【正文】 源各模塊電路的功能及設(shè)計思路，完成了數(shù)控直流恒流源系統(tǒng)的全部設(shè)計，給出 了 完整的電路圖和程序。本系統(tǒng)由單片機程控設(shè)定數(shù)字信號 經(jīng)過 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出模擬量，再經(jīng)過 V/I 轉(zhuǎn)換電路的轉(zhuǎn)換輸出不同的電流。 數(shù)控直流恒流源的設(shè)計摘 要 直流恒 流源是提供穩(wěn)定直流電流的電源裝置，是科學(xué)實驗和設(shè)備調(diào)試中的一種必備設(shè)備。 本文介紹了 采用 AT89C51 單片機為主控制器，通過鍵盤來設(shè)置直流恒流源的輸出電流， 并 由數(shù)碼管顯示電流設(shè)定值 的數(shù)控 直流 恒流源。 輸出電流范圍為 10～ 100mA，電流設(shè)置步進(jìn)為 1mA，輸出電流調(diào)整率≤ 2%。 本文設(shè)計的重點是單片機主控系統(tǒng)和 D/A 轉(zhuǎn)換電路，設(shè)計的難點是高線性、高穩(wěn)定度的電壓 /電流轉(zhuǎn) 換電路（ V/I 轉(zhuǎn) 換電路）。 關(guān)鍵詞 數(shù)控 恒流源 V/I 轉(zhuǎn)換 ABSTRACT Numerical control DC constant current source is to provide a stable DC power devices, and equipment for scientific experiments debugging necessary equipment. This paper instructed the numerical control DC constant current source which makes use of the AT89C51 version single chip microcontroller is the main controller in this system, while the set value and the real output current can be displayed by LED. In this system, the digitally programmable signal from Single Chip Micro controller is converted to analog value by D/A converter, and then transited by voltage/current converter circuit, so adjustable output different current. Output current range of 10~100mA, current set of 1mA step, the output current adjustment rate of less than 2%. This paper analyzes the numerical control DC constant current source system design needs, expounded numericalcontrolled DC constant current source of the hardware and software design principles, instructed the numericalcontrolled DC constant current source circuit of the module function and design ideas, pleted the numericalcontrolled DC current source of all design, and the circuit is plete and procedures. This paper focuses on the design of the control system microcontroller and D/A Conversion Circuit, The difficulty in the design of high linearity, high stability of the voltage/current converter circuit (V/I Conversion Circuit). The test results have showed that it can be applied in need areas of constant current source with high stability and low power. KEY WORDS numerical control constant current source V/I convert I 目 錄 前 言 .............................................................. 1 第 1 章 系統(tǒng)總體設(shè)計 ................................................ 2 系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)與要求 ....................................... 2 系統(tǒng)設(shè)計任務(wù) .......................................... 2 系統(tǒng)設(shè)計要求 .......................................... 2 重點研究內(nèi)容與實現(xiàn)方法 ................................... 2 重點研究內(nèi)容 .......................................... 2 實現(xiàn)途徑及方法 ........................................ 3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 ......................................... 3 主控模塊 .............................................. 3 鍵盤與顯示模塊 ........................................ 4 恒流源模塊 ............................................ 4 存儲器擴展模塊 ........................................ 4 電源模塊 .............................................. 5 系統(tǒng)原理框圖 .......................................... 5 第 2 章 系統(tǒng)硬件各功能模塊的設(shè)計 .................................... 6 主控模塊的設(shè)計 ........................................... 6 AT89C51 單片機簡介 .................................... 6 D/A 轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計 .................................... 