基于msp430單片機(jī)數(shù)控恒流源的設(shè)計(jì)(參考版)
2025-05-24 15:13本頁(yè)面
【正文】 設(shè)計(jì)可滿足 1— 600mA 的可調(diào)和顯示，且輸出電流的最大誤差小于 5mA，而且控制電路采用低功耗設(shè)計(jì)，使得系統(tǒng)功耗較低。 3. 數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)處理存在較大誤差，算法有待進(jìn)一步優(yōu)化； 4. 電流值的標(biāo)定存在誤差（標(biāo)稱電阻存在溫漂，串入系統(tǒng)的標(biāo)定電流表存在誤差） ,精確度有待提高。 2. 本系統(tǒng)通過(guò)反復(fù)測(cè)量標(biāo)稱電阻在不同電壓下電流值大小，進(jìn) 行標(biāo)定（即將接入系統(tǒng)的不同負(fù)載所產(chǎn)生的電流值與對(duì)應(yīng)的 AD 值進(jìn)行綁定，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行線性化計(jì)算），建立一個(gè)數(shù)據(jù)表，通過(guò)最小二分法，查表并計(jì)算出當(dāng)前電流值，進(jìn)行顯示。 控制部件低功耗設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)中我們選用 TI 公司的超低功耗 430 單片機(jī)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器選用超低功耗16 位 AD7790， DA 選用 DAC8512 SO8 貼片、運(yùn)放選用 OP07 貼片，兩個(gè)雙電源12V 穩(wěn)壓芯片選用 TO92 封裝；最大限度的降低系統(tǒng)的控制及顯示驅(qū)動(dòng)部分的功耗。 輸出電流范圍為 20mA— 1000mA，步進(jìn) 1mA。 指標(biāo)測(cè)試 : ①、輸出電流范圍： 1mA1000mA 可以通過(guò)按鍵設(shè)置電流值，并且實(shí)際輸出值與給定值之間的偏差 =給 1%+10mA。而 P_U5 輸出的 +5V 一方面為 DAC8512 供電，再者為下一級(jí)AMS1117 轉(zhuǎn) 供應(yīng)輸入電壓， P_U2 輸出的 + 分別為主控、 AD7790、顯示驅(qū)動(dòng)電路供應(yīng)電壓。 8 圖 恒流源產(chǎn)生及采樣控制電路 ? 各級(jí)穩(wěn)壓電路 此模塊主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)各個(gè)模塊的不同電壓產(chǎn)生及供應(yīng)。 MAD_R MAD_R2 構(gòu)成LM317 輸出分壓電路，在電流調(diào)節(jié)的過(guò)程中，通過(guò)分的的電壓變向檢測(cè)輸出電壓的極限。對(duì)于系統(tǒng)而言負(fù)載大小顯然是個(gè)未知數(shù)，要實(shí)現(xiàn)恒流勢(shì)必要引入電流反饋，通過(guò)測(cè)量采樣電阻 AD_R兩端的電壓差變向檢測(cè)電流變化，由于 AD_R 僅有 歐，當(dāng)輸出回路電流達(dá)到最大的 1A 是其兩端電壓也僅只有 ，這很不利于 AD 的采樣，故將其產(chǎn)生的壓差送入 OP07 進(jìn)行 30 倍的放大到 60mV— 3V的電壓區(qū)間，再經(jīng)磁珠 FB,電容AD_C2 進(jìn)行濾波， AD_D1 與 AD_D2 負(fù)責(zé)鉗位安全的采樣電壓（這主要考慮到當(dāng)負(fù)載發(fā)生突變致使輸出回路產(chǎn)生高電流， 加在 AD_R 兩端電壓經(jīng)運(yùn)放再次放大后會(huì)遠(yuǎn)大于 或小于 0V，對(duì) AD產(chǎn)生沖擊，故加入。電流具體工作如下：由 LM317 輸出電壓計(jì)算公式 Vout=*（ 1+P_R2/PR1） +Vdac。輸出電壓大致計(jì)算公式： Vout=（ 1+Q_R4/Q_R3） V 。為了保證輸出電壓的絕對(duì)穩(wěn)定， NCP1014 自帶一個(gè)電流反饋輸入引腳，通過(guò)光耦變向的檢測(cè)輸出電壓變化致使的電流變化，當(dāng)輸出端電壓增加時(shí)經(jīng)光耦隔離反饋到芯片的 FB腳的電流升高，芯片內(nèi)部通過(guò)調(diào)節(jié) DRAIN 腳輸出方波的占空比實(shí)現(xiàn)降壓，反之同理。電路的具體工作方式如下：將輸入的 100V— 220V 的交流信號(hào)經(jīng)橋整流為脈動(dòng)的直流，再經(jīng)過(guò)高壓電容濾波輸出后，一端送入高頻變壓器的與 PWM 控制芯片的 DEAIN 腳形成激勵(lì)回路，另一端經(jīng)高壓瓷片電容濾波到地（此舉是為了從一定程度上隔離交直流的熱、冷地），而 NCP1014自身的工作電壓由 Q_C1 兩端產(chǎn)生的脈動(dòng)直流對(duì) Q_C2 進(jìn)行充電供應(yīng)。具體電路圖如圖 所示。 圖 按鍵模塊電路 圖 ? 顯示單元電路及其分析 四位共陽(yáng)極數(shù)碼管分為 8個(gè)段（ adp）控制線和四個(gè)位（ S1S4）控制線。 按 SW2 鍵 → 在用戶預(yù)置狀態(tài)下，用作預(yù)設(shè)電流的加操作 → 在主界面下，用作向上步進(jìn) 1mA 輸出電流。 圖 單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖 ? 按鍵模塊電路以及按鍵功能的詳述 按鍵模塊電路圖如圖 所示。 第三章 系統(tǒng)硬件與軟件設(shè)計(jì) 部分單元電路設(shè)計(jì) ? 單片機(jī)主控電路圖 本系統(tǒng)的的控制部分 主要是通過(guò) MSP430F1232 超低功耗單片機(jī)進(jìn)行控制，該單片機(jī)片內(nèi)集成 10位 AD、速度可達(dá) 8MIPS、極高的抗干擾能力、易操作等特點(diǎn)。方案二、三雖在硬件上很是簡(jiǎn)單，但功耗和驅(qū)動(dòng)代碼較方案一大和復(fù)雜。 方案三：采用 LCD12864 液晶作顯示。 ? 顯示器的選擇與論證 方案一：采用四位共陽(yáng)數(shù)碼管，外加驅(qū)動(dòng)電路作顯示。對(duì)于方案二，避開了一的矛盾 ，大大降低了無(wú)用功耗。 方案二： 采用大于 1 歐電阻再通過(guò)濾波鉗位后送入 AD 采樣 。故選擇方案二。 方案論證 :采用方案一可大幅簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)，因?yàn)?PCF8591 自帶 4 通道 AD和一通道 DA，但其精度只有 8 位無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求的最大標(biāo)準(zhǔn)且功 耗較方案二大。 ? DA、 AD 選擇方案的選擇與論證 方案一：采用 PCF8591 作為調(diào)壓、采樣芯片。方案三采用 MSP430單片機(jī)，具有超低功耗 且運(yùn)行速度介于方案一、二之間內(nèi)部集成的 10位 AD可作為 LM317輸出電壓的極限檢測(cè)，再有其指令系統(tǒng)較上述兩種最少，故具有相當(dāng)高的抗干擾能力，給整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定提
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