【正文】 及使得數(shù)控電源成為可能，數(shù)控電源不論是在控制精度還是在可操作性上都有傳統(tǒng)電源無法比擬的優(yōu)勢，由于單片機的平民化，使得數(shù)控電源與傳統(tǒng)電源的成本日益接近。 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙 共 41 頁 第 6 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 2. 數(shù)控電 流源硬件系統(tǒng)總體設(shè)計 . 傳統(tǒng)電流源的設(shè)計方案 電源作為常用的實驗儀器，在電子領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，傳統(tǒng)的電流源的控制部分一般采用模擬電路，即用電位器對基準(zhǔn)電壓源進行分壓，再進行電壓－電流轉(zhuǎn)化，其電路設(shè)計簡單，制造成本低廉，該電路原理框圖如圖 所示 : 圖 傳統(tǒng)電流源方案 從框圖我們不難發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的電流源方案存在著非常明顯的缺點，首先，輸出電流無法精確掌握。 在可控升級方面?zhèn)鹘y(tǒng)的電流源方案電路一旦確定可更改的余地較小，可升級性能差。不同的是數(shù)控電流源是由單片機控制的 D/A 提供參考電壓，取代了傳統(tǒng) 電流源 的電位器，使得不論是在控制精度還是使用壽命上都有很大的提高。該電路原理框圖如圖 所示 : 經(jīng)過多年的發(fā)展，傳統(tǒng)電流源的電流控制電路 已經(jīng) 相當(dāng)成熟，在用 D/A 替代了電位器以后，其性 能有很大的提高。此方案的優(yōu)點是電路原理簡單，缺點是數(shù)據(jù)量大且存儲器存儲容量有限，在實驗過程中發(fā)現(xiàn)編碼開關(guān)不穩(wěn)定，所以不宜采用。所以在 電路設(shè)計和制作中采用方案二 。同時得益于有源慮波的引入，其輸出紋波也大大減小。濾波電路一般由電容組成，其作用是脈動電壓 U3 中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓 U4。 仿真電路圖如圖 所示下 : TF 11 T O 1 C TV1V S I NC12 2 0 0 u C30 .1 uC52 2 0 u C60 .1 u R l 11 0 0U1 U2 U3 U41 32V VGNDIN OUTU?7 8 L0 5D11 N 4 5 9 AD21 N 4 5 9 A 圖 電源仿真電路圖（ protel99） 仿真結(jié)果 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙 共 41 頁 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 protel 仿真結(jié)果 本設(shè)計共用到電源有三種：即177。由于要求輸出的電流最大值為2021mA，而且 取樣電阻為 1歐所以要求 DA0832 輸出的電壓至少為 2伏，通過計算 5伏的電壓足夠?qū)崿F(xiàn)上述要求。 . 電源方案確定 待選方案： 方案一：采用線性恒流電路，該方案具有噪聲干擾小，電路簡單，工作穩(wěn)定的特點，但是由于功率器件工作于線性狀態(tài)功率損耗大，發(fā)熱較大，在滿足設(shè)計要求時在極限條件下功率管的消耗功率接近 20W。發(fā)熱量很小，但是由于開關(guān)管對強電流進行開關(guān)操作，干擾大大高于線性恒流源。 . 電源模塊具體電路 如圖所示， +5V 其中 +5 V 給 AD0832 供電以及單片機（ AT89C52）、數(shù)碼顯示（包括 74LS595,ICL7107）、鍵盤； 5V 為 AD0832 參考電壓。 提供的 12V 的電源用于 LM358 和 VCC . 由于為了保證電路的性能采用線性穩(wěn)壓、濾波方式，從電路的可靠性以及性價比考慮采用標(biāo)準(zhǔn)的 7812 擴流輸出方案。具體模辦設(shè)計如圖所示 . 顯示模塊 74LS595 為串行輸入并 行輸出的移位寄存器，可以作為靜態(tài)顯示器接口，接在 89C52的串行口上用于數(shù)碼的顯示。 1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpD S 5G R E E N C CSER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13O015O11O22O33O44O55O66O77Q79U27 4L S 5 95R 2 9100R 3 01001234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpD S 6G R E E N C CR 3 1100R 3 2100SER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13O015O11O22O33O44O55O66O77Q79U37 4L S 5 95R 3 3100R 3 4100R 3 51001234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpD S 7G R E E N C CSER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13O015O11O22O33O44O55O66O77Q79U47 4L S 5 95R 4 2100R 4 3100R 4 1100R 4 4100R 4 0100R 3 9100R 4 5100R 3 8100R 3 7100R 4 6100R 3 6100R 4 7100R 4 8100R 4 9100R 5 0100R 5 1100R 5 2100R 5 3100R 5 41001234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpD S 8G R E E N C CR 5 5100SER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13O015O11O22O33O44O55O66O77Q79U57 4L S 5 95R 5 6100+51234J14J 圖 預(yù)值數(shù)碼顯示模塊原理圖 實際電流顯示利用 CC7107A/D 轉(zhuǎn)換器組裝成 位數(shù)字電壓表 , 該電路為 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙 共 41 頁 第 12 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ CC7107,LED 和若干無源元件組成的數(shù)字電壓表電路。此外，由于該電路的兩個輸入端即 COM 與 V+端的電位差具有很高的穩(wěn)定性，可以作為參考電壓源。由于兩個輸入端最大承受電壓為 200mV 因此要實現(xiàn)最大值為 2021mV 的顯示可以用以下分壓形式（本設(shè)計所采用的）如圖 ： R2 1kR1 9k取樣電阻輸入輸出被測電壓 圖 數(shù)字電壓表的外接電路 通過上面的電路可以測量最大值為 2021mV 的電壓，而在本設(shè)計中的 采樣電阻為 1k歐所以被測電壓值即為被測電流值 . V+1du2cu3bu4au5fu6gu7eu8dt9ct10bt11at12ft13et14dh15bh16fh17eh18a b k19pm20O S C 140O S C 239O S C 338T E S T37V R E F +36V R E F 35PG21GH22AH23CH24GT25V26I N T27B U F28AZ29I N 30I N +31C O M32C R E F33C R E F34U3I T L 7 1 0 7R71 0 0 KC71 0 0 P6 18U4T L 4 3 1C60 .1 UR 1 11KW2W1R 1 02 K 4+5R81 0 0 KC 1 00 .1 UC8 0 .4 7 UC90 .2 2 UR94 7 K51234J24J+55+5A1A1A2A3A2A4A5A6A3A7B1B2A4B3B4B5A5B6B7A6A7A8C1C2C3C4C5C6C7D1D2R 1 250+5C4C5C3C6C7C2C8C1B1B2B3B4B5B6B7ab fcgdeV C C 1234567abcdefg8dpdp9L E D 8L E D . V C Cab fcgdeV C C 1234567abcdefg8dpdp9L E D 5L E D . V C CB8ab fcgdeV C C 1234567abcdefg8dpdp9L E D 7L E D . V C Cab fcgdeV C C 1234567abcdefg8dpdp9L E D 6L E D . V C CC20 .1 UC31 0 0 0 U+5d1d2 圖 位數(shù)字電壓表原理圖 由于采用了粗調(diào)和細調(diào)分段控制使得系統(tǒng)，以及軟件修正，使得電流輸出精度大大提高，從成本和元件采購方面綜合考慮，采用 DAC0832 電路作為 D/A 轉(zhuǎn)化電路 。 10V，電流建立時間為 1181。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 所示，它由 1 個 8 位輸入寄存器、 1 個 8 位 DAC 寄存器和 1 個 8位 D/A 轉(zhuǎn)換器組成和引腳排列如圖所示。 (2)CS——片選信號（輸入 ），低電平有效。 (4)WR1——第一信號（輸入），低電平有效。 (5) WR2 ——第 2 寫信號 (輸入 ),低電平有效 .該信號與信號合在一起控制 DAC 寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式 :當(dāng) WR2=0 和 XFER=0 時 ,為 DAC 寄存器直通方式 。 (6)XFER——數(shù)據(jù)傳送控制信號 (輸入 ),低電平有效 。當(dāng)數(shù)據(jù)為全 “1”時，輸出電流最大；為全 “0”時輸出電流最小。 DAC 轉(zhuǎn)換器的特性之一是： Iout1 +Iout2=常數(shù)。因為 DAC0832是電流輸出型 D/A 轉(zhuǎn)換器，為得到電壓的轉(zhuǎn)換輸出，使用時需在兩個電流輸出端接運算放大器， Rfb 即為運算放大器的反饋電 阻，運算放大器的接法如圖 所示。 1) 直通方式 —— W