【導(dǎo)讀】應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求，對(duì)基于單片機(jī)控制的“程控恒流電流源”進(jìn)行研究論證，并運(yùn)用Proteus軟件進(jìn)行仿真。率壓控電流源模塊。設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，由TLC2543對(duì)精密電阻康銅。系統(tǒng)，形成閉環(huán)回路，保持恒流。電流源采用4×4矩陣鍵盤(pán)進(jìn)行設(shè)定，并采用LCD顯。運(yùn)用Proteus軟件仿真，實(shí)現(xiàn)輸出電流范圍為200mA~2020mA，滿足步進(jìn)10mA，可以同時(shí)顯示電流的給定值、仿真測(cè)試值、負(fù)載電壓值、負(fù)載電阻值。

　　

【正文】 過(guò)量程時(shí)將顯示“ ERROR! RESET!”，如下圖 20 所示。 25 圖 20 仿真報(bào)錯(cuò)顯示界面圖 若需要設(shè)定輸出電流值，當(dāng)按下 SET 鍵時(shí)，出現(xiàn)如圖 21 所示界面，顯示器顯示“ Are you sure to set?”，此時(shí)按下 OK 鍵，出現(xiàn)如圖 22 所示界面，這是可自由輸入一個(gè) 4 位數(shù)，若滿足 200~2020mA，則顯示各種數(shù)據(jù)，若不滿足 200~2020mA，則顯示器出現(xiàn)“ ERROR!RESET!”報(bào)警畫(huà)面。若發(fā)現(xiàn)輸入數(shù)字超出電流允許范圍，可以按 SET 鍵再次輸入數(shù)值。 圖 21 輸出電流值確認(rèn) SET 顯示界面圖 圖 22 輸出電流值 SET 顯示界面圖 26 步進(jìn)調(diào)整仿真 在量程范圍內(nèi)，通過(guò)“＋”、“－”按鈕可實(shí)現(xiàn) 1mA 步進(jìn)，通過(guò)顯示器可觀察到效果。通過(guò)鍵盤(pán) DEL 鍵可以修改上一步輸錯(cuò)的數(shù)字。如圖 23 所示。 圖 23 修改設(shè)定的輸出電流值界面圖 輸出電流仿真 下圖 24 所示是仿真最低電流 200mA 負(fù)載電阻為 ? 時(shí)的狀態(tài)，根據(jù)顯示器顯示內(nèi)容可知，設(shè)定輸出電流值為 200mA，實(shí)測(cè)電流值為 201mA，輸出電壓 為 ，負(fù)載電阻為 ? ，都滿足設(shè)計(jì)要求。然后，通過(guò)改變?cè)O(shè)定輸出電流值進(jìn)行仿真，記錄的仿真數(shù)據(jù)如表 5 所示。 圖 24 負(fù)載電阻為 ? 仿真狀態(tài)圖 表 5 負(fù)載 RL= 的數(shù)據(jù)表格 給定值 (mA) 200 300 400 500 800 1000 1500 1980 電流 AD測(cè)值（ mA） 201 301 401 501 800 1000 1500 1980 誤差絕對(duì)值 1 1 1 1 0 0 1 0 負(fù)載電壓 (V) 負(fù)載阻值 (Ω ) 27 運(yùn)用同樣的仿真步驟，依次仿真負(fù)載電阻為 ? 、 ? 時(shí)這兩種狀態(tài)，記錄的仿真數(shù)據(jù)分別如表 表 7 所示。 表 6 負(fù)載 RL= 的數(shù)據(jù)表格 給定值 (mA) 200 300 400 500 800 1000 1500 1980 電流 AD 測(cè)值（ mA） 201 300 401 501 800 1000 1500 1980 誤差絕對(duì)值 1 0 1 1 0 0 0 0 負(fù)載電壓 (V) 負(fù)載阻值 (Ω ) 表 7 負(fù)載 RL= 的數(shù)據(jù)表格 給定值 (mA) 200 300 400 500 800 1000 1500 1980 電流 AD 測(cè)值（ mA） 201 301 400 501 800 1000 1500 1980 誤差絕對(duì)值 1 1 0 1 0 0 1 0 負(fù)載電壓 (V) 負(fù)載阻值 (Ω ) 仿真軟件的介紹 在仿真時(shí)用到了兩個(gè)軟件，第一個(gè)是 Keil，第二個(gè)是 Protues，本次仿真是將兩個(gè)軟件結(jié)合起來(lái)進(jìn)行的。 Proteus 軟件所提供了 30 多個(gè)元件庫(kù)，數(shù)千種元件。元件涉及到數(shù)字和模擬、交流和直流 等。對(duì)于一個(gè)仿真軟件或?qū)嶒?yàn)室， 測(cè)試的儀器儀表的數(shù)量、 類型和質(zhì)量， 是衡量實(shí)驗(yàn)室是否合格的一個(gè)關(guān)鍵因素。