【正文】 出電壓的連續(xù)可調(diào)，精度要求高。程控直流電流源的研究主要在性能上要做到效率高、噪聲低、高次諧波低、既節(jié)能又不干擾環(huán)境，還要在功能上力求實(shí)現(xiàn)數(shù)控化、多功能化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。它的紋波電流低，電流調(diào)節(jié)精確，輸出電流大小采用數(shù)字顯示，直觀易讀。然而傳統(tǒng)的直流電流源通常采用電位器和波段開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)電流的調(diào)節(jié),并由電流表指示電流值的大小. 因此,電流的調(diào)整精度不高,讀數(shù)欠直觀,電位器也易磨損。而在我們實(shí)際生活中電源往往都是由220V 的交流電網(wǎng)供電，那么這就需要通過(guò)變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓電路將交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電。另外, 隨著使用時(shí)間的增加, 波段開(kāi)關(guān)及電位器難免接觸不良, 對(duì)輸出會(huì)有影響。普通的直流電流源品種有很多, 但均存在以下問(wèn)題：輸出電流是通過(guò)粗調(diào)（波段開(kāi)關(guān)）及細(xì)調(diào)（電位器）來(lái)調(diào)節(jié)。而整個(gè)穩(wěn)壓過(guò)程是由電源變壓器、整流、濾波、穩(wěn)壓等四部分組成。程控直流電流源是電子技術(shù)常用的儀器設(shè)備之一,廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域，是電子實(shí)驗(yàn)員、電子設(shè)計(jì)人員及電路開(kāi)發(fā)部門(mén)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)作和科學(xué)研究所不可缺少的電子儀器。而且和傳統(tǒng)可控硅電源相比節(jié)電20%30%節(jié)能優(yōu)勢(shì)，奠定了它將是未來(lái)大功率直流電流源的首選。智能模塊電源采用電流型控制模式，集中式散熱技術(shù)，實(shí)時(shí)多任務(wù)監(jiān)控，具有高效、高可靠、超低輻射，維護(hù)快捷等優(yōu)點(diǎn)，機(jī)箱結(jié)構(gòu)緊湊，防腐與散熱也作了多方面的加強(qiáng)。并且，在當(dāng)今科技快速發(fā)展過(guò)程中，模塊化是直流電流源的發(fā)展趨勢(shì)，并聯(lián)運(yùn)行是電流源產(chǎn)品大容量化的一個(gè)有效手段，可以通過(guò)設(shè)計(jì)N+1冗余電源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)容量擴(kuò)展，提高電源系統(tǒng)的可靠性、可用性，縮短維修、維護(hù)時(shí)間，從而使企業(yè)產(chǎn)生更大的效益。由于板載電源管理的更廣泛應(yīng)用和行業(yè)能源節(jié)約和運(yùn)行最優(yōu)化的關(guān)注，電源行業(yè)和半導(dǎo)體生產(chǎn)商們便開(kāi)始共同開(kāi)發(fā)這種名為“程控直流電流源”的新產(chǎn)品。從80年代的第一代分布式供電系統(tǒng)開(kāi)始轉(zhuǎn)向到20世紀(jì)末更為先進(jìn)的第四代分布式供電結(jié)構(gòu)以及中間母線結(jié)構(gòu)，直流/直流電源行業(yè)正面臨著新的挑戰(zhàn)，即如何在現(xiàn)有系統(tǒng)加入嵌入式電源智能系統(tǒng)和程序控制。電源作為當(dāng)今人們生活中普遍存在的電子商品，從上世紀(jì)九十年代末起便迅速發(fā)展。關(guān)鍵詞：電流源；穩(wěn)壓電源；AT89S52；LCD顯示；ProteusABSTRACTThe requiements of numerical controlling constant current devices is increasing as development of electronic technology and expanding of digital circuit applicational field. As to satisfy society development, do a study based on numerical controlling constant current power of SCM controlling and apply Proteus to simulating software. This design includes two module: ①SCM application system module。電流源采用44矩陣鍵盤(pán)進(jìn)行設(shè)定，并采用LCD顯示界面。設(shè)計(jì)由兩大模塊組成：①單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)模塊；② 大功率壓控電流源模塊。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) [論 文]題 目：基于單片機(jī)的程控?cái)?shù)字直流電流源設(shè)計(jì)學(xué) 院： 電氣與信息工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 自動(dòng)化 姓 名： 宋曉明 學(xué) 號(hào)： 092409232 指導(dǎo)老師： 徐安峰 完成時(shí)間： 摘 要 隨著電子技術(shù)的發(fā)展、數(shù)字電路應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，人們對(duì)程控恒定電流器件的需求越來(lái)越高。