【正文】 他參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，我們可以在硬件及軟件兩方面采取適當(dāng)?shù)拇胧┦馆敵鲭娏鞅３植蛔儭? 表 21 MOSFET 與 IGBT 性能參數(shù)的對(duì)比 性能指標(biāo) MOSFET IGBT 驅(qū)動(dòng)類型 電壓型 電壓型 驅(qū)動(dòng)功率 小 較小 開關(guān)速度 快（能達(dá)到 5MHz） 較快（一般在 100kHz 以下） 能通過電流 較大（一般在 100A以下） 大（能達(dá)到 1000A以上） 通態(tài)壓降 小于或等于 2V 一般大于 2V 由于設(shè)計(jì)要求輸出的功率不大，主要指標(biāo)體現(xiàn)在輸出電流的分辨率、測量值的誤差、紋波、穩(wěn)定度等方面。 由于 MSP430F169單片機(jī) 內(nèi)部集成了 A/D轉(zhuǎn)換器 ,不需外加 A/D。 數(shù)控直流電流源設(shè)計(jì) 2 第二章 數(shù)控直流電流源方案選擇 總體方案選擇 方案一：根據(jù)傳統(tǒng)線性恒流源的原理，以集成穩(wěn)壓芯片（如 LM337）與數(shù)字電位器構(gòu)成電流源的主體部分，通過單片機(jī)改變數(shù)字電位器的阻值，以實(shí)現(xiàn)對(duì)恒流源輸出值的調(diào)整，并使用數(shù)碼管LED顯示其數(shù)值，其原理方框圖如圖 21所示。13 MSP430F169 單片機(jī) ADC12 寄存器設(shè)置 三、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)數(shù)控直流電流源系統(tǒng)。 8 MSP430 系列單片機(jī)的特點(diǎn) 圖 21 方案一原理方框圖 方案二：根據(jù)開關(guān)電源的原理，經(jīng) AC/DC/DC 變換過程來實(shí)現(xiàn)可調(diào)穩(wěn)流的功能，主電路由整流濾波電路、斬波電路和恒流電路構(gòu)成。 鑒于上面考慮 ,我們采用方案二。 PWM 芯片選擇 PWM芯片根據(jù)其控制形式可分為電壓模式控制和電流模式控制兩種。 圖 31 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 圖 32 數(shù)控恒流源的閉環(huán)控制系統(tǒng) 以 MSP430F169單片機(jī)作為系統(tǒng)控制單元，外配 4MHz主晶振和 32768Hz的輔助晶振、復(fù)位電路、按鍵電路、 1602 顯示器構(gòu)成單片機(jī)小系統(tǒng)，如圖 33 所示；單片機(jī)通過按鍵讀取用戶的設(shè)置輸出電流值，再通過 A/D 轉(zhuǎn)換發(fā)出給定值，電流檢測電路通過 D/A 轉(zhuǎn)換把輸出值傳回單片機(jī)，單片機(jī)通過比較微調(diào)輸出值。 3．沒有中斷功能的數(shù)據(jù)輸入、輸出端口 P P P5和 P6 各寄存器符號(hào)和功能如下所述（以P3 口為例）： （ 1） P3IN：輸入寄存器。 表 33 時(shí)序參數(shù) 時(shí)序參數(shù) 序號(hào) 極限值 單位 測試條件 最小值 典型值 最大值 E信號(hào)周期 tC 400 — — ns 引腳 E E脈沖寬度 tPW 150 — — ns E上升沿 /下降沿時(shí)間 tR, tF — — 25 ns 地址建立時(shí)間 tSP1 30 — — ns 引腳 E、 RS、 R/W 地址保持時(shí)間 tHD1 10 — — ns 數(shù)據(jù)建立時(shí)間（讀操作） tD — — 100 ns 引腳 DB0~DB8 數(shù)據(jù)保持時(shí)間（讀操作） tHD2 20 — — ns 數(shù)據(jù)建立時(shí)間（寫操作） tSP2 40 — — ns 數(shù)據(jù)保持時(shí)間（寫操作） tHD2 10 — — ns 信息與控制工程學(xué)院硬件課程設(shè)計(jì)說明書 13 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 本題要求輸出電流范圍為 0～ 1000mA(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 31得 （ 31） 最小位數(shù)為 11 位，而為了給精度指標(biāo)留有余地， A/D模塊應(yīng)選擇 12 位 A/D， MSP430F169 單片機(jī)的 ADC12 模塊滿足設(shè)計(jì)要求。（ 2）設(shè)置轉(zhuǎn)換通道。 D/A中常用建立時(shí)間來描述其速度，而不是 A/D中常用的轉(zhuǎn)換速率。在閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)中，該端接給定信號(hào)。 11． Output A（引腳 11）：輸出端 A。 8． 具有 PWM 瑣存功能，禁止多脈沖。這樣做的好處在于，避免了誤差放大器和外部關(guān)斷信號(hào)輸入電路之間相互影響，有利于誤差放大器和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)工作精度提高。 當(dāng)輸出晶體管開通時(shí)， R1 上會(huì)有電流流過， R1 上的壓降將使 VT1 導(dǎo)通。由于實(shí)際中，基準(zhǔn)電壓通常是接在誤差放大器的同相輸入端上，而輸出電壓的采樣電壓則加在誤差放大器的反相輸入端上。 我們稱這個(gè)理念為： “ 不同架構(gòu)，同一解決方案 ” 。 數(shù)控直流電流源設(shè)計(jì) 24 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)使用 15V直流開關(guān)電源供電，可輸出 200mA～ 2021mA（步進(jìn) 1mA）電流，在測試負(fù)載電阻大于 10Ω時(shí)效率≥ 70%，并且能夠數(shù)字顯示輸出電流給定值和實(shí)際輸出電流值，達(dá)到了設(shè) 計(jì)要求。 