【正文】 49。可做一個電阻表用。若用坐標平面來形象說明的話，就是將原來在坐標原點附近的非線性段，通過向左移動縱坐標和向上移動橫坐標，將非線性段移出坐標平面的第I象限，從而使第I象限的線段基本都是線性的。非線性補償原理：采取的硬件措施是在壓控電流源的比較單元輸入端增加一路與D/A輸出電壓極性相反的恒定電壓（參見圖7中的R4輸入），其作用是將零負載電流對應的D/A值由數(shù)值0增加為一個大于零的數(shù)值，這樣使小電流工作時的D/A電壓值向遠離零電壓的方向移動，因而消除了地噪聲的干擾，提高了小電流的穩(wěn)定性和線性度。2．設定值與輸出值低端的非線性補償電流源在小電流輸出時，由于地噪聲的干擾，使D/A輸出電壓的信噪比大大降低，導致設定電流與實際輸出電流間失去線性對應關(guān)系，呈現(xiàn)顯著非線性。六、創(chuàng)新部分1．利用單片機的測控和運算能力實現(xiàn)輸出電流的精度補償精度補償原理：將實測負載電流與給定電流比較，求出偏差，再根據(jù)偏差的方向及大小，用“積分”的調(diào)節(jié)計算方法，計算得出補償值，將此補償值迭加到給定電流上，一起送到壓控電流源單元的輸入端，即可實現(xiàn)“無差調(diào)節(jié)”，即做到輸出電流完全等于給定電流。 測試結(jié)果表明，所設計制作的“數(shù)控直流電流源”符合設計任務規(guī)定的基本部分和發(fā)揮部分的各項要求，達到了發(fā)揮部分規(guī)定的各項性能指標。 表2電流隨負載改變的測試數(shù)據(jù)設定電流值/mA端電壓值/V輸出電流值/mA電流變化絕對值/mA20200 2000 注：由于電阻負載比較小，所以電壓范圍不大。3．測量數(shù)據(jù)記錄測試設定電流與精密電流表的電流讀數(shù)，同時對比單片機的實測電流顯示值，記錄在表1中。2．校準（1）設定值校準在負載回路中串聯(lián)接入精密電流表計，設置D/A輸出值為4000（12位D/A，對應電流給定值2000mA），調(diào)節(jié)反饋增益電位器，使電流源輸出2000mA。AC技術(shù)：RMS及AC耦合測量。② 測量電壓量程：100mV、1V、10V、100V或1000V（750Vac）。最高分辨率：10nA（在10mA量程）。否是否是開始延時去抖取觸摸屏AD轉(zhuǎn)換值轉(zhuǎn)換鍵值顯示處理向上位機傳送設定值觸摸屏有按下 觸摸屏有按下 圖10 觸摸屏程序主循環(huán)流程圖四、性能測試1．測量儀器（1）HP34401A數(shù)字萬用表6高性能數(shù)字萬用表，可以高精度測量電壓與電流。二通道對可變負載電阻兩端的電壓采樣，此處是我們的發(fā)揮部分，目的是測出了負載兩端的電壓值，輸出的電流又是已知的，從而可以測得負載電阻的當前值。④ 此處我們采用了雙通道A/D采樣。③ 在拉低RESET以后，要給予足夠的時間讓芯片復位，否則復位時間太短也會導致出錯。一般情況下選擇方案a，但若開始轉(zhuǎn)換以后不能停止，而導致數(shù)據(jù)出錯，就必須用方案b。但對于編程中需要注意的地方，做以下說明。圖8 觸摸和顯示主電路三、軟件設計1．主程序流程圖主程序流程如圖9所示?！?V，參考電壓VREF為1V～＋VCC，轉(zhuǎn)換電壓的輸入范圍為0～VREF，最高轉(zhuǎn)換速率為125KHz。 圖7 負載電流、電壓測量電路①觸摸屏的型號及具體參數(shù)觸摸液晶屏是采用BurrBrown公司的觸摸屏控制芯片ADS7843，由于ADS7843內(nèi)置12位A/D，理論上觸摸屏的輸入坐標識別精度為有效長寬的1/4096。負載電流測量電路與電流源電路中的電流反饋環(huán)節(jié)相同，可調(diào)電位器用作測量回路的增益；負載電壓測量電路具有相同結(jié)構(gòu)，只是AD620的取樣點是經(jīng)R3，R4分壓得到的，以保證AD620工作在最大允許輸入電壓值的范圍內(nèi)；注意到負載電壓測量電路的這種取樣方式，實際所測的是負載電壓與康銅絲電壓之和，真正的負載電壓需要減去康銅絲電壓。OP07作為二級放大且其輸入端設置一個反饋系數(shù)調(diào)節(jié)用的精密電位器，起著輸出電流校正之功用。C14起紋波抑制作用，二極管D3用以保護功率三極管Q3，防止其承受反壓而損壞；電流反饋單元由儀用放大器AD620和低噪聲運放OP07構(gòu)成，前者對串聯(lián)在負載回路的康銅絲兩端電壓進行取樣，康銅絲是一種溫度特性佳的阻性元件，其兩端電壓正比于流過的電流，因此該電壓的反饋就是負載電流的反饋。為可靠起見，留有足夠的功率裕量和安全系數(shù)，選擇Q3的型號為：2N5886。