面 ,還 有待 進 一步研究 ,本文就 來 探 討這 些 問題 . 電 真空器件恒流源的 誕 生 世界上最早的恒流源，大 約 出 現(xiàn) 在 20 世 紀 50 年代早期。 晶體管 橫 流源的 產(chǎn) 生和 分類 進 入 60 年代， 隨著 半 導 體技 術的發(fā) 展， 設計 和制造出了各種性能優(yōu)越的晶體管和恒流源，并在 實際 中 獲 得可 廣泛 的 應 用。它適用于那些 對穩(wěn) 定度要求不太高 的場 合。 恒流源意 義 按照恒流源 電 路主要 組 成器件的有所不同 , 一般而言可分 為 三 類 ： 晶體管恒流源、場 效 應管 恒流源、集成 運 放恒流源 。恒流源 還被廣泛應 用 于測 量 電 路中，它既可以 為 各種放大 電 路提供偏流以 穩(wěn) 定其 靜態(tài) 工作 點 ，又可以作 為 其有 源負載 ，以提高放大倍 數(shù) ，并且在差 動 放大 電 路、 脈沖產(chǎn) 生 電 路中得到 廣泛應 用。恒流源的 應 用范 圍 非常 廣泛 ，并且在 許 多情 況 下必不可少的。我 國 恒流源 設備長期處 于量限小、精度低的 狀態(tài) ， 國產(chǎn)儀器多為 “ 穩(wěn)壓型 ”畢業(yè)設計（論文） 3 而非 “ 恒流型 ” 使得其 應 用 場 合受到一些限制。所以， 對數(shù) 控直流恒流源的研究非常重要。 實現(xiàn) 途 徑 很多，可以用 DAC 的模 擬輸 出控制電 源的基準 電壓 或取 樣電阻 ，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 。 （ 4） 直接用 220V 市 電供電 。 論 文的 總 體 結 構 第一部分 簡要 介 紹課題的背 景、意 義、國內(nèi) 外研 究現(xiàn)狀 ，介 紹 本文的主要研究 內(nèi) 容，包括 實現(xiàn) 的目 標 以及主要性能指 針 。 第五部分 對 本 數(shù) 控直流恒流源 給 出了本 課題的結論 。 單 片機通 過 采 樣 恒流源 電 路上串接的采 樣電阻 的 電壓 ， 計 算出此 時恒 流源 電 路的 輸 出 電 流值并與 設 定值 進行比 較 ，以控制 D/A 的 輸 出 從 而 實現(xiàn)對 恒流源的 輸 出 電 流 進 行 調(diào)節(jié) ，使 輸 出 電 流能 實時跟 隨設 定值。 方案 論證 主控器 本題 要求制作的直流 電 流源是 數(shù) 控式的，可以 顯 示 輸 出 電 流的 給 定值以及 實際測 量值，因此必然要 結合 微 處 理器，并且通 過微處 理器的控制作用 對輸 出 電 流 進 行精確校正。在本系 統(tǒng) 中， 將 采用 Atmel 公司的AT89S52。 發(fā)熱 量很小，但 是由于 開關 管 對強電 流 進 行 開關 操作，干擾大大高于線 性恒流源。在本系 統(tǒng) 中，首先 設計一個 基于支持大 電壓輸 入 輸 出，大 電 流 輸 出的 開關穩(wěn)壓 器的 主電 流，然后利用普通 開關穩(wěn)壓 器 來 降 壓為單 片機系 統(tǒng) 提 供電 源。 圖 運 算放大器 組 成的恒流源典型原 理圖 畢業(yè)設計（論文） 7 （ 2） 三極管 組 成的 鏡 像 電 流源 由三極管 組 成的 鏡 像 電 流源的典 型電 路 圖 如 圖 。 D/A 和 A/D 轉(zhuǎn)換 器的 選 取 數(shù)模轉(zhuǎn)換 和模 數(shù)轉(zhuǎn)換 一般有串口和并口。 8 位 D/A，分辨率 為 1/256，不能 夠滿 足本 設計 的要求。 本文采用 TLV5638 和 AD977A 都是采用串 口的 ADC 和 DAC 芯片，在 設計 中利用上 兩 種芯片 不僅節(jié)約單 片機端口 資 源，而且分辨率 較 高，能 滿 足 設計 要求。每次 傳輸數(shù) 據(jù)由 16 位的 數(shù) 據(jù) 組成一幀 ，其中 4 位控制命令字， 12 位 輸 出 數(shù) 據(jù) 。 