【正文】 R＝VRL/I七、結(jié)束語我們在整個(gè)設(shè)計(jì)制作過程中，始終關(guān)注系統(tǒng)的性能指標(biāo)和運(yùn)行穩(wěn)定性，采取了諸多有效措施，完成了設(shè)計(jì)任務(wù)規(guī)定的基本部分和發(fā)揮部分的各項(xiàng)要求，達(dá)到了發(fā)揮部分的各項(xiàng)性能指標(biāo)，而且有些指標(biāo)有較大提高，功能也有所擴(kuò)展。在軟件方面，首先通過測試獲得對(duì)應(yīng)零電流的D/A輸出值D0，然后在D/A輸出的理想值D上迭加D0作為D/A的最后輸出值。精度補(bǔ)償效果的好壞，關(guān)鍵在于能否做到高精度地測量負(fù)載電流。4．結(jié)論①Ip為電流設(shè)定值Ia為輸出電流與設(shè)定值偏差的絕對(duì)值，Ia＝|Ip－Io|P1為偏差絕對(duì)值占電流設(shè)定值的百分比，題目要求其百分比要不大于1％：P1＝Ia/Ip100％②Is為單片機(jī)顯示值，Io為電流實(shí)際值，Id為電流實(shí)際值與單片機(jī)顯示值偏差的絕對(duì)值Id＝|Is－Io|P2為偏差的絕對(duì)值占單片機(jī)顯示值的百分比，%:P2＝Id/Is100％表3 數(shù)據(jù)處理和誤差分析電流設(shè)定值Ip/mA輸出電流與設(shè)定值偏差的絕對(duì)值Ia/mA偏差占電流設(shè)定值的百分比P1/%電流實(shí)際值與單片機(jī)顯示值的偏差I(lǐng)d/mA偏差占單片機(jī)顯示值的百分比P2/%1520508010030050010001400180020002020注：計(jì)算P1時(shí)，未減去1mA，計(jì)算P2時(shí)未減去3個(gè)字。（2）測量值校準(zhǔn)在精密電流表計(jì)顯示2000mA時(shí)，調(diào)節(jié)測量回路增益電位器使單片機(jī)顯示2000mA。最大分辨率：100nV（在100mV的量程時(shí)）。① 測量電流量程：10mA(只適用于DC)、100mA(只適用于DC)、1A、3A。一通道對(duì)康銅電阻采樣，目的是為了顯示當(dāng)前電流的輸出值。此處我們采用方案b，以防萬一。開始IO初始化輸入電流設(shè)定值DA輸出負(fù)載電流測量顯示掃描鍵盤圖9 主程序流程圖2．A/D轉(zhuǎn)換（AD7705）AD7705接收數(shù)據(jù)的流程圖與發(fā)送數(shù)據(jù)的流程圖，此處不再贅述。它是一個(gè)低導(dǎo)通電阻模擬開關(guān)的串行接口芯片。4．負(fù)載電流、負(fù)載電壓的測量負(fù)載電流、電壓測量電路如圖7所示。 圖6 電壓控制的電流源其主要技術(shù)參數(shù)如下：100V，25A，允許管耗300W。壓控電流源模塊主要由給定與比較放大單元、功率放大單元和電流反饋單元組成。(2)硬件電路設(shè)計(jì)如圖5所示，在正電源VDD和負(fù)電源VSS上也加上了兩個(gè)濾波電容，同AD7705，目的同樣是穩(wěn)壓。CS接地。輸入輸出端濾波電容各取24700μF，以減小紋波電壓，穩(wěn)定輸出電壓，增強(qiáng)帶負(fù)載能力。15V電源（2）為電流源負(fù)載提供功率的電源在對(duì)為電流源負(fù)載提供功率的電源進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，我們考慮了兩套方案：①直接采用不穩(wěn)壓的整流電源；② 采用直流穩(wěn)壓電源。5V，177。特點(diǎn)：性能滿足本題要求，同時(shí)可以通過選用功率三極管的不同容量來滿足不同的應(yīng)用要求。40V，10～15A的功率，性能指標(biāo)也較高，完全能夠滿足本題要求。6．壓控電流源電壓控制的電流源模塊，可采用的方案有以下三種：① 功率集成運(yùn)放，如OPA50OPA54PA05等；② 運(yùn)放＋晶體三極管放大；③ 可調(diào)集成穩(wěn)壓模塊，如LM317。根據(jù)指標(biāo)要求，D/A的位數(shù)至少為11位，故而我們選擇12位的D/A轉(zhuǎn)換器。它利用了Σ－Δ轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)了16位無誤碼性能，三線數(shù)字接口，可以通過串行輸入接口由軟件配置芯片的增益值、輸入信號(hào)極性和數(shù)據(jù)更新速率，非常靈活方便。據(jù)此可以考慮采用以下具有變增益功能的A/D轉(zhuǎn)換器。鑒于本設(shè)計(jì)中的輸入設(shè)備主要用于設(shè)定輸出電流值和（采用LED數(shù)碼顯示器時(shí)）切換顯示內(nèi)容，故不方便采用撥碼開關(guān)和紅外遙控，所以選擇鍵盤和觸摸液晶屏作為輸入設(shè)備都是可以的。2．顯示器的選擇對(duì)顯示器的要求：能夠顯示設(shè)定的輸出電流、實(shí)際輸出電流等；可以用6位以上LED數(shù)碼顯示器、液晶顯示器或者觸摸屏，LED使用比較方便，但液晶顯示器和觸摸屏顯示信息量大，且可以顯示漢字，人機(jī)交互的友好性強(qiáng)，所以不采用數(shù)碼顯示器。