【正文】 等優(yōu)點，因此被廣泛應用在各種電路中。兩個信號輸入端中， Vi（ ）為反相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運放輸出端 Vo的信號與該輸入端的相位相同。 在 壓控電流源模塊中用到兩個運算放大器，我們選用 LM324，既節(jié)省了板子空間，剩余的 兩個運算放大器 又 為以后的功能擴展留有余地。 恒流源模塊設計 芯片選擇及其性能介紹 LM324 是四運放集成電路，它采用 14 腳雙列直插塑料封裝，外形如圖 410 所示。 D D5 選用 小功率二極管 5408。 以減小紋波電壓，穩(wěn)定輸出電壓，增強帶負載能力。 b)整流和濾波電路 : 采用全波整流。5V是考慮電流源輸出 10V 電壓，輸出 2A電流時，為三級管留出的 ce極間電壓。 由于課題要求 改變負載電阻，輸出電壓在 10V 以內變化 ，最大輸出電流 為 2A，采樣電阻 R=。 1234D3B R I D G E 112J 1 4A C 1 81 32V VA D JIN O U TU6 L M 3 17D55 40 8D45 40 8+ C 273 30 0u+ C 334 70 u+ C 344 70 uC 200 .33 uC91 04C 101 04R41 50R6 1 0KV C L....圖 49 ～ 21V 可調電源 a)電源變壓器 ：我們設計負載 端 輸入電壓 Uomax 為 18V，因此 經過整流的脈動電壓V2 為 21V（一般高 3V 左右，太小影響穩(wěn)壓，太大穩(wěn)壓器功耗大，易受熱損壞），考慮電網電壓 10﹪波動，最終取 V2=24V。 安徽建筑工業(yè)學院 畢業(yè)設計 （論文） 14 電源 輸出電壓 ～ 37V 可調， 穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路 、保護電路 和穩(wěn)壓電路組成 。濾波電路 由電容組成，其作用是 將 脈動電壓中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓。 12V電源 a)整流和濾波電路： +5V 電源 采用半波整流， 177。 電路原理圖如圖 4圖 48 所示。 12V為 MAX53 LM324 供電 。 單片機及其外 設工作電源 該電源按常規(guī)設計，輸出電壓等級有 +5V，177。 三端 固定輸出穩(wěn)壓器，因內部有過熱、過流保護電路，因此它的性能優(yōu)良、可靠性高。 整個集成穩(wěn)壓電路只有輸入（ VI）、輸出（ VO）和公共端（ COM）三個引出端，使用非常方便。 圖 46 主要性能參數： 符號 參數 結果 單位 Vio 輸入輸出電壓差 40 V Vref 參考電壓 V Io(max) 輸出電流 A Top 操作溫度 0～ 125 ℃ Tstg 存儲器溫度 60～ 150 ℃ 780 781 7912 為 三端 固定輸出穩(wěn)壓器 。其輸出電壓為 ～ 37V 連續(xù)可調。 圖 45 ADS7816 的引腳連接圖 電源設計 芯片選擇及其性能介紹 單片機及其外設工作電源 選用 7800 系列 (輸出正電壓 )和 7900 系列（輸出負電壓）三端 固定輸出穩(wěn)壓器。 b)硬件電路設計 如圖 45 所示，在正電源 VDD 上同樣也加上了 個 1u的 濾波電容 ，目的同樣 是穩(wěn)壓 。為之后穩(wěn)定電流的輸出奠定了良好的基礎。 b)硬件電路設計 如圖 44 所示，在正電源 VDD 和負電源 VSS 上 加上了兩個濾波電容，一個 10μ F的電解電容和一個 F的電容，目的 是穩(wěn)壓 。他們分別起著電流實 時測試并反饋測試結果和電流輸出的數字控制等功能。 具有低功率操作自動掉電的特性、同步串行 接口 。因此可知， A/D 的精度至少要在 12位以上。 12V 到177。 1/2LSB 溫度特性好 很小的積分非線性：177。 12V 范圍 177。故我們 選用 MAX532 D/A 轉換 器 。 MAX532 是 MAXIM 公司生產的 12 位雙 通道、三線串行輸入、電壓輸出的 D/A 轉換器。 雙數據寄存器指針 根據題目要求，所設計的直流電流源應具有數控功能，按發(fā)揮部分的指標要求，應滿足輸出最大 2021mA，步進 1mA 的要求。 軟件設置空閑和省電功能 3 級加密位 低功耗空閑和省電模式 256x8bit內部 RAM 時鐘頻率 033MHz 8k 可反復擦寫 (1000次） ISP Flash ROM 主要功能特性： 空閑模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時計數器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結振蕩器而保存 RAM 的數據，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。 AT89S52 具有如下特點： 40 個引腳， 8k Bytes Flash 片內程序存儲器， 256 bytes 的隨機存取數據存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口，5個中斷優(yōu)先級 2層中斷嵌套中斷， 2 個 16 位可編程定時計數器 ,2 個全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內時鐘振蕩器 。 AT89S52 是一個低功耗，高性能 CMOS 8 位單片機，片內含 8k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51引腳結構，芯片內集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元，功能強大的微型計算機的 AT89S52可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。