7 恒流源電路的設(shè)計 ...................................... 9 數(shù)據(jù)存儲器的擴展 ..................................... 10 系統(tǒng)資源分配 ......................................... 11 人機接口的設(shè)計 .......................................... 12 鍵盤的設(shè)計 ........................................... 12 顯示電路的設(shè)計 ....................................... 14 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計 .......................................... 15 II 看門狗電路的設(shè)計 ..................................... 15 電源供電系統(tǒng)的設(shè)計 ................................... 16 基 準(zhǔn)電壓的設(shè)計 ....................................... 17 第 3 章 控制軟件的設(shè)計 ............................................. 19 主程序的設(shè)計 ............................................ 19 讀寫 EEPROM 子程序的設(shè)計 .............................. 19 鍵盤處理子程序的設(shè)計 ................................. 20 D/A 轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計 ................................. 20 鍵盤中斷服務(wù)程序的設(shè)計 .................................. 21 顯示中斷服務(wù)程序的設(shè)計 .................................. 21 正常顯示程序模塊 ..................................... 21 閃爍顯示程序模塊 ..................................... 21 第 4 章 系統(tǒng)調(diào)試 ................................................... 28 硬件仿真調(diào)試 ............................................ 28 軟件的調(diào)試 .............................................. 31 數(shù)據(jù)測試及誤差分析 ...................................... 35 第 5 章 結(jié)論 ....................................................... 41 致 謝 ............................................................. 42 參考文獻(xiàn) ........................................................... 43 附錄 1：電路原理圖 ................................................. 44 附錄 2：源程序 ..................................................... 48 附錄 3：英文原文 ................................................... 62 附錄 4：中文譯文 ................................................... 69 數(shù)控直流恒流源的設(shè)計 第 1 頁 前 言 直流恒 流源是提供穩(wěn)定直流電流的電源裝置，是科學(xué)實驗和設(shè)備調(diào)試中的一種必備設(shè)備。它能在外部電路的阻抗特性發(fā)生變化時，仍輸出恒定的 電流，具有很高的動態(tài)輸出電阻。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展 和 數(shù)字電路應(yīng)用領(lǐng)域的擴展，現(xiàn)今社會產(chǎn)品智能化、數(shù)字化已成為其發(fā)展的趨勢。恒流源成為這些設(shè)備調(diào)試的必備工裝。 以單片機系統(tǒng)為核心而設(shè)計的新一代數(shù)控直流恒流源不但電路簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、價格低廉，而且單片機具有計算和 控制能力，可對各種采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，控制其輸出電路，從而可減少或排除由于干擾信號引起的輸出電流波動，提高輸出電流的穩(wěn)定性。本設(shè)計結(jié)合單片機的控制技術(shù)、 D/A轉(zhuǎn)換技術(shù)和集成電路技術(shù)，設(shè)計一種數(shù)控的直流恒流源。電流值取值精度 高，使用方便靈活，它可以提供 10～ 100mA 的恒流輸出，并具有 1mA的步進(jìn)電流調(diào)整功能，在 0～ 100Ω負(fù)載下輸出 電流調(diào)整率≤ 2％。 數(shù)控直流恒流源的設(shè)計 第 2 頁 第 1章 系統(tǒng) 總體 設(shè)計 系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)與要求 系統(tǒng)設(shè)計任務(wù) 該 數(shù)控直流 恒流源采用 51 系列單片機為主控芯片，通過 D/A 轉(zhuǎn)換實現(xiàn)對輸出電流的控制。 該恒流源由單片機系統(tǒng)、 D/A 轉(zhuǎn)換器、受控恒流源、鍵盤與顯示電路、看門狗電路和電源電路等構(gòu)成。在完成總體設(shè)計后，進(jìn)行硬件功能模塊的設(shè)計，利用 電子 CAD 軟件完成數(shù)控直流恒流源全部電路的設(shè)計工作，同時進(jìn)行控制軟件的流程設(shè)計及編制工作。利用Proteus 軟件完成大部分功能模塊的電路仿真。 數(shù)控直流恒流源的設(shè)計 第 3 頁 硬件設(shè)計主要包括單片機主控系統(tǒng)、 D/A 轉(zhuǎn)換器、受控恒流源、鍵盤與顯示電路、看門狗電路和電源電路等，其中硬 件設(shè)計重點是單片機主控系統(tǒng)和 D/A轉(zhuǎn)換器，設(shè)計難點包括高線性、高 穩(wěn)定度的電壓 /電流轉(zhuǎn) 換電路（ V/I 轉(zhuǎn) 換電路）。主要完成系統(tǒng)初始化、鍵盤掃描、數(shù)據(jù)處理、電流值顯示、輸出電流控制和看門狗電路控制等工作，同時還應(yīng)考慮如何實現(xiàn)斷電后保存最后一次設(shè)定 的 電流值的問題。 本系統(tǒng)利用 Protel 軟件完成硬件 電路 設(shè)計工作，利用 Keil51 軟 件完成 系統(tǒng)控制軟件的 編譯 調(diào)試工作，通過 Proteus