【正文】 ，最后一個數(shù)據(jù)被鎖存到轉移寄存器 ，同時轉移寄存器鎖存，以后的時鐘信號將不能改變轉移寄存器中的值。 DAC8568 的讀寫時序圖如下所示： 當 SYNC 信號線被拉低時，一個寫時序就開始了，數(shù)據(jù)線 IND 上的數(shù)據(jù)在每一個時鐘線上的下降沿被鎖存到 32 位的轉移寄存器。 該輸入端口是數(shù)據(jù)輸入的幀同步信號。 CLR 為異步清空輸入信號，由于在該設計中僅僅用了一路 DA，所以該端口接高電平。 LOAD 為芯片的使能端，一般該 引 腳接地。 DAC8568 的引腳配置圖如下： 圖 34 DAC8568引腳圖 如上圖可知： VOUT_A 至 VOUT_H 為 8個 DA 輸出通道， AVDD 與 GND 為芯片的供電電壓輸入端，輸入電壓范圍為： 。該芯片提供 與 SPI、 QSPI、 DSP 等 接口 相兼綿陽師范學院 2020 屆本科畢業(yè)設計（論文） 10 容的 串行口，方便與控制器連接 ，內部的 施密特觸發(fā)器可以 運行在 高達 50MHz的輸入頻率 下 。該參考電壓可以提供 20mA的拉電流或者灌電流。 DAC8568 簡介 DAC8568 是 TI公司推出的 16 位電壓輸出型 DA 轉換器。 與 AD 類似， DA 輸出也有 2020 中狀態(tài)，選用的 DA 轉換器 只需大于等于 12 位即可。用控制器自帶的 12位 AD 轉換器共有 4096 個狀態(tài)， 能夠 滿足題目要求。步進有 10mA與 1mA 兩種。同理，在 VF 變換型 AD 轉換器中，首先將輸入的模擬電壓信號轉換為與之成比例的頻率信號，然后在一個固定的的時間間隔里對得到的頻率信號計數(shù)，所得到計數(shù)結果就是正比于輸入模擬電壓的數(shù)字量。 綿陽師范學院 2020 屆本科畢業(yè)設計（論文） 9 cv C L K ( L SB ) ( MSB) OUTv C 1 INv 控制邏輯 逐次逼近型寄存器 DA 轉換器 ( MSB) ( L SB ) 并行數(shù)字輸出 脈沖源 轉換控制信號 圖 33 反饋型比較型 AD轉換原理框圖 雙積分型 AD 轉換器與 VF 變換型 AD 轉換器都為間接型的 AD 轉換器。 DA 轉換器 將這個數(shù)字量轉換為模擬電壓信號 OUTv ，并送到比較器與輸入電壓 INv 相比較 ,如果 OUTv INv ,則說明 輸入 數(shù)字量過大， 應該去掉這個 1；如果 Ov Iv ，則說明這個數(shù)字量還不夠，則保留這個 1，依此按照同樣的方法比較次高位，最后到達最低位為止 。 其原理框圖如下所示： 轉換開始前，將寄存器清零，于是加給 DA 的數(shù)字量也是 0。 STM32 自帶 12 位AD 就為逐次逼近型的。首先它取一數(shù)字量加到DA 轉換器上，得到一 對應的模擬輸出電壓，然后將這個電壓與輸入模擬電壓比較，如果兩者不等，則調整數(shù)字量，直到兩個模擬電壓相等為止。依此類推，可以得到不同的 輸入 電壓下寄存器的狀態(tài)。圖示 用電阻鏈 將參考電壓分壓，當 輸出電壓小于 115VREF時， 那么 所有比較 器輸出全部為 低電平， 當 CLK 上 升沿到來后寄存器所有觸發(fā)器被置為 0 狀態(tài)。 常用的 AD 轉換器有：并聯(lián)比較型、反饋比較型、雙積分型、及其 VF 變換型等。 AD 轉換為了分為四個步驟：采樣、保持、量化和編碼。此時最大輸出電流為： maxI =， 符合題目要求。此時當流過采樣電阻的電流為 200mA 時，經(jīng)過放大后采樣電阻兩端的電壓為 V=25*=。 因此 我們可以采樣同相比例 放大電路，將電壓放大到 容易采樣的電壓值。