【文章內(nèi)容簡介】 用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲(chǔ)單元，主要特點(diǎn)如下： 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器； 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）； 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口； 5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)、 2 層中斷嵌套中斷； 6 個(gè)中斷源； 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； 2 個(gè)全雙工串行通信口； 看門狗（ WDT）電路； 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路； 與 MCS51 兼容； 1全靜態(tài)工作： 0Hz33MHz； 1三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定； 1可編程串行通道； 1低功耗的閑置和掉電模式。 AT89S51 在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。作為初學(xué)者是很好的入門工具，被大家所熟悉，上手快，節(jié)約開發(fā)時(shí)間。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 EA/VPP31XTAL119XTAL218RST/VPD91716121314151234567839383736353433322122232425262728PSEN29ALE/PROG301110Vcc40Gnd20AT89S5XU0STC12C5A602S 圖 AT89S51 芯片 方案二：使用基于 CortexM3 處理器內(nèi)核的 STM32 微處理器，其主要特點(diǎn)如下： Thumb2 指令集架構(gòu)（ ISA）的子集。 哈佛處理器架構(gòu)，在加載 /存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)的同時(shí)能夠執(zhí)行指令取指。 三級(jí)流水線。 32 位單周期乘法。 具備硬件除法。 Thumb 狀態(tài)和調(diào)試狀態(tài)。 處理模式和線程模式。 ISR 的低延遲進(jìn)入和退出。 可中斷 可繼續(xù)的 LDM/STM， PUSH/POP。 ARMv6 類型 BE8/LE 支持。 1 ARMv6 非對(duì)齊訪問。 1分支預(yù)測(cè)功能 基于 CortexM3處理器內(nèi)核的 STM32微處理器， 以其高性能、低成本在眾多 MCU 中占有舉足輕重的地位。由于使用嵌入式系統(tǒng)將為整個(gè)硬件電路的設(shè)計(jì)帶來極大簡化，如不再考慮過 壓保護(hù)電路、過流保護(hù)電路。此外， STM32F103不但速度快，內(nèi)部的資源極為豐富，如 64引腳 STM32F103RC有 2個(gè) 12位 ADC，比單獨(dú)使用一個(gè) ADC要便宜近一半。 綜上所述，基于 STM32的功能強(qiáng)大，此次設(shè)計(jì)確定使用 基于 CortexM3處理器 內(nèi)核的增強(qiáng)型 STM32微處理器： STM32F103VET6LQFP100。該型號(hào)有一百個(gè)引腳，供電電壓為 ,本設(shè)計(jì)內(nèi)供電電壓為 ，片內(nèi) 包含三個(gè) A/D（ 16）和一個(gè) D/A（ 2）（括號(hào)內(nèi)為通道數(shù)），為本設(shè)計(jì)省去了外設(shè)的 A/D和 D/A。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 PE2/TRACECK/RSMC_A231PE3/TRACED0/FSMC_A192PE4/TRACED1/FSMC_A203PE5/TRACED2/FSMC_A214PE6/TRACED3/FSMC_A225VBAT6PC13/TAMPERRTC7PC14/OSC32_IN8PC15/OSC32_OUT9VSS_510VDD_511OSC_IN12OSC_OUT13NRST14PC0/ADC123_IN1015PC1/ADC123_IN1116PC2/ADC123_IN1217PC3/ADC123_IN1318VSSA19VREF20VREF+21VDDA22PA0/WKUP/USART2_CTS/ADC123_IN0/TIM2_CH1_ETR/TIM5_CH1/TIM8_ETR23PA1/USART2_RTS/ADC123_IN1/TIM5_CH2/TIM2_CH224PA2/USART2_TX /TIM5_CH3/ADC123_IN2/TIM2_CH325PA3/USART2_RX /TIM5_CH4/ADC123_IN3/TIM2_CH426VSS_427VDD_428PA4/SPI1_NSS /USART2_CK/DAC_OUT1/ADC12_IN429PA5/SPI1_SCK/DAC_OUT2/ADC12_IN530PA6/SPI1_MISO/TIM8_BKIN/ADC12_IN6/TIM3_CH1/TIM1_BKIN31PA7/SPI1_MOSI/TIM8_CH1N/ADC12_IN7/TIM3_CH2/TIM1_CH1N32PC4/ADC12_IN1433PC5/ADC12_IN1534PB0/ADC12_IN8/TIM3_CH3/TIM8_CH2N/TIM1_CH2N35PB1/ADC12_IN9/TIM3_CH4/TIM8_CH3N/TIM1_CH3N36PB2/BOOT137PE7/FSMC_D4/TIM1_ETR38PE8/FSMC_D5/TIM1_CH1N39PE9/FSMC_D6/TIM1_CH140PE10/FSMC_D7/TIM1_CH2N41PE11/FSMC_D8/TIM1_CH242PE12/FSMC_D9/TIM1_CH3N43PE13/FSMC_D10/TIM1_CH344PE14/FSMC_D11/TIM1_CH445PE15/FSMC_D12/TIM1_BKIN46PB10/I2C2_SCL/USART3_TX/TIM2_CH347PB11/I2C2_SDA/USART3_RX/TIM2_CH448VSS_149VDD_150PB12/SPI2_NSS/I2S2_WS/I2C2_SMBA/USART3_CK/TIM1_BKIN51PB13/SPI2_SCK/I2S2_CK/USART3_CTS/TIM1_CH1N52PB14/SPI2_MISO/TIM1_CH2N/USART3_RTS53PB15/SPI2_MOSI/I2S2_SD/TIM1_CH3N54PD8/FSMC_D13/USART3_TX55PD9/FSMC_D14/USART3_RX56PD10/FSMC_D15/USART3_CK57PD11/FSMC_A16/USART3_CTS58PD12/FSMC_A17/TIM4_CH1/USART3_RTS59PD13/FSMC_A18/TIM4_CH260PD14/FSMC_D0/TIM4_CH361PD15/FSMC_D1/TIM4_CH462PC6/I2S2_MCK/TIM8_CH1/SDIO_D6/TIM3_CH163PC7/I2S3_MCK/TIM8_CH2/SDIO_D7/TIM3_CH264PC8/TIM8_CH3/SDIO_D0/TIM3_CH365PC9/TIM8_CH4/SDIO/D1/TIM3_CH466PA8/USART1_CK/TIM1_CH1/MCO67PA9/USART1_TX/TIM1_CH268PA10/USART1_RX /TIM1_CH369PA11/USART1_CTS/USBDM/CAN_RX/TIM1_CH470PA12/USART1_RTS/USBDP/CAN_TX /TIM1_ETR71PA13/JTMS/SWDIO/PA1372NC73VSS_274V DD_275PA14/JTCK/SWCLK/PA1476PA15/JTDI/SPI3_NSS/I2S3_WS/TIM2_CH1_ETR77PC10/USART4_TX/SDIO_D2/USART3_TX78PC11/USART4_RX/SDIO_D3/USART3_RX79PC12/USART5_TX/SDIO_CK/USART3_CK80PD0/OSC_IN/FSMC_D2/CAN_RX81PD1/OSC_OUT/FSMC_D3/CAN_TX82PD2/TIM3_ETR/USART5_RX/SDIO_CMD83PD3/FSMC_CLK/USART2_CTS84PD4/FSMC_NOE/USART2_RTS85PD5/FSMC_NWE/USART2_TX86PD6/FSMC_NWAIT/USART2_RX87PD7/FSMC_NE1/FSMC_NCE2/USART2_CK88PB3/JTDO/SPI3_SCK / I2S3_CK/PB3/TRACESWO/TIM2_CH2/SPI1_SCK89PB4/NJTRST/SPI3_MISO/PB4/TIM3_CH1/SPI1_MISO90PB5/I2C1_SMBA/ SPI3_MOSI/I2S3_SD/TIM3_CH2/SPI1_MOSI91PB6/I2C1_SCL/TIM4_CH1/USART1_TX92PB7/I2C1_SDA (7) /FSMC_NADV/USART1_RX93BOOT094PB8/TIM4_CH3 (7) /SDIO_D4/I2C1_SCL/CAN_RX95PB9 /TIM4_CH4/SDIO_D5 /I2C1_SDA/CAN_TX96PE0/TIM4_ETR/FSMC_NBL097PE1/FSMC_NBL198VSS_399VDD_3100STM32F103VET6LQFP100U1Component_1 圖 STM32F103VET6LQFP100 芯片 基于 STM32 的數(shù)控電流源系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 整機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 所示。 自 制 電 源S T M 3 2 芯 片D A CA D C液 晶 顯 示按 鍵 模 塊過 流 報(bào) 警 模 塊負(fù) 載檢 測(cè) 負(fù) 載 電 流恒 流 模 塊 圖 數(shù)控電流源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖 畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 本方案圍繞 STM32 芯片，由供電模塊、液晶顯示模塊、報(bào)警模塊、負(fù)載電 流檢測(cè)模塊、恒流源模塊、按鍵模塊構(gòu)成。 供電電模塊：我采用的是橋式整流結(jié)合三端穩(wěn)壓芯片的處理方法。由此得到單片機(jī)使用的 電源和驅(qū)動(dòng)運(yùn)算放大器的 177。15V 電源，該模塊中還包括為單片機(jī)內(nèi)提供參考電壓的恒定電壓源，其電路 由 TL431 為核心器件。 恒流源模塊：這個(gè)系統(tǒng)由精密運(yùn)算放大器和 STM32 芯片內(nèi)部 12 位 DAC 一組成，共同設(shè)定流過場(chǎng)效應(yīng)管的 SETI ，同時(shí)由恒定電壓源為 DAC 提供恒定的參考電壓。 負(fù)載電流檢測(cè)模塊：這個(gè)模塊由 STM32 內(nèi)部 12 位 ADC 和自制的 康銅電阻組成。 液晶顯示模塊：主要有 LCD1062 組成，負(fù)責(zé)顯示參數(shù)和提供用戶服務(wù)界面。 過流報(bào)警模塊：這個(gè)部分由蜂鳴器和紅色的 LED 指示燈組成。負(fù)責(zé)當(dāng)發(fā)生過流現(xiàn)象時(shí)，給用戶報(bào)警。 按鍵模塊：這是本系統(tǒng)的用戶控制方 式，采用 4 4 鍵盤模塊。 恒流源模塊電路的方案討論 ： 恒流源模塊是本設(shè)計(jì)的核心模塊之一，該部分電路的優(yōu)劣直接影響到輸出電流的質(zhì)量，方案有兩種： 以 LM350A 為恒流源的核心部件的恒流源電路 數(shù)控寬范圍調(diào)整、大電流輸出恒流源電路 方案的具體討論將在第 3 章進(jìn)行討論。 本章小結(jié)： 綜上所述， 通過方案的比較和芯片的比較， 本設(shè)計(jì) 最終確定， 主控芯片采用基于CortexM3 處理器內(nèi)核的 STM32F103VET6LQFP100 微處理器， 以壓控電流為控制方式，完成數(shù)控電流源系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。 總體電路 包括： 供電模塊、液晶顯示模塊、報(bào)警模塊、負(fù)載電流檢測(cè)模塊、恒流源模塊、按鍵模塊 。 最后完成數(shù)控電流源的系統(tǒng)框圖的設(shè)計(jì)。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 第 3 章 基于 STM32 數(shù)控 電流源的硬件電路設(shè)計(jì) 恒流源模塊電路的設(shè)計(jì)方案 數(shù)控電流源的設(shè)計(jì)中，恒流源電路關(guān)系重大，恒流源模塊電路的好壞直接影響到數(shù)控電流源系統(tǒng)輸出電流的質(zhì)量，如果恒流源模塊電路設(shè)計(jì)不當(dāng)，將會(huì)得不到穩(wěn)定的準(zhǔn)確的電流值。本節(jié)將就恒流源模塊電路的設(shè)計(jì)方案和細(xì)節(jié)進(jìn)行討論。 以 LM350A為恒流源的核心元件的恒流源電路 恒流源部分本身是 一個(gè)獨(dú)立的線性負(fù)反饋恒流源 ,如圖 所示 。 Vin2ADJ1Vout3GNDU2 LM350A1KR110uF/25VC17D51N4001D61N4001D71N40011000uFC18C19220ΩR2C20R310uF/25VC21D81N4001100ΩR812P4LOADGNDC23R4R1110K1KR141KR15C5GND