for(i=0x20。 } void write_data(unsigned int data) { E_L。 busy=P4INamp。} write_(0x08)。 // 接通并設(shè)置 ADC12 ADC12CTL1=SHP+CONSEQ_1。 P6DIR=0。 init_MCLK()。 while(busy) {read_busy()。 while(busy) {read_busy()。 RS_L。 E_H。 BCSCTL1amp。 圖 43 A/D采樣子程序流程圖 測試工具 15V直流開關(guān)電源、 5V直流源、示波器、萬用表、負(fù)載電阻。 Q1MBR745IRF5201104MBR745Q2IRF5201R112ΩVCC470uF470uF10uFR132ΩR152ΩR142Ω恒流源輸出電流取樣輸出1122PWM1PWM2斬波與濾波穩(wěn)流電路 圖 311 斬波與濾波穩(wěn)流電路原理圖 信息與控制工程學(xué)院硬件課程設(shè)計(jì)說明書 21 第四章 數(shù)控直流電流源軟件調(diào)試 IAR Embedded Workbench IDE 軟 件使用 IAR Embedded Workbench IDE 簡介 嵌入式 IAR Embedded Workbench IDE提供一個(gè)框架，任何可用的工具都可以完整地嵌入其中 。 信息與控制工程學(xué)院硬件課程設(shè)計(jì)說明書 19 SG3525 的軟啟動(dòng)接入端（引腳 8）上通常接一個(gè)軟啟動(dòng)電容。這樣 SG3525 的震蕩頻率由下式進(jìn)行計(jì)算： )( 1 RRCf DTT ?? 同步端（引腳 3）主要用于多只 SG3525 之間的外部同步，同步脈沖的頻率應(yīng)比震蕩頻率 FOSC略低一些。實(shí)際使用中，一般在引腳 10 上接電流檢測信號(hào)，如果過電流檢測信號(hào)維持時(shí)間較長，軟啟動(dòng)電容 將被放電。 4． 具有振蕩器外部同步功能。在該端與引腳 2 之間接入不同類型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型調(diào)節(jié)器。 圖 39 SG3525芯 片內(nèi) 部 功能框圖 各引腳功能如下所述： 1． (引腳 1)：誤差放大器反向輸入端。 // 使能 ADC12CTL0 |= ENC。 (12)DMA 使能。 1602 液晶顯示器 1602 液晶引腳功能 數(shù)控直流電流源設(shè)計(jì) 10 1602 字符型 LCD有 16 條引腳線 ，引腳圖如圖 34 所示： 123456789101112131415161602LCDVSSVDDVLDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7BLABLK R/WE RS 圖 34 1602LCD 引腳圖 其中 15引腳和 16引腳是 背光電源線 ，具體引腳功能如表 31所示： 表 31 1602液晶顯示器引腳 引腳 符號(hào) 功能說明 1 VSS GND 2 VDD +5V電源 3 VO 液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端 ， 接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高 4 RS RS為寄存器選擇，高電平 1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器 ， 低電平 0時(shí)選擇指令寄存器 5 R/W R/W為讀寫信號(hào)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 6 E E(或 EN)端為使能 (enable)端，下降沿使能。 （ 4） P1IFG：中斷標(biāo)志寄存器 。因此采用方案二。 根據(jù)相關(guān)技術(shù)資料，對(duì)比 MOSFET 與 IGBT 兩種開關(guān)管，其性能參數(shù)的對(duì)比如表 21 所示。 此單 片機(jī)功能較強(qiáng) ， 性價(jià)比高 、 集成度高、易擴(kuò)展、可靠性高、功耗小及具有較高的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算能力 。提高自己將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際作品的的動(dòng)手能力。 24 參考文獻(xiàn) 21 IAR Embedded Workbench IDE 操作步驟 9 1602 液晶引腳功能 數(shù)控直流電流源 系統(tǒng)應(yīng)具有以下基本功能 。 5 第三章 數(shù)控直流電流源系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 8 MSP430F169 引腳功能 25 附 錄 其工作過程如下：市電經(jīng)隔離變壓器降壓后，通過整流橋整流，電容器濾波，變成平穩(wěn)的直流電，完成 AC/DC 的變換過程；通過由 FPGA（可編程邏輯器件）產(chǎn)生 PWM調(diào)制波控制開關(guān)管的通斷構(gòu)成斬波電路，輸出高頻的直 流脈沖，經(jīng)儲(chǔ)能電感平波、電容高頻濾波后，輸出可調(diào)的直流電；使用 HCPL7870光電隔離 A/D轉(zhuǎn)換芯片（轉(zhuǎn)換精度達(dá) 15）對(duì)輸出電流進(jìn)行采集，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。 顯示器選擇 方案一：采用 LED顯示，把測量所得到的高度通過數(shù)碼管顯示。其功能和驅(qū)動(dòng)能力也隨型號(hào)不同有所區(qū)別。 數(shù)控直流電流源設(shè)計(jì) 8 DVcc123456VREF+7XIN8XOUT/TCLK9VeREF+10VREF/VeREF1112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051XT2OUT52XT2IN53TDO/TDI54