最大電壓為：m a x 5 0 2 0 0 0 0 .1u m A m A V? ? ?。 由此可以看出增量式 PID 算法具有控制結構簡單，調節(jié)速度快，穩(wěn)定性好等優(yōu)點。 增 量式 PID 算法可由位置式算法 推導得 出。但是該方法每次的輸出量均與過去的狀態(tài) 相關，計算 輸出量 時要對 ke 進行累加， 這樣勢必使得其 工作量大，控制時間長，并且，微控制器 的輸出 量 ku 對應 被控對象 的實際位置，如果 微 控 制器出現(xiàn)故障，輸出量將大幅變化，在這種情況下很可能造成嚴重的 事故。 其 控制系統(tǒng) 圖如下所示： y ( t ) r ( t ) + + + — + x ( t ) e ( t ) 比例 積分 微分 被控對象 圖 31 PID控制框圖 數(shù)字式 PID 控制算 法 將 PID 公式進行離散化處理： 以 T 為采樣周期， k 為采樣序號，那么連續(xù)時間可用離散采樣時間 KT 表示，再利用矩形法 數(shù)字積分近似代替積分，將一階后向差分近似代替微分，則有下式 ： ( 0 , 1 , 2. ... ..)t k T k?? 公 式 （ 32） 綿陽師范學院 2020 屆本科畢業(yè)設計（論文） 6 0 00( ) ( )kkttjjje t d T e jT T e??????? 公 式 （ 33） 1( ) ( ) [ ( 1 ) ] kkeed e t e k T e k Td t T T ?????? 公 式 （ 34） 將上述三式代入式 21 得到 : 10[]k kkk p k jj eeTu K e e TdTi T???? ? ?? 公 式 （ 35） 再 簡化 為 ： 10* ( )kk k j k kju K p e K i e K d e e ??? ? ? ?? 公 式 （ 36） k ： 采樣序號， k ＝ 0， 1， 2，??； ku ： 第 k 次采樣時刻的計算機輸出值； ke ： 第 k 次采樣時刻輸入的偏差值； 1ke? ：第 k1 次采樣時刻輸入的偏差值； Kp：比例系數(shù)； Ki：積分系數(shù)； Kd： 微分系數(shù)； 如果 采樣周期 T 足夠小，那么式 35 與 36 的計算結果將獲得足夠的精確度且 可能 與連續(xù) PID 控制過程相當 。 因為微 處理器 是一種采樣控制 器件 ， 不能像模擬 PID 那樣連續(xù)控制，只能根據(jù)采樣時刻的偏差計算控制量 。 Ti ―― 積分系數(shù)。 從而 減小兩者之間的誤差。 模擬 PID 算法的原理為給定量 r(t)與實際 輸出值 y(t)相 比較 ,其差值 為 e(t)= r(t) y(t),這個差值作為 PID 控制器 的輸入信號。因此可以控制單片機輸出 DA 值到 MOS 管的 G極， 然后采樣精密電阻兩端的電壓，經(jīng)過單片機計算后再輸出一新的 DA 值，從而穩(wěn)定輸出電流 。由于在 MOS 管的G極加一個電壓就可以控制 MOS 的通道狀態(tài)。 該方案結具有構簡單，便于實現(xiàn)，輸出電流紋波小的優(yōu)點，但是 不能實現(xiàn)輸出電流可控的目的。線性穩(wěn)壓電路的 系統(tǒng) 原理 圖如下所示 ： C2RLC1VINR2GNDIqVOUTVxxVINGNDOUTU 圖 22 線性穩(wěn)壓電路 綿陽師范學院 2020 屆本科畢業(yè)設計（論文） 4 如圖 13 所示： U 是一個三端穩(wěn)壓器件， VIN是輸入電壓， VOUT 是輸出電壓， 則輸出電流： 其中： qI 為穩(wěn)壓器靜態(tài)電流。 