【正文】 nitialized, and adjusted linearly at a wide range. The design is posed of two basic modules:①The highpower voltagecontrolled current source module。此外，還實(shí)現(xiàn)了變?cè)鲆鏈y(cè)量，提高了電流的測(cè)量精度。本設(shè)計(jì)由兩大模塊組成：① 大功率壓控電流源模塊；② 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)模塊。五、參考資料參考文獻(xiàn)： 　　《第三屆全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編（1997）》 　　《SPCE061A單片機(jī)原理與應(yīng)用》 　　《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》凌陽(yáng)大學(xué)計(jì)劃網(wǎng)站 數(shù)控直流電流源作者：李高望 陸樨 張江松`賽前輔導(dǎo)老師及文稿整理老師：尹仕 摘 要利用單片機(jī)所具有的智能測(cè)控特點(diǎn)，設(shè)計(jì)制作了基于單片機(jī)的“數(shù)控直流電流源”。同時(shí)也因?yàn)殚_發(fā)環(huán)境友好，易用，方便 同時(shí)配有語(yǔ)音播放函數(shù)，這些大大加快系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)。3．測(cè)試結(jié)果設(shè)定溫度由40攝氏度到60攝氏度標(biāo)定溫差= 調(diào)節(jié)時(shí)間 350秒靜態(tài)誤差= 最大超調(diào)量 如果加入模糊控制會(huì)使調(diào)節(jié)時(shí)間縮短，增強(qiáng)PID控制的效果。此外，微分反應(yīng)的是變化率，而當(dāng)輸入沒有變化時(shí)，微分作用輸出為微分作用不能單獨(dú)使用，需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合，組成PD或PID控制器。在微分時(shí)間選擇合適情況下，可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。微分調(diào)節(jié)作用：微分作用反映系統(tǒng)偏差信號(hào)的變化率，具有預(yù)見性，能預(yù)見偏差變化的趨勢(shì)，因此能產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除。反之Ti大則積分作用弱，加入積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢。因?yàn)橛姓`差，積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行，直至無(wú)差，積分調(diào)節(jié)停止，積分調(diào)節(jié)輸出一常值。比例作用大，可以加快調(diào)節(jié)，減少誤差，但是過(guò)大的比例，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。基本偏差的相對(duì)偏差：e(t) – e(t1)，用本次的基本偏差減去上一次的基本偏差，用于考察當(dāng)前控制的對(duì)象的趨勢(shì)，作為快速反應(yīng)的重要依據(jù)，這是面向微分項(xiàng)的一個(gè)變動(dòng)數(shù)據(jù)。這是面向比例項(xiàng)用的變動(dòng)數(shù)據(jù)。 　　公式：Pout(t1) = Kp*(e(t) – e(t1) + Ki e(t) + Kd(e(t) –2*e(t1) + e(t2))?！　」剑篜out = Kp * e(t) + Ki * ∑e(t) + Kd (e(t) – e(t1))。數(shù)據(jù)5秒傳輸一次。由于SPCE061A串行口為TTL電平，PC串行口為RS232電平，使用一片MAX232為電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)。基本滿足SPCE061A數(shù)模轉(zhuǎn)換。因?yàn)镻t電阻中電流基本為1—2mA,則Pt電阻電壓就在0—380mV波動(dòng)。因?yàn)镻t電阻在0攝氏度時(shí)，阻值為1千歐姆，在100攝氏度時(shí)，阻值為1380歐姆，則表示阻值變換從0—380歐姆。熱電爐控制電路 通過(guò)三極管控制繼電器的開關(guān)。音頻輸出電路通過(guò)SPY0030功率放大器，驅(qū)動(dòng)喇叭。 鍵盤設(shè)置電路IOA0接KEY1,IOA1接KEY2,IOA2接KEY3?！