AD977A 內(nèi) 部功 能 框圖 如 圖 下； 畢業(yè)設計（論文） 9 C A PR 1 I NR 2 I NR 3 I NA G N D 2V D I GR E F4 K2 . 5 V參 考 電 壓V A N A4 R4 R2 RRR = 2 . 5 KD G N DP W R DR / CC S T A GS B / B T CE X T / I N TS Y N CB U S YD A T A C L KD A T A串 行數(shù) 據(jù)接 口A D 9 7 7 AA G N D 1時 鐘控 制 邏 輯 amp。 在 電 流比 較 小的情 況 下，普通的 1/4W 或者 1/8W 的 電阻 可以被用作 電 流 測 量，但是 本題 需要 測 量的是 電 流源的 輸 出 電 流，最大需要 達 到 2A。 為 了 滿 足流 過 大 電 流的要求，可以采用大功率 電阻 ，如 1Ω/10W 的 電阻 ，通 過 2A電 流 時 一定不 會被燒斷 。因此用于 這 些情 況 下的取 樣電阻 也不能使用 溫 度漂移 嚴 重的普通大功率 電阻 。另一方面， 1Ω 的康 錳銅電阻絲約長 1m，由于和外界接觸面 積 大，即使通 過 大 電 流也能很快的散 熱 ， 進 一步的減 小 溫 度漂移 帶來 的影 響 。下面 將 分 別 介 紹矩陣 式 鍵盤 和 專用 按 鍵掃 描控制芯片 鍵盤 。 在本 數(shù) 控直流恒流源中，采用周立功公司生 產(chǎn) 的 ZLG7289 鍵盤掃 描控制集成芯片。液晶顯 示具有功耗低、體 積 小 、質(zhì) 量 輕、無輻 射危害、平面直角 顯 示以及影 響 穩(wěn) 定不 閃爍 、畫 面效果好、分辨率高、抗干擾能力 強 等優(yōu) 點 。 如表 數(shù) 控直流恒流源的 設備選 型 器 件 編 號 器 件 名 稱 型 號 1 單 片機 AT89S52 2 穩(wěn)壓 器 LT3724， LM25765 3 運 算放大器 OP07 4 達 林 頓 管 TIP127， TIP122 5 D/A 轉(zhuǎn)換 器 TLV5638 器 件 編 號 器 件 名 稱 型 號 6 康 銅絲 ? 7 A/D 轉(zhuǎn)換 器 AD977A 8 按 鍵掃 描控制芯片 ZLG7289 9 點陣 LCD FYD12864 畢業(yè)設計（論文） 12 第三章 系 統(tǒng) 硬件 設計 根據(jù) 數(shù) 控直流 電 流源的要求，由于要求有 較 大的 輸 出 電 流范 圍 和 較 精確的步 進 要求以及 較 小的 紋 波 電 流，所以不適合采用 簡單 的恒流源 電 路 FET 和恒流二極管，亦不適合采用 開關電 源的 開關 恒流源，否 則難 以 達到輸 出范 圍 和精度以及 紋 波的要求。 畢業(yè)設計（論文） 13 P 2 .021P 2 .122P 2 .223P 2 .324P 2 .425P 2 .526P 2 .627P 2 .728P 3 .0 / R X D10P 3 .1 / T X D11P 3 .2 / I N T 012P 3 .3 / I N T 113P 3 .4 / T 014P 3 .5 / T 115P 3 .6 / W R16p 3 .7 / R D17X T A L 118X T A L 219R S T9V C C40P 0 .039P 0 .138P 0 .237P 0 .336P 0 .435P 0 .534P 0 .633P 0 .732E A / V P P31P S E N29P 1 .78P 1 .67P 1 .56P 1 .45P 1 .34P 1 .23P 1 .12P 1 .01A T 8 9 S 5 2A L E / P R O G30G N D20 圖 AT89S52 引 腳圖 主要功能特性； （ 1） 兼容 MCS51 指令系 統(tǒng) （ 2） 2 個 外部中 斷 源 （ 3） 3 個 16 位可 編 程 定時 /計數(shù)器 （ 4） 