在 Proteus 軟件包中，不存在同類儀表使用數(shù)量的問(wèn)題。 Proteus 還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，其作用與示波器相似但功能更多。 Proteus ISIS 是英國(guó) Labcenter 公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件。它運(yùn)行于 Windows 操作系統(tǒng)上，可以仿真、分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點(diǎn)是：①實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和 SPICE 電路仿真相結(jié)合 。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232動(dòng)態(tài)仿真、 I2C 調(diào)試器、 SPI 調(diào)試器、鍵盤(pán)和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。②支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。③提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，因此在該軟件仿真 系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào) 28 試環(huán)境，如 Keil C51 uVision2 等軟件。④具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？傊?，該軟件是一款集單片機(jī)和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。 單片機(jī)電路的模擬調(diào)試選中單片機(jī) AT89S52，左鍵點(diǎn)擊 AT89S52，在出現(xiàn)的對(duì)話框里點(diǎn)擊 Program File 按鈕，找到剛才編譯得到的 HEX 文件，然后點(diǎn)擊“ OK”按鈕就可以模擬了。點(diǎn)擊模擬調(diào)試按鈕的運(yùn)行按鈕 ，進(jìn)人調(diào)試狀態(tài)。我們還可以單步模擬調(diào)試，點(diǎn)擊按鈕，進(jìn)人單步調(diào)試狀態(tài)， 在單步模擬調(diào)試狀態(tài) 下，點(diǎn)擊菜單欄的“ Debug”，點(diǎn)擊 Simulation Log 會(huì)出現(xiàn)和模擬調(diào)試有關(guān)的信息。 總之，利用此兩軟件的有效結(jié)合使得數(shù)控直流電流源能夠在模擬的環(huán)境下進(jìn)行。因此，可以讓我在制作實(shí)物時(shí)，先進(jìn)行軟件的調(diào)試和模擬，使得制作實(shí)物時(shí)能夠更加有效的減少錯(cuò)誤。 誤差分析 測(cè)量結(jié)果分析： 步進(jìn) 1mA 時(shí)設(shè)定值與實(shí)測(cè)值在 200~2020mA 之間，誤差在 5mA 以下。 步進(jìn) 10mA 時(shí)設(shè)定值與實(shí)測(cè)值在 200~1000mA 之間，誤差在 5mA 以下。在1000~2020mA 之間時(shí)，誤差在 10mA 以下。 在改變負(fù)載時(shí)，誤差 在 10mA 以下。 在改變輸出電壓時(shí)，誤差在 10mA 以下。 綜上所述，系統(tǒng)仿真實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)滿足題目的基本要求，能滿足輸出電流與給定值偏差的絕對(duì)值≤給定值的 1％ +10 mA。說(shuō)明本電路有較高的精度和穩(wěn)定性。 誤差分析： 紋波對(duì)電流輸出的影響，采用屏蔽的方法，遠(yuǎn)離容易產(chǎn)生脈沖工作方式的器件，減少供電電源的紋波等，對(duì)于選擇低噪聲的運(yùn)放是解決問(wèn)題的一種方法。另外在輸出接近低頻直流時(shí)，運(yùn)放的失調(diào)電壓和失調(diào)電流也是產(chǎn)生低頻噪聲的源泉，在這里的解決方法是在運(yùn)放前加一級(jí)晶體管或者場(chǎng)效應(yīng)管的差分級(jí)。 該數(shù)控直流電流源的誤差出現(xiàn)還有 可能有幾個(gè)地方，第一個(gè)就是換擋電路的電壓基準(zhǔn)值是否十分標(biāo)準(zhǔn)，能夠按照所理想設(shè)定的電壓值輸出。