「鞑糠蛛娐吩O(shè)計(jì)CPU　　本系統(tǒng)采用SPCE061A芯片作為核心部件，SPCE061A內(nèi)部帶有8路ADC和2路的DAC,32個(gè)IO口，內(nèi)置32K字閃存和2K字的靜態(tài)存儲(chǔ)器。串行口傳輸：將采樣溫度值，上傳至PC機(jī)，描繪曲線并打印。數(shù)據(jù)采樣：將電壓信號(hào)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后，換算成溫度值，用于播報(bào)和顯示。按KEY3后，系統(tǒng)開始測(cè)溫，開關(guān)電爐。系統(tǒng)上電后，數(shù)碼管全部顯示為零，根據(jù)按KEY1次數(shù),十位的數(shù)碼管順序增加。共三個(gè)按鍵。二、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)　電路方框圖及說(shuō)明 語(yǔ)音播放：語(yǔ)音播放水溫設(shè)置溫度，并播報(bào)整數(shù)溫度變化。方案二:　　此方案采用SPCE061A單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，此單片機(jī)內(nèi)置8路ADC,2路DAC,且集成開發(fā)環(huán)境中，配有很多語(yǔ)音播放函數(shù)，用SPCE061A實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播放極為方便。如果系統(tǒng)增加語(yǔ)音播放功能，還需外接語(yǔ)音芯片，對(duì)外圍電路來(lái)說(shuō)，比較復(fù)雜，且軟件實(shí)現(xiàn)也較麻煩。驅(qū)動(dòng)控制部分方案一：　　此方案采用89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)軟件編程自由度大，可用編程實(shí)現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制。鉑熱電阻與溫度關(guān)系是，Rt = R0(1+At+Bt*t)。鉑熱電阻的物理化學(xué)性能在高溫和氧化性介質(zhì)中很穩(wěn)定，它能用作工業(yè)測(cè)溫元件，且此元件線性較好。測(cè)量部分方案一：　　采用熱敏電阻，可滿足40攝氏度至90攝氏度測(cè)量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差，對(duì)于檢測(cè)小于1攝氏度的信號(hào)是不適用的。要求能在40攝氏度至90攝氏度范圍內(nèi)設(shè)定控制水溫。目前有兩種封裝形式：84引腳的PLCC84封裝和80引腳的LQFP80貼片封裝。同時(shí)，具有溫度數(shù)字語(yǔ)音播報(bào)和顯示。 圖21 系統(tǒng)總體方案框圖 具有語(yǔ)音播報(bào)功能的水溫控制系統(tǒng)文章來(lái)源：凌陽(yáng)大學(xué)計(jì)劃網(wǎng)站作者：凌陽(yáng)大學(xué)計(jì)劃網(wǎng)站 發(fā)布時(shí)間：2003109 9:30:35摘要關(guān)鍵詞： SPCE061A單片機(jī) Pt1000 PID 　　　　本系統(tǒng)采用凌陽(yáng)十六位單片機(jī)SPCE061A實(shí)現(xiàn)溫度控制，溫度信號(hào)由PT1000和電壓放大電路提供。占用過(guò)多的I/O。本方案采用LCD1602，它具有兩行顯示，每行顯示16個(gè)字符，采用單+5V供電，外圍電路簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，具有很高的性價(jià)比。 方案一:使用數(shù)碼管顯示 使用多位數(shù)碼管顯示，顯示不靈活。 方案二:使用運(yùn)算放大器對(duì)電壓的比較放大 由于運(yùn)算放大器具有很大的電源電壓抑制比，可以大大減小輸出端的紋波電壓。在方案二中采用單片機(jī)完成整個(gè)數(shù)控部分的功能，也便于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展[5]。此系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來(lái)解決數(shù)據(jù)的預(yù)置以及電壓的大小控制，使系統(tǒng)硬件更加簡(jiǎn)潔，各類功能易于實(shí)現(xiàn)，能很好地滿足題目的要求。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測(cè)實(shí)際輸出電壓值的大小，可以將輸出電壓經(jīng)過(guò)DAC0832進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及送LCD1602顯示。