給定與比較放大單元由U1（OP07）及其外圍阻容器件組成，起著計算給定電流與實際輸出電流偏差并進行放大的作用。圖5 MAX532的引腳連接圖3．壓控電流源模塊電壓控制的電流源電路如圖6 所示?？梢允请娫醇y波小，使芯片工作時性能好，輸出的波形更加穩(wěn)定。2．D/A轉(zhuǎn)換（MAX532）(1)IO口資源分配① DIN接IOA5，同相低電平輸出；② SCLK接IOA6，同相低電平輸出；③ CS接IOA7，同相高電平輸出。② 在電源VDD接觸處，加兩個濾波電容，以穩(wěn)壓用。圖4 AD7705的引腳連接圖① 23腳間的晶振用小的好，這里采用1MHz，加電容效果更佳。選取IN5404，可防止輸出輸入短路時燒毀芯片。圖3 ～21V可調(diào)電源穩(wěn)壓電源電路輸出電壓為：VO= VREF (1 + R2/R1)+ IADJR2輸出調(diào)節(jié)電路中固定電阻Ｒ1取150W，此時電位器R2選取10k精密線繞電位器，因整流橋輸出為26V直流電，故Uomax能滿足15V需求，經(jīng)測量，最大可達到21V?？紤]到系統(tǒng)對容量的要求以及對紋波電流的要求，我們選擇了用LM317構(gòu)成的可調(diào)穩(wěn)壓電源。圖1 +5V電源圖2 －5V與177。15V。（1）為單片機系統(tǒng)提供電源的直流穩(wěn)壓電源該電源按常規(guī)設計，輸出電壓等級有177。鑒于上述原因，我們選用方案三。特點：直接利用穩(wěn)壓片提供所需功率，只需要添加相應控制電路即可實現(xiàn)本題的大部分要求，但是，%～%，不滿足題目要求，方案三：采用“運放＋功率三極管”的結(jié)構(gòu)構(gòu)成恒流源。功率集成運放還可以雙極性輸出，但本題只需單極性輸出，卻需要為功率集成運放配置正負雙電源。常用的功率集成運放一般能夠輸出177。方案一：直接使用功率集成運放。它不需要任何外圍器件就可達到最佳的性能指標。由于系統(tǒng)對輸出電流設定的實時性沒有要求，所以選擇串行12位D/A －MAX532以節(jié)約單片機接口資源。5．D/A轉(zhuǎn)換器根據(jù)題目要求，所設計的直流電流源應具有數(shù)控功能，按發(fā)揮部分的指標要求，應滿足輸出最大2000mA，步進1mA的要求；又因為所設計的直流電流源為壓控電流源，因此，用“單片機＋D/A”的方式實現(xiàn)數(shù)控功能最為合適。具有自校準和系統(tǒng)校準功能，能夠消除器件本身和系統(tǒng)的增益以及偏移誤差，是用于開發(fā)智能系統(tǒng)、微控制器系統(tǒng)和基于DSP系統(tǒng)的理想產(chǎn)品。方案二：AD7705是16位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器，2通道全差分模擬輸入，使用＋5V單電源，主要應用于低頻測量。方案一：ICL7135是美國Intersil公司生產(chǎn)的4位半雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器，它采用單基準電壓，能對雙極性輸入的模擬電壓進行轉(zhuǎn)換。因此可知，A/D的精度至少要在12位以上，但由于只是用于測量顯示，因而測量速度要求不高；又因為測量對象為直流信號，故也沒有雙極性測量的要求。本設計選擇觸摸液晶屏作為輸入設備。3．鍵盤選擇單片機輸入設備通常有鍵盤、撥碼開關(guān)、觸摸液晶屏等，也可以采用紅外遙控的方法進行輸入。而觸摸屏同時將鍵盤輸入和LCD顯示合為一體了，它只占用了2個IO口，選擇它既可以減少IO口的資源，又可以使外設精簡。臺灣凌陽科技股份有限公司生產(chǎn)的凌陽單片機具有集成度高、易于擴展，中斷處理能力較強，指令系統(tǒng)很高效等特點，且本組成員均能夠熟練使用，故本設計選擇凌陽SPCE061A型16位單片機。方案設計與論證如下：1．單片機的選擇對單片機的要求：只要能夠方便地擴展顯示器、鍵盤、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器等外設即可，其他并無特殊要求。 AbstractBy making good use of the intelligent measure and control function of theMicroprogrammed Control Unit(MCU), the numericalcontrolled direct current source is designed and made. This direct current source not only can steadily output, but also can be accurately i