采用高標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量電路，先將換擋電路的輸出電壓標(biāo)準(zhǔn)化。第二個(gè)就是達(dá)林管的是否能夠按照理想的工作狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的工作，解決方法可以產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的 PWM 信號(hào)控制。具體如下分析： （ 1）、由于普通運(yùn)算放大器的運(yùn)放零點(diǎn)漂移，溫度漂移等帶來(lái)的誤差。 可以通過(guò)溫度補(bǔ)償措施來(lái)解決此誤差。 （ 2）、由于采樣電阻在溫度上升時(shí)阻值會(huì)變化， 因此會(huì)引起溫度漂移，給系統(tǒng)帶來(lái)測(cè)量的誤差。 （ 3）、受 D/A 轉(zhuǎn)換器精度， A/D 轉(zhuǎn)換器精度，基準(zhǔn)源穩(wěn)定程度等硬 件本身的限制，不可避免地帶來(lái)一定程度的誤差。 29 結(jié)束語(yǔ) 在本次 程 控直流電流源的設(shè)計(jì)過(guò)程中，有許多感觸，首先對(duì) C 語(yǔ)言，我覺(jué)得這是一門(mén)邏輯性很強(qiáng)的語(yǔ)言，但同時(shí)也是一門(mén)比較容易掌握的語(yǔ)言。這門(mén)語(yǔ)言和我們的實(shí)際聯(lián)系很機(jī)密，比如說(shuō)里面很多傳送指令，都是根據(jù)實(shí)際存在的硬件而存在的，還有 里 面的與或指令、乘法、除法指令，其實(shí)都是和我們從小就學(xué)的數(shù)學(xué)息息相關(guān)的。就 C 語(yǔ)言而言，對(duì)于同一種效果可以采用不同的指令完成，也可以采用相同的指令完成，但因?yàn)樗x用的方案不同使得所產(chǎn)生的效果也就有所不同，因此 對(duì)于 C 語(yǔ)言的學(xué)習(xí)不能只停留在實(shí)現(xiàn)功能初級(jí)要求上 。 談完基本的工具之后，我要談的就是這次的主題，數(shù)控直流電流源可以說(shuō)是我們非常熟悉的東西，但是沒(méi)有學(xué)單片機(jī)這門(mén)功課時(shí)，誰(shuí)也不會(huì)想它是怎么工作的，又是怎么做成的。在我自己動(dòng)手完成了這次設(shè)計(jì)之后，我才發(fā)現(xiàn)其實(shí)在我們身邊有好多東西是要我們自己去研究的，如果只在原地踏步的話，就會(huì)落后，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，我們身邊的東西越來(lái)越高科技話，那么要我們學(xué)習(xí)的東西也就越來(lái)越多。 我覺(jué)得在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，我學(xué)到了很多，不僅僅是對(duì)匯編語(yǔ)言有了自己的想法，更重要的是培養(yǎng)了一種用于面對(duì)問(wèn)題，解決問(wèn)題的精神，在我們以 后走向社會(huì)的道路上還不知道會(huì)遇到多少問(wèn)題，如果有了這種精神的話，我相信無(wú)論多么困難的問(wèn)題，都會(huì)迎刃而解的。 30 參考文獻(xiàn) [1] 孫肖子．模擬電子電路及技術(shù)基礎(chǔ) [M]西安電子科技大學(xué)出版社， 2020 [2] 高吉祥 .《全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)系列教程》 [M].電子工業(yè)出版社 .2020 [3]曾 波．?dāng)?shù)控恒流源．電子世界 [J] 第九期， 2020 [4]何廣興．新編電子電路實(shí)用手冊(cè) [M] 北京：電子工業(yè)出版社， 2020 [5] 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì) .《 2020 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品 選編》［ M］ .北京理工大學(xué)出版社 [6] 代萬(wàn)輝 . 《全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽培訓(xùn)寶典》 [M].北京航空航天大學(xué)出版社出版 .2020 [7 黃智偉 .《全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 [M]. 北京航空航天大學(xué)出版社出版 .2020 31 致 謝 本課題在選題及進(jìn)行過(guò)程中得到 徐 老師的悉心指導(dǎo)。