【正文】 兩端電壓正比于流過的電流，因此該電壓的反饋就是負載電流的反饋。系統(tǒng)原理框圖 ,如 圖 所示 ： 負載負載電源交流輸入整流模塊運放 + 大功率管輸出調(diào)整模塊顯示鍵盤單片機AT 8 9 S 5 2芯片供電模塊D / A 轉(zhuǎn)換模塊A / D 轉(zhuǎn)換模塊恒流輸出負反饋調(diào)整環(huán)節(jié)取樣電路存儲負載負載電源負載負載電源交流輸入整流模塊運放 大功率管輸出調(diào)整模塊顯示鍵盤單片機芯片供電模塊轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換模塊恒流輸出負反饋調(diào)整環(huán)節(jié)取樣電路存儲 圖 系統(tǒng)原理框圖 長 春 大 學 基于單片機的數(shù)控直流電流源設計 共 36 頁 第 3 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 2 章 硬件設計 電源模塊 本設計共用到電源有四種：即177。還有他價格也不貴，僅幾元人民幣。 本文介紹了一種基于單片機的數(shù)控電流源的設計方法，系統(tǒng)以 AT89C52 單片機為中心控制器，利用按鍵設置輸出電流，單片機將該電流值送 1602 液晶屏 顯示，同時，通過與 D/A 轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)通信端口將輸出電流的數(shù)字量送入 D/A轉(zhuǎn)換器， D/A 轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為為模擬量后輸出，再通 過壓控流電路得到 輸出的電流 ，采樣電路把輸出的電流轉(zhuǎn)換成電壓值送入 AD，經(jīng)轉(zhuǎn)換后把對應的數(shù)字量送入單片機，形成閉環(huán)系統(tǒng) 。當改變負載大小時，基本上不影響電流的輸出。其中 5V電源用 LM7812 輸出的 12V 電壓 作為 LM7805 的輸入電壓 以 得到 5V電壓 。故選擇常見的美國 Inter 公司生產(chǎn)的 MCS51 系列單片機，它具有可高性高、功能強、體積小、價格低、和抗干擾能力強等 特點，被廣泛應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科研及日常生活等各個領域。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 晶振工作 時， RST 腳持續(xù) 2 個機器周期高電平將使單片機復位。 為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應該接 VCC。振蕩器的這些特 性對彈片機的應用影響很大，因此在設計印刷電路板時，應使晶體和電容盡可能與單片機靠近，以保證穩(wěn)定可靠。在本次設計中，為了降低程序設計，我們只用 LCD 作顯示器，在 此只對其寫操作，所以設計時直接將 R/W 接地。//D2=1:開顯示； D1=1:顯示光標； D0=1：光標閃爍 write_(0x01)。 MAX1241 的控制線 SCLK、 CS 、 DOUT 可與 AT89S52 的通用I/O 口直接相連，無需任何接口變換， 模擬電壓經(jīng)前級放大至 0～ VREF 范圍后，由AIN 引腳輸入 。 } D/A 模塊 有前面的計算知，模擬量輸出通道我們選用了 AD 公司的單通道 12 位電壓輸出D/A 轉(zhuǎn)換器，單電源工作，電壓范圍為 ～ ，時鐘頻率最高可達 30MHz。 if(dig) dadin=1。 2? C 總線是一種用于 IC 器件之間的二線制總線。 存儲模塊電路 將 A0、 A A2 全部接地，即決定了該模塊的地址為 0xA0， 24C02C 的外圍電路 ，如圖 所示： 長 春 大 學 基于單片機的數(shù)控直流電流源設計 共 36 頁 第 19 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ A01A12A23VSS4SDC5SCL6WP7VCC8U524C02C1kR161kR17+5Vsclsdc 圖 24C02C 外圍電路 程序如下： /******************************************************************/ 作用 ： 啟動 IIC 總線 /******************************************************************/ void Start() { Sda=1。 } /******************************************************************/ 作用：停止 IIC 總線 /******************************************************************/ void Stop() { Sda=0。 _nop_()。 Scl=1。_nop_()。_nop_()。 Scl=1。_nop_()。 2? C 總線的數(shù)據(jù)傳送格式是在 2? C 總線開始信號后，送出的第一個字節(jié)數(shù)據(jù)是是用來 識別 從器件的地址，其中前七位為地址碼，第 8 位為方向位（ R/W） 。 dasclk=0。 工作過程中，將 SYNC 置為低電平時候啟動寫序列，在這個階段， SYNC 線至少要保持低電平一直到 SCLK 的第 16 個下降沿， DAC 在這第 16 個下降沿被更新，如果在這之前 SYNC 被拉為高電平，就意味著寫序列中斷，此時移位寄存器復位。其外圍電路 ， 如圖 所示： VDD1AIN2SHDN3REF4GND5DOUT6CS7SCLK8U4MAX1241C10104C11VADC16VREF adcadkadcsadout+5V 圖 MAX1241 外圍電路 AD 程序如下： uint ad_conver()//A/D 轉(zhuǎn)換 { uint voltage_temp=0。//設定地址指針在第一行第一個位置 } A/D 模塊 由于本次設計的數(shù)控直流電流源能夠完成設定輸出值。 P0=date。 設計 要求能 對輸出 電流進行“ +”，“ ” 調(diào)節(jié) ， 本設計采用五個按鍵，分別是“ 進入調(diào)整 ”、“ +”、“ ”、“確定”、“取消”。 XTAL2： 振蕩器反相放大器的輸出端。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。 在 flash 編程和校驗時， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 我們選擇的 ATMEL 公司 的 AT89C52 單片機，他 是 一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K ISP（在系統(tǒng)可編程 ） Flash 存儲器。 12V電源 考慮到恒流源電路的電源需要提供較大的功率，同時為了減少電源間的干擾， 而且單片機對電源 電壓的穩(wěn)定性要求很高，當供電電壓波動大時會出現(xiàn)復位情況，所以恒流源電路電源由單獨電源提供。 系統(tǒng)介紹 本系統(tǒng)以 AT89C52 單片機為主控制器，通過鍵盤來設置直流電源的輸出電流，設置步進等級可達 10mA，并可由液晶模塊顯示實際輸出電流值和電流設定值。 本文提供的數(shù)控電流源具有很高的精度值，可滿足多種電流源的試驗要求，且電路精煉、簡單易懂、成本低廉、實用價值和開發(fā)價值 大。1ppm 滿幅 ； （ 3）步進精度： 10mA； （ 4）有效輸出電壓 0— 10V 最大輸出電壓 12V； （ 5） LCD1602 液晶屏顯示 前面板鍵盤操作 ； 理論分析 首先， 在數(shù)控方面采用單片機比 CPLD 和 FPGA 等可編程邏輯器件好，因為此處只是一般用途的控制，沒有必要選用價格昂貴的 CPLD 和 FPGA，而且他們用在此處并不合適，控制起來顯得很麻煩。另一方面，單片機系統(tǒng)還兼顧對恒流源進行實時監(jiān)控，輸出電流經(jīng)過電流 /電壓轉(zhuǎn)變后，通過 A/D 轉(zhuǎn)換 (MAX1241)芯片，實時把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，再經(jīng)單片機分析處理， 通過數(shù)據(jù)形式的反饋環(huán)節(jié)，使電流更加穩(wěn)定，這樣構(gòu)成穩(wěn)定 的壓控電流源 。 功率三極管 選用 SS8050， 它是 應用范圍 廣、中 小功率 NPN 型的三極管 ，特征頻率 ： 最小 150MH，集電極 最大允許電流 :（ A） ， 集電極 電壓： 40V。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89C52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、 超有效的解決方案。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在 flash 編程時，此引腳（ PROG ）也用作編程輸入脈沖。電路 ,如 圖 所示： 長 春 大 學 基于單片機的數(shù)控直流電流源設計 共 36 頁 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 12Y130pFC230pFC310KR61KR710uFC1S1D1D2D3D4D5D6D7D8LCDENLCDRSsclsdcadcadkadcsadoutdadindadancdasclkgnqxqd++P101P112P123P134P145P156P167P178RESET9RXD10TXD11INT012INT113T014T115WR16RD17X218X119GND20P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30EA/VP31P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P0039VCC40U1AT89C5212345678910KR38+5V+5V+5V 圖 單片機控制電路 (1)AT89C52單片機的 P1 口是個雙向口，可以作輸出輸入口，在本系統(tǒng)中用作顯示部分， P0 口也是個雙向口，主要接 A/D、 D/A 和 24C02C。 從鍵盤的上到下開始，依次為“ 進入調(diào)整 ”、“ +”、“ ”、“確定”、“取消”。 delay(1)。同時D/A 也采用 12 位的轉(zhuǎn)換芯片 AD5320。 長 春 大 學 基于單片機的數(shù)控直流電流源設計 共 36 頁 第 16 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ adsclk=0。其外圍電路 ， 如下圖 所示： VOUT1GND2VDD3DIN4SCLK5SYNC6U2AD5320VDA dadancdasclkdadin+5V 長 春 大 學 基于單片機的數(shù)控直流電流源設計 共 36 頁 第 17 頁 ┊ ┊