應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需求，對(duì)基于單片機(jī)控制的“程控恒流電流源”進(jìn)行研究論證，并運(yùn)用Proteus軟件進(jìn)行仿真。設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，由TLC2543對(duì)精密電阻康銅絲的電壓進(jìn)行監(jiān)控，由LTC1456直接控制輸出電壓，單片機(jī)、A/D、D/A三者組成控制系統(tǒng)，形成閉環(huán)回路，保持恒流。運(yùn)用Proteus軟件仿真，實(shí)現(xiàn)輸出電流范圍為200mA~2000mA，滿(mǎn)足步進(jìn)10mA，可以同時(shí)顯示電流的給定值、仿真測(cè)試值、負(fù)載電壓值、負(fù)載電阻值。 ② superpower voltage controls current power module. This design adopts AT89S52 SCM application system, monitoried by precision resistance constantan wire voltage corresponding of TLC2543 and controlled and putout voltage directly by LTC1456, which three aspects consist of controlling system and being closed loop circuit to keep constant cuurent. Current souce adopts 44 matrix keyboard to set and LCD display interface. Applying Proteus simulation software to realizing the range of output current as 200mA~2000mA satisfies stepping 10mA,displaying setvalue, simulation values, load voltage value and load load resistance value of current simultaneouslyKey words Current source；Manostat ；AT89S52；LCD display；Proteus目 錄1 緒論 1 程控直流電流源的發(fā)展現(xiàn)狀 1 程控直流電流源的研究意義 2 該研究解決的主要內(nèi)容 22 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 4 設(shè)計(jì)任務(wù) 4 發(fā)揮部分 4 設(shè)計(jì)思路 4 方案論證 4 總體方案設(shè)計(jì) 63 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7 硬件系統(tǒng)的模塊 7 單片機(jī)最小系統(tǒng) 7 自制電源模塊 9 顯示模塊 10 鍵盤(pán)模塊 12 電流源模塊 13 負(fù)載模塊 14 D/A、A/D轉(zhuǎn)換模塊 15 系統(tǒng)的原理圖 174 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18 單片機(jī)資源使用情況 18 軟件系統(tǒng)的模塊 18 定時(shí)模塊 18 按鍵操作模塊 18 D/A轉(zhuǎn)換模塊 19 A/D轉(zhuǎn)換模塊 19 LCD顯示模塊 19 程序流程圖 19 主控制流程圖 19 按鍵操作流程圖 20 D/A轉(zhuǎn)換、A/D轉(zhuǎn)換流程圖 21 數(shù)制轉(zhuǎn)換流程圖 22 LCD顯示流程圖 22 程序清單 235 仿真測(cè)試及結(jié)果 24 設(shè)計(jì)結(jié)論及使用方法 24 仿真結(jié)果 24 輸出電流范圍仿真 24 步進(jìn)調(diào)整仿真 26 輸出電流仿真 26 仿真軟件的介紹 27 誤差分析 28結(jié)束語(yǔ) ………………………………………………………………………………………29參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………30致謝…………………………………………………………………………………31附錄…………………………………………………………………………………32插圖與附表清單圖1 方案一的方框圖……………………………………………………………………4圖2 方案二的方框圖……………………………………………………………………4圖3 單片機(jī)的時(shí)鐘電路圖………………………………………………………………6圖4 單片機(jī)的復(fù)位電路圖………………………………………………………………7圖5 單片機(jī)的最小系統(tǒng)圖………………………………………………………………8圖6 穩(wěn)壓電源電路圖……………………………………………………………………9圖7 LM016L 與單片機(jī)的接線圖………………………………………………………11圖8 鍵盤(pán)與單片機(jī)的接線圖 …………………………………………………………12圖9 穩(wěn)壓器運(yùn)放線性恒流源模塊電路圖 ……………………………………………12圖10 壓控恒流源模塊電路圖 …………………………………………………………13圖11 負(fù)載電流、電壓測(cè)量電路 ………………………………………………………14圖12 TLC1456 內(nèi)部結(jié)構(gòu)電路圖 ………………………………………………………14圖13 D/A、A/D 連接電路圖……………………………………………………………16圖14 主控制流程圖 ……………………………………………………………………19圖15 鍵盤(pán)掃描子程序流程圖 …………………………………………………………20圖16 D/A轉(zhuǎn)換、A/D轉(zhuǎn)換流程圖………………………………………………………20圖17 