論文行文過(guò)程中， 徐 老師多次幫助我分析思路，開(kāi)拓視角。 徐 老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，踏實(shí)堅(jiān)韌的工作精神，將使我終生受益。 徐老師不僅傳授了專業(yè)知識(shí)給我們，還教會(huì)了我們很多人生 道理。 再多華麗的言語(yǔ)也顯蒼白，在此，謹(jǐn)向 徐 老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。在這次課程設(shè)計(jì)的撰寫(xiě)過(guò)程中，我得到了許多人的幫助，首先我要感謝我的老師在課程設(shè)計(jì)上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次報(bào)告的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間，我不僅學(xué)到了許多新的知識(shí)，而且也開(kāi)闊了視野，提高了自己的設(shè)計(jì)能力。其次，我要感謝幫助過(guò)我的同學(xué)，他們也為我解決了不少我不太明白的設(shè)計(jì)商的難題。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中由于在設(shè)計(jì)方面我們沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)，理論基礎(chǔ) 知識(shí)掌握得不牢固，在設(shè)計(jì)中難免會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的問(wèn)題，但這也培養(yǎng)了我綜合應(yīng)用設(shè)計(jì)課程及其他課程的理論知識(shí)和理論聯(lián)系實(shí)際，應(yīng)用生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力；在設(shè)計(jì)的過(guò)程中還培養(yǎng)出了合作意識(shí)，許多個(gè)人無(wú)法解決的問(wèn)題通過(guò)尋求老師同學(xué)的幫助得以解決。 32 附 錄 系統(tǒng)原理圖 33 程序清單： 。************************************************************ 。****。在本 次課程設(shè)計(jì)的程序中，我用到的是液晶顯示器，其使能 *** 。****。端接單片機(jī)的 ， ， 引腳，用到了 DA 轉(zhuǎn)換等需要 *** 。****。的暫存單元分別為 30H 到 35H，其中還有一些必要的標(biāo)志位存 *** 。****。在在 36H 到 4AH 單元。按鍵接單片機(jī)的 到 ，液晶顯示 *** 。****。顯示器數(shù)據(jù)口接單片機(jī)的 到 ，本數(shù)控直流電流源有加 *** 。****。減調(diào)整，采用閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，精確度更高。 *** 。************************************************************ include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit rs=P3^0。 sbit rw=P3^1。 sbit lcden=P3^2。 //液晶顯示屏相關(guān)位定義 sbit AD_OUT=P1^0。 sbit AD_IN=P1^1。 sbit AD_CS=P1^2。 sbit AD_CLOCK=P1^3。 sbit DA_IN=P3^3。 sbit DA_CK=P3^4。 sbit DA_CS=P3^5。 sbit x=P1^4。 uchar code table1[]=Are you sure 。 uchar code table2[]= to set I? 。 uchar code table3[]= ERROR!RESET! 。 unsigned long int temp0,temp1。 uint ADCdat,i,AD_DAstart。 float Voltage1,Voltage2,r。 int vol,rtt。 uchar set,volarry0[4],volarry1[4],rt[2]。 char iset[5]={0,0,2,0,0,}。 void led_init()。 //函數(shù)聲明 void delayms(uint z)。 void delay(uint t)。 void write_(uchar )。 void write_date(uchar date)。 void display_AD()。