②The MCU application system module. The former one is the hard core of the current source, while keeping the output current steadily and restraining its ripple. The latter one controls the initialization of the output, improves the precision of the output signal and eliminates the nonlinear effect at the low output terminal made by small signals. In addition, the design realizes the measurement to make the gain variable, so that we improve the measure precision of the current source. Besides, using LCD makes the direct current source more convenient to use. 一、方案論證本系統(tǒng)主要由單片機(jī)、顯示器、鍵盤、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、電壓控制電流源模塊、電源等組成。前者是電流源的核心，起著恒流調(diào)節(jié)、抑制紋波電流的關(guān)鍵作用；后者則起著設(shè)定電流源輸出、改善電流調(diào)節(jié)精度、消除小電流輸出的非線性等作用。本系統(tǒng)核心是控制算法的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，各方面指標(biāo)基本達(dá)到題目要求。 　測試方法和測試結(jié)果測試環(huán)境環(huán)境溫度28攝氏度；測試儀器: 數(shù)字萬用表；溫度計(jì)0100攝氏度；打印機(jī)；秒表；2．測試方法使系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，采用溫度計(jì)同時(shí)測量水溫變化情況，得出系統(tǒng)溫差指標(biāo)。因此，可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。積分作用的強(qiáng)弱取決與積分時(shí)間常數(shù)Ti，Ti越小，積分作用就越強(qiáng)。比例調(diào)節(jié)作用：是按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差?；酒?e(t) 表示當(dāng)前測量值與設(shè)定目標(biāo)之差，設(shè)定目標(biāo)是被減數(shù)，結(jié)果可以是正或負(fù)，正數(shù)表示還沒有達(dá)到，負(fù)數(shù)表示已經(jīng)超過了設(shè)定值。三、軟件設(shè)計(jì) 　PID控制算法介紹 圖　PID算法有兩種：直接計(jì)算法就是當(dāng)前需要的控制量。串行通訊部分電路　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求控制系統(tǒng)能同PC聯(lián)機(jī)通信，已利用PC圖形處理能力打印顯示溫度曲線。 采用差動(dòng)運(yùn)放，通過可調(diào)分壓電阻可以滿足零點(diǎn)調(diào)節(jié)。完成語音播放。用來實(shí)現(xiàn)水溫控制資源足夠使用。數(shù)據(jù)顯示：采用三位八段數(shù)碼管顯示，設(shè)置溫度與測量溫度，顯示小數(shù)點(diǎn)后1位數(shù)字。同樣KEY2,也如此。鍵盤設(shè)定：用于溫度設(shè)定。另外，51單片機(jī)需要用仿真器來實(shí)現(xiàn)軟硬件調(diào)試，較為繁瑣。其中Rt是溫度為t攝氏度時(shí)的電阻；R0是溫度為0攝氏度時(shí)的電阻；t為任意溫度值，A,B為溫度系數(shù)。方案二：　　采用溫度傳感器鉑電阻Pt1000。主要性能如下：■16位m’nSP微處理器；■工作電壓：~(cpu), ~(I/O)；■CPU時(shí)鐘：32768Hz~ ；■內(nèi)置2K字SRAM、內(nèi)置32K FLASH；■可編程音頻處理；■32位通用可編程輸入/輸出端口；■32768Hz實(shí)時(shí)時(shí)鐘，鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)；■2個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(可自動(dòng)預(yù)置初始計(jì)數(shù)值)；■2個(gè)10位DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換)輸出通道；■7通道10位電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和單通道語音模數(shù)轉(zhuǎn)換器；■聲音模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器自動(dòng)增益控制(AGC)功能；■系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時(shí)鐘處于停止?fàn)顟B(tài))耗電小于2mA；■14個(gè)中斷源：定時(shí)器A / B，2個(gè)外部時(shí)鐘源輸入，時(shí)基，鍵喚醒等； ■具備觸鍵喚醒的功能；■使用凌陽音頻編碼SACM_S240方式()，能容納210秒的語音數(shù)據(jù)；■具備異步、同步串行設(shè)備接口；■具有低電壓復(fù)位(LVR)功能和低電壓監(jiān)測(LVD)功能；■內(nèi)置在線仿真電路接口ICE（In Circuit Emulator）； ■具有保密能力；■具有WatchDog功能（由具體型號(hào)決定）一、方案設(shè)計(jì)與論證 　　　本題目是設(shè)