【正文】 ................................. 8 主控電路設(shè)計(jì) .......................................................................................................................... 8 供電電源設(shè)計(jì) ......................................................................................................................... 9 主電源 ........................................................................................................................... 9 單片機(jī)電源（第二級(jí)電源） .......................................................................................... 10 電源參數(shù)計(jì)算 [10] ........................................................................................................... 10 恒流源電路設(shè)計(jì) ..................................................................................................................... 12 D/A 轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 12 D/A和 A/D轉(zhuǎn)換器介紹 [12]............................................................................................. 12 理論分析與參數(shù)計(jì)算 [12] ................................................................................................. 16 測(cè)電路設(shè)計(jì) ............................................................................................................................ 16 [2] ...................................................................................................... 16 采樣電阻的計(jì)算 [2] ....................................................................................................... 16 鍵盤(pán)電路設(shè)計(jì) ........................................................................................................................ 17 顯示電路設(shè)計(jì) ........................................................................................................................ 18 LCD1602的介紹 ............................................................................................................ 18 PCB板的制作 ......................................................................................................................... 19 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ......................................................................................................................... 22 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) [8] ...................................................................................................................... 22 系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu) ........................................................................................................... 22 總體流程 .................................................................................................................... 23 指標(biāo)測(cè)試和測(cè)試結(jié)果 ............................................................................................................... 24 程序設(shè)計(jì) ............................................................................................................................. 32 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) II 總 結(jié) ........................................................................................................................................... 33 參考文 獻(xiàn) ..................................................................................................................................... 34 附錄 A: 總體原理圖和 PCB板 .................................................................................................. 35 附錄 B：仿真程序 ...................................................................................................................... 39 元件清單 ..................................................................................................................................... 53 致 謝 ........................................................................................................................................... 54 1 緒 論 1 1 緒 論 隨著電子技術(shù)的發(fā)展， 數(shù)字電路應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展 ，現(xiàn)今社會(huì)，產(chǎn)品智能化、數(shù)字化已成為人們追求的一種趨勢(shì)，設(shè)備的性能，價(jià)格，發(fā)展空間等備受人們的關(guān)注，尤其對(duì)電子設(shè)備的精密度和穩(wěn)定度最為關(guān)注。實(shí)際上，大多數(shù)恒流源是用電子 電路實(shí)現(xiàn)的，而且僅當(dāng)外部條件在一定的范圍內(nèi)變化時(shí)才能保持輸出電流基本不變。 目前恒流電流源是科研、航天航空、半導(dǎo)體集成電路路生產(chǎn)領(lǐng)域以及計(jì)量領(lǐng)域中一種很重要的電子設(shè)備。 本設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的數(shù)控直流電流源設(shè)計(jì)方案，給出了硬件組成及軟件系統(tǒng)。硬件電路采用 51 單片機(jī)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)。 圖 數(shù)控直流恒流源的總體原理框圖 包括主控器、供電電源、恒流源、鍵盤(pán)、顯示、 模數(shù)轉(zhuǎn)換（ A/D）模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換（ D/A）模塊 7 個(gè)部分，圖 ，不屬于恒流源的系統(tǒng)組成。 51 單片機(jī)是美國(guó) Atmel 公司推出的一種 高性能的 8 位單片機(jī) [5]。 恒流源 實(shí)現(xiàn)方式有多種，有運(yùn)算放大器組成的恒流源，三極管組成的鏡像電流源、運(yùn)算放大器加達(dá)林頓管組成的恒流源等 [15]。 TLC2543和 TLC5615都是采用串口的 ADC 和 DAC 芯片，在設(shè)計(jì)中利用 上兩種芯片 不僅節(jié)約單片機(jī)端口資源 ，而且分辨率較高，能滿足設(shè)計(jì)要求。 8位 D/A，分辨率為 1/256， 不 能夠滿足本設(shè)計(jì)的要求。這樣，一個(gè)端口（如 P1 口）就可以構(gòu)成 4*4=16 個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤(pán)多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成 20鍵的鍵盤(pán)，而直接用端口線則只能多出一鍵（ 9鍵）。但是，考慮到普通數(shù)碼管能夠顯示的信息量有限，并且一般情況下要顯示較多的信息所占用的系統(tǒng) I/O資源較多 [13]。 表 21 數(shù)控直流恒流源的設(shè)備選型 器 件 編 號(hào) 器 件 名 稱 型 號(hào) 1 單片機(jī) AT89S52 2 三端 穩(wěn)壓器 LM7805,LM7815 3 運(yùn)算放大器 LM358 4 達(dá)林頓管 TIP142 5 D/A轉(zhuǎn)換器 TLC5615 器 件 編 號(hào) 器 件 名 稱 型 號(hào) 6 康銅絲 ? 7 A/D 轉(zhuǎn)換器 TLC2543 8 點(diǎn)陣 LCD LCD1602 器 件 編 號(hào) 器 件 名 稱 型 號(hào) 9 上拉電阻 RP1 10 變壓線圈 TR1 11 整流橋堆 BR1 12 按鍵 BUTTON 13 晶振 CRYSTAL 14 穩(wěn)壓二極管 1N4733A 15 電容 C1 16 電阻 R 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 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(jìn)要求以及較小的紋波電流，所以不適合采用簡(jiǎn)單的恒流源電路 FET 和恒流二極管，亦不適合采用開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)恒流源，否則難以達(dá)到輸出范圍和精度以及紋波的要求。 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 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 9 圖 主控電路 供電電源設(shè)計(jì) 電流源恒定電流的產(chǎn)生是本設(shè)計(jì)系統(tǒng)的最主要功能 , 實(shí)現(xiàn)難度也不大 ,可用非常簡(jiǎn)單的幾個(gè)模擬器件完成 , 但其高精度、穩(wěn)定度及紋波的控制卻是完成整個(gè)功能的重點(diǎn)。 選擇 VD VD C C2 和穩(wěn)壓器 穩(wěn)壓器選 mc7808bt 因?yàn)?V0=8v, 500OI mA? ，有 mc7808bt 可以查得其輸入和輸出的關(guān)系為： 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 11 0miiU U U U? ? ?? 式（ ） 所以 由上得到 應(yīng)有 ： 5ioU U V?? 式（ ） 所以 mc7808bt 的輸入引腳為 13v，輸出 8v 靜態(tài)電流 Q mAI ?。其中，TIP142 中的幾個(gè)關(guān)鍵指示如下 [15]: 最大集電極 —— 發(fā)射極電壓： VCEOM=100V。因輸出電流的范圍、誤差大小以及精度等要求都必須通過(guò)本部分電路來(lái)實(shí)現(xiàn) ,所以在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中 沒(méi) 選擇好 D