本方案電路復(fù)雜，靈活性不高，效率低，不利于系統(tǒng)的擴(kuò)展，對(duì)信號(hào)處理比較困難。 系統(tǒng)總體方案框圖如圖21所示。而數(shù)碼管雖然便宜，但顯示單調(diào)。 方案二:使用LCD1602液晶顯示 液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn)。在方案一中輸出的電壓很難跟蹤電壓的快速變化，而方案二中的輸出電壓波形與 DAC0832的輸出波形相同，不僅可以輸出直流電平，而且只要預(yù)先生成產(chǎn)生波形的量化數(shù)據(jù)，便可以輸出多種波形，使系統(tǒng)產(chǎn)生的信號(hào)源有一定的驅(qū)動(dòng)能力。 方案一:采用線性調(diào)壓電源 以改變其基準(zhǔn)電壓的方式使輸出不僅增加/減少， 這樣不能不考慮整流濾波后的紋波對(duì)輸出的影響。 比較以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，方案一采用中、小規(guī)模器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)控部分，使用的芯片很多，造成控制電路內(nèi)部接口信號(hào)繁瑣，中間相互關(guān)聯(lián)多，抗干擾能力差。顯示的電壓值便是輸出的電壓大小。 方案二：采用STC89C52單片機(jī)作為這個(gè)系統(tǒng)的控制單元，可以通過(guò)DAC0832的數(shù)據(jù)采樣和LM324的電壓調(diào)整可以改變系統(tǒng)輸出電壓的大小。 控制方案比較 方案一:采用各類數(shù)字電路來(lái)組成鍵盤控制系統(tǒng)，進(jìn)行信號(hào)處理，如選用CPLD等可編程邏輯器件。 3. 提高控制系統(tǒng)的可靠性，更容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，可以針對(duì)不同的系統(tǒng)(或不同型號(hào)的產(chǎn)品)，采用相同的控制板，而只需對(duì)軟件控制部分做一些調(diào)整便可。電源采用數(shù)字控制，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)： ，體現(xiàn)出電源模塊的高程度智能化，更加完美性能。 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)研究的意義 基于單片機(jī)的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源，與傳統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源相比，具有新穎性、獨(dú)創(chuàng)性和先進(jìn)性。利用D/ A 轉(zhuǎn)換器的高分辨率和單片機(jī)的自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)數(shù)控電源更顯示出其優(yōu)越性。本設(shè)計(jì)將單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用于直流穩(wěn)壓電源的方法和原理，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓電源的數(shù)控調(diào)節(jié)。新的變換技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，各種類型專用集成電路、數(shù)字信號(hào)處理器件的研制應(yīng)用，到90年代，功率密度達(dá)到每立方英寸50W的數(shù)控電源[2]。因此穩(wěn)壓電源以后主要的主要發(fā)展方向，是針對(duì)上述缺點(diǎn)不斷的進(jìn)行改善。在以后的電力電子發(fā)展中，數(shù)控電源技術(shù)的發(fā)展得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。數(shù)控電源是從80年代才真正的發(fā)展起來(lái)的，系統(tǒng)的一些電力電子理論基礎(chǔ)在那期間剛剛建立。供給電子設(shè)備的電壓源的不穩(wěn)定,會(huì)使設(shè)備產(chǎn)生很多問題。目前使用的直流穩(wěn)壓電源大部分是線性電源，利用分立元件組成，體積大，效率低，可靠性差，操作使用不便，自我保護(hù)功能不完善，故障率高（長(zhǎng)期工作在大電流和大電壓下,電子元器件很容易損壞）但在直流穩(wěn)壓電源中，通過(guò)整流、濾波電路所獲得的直流電源的電壓往往是不穩(wěn)定的[1]。 【【【【關(guān)鍵字關(guān)鍵字關(guān)鍵字關(guān)鍵字】】】】直流穩(wěn)壓