32 個雙向 I/O 口 （ 5） 靈 活的 ISP 字 節(jié) 和分 頁編 程 （ 6） 看 門 狗（ WDT） 電 路 （ 7） 中 斷喚醒 省 電 模式 （ 8） 全 雙 工 UART 串行中 斷 口 線 （ 9） 時鐘頻 率 033MHz （ 10） 工作 電壓 （ 11） 2568bit 內(nèi) 部 RAM （ 12） 3 級 加密位 （ 13） 低功耗 空閑 和省 電 模式 （ 14） 雙數(shù) 據(jù)寄存器指 針 （ 15） 軟 件 設 置 空閑 和省 電 功能 單 片機各功能部件的 運 行都是以 時鐘頻 率 為基 準的，有 條不 紊地 進 行工作。 選取 頻 率 為 的晶振，微 調(diào)電 容是瓷片 電 容。 它提供了一 個 4V~6V 的 輸 入 電壓 范 圍 ，其中，最 小啟動電壓為，能 夠?qū)崿F(xiàn) 降 壓 、升 壓 、反相的 SEPIC 拓撲 結 構。A （ 4） 10181。 D3S S 3 H 9D3I N 5 82 2R 401MR 4168 .1KR 4220 0 KV122 0 VQ2S i 78 52L147 u FC 2068 u FC 2312 0 pFC 251uFC 2110 0 0p F1234D4B R I D G E 1T1T R A N S 3C 2710 0 0u FC 2647 0 uFGUDGUDGUDR 46 25R 4340 .2K12345678161514131211109T e x tT e x tT e x tT e x tT e x tT e x tT e x tT e x tT e x tT e x tT e x tT e x tT e x tT e x tT e x tT e x tGUDGUDGUDGUDR 44 KR 4512 0 KGUDC 24 2u FGUDGUDGUDV D D 圖 基于 LT3724 的 主電 源 電 路 單 片機 電 源 單 片機系 統(tǒng) 的 供電電 源采用了 LM25765 對主電 源的 輸出進 行再一次的降 壓 。 （ 1） LM2576 的基本特性 LM2576 的基本特性 參數(shù) 如下 : （ 1） 最大 輸 出 電 流： 3A。 （ 5） 轉(zhuǎn)換 效率： 75%88%（不同 電壓輸出時 的效率不同）。 （ 9） 所需外部 組 件： 僅 4 個 （不 可調(diào) ）或 6 個 （ 可調(diào) ）。其 輸 入即 為主電 源的輸 出， 選擇 了 LM25765 器件，其 輸出為 +5V. 畢業(yè)設計（論文） 18 / O N _O F FFBV O U TGNDV I N54C 292+ C 2810 0 uF3 + C 3010 0 uF1L M 25 76U1 V C CV D DD51N 58 8GNDL210 0 uF 圖 基于 LM2576 的 單 片機系 統(tǒng)供電電 源 電 路 恒流源 電 路 設計 恒流源 電 路如 圖 所示。 U2 是 電壓 跟 隨器 ， 輸 入阻抗高，基本 沒 有分流，因此流 經(jīng) R2的電 流全部流入 負載 RL。 D/A 轉(zhuǎn)換電 路 設計 恒流源的 輸 出 電 流由恒流 源輸 入控制 電壓來決定。 TLV5638 組 成的 D/A 轉(zhuǎn)換 器 電 路如 圖 所示。利用 A/D 轉(zhuǎn)換 器采集采集采 樣電阻兩 端的 電壓值， 從而測 量 輸 出 電 流，因此， 對 采 樣電阻 的要求比 較 高，同 時 采 樣電阻 上需要交流 過的最大 電 流比 較 大（ 0A2A）， 這樣 在采 樣電阻 上的功耗比 較 高，就需要用受 溫 度等外部因素影 響 比 較 小的 電阻 ，在本系 統(tǒng) 中，采用了康 銅絲 作 為 采 樣電阻 ，即 為圖 中的 電畢業(yè)設計（論文） 21 阻 R7。取 樣電阻 上的 電壓 降不宜 選 值太高， 我們 取 為 ，根據(jù) 題 目要求取2A，代入式 ()，可得采 樣電 阻取 ?