方案二：利用線性集成穩(wěn)壓器件構成恒流源 線性穩(wěn)壓電源是一種輸入大于輸出的穩(wěn)壓器件，且反應速度快，輸出紋波小。該方案具有功耗損耗小、 體積小、效率高等優(yōu)點。當負載增大時，輸出電流減小，電阻 R8 壓降減小，誤差放大器 2 負相端電壓減小，使 輸出 PWM波的占空比增大，從而輸出電流增大。其原理圖如下所示： 這是一個 BUCK 斬波電路， 輸出電壓 VOUT 經(jīng)過 R2， R3 分壓后，與 VREF 經(jīng)過 R1 分壓后的電壓比較當兩者達到相同的值時，輸出電壓穩(wěn)定，且輸出電 壓為：? ?2 3 2( ) /OUTV V R R R???，（ V? 為 TL494 第 2 腳電壓）。 內部自帶誤差放大器和 5V參考基準電壓源。 恒 流模塊 方案一 ： 采用開關電源的 PWM 方式 恒流 如下圖所示： TL494 是一種規(guī)定頻率脈寬調制的 IC。 使用軟件與硬件結合的方案可以達到 比較好的 效果。 STM32 微控制器運算速度快，資源豐富。但是，直接使用硬件調節(jié)不但 抗干擾不強，而且不能實現(xiàn)電流的可控輸出。該調節(jié)方案具有電路結構簡單， 容易實現(xiàn)的優(yōu)點。 經(jīng)過比較 、分析，選擇方案二。精密電阻具有穩(wěn)定型好，功率大，而且阻值不會隨著環(huán)境的變化而變化的特 點。 方案二 ：用精密 采樣電阻采樣。但是 普通大功率電阻的阻值 不但 不精確而且還隨著 環(huán)境的變化而變化， 在本設計中因為電路電流可高達 2A,必然會使其溫度升高，從而導致阻值變化。 電流采樣模 塊 方案一 ：直接對普通大功率電阻采樣 。 且高達 72MHz 系統(tǒng)時鐘可方便的檢測被控器件的變化以便做出反應。該控制器是一種基于 ARM CortexM3 內核 的 32 位處理器，且功耗低， 在市場上該控制 器的使用也是比較普遍 。 因此 在參數(shù)要求比較高的產品中難以實現(xiàn)。 具有 8K的系統(tǒng)可編程 Flash,1000 次的擦寫周期，有 32個可編程 I/O 口， 3 個 16位的定時 /計數(shù)器， 8個中斷源，及其 USART、看門狗等資源。 綿陽師范學院 2020 屆本科畢業(yè)設計（論文） 2 2 方案比較 與 論證 微處理器 模塊 方案一：采用 AT89S52 作為主控芯片。電源首先連接到負載兩端，然后經(jīng)過 一 MOS 管，最后在連接一采樣電阻，將采樣電阻端的電壓引入到運放的負相輸入端，正相端 連接 由 DA輸出的電壓值，由 電子電路知識可知，當運放的正相與負相端電壓相等時，運放的輸出端電壓趨于穩(wěn)定。系統(tǒng)主要由恒流電路、采樣電路組成。當微控制器檢測到電流、電壓超過系統(tǒng)設定的閥值時，系統(tǒng)輸出一 DA 值，關閉MOS 管。該設計具有步進“ +”，“ ”功能，步進值有 1mA， 10mA。由此可見，恒流源任是當今電子電路不可缺少的一部分。恒流電源的應用非常廣泛，例如在大功率 LED 驅動電路中，需要使 LED的電流恒定在一定的范圍內，否則會減小 LED 的使用壽命，更嚴重的會燒毀 LED。 電源分為 逆變電源、交流穩(wěn)壓電源、直流穩(wěn)壓電源、 DC/DC 電源 、 通信電源、變頻電源、UPS 電源 、 EPS 應急電源 等。 關鍵詞 ： STM32； 精密電阻 ； 穩(wěn)壓 ； 斬波 綿陽師范學 院 2020 屆本科畢業(yè)設計（論文） Digital Controlled Constant Current Source Undergraduate: