【正文】 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 33 致 謝 畢業(yè)設(shè)計歷經(jīng)很多困難終于完成了， 甚是 欣慰，在此感謝 老師，謝謝。 通過本次設(shè)計，深切的體會到，實踐是理論運用的最好檢驗。 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展， 電子產(chǎn)品日新月異，逐漸實現(xiàn)智能化精確化，所以簡單化，精確化已成為我們繼續(xù)研究的標(biāo)準(zhǔn)。 本次 設(shè)計 完成了 較 多內(nèi)容，達(dá)到了要求，但也有很多不足之處 。硬件系統(tǒng)采用 STC89C52 單片機(jī)為主控單元， ADC0832 與 DAC0832 作為通信單元，大功率三極管作為恒流輸出單元，采用 C 語言編程，經(jīng)鍵盤輸入與 LED 輸出 顯示實現(xiàn)人機(jī)對話。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 32 結(jié) 論 本文 論述了一種數(shù)控恒流源的實現(xiàn)方法 。 表 56 紋波電流測試 表 設(shè)定輸出電流 /mA 負(fù)載阻值 /Ω 紋波電壓實測值 /mV 轉(zhuǎn)換成紋波電流 /mA 50 10 90 10 335 10 756 5 1450 5 1 1700 5 1980 5 測試及運算結(jié)果表明，輸出紋波電流較小， 維持在 ~ 之間，基本能夠滿足 不大于 。 紋波電流測試 所謂紋波電流 ， 即交流電流，主要是由于電源的原因造成的。 表 55 負(fù)載測試 表 鍵盤設(shè)定值 /mA 負(fù)載阻值 /Ω 顯示輸出值 /mA 外部測量值 /A 200 1 200 200 5 200 200 10 200 200 20 200 200 50 200 500 1 504 500 5 504 500 10 496 500 15 496 500 20 504 1000 1 1000 1 1000 2 1000 1 1000 5 1000 1 1000 8 1000 1 1000 10 1000 1 2021 1 2021 2 2021 2 2021 2 2021 3 2021 2021 4 2021 2 2021 5 2021 本次測試中，當(dāng)輸出電流為 200mA 時，負(fù)載可達(dá) 50Ω，當(dāng)輸出電流為 2A 時，負(fù)載最大 5Ω， 測試結(jié)果表明，無論是大電流還是小電流， 改變負(fù)載阻值時，輸出電西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 31 流變化不大，基本沒變化。由于電源提供電壓及功率恒定，所以在輸出小電流時，負(fù)載電阻可以稍大，輸出電流較大時，負(fù)載不能太大 。 表 54 工作時間測試 表 設(shè)定值 /mＡ 時間 /Min 顯示輸出值 /mＡ 外部測量 /A 設(shè)定值 /mＡ 時間 /Min 顯示輸出值 /mＡ 外部測量 /A 150 0 152 1000 0 1000 1 150 1 152 1000 1 1000 1 150 2 152 1000 2 1000 1 150 3 152 1000 3 1000 1 150 4 152 1000 4 1000 150 5 152 1000 5 1000 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 30 500 0 504 2021 0 2021 2 500 1 496 2021 1 2021 500 2 496 2021 2 2021 500 3 504 2021 3 2021 500 4 496 2021 4 2021 500 5 504 2021 5 2021 由表 中數(shù)據(jù) 可知， 隨著時間的延長 ，采樣電阻反饋值 沒有怎么變化 ，而外部測量值，即實際電流有所降低， 原因如上所述， 是 溫度的 原因造成的。 工作時間測試 當(dāng)系統(tǒng)工作在大電流時，電流外部測量值隨著系統(tǒng)工作時間延長略有減小，而顯示輸出值不變。所以實際調(diào)試時只能拿中間值1000mA 來作基準(zhǔn)。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 29 輸出電流測試 給電流源上電，通過按鍵設(shè)定輸出電流值，對應(yīng) D/A 轉(zhuǎn)換輸出電壓、晶體管基極電壓，電流源自身檢測到實際輸出電流值 ，反饋值， 以及通過外部電流表測量的電流值，相關(guān)數(shù)據(jù)如表 53 所示。