數(shù)制轉(zhuǎn)換流程圖 …………………………………………………………………21圖18 LCD 顯示子程序流程圖 …………………………………………………………22圖19 仿真顯示器顯示界面圖 …………………………………………………………23圖20 仿真報(bào)錯(cuò)顯示界面圖 ……………………………………………………………24圖21 輸出電流值確認(rèn)SET顯示界面圖 ………………………………………………24圖22 輸出電流值SET顯示界面圖 ……………………………………………………24圖23 修改設(shè)定的輸出電流值界面圖……………………………………………………25圖24 負(fù)載電阻為20Ω仿真狀態(tài)圖 ……………………………………………………25附圖 系統(tǒng)原理圖…………………………………………………………………………31表1 P3口線第二功能……………………………………………………………………8表2 LM016L引腳功能 …………………………………………………………………10表3 LTC2543引腳功能…………………………………………………………………15表4 寄存器選擇控制表…………………………………………………………………18表5 負(fù)載RL=20歐姆的數(shù)據(jù)表格 ……………………………………………………25表6 負(fù)載RL= ……………………………………………………26表7 負(fù)載RL= ……………………………………………………261 緒論 程控直流電流源的發(fā)展現(xiàn)狀 隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對(duì)物質(zhì)需求也越來(lái)越來(lái)高，特別是一些高新技術(shù)產(chǎn)品。隨著對(duì)系統(tǒng)更高效率和更低功耗的需求，電信與數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的技術(shù)更新推動(dòng)電源行業(yè)中直流/直流電源轉(zhuǎn)換器向更高靈活性和智能化方向發(fā)展。然而，早在90年代中，半導(dǎo)體生產(chǎn)商們就開(kāi)發(fā)出了程控直流電流源管理技術(shù)，而在當(dāng)時(shí)，這種方案的性?xún)r(jià)比與當(dāng)時(shí)廣泛使用的模擬控制方案相比處與劣勢(shì)，因而無(wú)法被廣泛采用。而如今隨著直流電流源技術(shù)的飛躍發(fā)展, 整流系統(tǒng)由以前的分立元件和集成電路控制發(fā)展為微機(jī)控制, 從而使直流電流源智能化, 具有遙測(cè)、遙信、遙控的三遙功能, 基本實(shí)現(xiàn)了直流電源的無(wú)人值守。如：揚(yáng)州鼎華公司近年來(lái)結(jié)合美國(guó)某知名公司的先進(jìn)技術(shù)，成功開(kāi)發(fā)了單機(jī)最大功率120KW智能模塊電源，可以并聯(lián)32臺(tái)（可擴(kuò)展到64臺(tái)），使最大輸出功率可以達(dá)到7600kW以上。它的應(yīng)用將會(huì)克服大功率電源的制造、運(yùn)輸及維修等困難。 程控直流電流源的研究意義隨著經(jīng)濟(jì)活動(dòng)在轉(zhuǎn)入高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展時(shí)期。在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電流源來(lái)供電。然而這種傳統(tǒng)的直流電流源功能簡(jiǎn)單、不好控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復(fù)雜度高。這樣, 當(dāng)輸出電流需要精確輸出, 或需要在一個(gè)小范圍內(nèi)改變時(shí),困難就較大。從上面我們能看出傳統(tǒng)的直流電流源已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)在需要，但是在各類(lèi)電子設(shè)備和一些家用電器中，通常又都需要直流電流源供電。其中濾波器用于濾整流輸出電壓中的紋波，一般傳統(tǒng)電路由濾波扼流圈和電容器組成，若由晶體管濾波器來(lái)替代，則可縮小直流電源的體積，減輕其重量，且晶體管濾波直流電流源不需直流穩(wěn)壓器就能用作家用電器的電源，這既降低了家用電器的成本，又縮小了其體積，使家用電器小型化。而基于單片機(jī)控制的數(shù)控直流電流源能較好地解決以上傳統(tǒng)直流電流源的不足，并且數(shù)控直流電流源與傳統(tǒng)直流電流源相比，具有操作方便、電流穩(wěn)定度高的特點(diǎn)。電路大部分使用集成電路，從而使調(diào)試簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良、故障率低、使用壽命長(zhǎng)。而本課題研究主要也是從上述問(wèn)題中進(jìn)行設(shè)計(jì)，達(dá)到程控直流電流源設(shè)計(jì)的合理性及可利用性。實(shí)現(xiàn)的途徑很多，可以用DAC的模擬輸出控制電源的基準(zhǔn)電壓或分壓電阻，或者用其它更有效的方法，因此如何選擇簡(jiǎn)單有效的方法是本課題需要解決的首要問(wèn)題；數(shù)控直流電流源要實(shí)現(xiàn)電流的鍵盤(pán)化輸出控制，同時(shí)對(duì)于輸出的電流的精度也具有相應(yīng)的要求，如何有效的實(shí)現(xiàn)這些功能也是課題所需研究解決的問(wèn)題。對(duì)于數(shù)控直流電流源的輸出顯示問(wèn)題，本設(shè)計(jì)中式采用LCD進(jìn)行顯示。在本次數(shù)控直流電流源的設(shè)計(jì)中，這也是一個(gè)比較重要的問(wèn)題。（2）、輸出電流范圍：200mA～2000mA；（3）、可設(shè)置并顯示輸出電流給定值，要求輸出電流與給定值偏差的絕對(duì)值≤給定值的1％+10 mA；