電路反饋原理如圖 31 所示。為了克服大電流工作時電流的波動，安徽建筑工業(yè)學院 畢業(yè)設計 （論文） 8 在輸出部分增加了一個反饋環(huán)節(jié)來控制電流穩(wěn)定，減小電流的波動，此反饋回路采用數字形式反饋，通過微處理器的實時采樣分析后，根據實際輸出對電流源進行實時調節(jié)。從理論上來說，通過控制 D/A 的輸出等級，可以達到 1mA 的輸出精度。當 保持不變時 (即D/A 的輸入數字量保持不變 )，輸出電流 維持不變，能夠達到恒流的目的。 由式（ 1）、（ 2）可得到： （ 4） 由于電路中的放大系數 值遠大于 1，而 與 保持恒定，所以可推出負載電流與輸入電壓存在如下關系： （ 5） 由式 (5) 、（ 1）可得到 : （ 6） 其中， k 為比例系數。 MAX532 為負壓輸出，因此后接反相放大電路 。 內部測量值與實際測量值的誤差是由于取樣電阻與負載電阻和晶體管的放大倍數安徽建筑工業(yè)學院 畢業(yè)設計 （論文） 7 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低的電阻來作采樣電阻，因此本系統(tǒng)選用錳銅電阻絲來做采樣電阻。通過比較設定值與Ａ /Ｄ采樣顯示值，得出它們的差值，再調整Ｄ /Ａ的入口數值，從而使Ａ /Ｄ采樣顯示值逐步逼近設定值最終達到一致。但由于周圍環(huán)境等因素的影響，使設定值與內部測量值的關系改變，使得設定值與內部測量值不一致，有時會相差上百毫安，只能重新測量設定值與Ａ /Ｄ采樣顯示值的關系改變Ｄ /Ａ入口數值的大小才能重新達到設定值與內部測量值相一致，也就是說還不穩(wěn)定。內部測量值與實際測量值的關系，而后者是所有儀表所存在的誤差。主要包括 AT89S52 單片機、12 位 模數轉換芯片 ADS781 12 位數模轉換芯片 MAX53 振蕩電路、復位電路、I/O 口電路 、 LCD液晶顯示模塊、鍵盤電路等。 鑒于上述原因，我們選用方案三。當改變負載大小時，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)在設定值維持電流恒定。電壓控制電路采用數控的方式，利用單片機送出數字量，經過 D/A 轉換轉變成模擬信號，再送到大功率三極管進行放大 ，將運放接成比較器方式，作為模 擬閉環(huán)反饋使得 大功率三極管 的基極電壓保持不變，繼而使得輸出電流不變 。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本題的大部分要求，但是，其電流調整率指標只能達到 %～ %，不滿足題目要求， 方案三：采用“運放＋功率三極管”的結構構成恒流源。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 要為功率集成運安徽建筑工業(yè)學院 畢業(yè)設計 （論文） 6 放配置正負雙電源。常用的功率集成運放一般能夠輸出177。 恒 流源 模塊 設計方案 我們采用 電壓控制的 恒 流源， 模塊 可采用的方案有以下三種： 方案一：直接使用功率集成運放。在對為電流源負載提供功率的電源進行設計時， 考慮到系統(tǒng)對容量的要求以及對紋波電流的要求，我們選擇了可調 式三端 穩(wěn)壓電源。 方案二： 采用直流穩(wěn)壓電源。 本方案的基本原理如圖 21 所示。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測實際輸出電流值的大小，可以將電流轉換成電壓，并經過 A/D 進行模數轉換，間接用單片機實時對電壓進行采樣，然后進行數據處理及顯示。此方案的優(yōu)點是電路簡單，缺點是數據量大且存儲器存儲容量有限，在實驗過程中發(fā)現編碼開關不穩(wěn)定，所以不宜采用。 1mA，因而可實際應用于需要高穩(wěn)定度小功率直流恒流源的領域。本 課題正是應社會發(fā)展的需求，開發(fā)研制 一種基于單片機的高性能的直流 數控恒流源。性能好的電子設備，首先離不開穩(wěn)定的電源，電源穩(wěn)定度越高，設備和外圍條件越優(yōu)越，那么設備的壽命更長。 關鍵字 ： AT89S52 單片機 壓控電流源 單片機應用系統(tǒng) Abstract In this system the DC source is center and 89S52 version single chip microputer (SCM) is main controller, by making good use of the intelligent measure and control function of the Microprogrammed 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 initialized, and adjusted linearly at a wide range. The design is posed of two basic modules: ① The highpower voltagecontrolled current source module。這樣構成穩(wěn)定的壓控電流源 ,實際測試結果表明，本系統(tǒng)能有效應用于需要高穩(wěn)定度的小功率恒流源的領域 。此外， 本設計可實現電流 0— 2A 且有177。本設計由兩大模塊組成：① 大功率壓控電流源模塊；② 單片機應用系統(tǒng)模塊。安徽建筑工業(yè)學院 畢 業(yè) 設 計 (論 文 ) 專 業(yè) 電子信息工程專業(yè) 班 級 02電子⑤班 學生姓名 學 號 課 題 直流數控恒流源設計 指導教師 2021 年 6 月 5 日 安徽建筑工業(yè)學院 畢業(yè)設計 （論文） 1 目 錄 第一部分 摘要與關鍵字 3 第二部分 正文 4 一 引言 4 二 方案設計及論證 4 單 片機應用系統(tǒng)設計方案