由于運算放大器并非是理想運放，所以有一定的壓降， 故 而 采樣電壓低于 D/A輸出電壓。 數(shù)據(jù)分析 電壓測試 在負(fù)載與采樣電阻相等時，即均為 1Ω 時 ，測量 D/A 轉(zhuǎn)換器 輸出端電壓，采樣電阻電壓，以及負(fù)載差分電壓，數(shù)據(jù)如表 52 所示。 系統(tǒng)硬件 調(diào)試主要在模擬電路部分，用數(shù)字萬用表測量， D/A 轉(zhuǎn)換器輸出電壓，采樣電壓，負(fù)載差分電壓，負(fù)載電流等。 軟 硬件 調(diào)試 系統(tǒng)軟件調(diào)試工具采用 KeilV805 漢化版，生成 *.hex 文件 ，采用 STCISP V391軟件通過串口傳輸，下載到單片機(jī)，完成軟件調(diào)試工作。 表 51 調(diào)試儀器儀表 序 號 名稱、型號、規(guī)格 數(shù) 量 1 DT9205 數(shù)字萬用表 1 2 PC 機(jī) 1 3 TDS220數(shù)字示波器 1 數(shù)據(jù)測試是反映系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。 } 首先對控制數(shù)碼管位選信號的 P1 口清 0，設(shè)置段選信號控制接口 P2 口的 輸出值，再設(shè)置 P1 口的位選信號，延時一段時間即可完成顯示。 P1=0x01。 開啟 AD 轉(zhuǎn)換 初始化通道選擇 拉低芯片使能端 形成 CLK 脈沖 讀入轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) 左移一位 數(shù)據(jù)保存 關(guān)閉 AD 轉(zhuǎn)換 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 26 圖 46 顯示子 程序流程圖 程序執(zhí)行到顯示函數(shù)時，要實現(xiàn)顯示效果， 顯示函數(shù)需要循環(huán)顯示， 例如第 1位數(shù)碼管顯示程序如下 ： { P1=0x00。 圖 45 AD 轉(zhuǎn)換子程序流程圖 顯示子程序 設(shè)計 系統(tǒng)采用 兩個四位一體數(shù)碼管作為顯示系統(tǒng) ，要實現(xiàn)數(shù)值顯示，需設(shè)置片選和位選。最后將 CS 置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第 11 個字節(jié)的下沉輸出 D0。從第 4 個脈沖下沉開始由 DO 端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位 DATA7，隨后每一個脈沖下沉 DO 端輸出下一位數(shù)據(jù)。當(dāng) DI、 DO 數(shù)據(jù)為 0、 1 時，將 CH0 作為負(fù)輸入端 IN， CH1 作為正輸入端 IN+進(jìn)行輸入。當(dāng) DI、 DO 數(shù)據(jù)為 1 時，只對 CH1 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。 A/D 轉(zhuǎn)換子程序 根據(jù) ADC0832 原理，數(shù)據(jù)傳輸過程中各個端口電平變化如圖 44 所示， 單片機(jī)通過拉高和拉低輸出口電平 方式 ，可得到 CLK 時鐘脈沖， DO 端口輸出數(shù)據(jù)，單片機(jī)檢測到數(shù)據(jù)后，分析反饋，最后顯示出來 。 圖 43 D/A 子程序流程圖 在本次設(shè)計中， DAC0832 工作于直通狀態(tài)，其一級與二級鎖存均自動打開，數(shù)據(jù)隨著輸入數(shù)字量的改變而直接變化。 單片機(jī)采用中斷掃描掃描方式，每當(dāng)鍵盤上有鍵閉合時，向西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 24 CPU 請求中斷，對鍵盤掃描，以識別哪一個鍵處于閉合狀態(tài)，并對此信息作出相應(yīng)的處理。 圖 42 鍵盤掃描程序流程圖 鍵盤中按鍵的按下是通過列線逐列置低電平后，檢查行輸入狀態(tài)來實現(xiàn)的，這稱為逐行掃描。其方法是：向列線輸出全掃描字 00H，即所有列線置成低電平，讀入行線狀態(tài)來判斷。對鍵盤的識別方法通常采用逐行或逐列的掃描方法。