數(shù)控恒流源的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計說明書(參考版)
2024-10-12 13:45本頁面
【正文】 今后，我們將更加努力學(xué)習(xí)，為建設(shè)和諧社會和中華民族的偉大復(fù)興做出自己應(yīng)有的貢獻。 5mA，輸出電流可在 20mA~2020mA 范圍內(nèi)任意設(shè)定，因而可實際應(yīng)用于需要高穩(wěn)定度小功率恒流源等領(lǐng)域。本 系統(tǒng)的研制主要應(yīng)用到了模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、單片機控制技術(shù)、大功率電源設(shè)計、電子工藝等多方面的知識，所設(shè)計的基于單片機程序控制的壓控恒流源，達到了題目要求，同時也使我們的動手能力和電子設(shè)計能力得到了極大鍛煉。 表 63工作時間測試表 設(shè)定值 /mA 時間 /Min 顯示輸出值 /mA 外部測量值 150 0 152 150 1 152 150 2 152 150 3 152 150 4 152 150 5 152 500 0 504 500 1 496 500 2 496 500 3 504 500 4 496 500 5 504 1000 0 1000 1000 1 1000 1000 2 1000 1000 3 1000 1000 4 1000 1000 5 1000 2020 0 2020 2020 1 2020 2020 2 2020 2020 3 2020 2020 4 2020 2020 5 2020 測試結(jié)果表明，無論是大電流還是小電流，負載阻值的改變對系統(tǒng)的影響都是比 較小，說明系統(tǒng)達到恒流這一基本要求。 工作時間測試 由表 63可知，當系統(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。 表 62 紋波電流測試 設(shè)定輸出電流(mA) 負載 LR 阻值（ ? ） 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 1700 5 數(shù)控恒流源的設(shè)計 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，基本能夠滿足小于 的要求。 表 61輸出電流測試表 鍵盤設(shè)定值 (mA) 負載 LR 阻值（ ? ） 顯示輸出值 (mA) 外部測量值 (mA) 20 5 20 20 20 10 21 20 20 16 19 20 20 37 20 20 347 5 345 347 347 10 346 346 347 16 351 348 347 21 349 348 723 1 720 719 723 2 724 725 723 5 720 719 723 10 720 719 2020 1 1982 1983 2020 1985 1984 2020 2 1990 1988 2020 1881 1882 測試結(jié)果表明 ,電流能在一定程度上維持恒定 ,當 工作在比較大的電流范圍 時誤差略有增加。合理布置接地系統(tǒng)中的數(shù)字地與模擬地，避免了數(shù)字信號對模擬信號的干擾 。在 220V 電源進線端設(shè)置電源濾波器，消除電網(wǎng)上的各類高頻干擾，防止電網(wǎng)電壓突變對系統(tǒng)造成沖擊。當測量電路實際輸出電流值與設(shè)定電流值不一致時，可通過改變運算放大器的外圍參數(shù)，或者進一步直接改變電流放大電路中的參考電阻R4 的阻值，通過逐步微調(diào) 各參數(shù)，最后使實際電流值與軟件設(shè)置電流相一致。 先按一下鍵盤上的“設(shè)置”鍵，軟件進入電流待設(shè)置狀態(tài)，接著通過鍵盤“ 0~9”數(shù)字鍵來設(shè)置“ 20~2020mA”中的任一數(shù)值。 通過鍵盤功能設(shè)置輸出電流值 對整個系統(tǒng)進行軟件校正。 采用 4 位數(shù)字萬用表的電流檔測試輸出電流，用低頻毫伏表測負載 RL 兩端的電壓值 VL。本系統(tǒng)采用定時中斷 0來實現(xiàn)逐位動態(tài)顯示，每位顯示間隔固定為 2ms，使 LED 輸示非常穩(wěn)定，無法考慮定時刷新顯 示，使得該顯示子程序簡單靈活，適用性廣。本系統(tǒng)采用外部中斷 1來實現(xiàn)實時掃描，使程序及時響應(yīng)按鍵請求而無需顧慮其它程序模塊運行情況。 電流設(shè)置子模塊如圖 43 所示。同時系統(tǒng)不斷采集外部數(shù)據(jù)，經(jīng)過相關(guān)運算、分析，然后發(fā)出命令對實際值進行相應(yīng)的修正，控制輸出電流源保持恒流。 程序運行后，開始檢測是否有鍵按下，若有則進入設(shè)定按鍵功能。 數(shù)控恒流源的設(shè)計 穩(wěn)壓電源原理如圖 33 數(shù)控恒流源的設(shè)計 4 軟件設(shè)計 軟件設(shè)計流程 根據(jù)實際的硬件電路，為了有效地減小紋波電流，用軟件方法實現(xiàn)去峰值數(shù)值濾波，以減小環(huán)境參數(shù)對輸出控制量的影響。此方案輸出電流精度高，能滿足題目要求，而且簡單實用，易于自制?？紤]到該電流源輸出電壓在 10V 以內(nèi)，最大輸出電流不大于 2020mA，由公式 P=U*I 可以粗略估算電流源的功耗為 20W。 數(shù)控恒流源的設(shè)計 控制與顯示電路圖 32 3． 5 電源方案選擇 為了盡量減少輸出電流的單片機控制系統(tǒng)以及外圍芯片供電采用 78 系列三端穩(wěn)壓器件，通過全波整流，然后進行濾波穩(wěn)壓?？紤]到單片機的 I/O 端口有限，為了充分優(yōu)化系統(tǒng)，采用外部擴展一片 8155 來實現(xiàn)鍵盤接口與 顯示功能。用液晶顯示輸出電流理論值，用數(shù)碼管顯示電流實測值． 由于 要實現(xiàn)人機對話，至少要有 10 個數(shù)字按鍵和兩個步進按鍵，考慮到還要實現(xiàn)其它的功能鍵，選用 16 按鍵的鍵盤來完成整個系統(tǒng)控制。 控制單元方案選擇 鍵盤和顯示五個鍵盤直接與數(shù)據(jù)總線連接，有鍵按下時可以發(fā)出中斷請求。數(shù)據(jù)由單片機系統(tǒng)進行相應(yīng)處理，為了達到 1mA 步進，選用12位串行 D/A轉(zhuǎn)換器件 AD7543可以滿足題目要求，而且該芯片是采用串行數(shù)據(jù)傳送方式，硬件 電路簡單。 圖 31壓控恒流源電路原理 過壓報警功能設(shè)計 數(shù)控恒流源的設(shè)
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