系統(tǒng)總程序流程圖如圖 41 所示 。在 TMOD 寄存器中，高 4 位為定時器 /計數(shù)器 1 控制位，低 4 位為定時器 /計數(shù)器 0 控制位。 IT0 為外部 0 請求 信號方式控制位， IE0 為外部中斷 0 請求標(biāo)志位， IT1為外部中斷 1 請求信號方式控制位， IE1 為外部中斷 1 請求標(biāo)志位。 } SCON 為串行口控制寄 存器， TCON 為定時器控制寄存器， TMOD 為工作方式控制寄存器，三個寄存器控制字格式如表 42 所示。 TCON=0x69。 表 41 I/O 口分配 I/O 引腳 用途 P0 ~ ~ 鍵盤掃描接口 , A/D 轉(zhuǎn)換值接收口 P1 ~ 數(shù)碼管片選信號接口 P2 ~ 數(shù)碼管 段 選信號接口 P3 ~ D/A 轉(zhuǎn)換值輸出口 系統(tǒng)總程序 設(shè)計 整個軟件系統(tǒng)采用 C 語言編程， 由主函數(shù)與多個子函數(shù)夠成，子函數(shù)包括鍵盤掃描、 A/D、 D/A、顯示等 ， 初始化 子函數(shù)如下： void t_init() { SCON=0x52。 反饋系統(tǒng)可以忽略部分上述誤差， 反饋值和實際值比較后可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)實際值，然而采樣電阻并非負(fù)載，采樣電壓和負(fù)載電壓之間 只是相近的關(guān)系，這種 誤差為系統(tǒng)誤差， 是 無法避免的。供電電源隨著電流的增大，所能提供的功率限制，則電壓也有所降低 ，也會影響系統(tǒng)誤差。 誤差 來源 分析 內(nèi)部測量值與實際測量值的誤差 ， 是由于取樣電阻 阻值、 負(fù)載電阻 阻值 和晶體管的放大倍數(shù)受溫度的影響和測量儀表的誤差所造成的，為了減少這種誤差，一定要選用溫度系數(shù)低的電阻來作采樣電阻，因此本系統(tǒng)選用大功率電阻作為采樣電阻。 ~177。 LM358 的封裝形式有塑封 8 引線雙列直插式和貼片式，如圖 311 所示。 LM358 內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。采樣電阻 R1 為 1Ω，其端電壓為二極運放反相端電壓， 大小等于 Vin，流過 R1 的電流為 Vin/R1，則流過 RL的電流約為 Vin/R1，不隨負(fù)載 RL的變化而改變，實現(xiàn)恒流原理。電路原理圖如圖 310 所示。當(dāng)改變負(fù)載大小時，基本上不影響電流的輸出，采用這樣一個閉路環(huán)節(jié) 使得系統(tǒng)一直在設(shè)定值維持電流恒定。電壓控7805 7815 +15V 0 +5V ~220V 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 19 制電路采用數(shù)控的方式，利用單片機(jī)送出數(shù)字量，經(jīng)過 D/A 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)變成模擬信號，再送到大功率三極管進(jìn)行放大。 17V 電壓經(jīng)三端穩(wěn)壓元件 7815 穩(wěn)壓為 +15V 電源， +15V 電源經(jīng) 7805 可整流為 +5V 電源。 所用元器件： 220V~12V 電源變壓器； 整流橋 ； 25V~2200uF 極性電容； 104 電容 ； 334 電容 ；7815； 7805； 圖 39 電源模塊電路 電路原理如圖 39 所示 ， 220V 交流電壓由變壓器轉(zhuǎn)換為 12V 交流電壓，經(jīng)過整流橋整流為 17V 直流電壓。同時考慮到恒流源功率管部分的功耗，需要預(yù)留功率余量，因此供電電源要求能 輸出30W 以上。電流源部分由于要給外圍測試電路提供比較大的功率，因此必須采用大功率器件。例如當(dāng) P2 口輸出為 90H時，數(shù)碼管顯示數(shù)字 “9”。其他 8 個引腳接單片機(jī)的 P2 口，實現(xiàn)段選。 每只四位一體數(shù)碼管共有 12 個引腳，其中 S S S S4 為片選控制端，經(jīng)過上拉電阻接 +5V 電源，同時接單片機(jī)的 P1 口，實現(xiàn)片選。但值得注意的是，在進(jìn)行 IN+與 IN的輸入時，如果 IN的電壓大于 IN+的電壓則轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果始終為 00H。 作為單通道模擬信號輸