【正文】 學(xué)生姓名田艷彬?qū)W 號08401140206班 級電子0802專 業(yè)電子信息工程指導(dǎo)教師姓名王韌課題名稱數(shù)控直流電流源的設(shè)計評語：（包括以下方面，①學(xué)習(xí)態(tài)度、工作量完成情況、材料的完整性和規(guī)范性；②檢索和利用文獻能力、計算機應(yīng)用能力；③學(xué)術(shù)水平或設(shè)計水平、綜合運用知識能力和創(chuàng)新能力；）該生畢業(yè)設(shè)計態(tài)度端正，能很好地領(lǐng)會畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的具體要求和任務(wù)，具備一定的搜集資料的能力，能夠按時、按質(zhì)、按量完成指導(dǎo)教師下達的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，具有較強的計算機應(yīng)用能力，畢業(yè)設(shè)計文檔資料齊全，文檔格式符合規(guī)范要求。10外文翻譯摘要及外文資料翻譯準確，文字流暢，符合規(guī)定內(nèi)容及字數(shù)要求。35創(chuàng)新工作中有創(chuàng)新意識，有重大改進或獨特見解，有一定實用價值。15綜合能力能綜合運用所學(xué)知識和技能發(fā)現(xiàn)與解決實際問題。 號08401140206專 業(yè)電子信息工程指導(dǎo)教師王韌內(nèi)容綜述（對畢業(yè)設(shè)計或論文的研究步驟和方法、主要內(nèi)容及創(chuàng)新之處進行綜述，提出答辯申請）：一、畢業(yè)設(shè)計的研究步驟和方法 1 根據(jù)自己的知識和興趣，認真選好畢業(yè)設(shè)計的題目。 3 對畢業(yè)論文相關(guān)資料進行整理并做好讀書筆記，收集好寫作資料。 5 以論文提綱為指導(dǎo)，參考已有資料，運用比較研究，采用論證思想，設(shè)計課題的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，最終對系統(tǒng)進行仿真測試，論證設(shè)計的結(jié)果。逐個完成各個模塊，最終完整個硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計。綜合各方面因素，整個畢業(yè)設(shè)計的工作已基本完成，也較好的實現(xiàn)了其要求所具備的功能，特此向各位老師提出答辯申請，懇請各位老師修改，并予以答辯。 申請人簽名： 日期：資 審 項 不符合答辯資格，不同意答辯□審查小組成員簽名： 年 日注：此表中內(nèi)容綜述由學(xué)生填寫，資格審查項目由指導(dǎo)教師填寫。30答辯表現(xiàn)思維敏捷,回答問題有理論根據(jù)，基本概念清楚，主要問題回答準確大、深入,知識面寬。 2012屆畢業(yè)設(shè)計說明書 數(shù)控直流電流源的設(shè)計 學(xué) 院： 電氣與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 田艷彬 指導(dǎo)教師： 王 韌 職稱 副教授 專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 電子0802 完成時間： 2012 5 23 摘 要 隨著電子技術(shù)的發(fā)展、數(shù)字電路應(yīng)用領(lǐng)域的擴展，人們對數(shù)控恒定電流器件的需求越來越高。設(shè)計由兩大模塊組成：①單片機應(yīng)用系統(tǒng)模塊；② 大功率壓控電流源模塊。電流源采用44矩陣鍵盤進行設(shè)定，并采用LCD顯示界面。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。s absolute value ≤ 1% +10mA and displaying setvalue, simulation values, load voltage value and load load resistance value of current simultaneouslyKey words Current source；Manostat ；AT89S52；LCD display；ProteusII目 錄1 前言 1 數(shù)控直流電流源的發(fā)展現(xiàn)狀 1 數(shù)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)計任務(wù)及要求 4 設(shè)計任務(wù) 4 發(fā)揮部分 4 設(shè)計思路 4 方案論證 4 總體方案設(shè)計 63 硬件系統(tǒng)的設(shè)計 7 硬件系統(tǒng)的模塊 7 單片機最小系統(tǒng) 7 自制電源模塊 9 顯示模塊 10 鍵盤模塊 12 電流源模塊 13 負載模塊 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 18 單片機資源使用情況 18 軟件系統(tǒng)的模塊 18 定時模塊 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 仿真測試及結(jié)果 24 設(shè)計結(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 ………………………………………………………………………………………29參考文獻……………………………………………………………………………30致謝…………………………………………………………………………………31附錄…………………………………………………………………………………32451 前言 數(shù)控直流電流源的發(fā)展現(xiàn)狀 電源技術(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門實踐性很強的工程技術(shù)，服務(wù)于各行各業(yè)。當今電源技術(shù)融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等諸多學(xué)科領(lǐng)域。隨著數(shù)控電源在電子裝置中的普遍使用，普通電源在工作時產(chǎn)生的誤差，會影響整個系統(tǒng)的精確度。只有滿足產(chǎn)品標準，才能夠進入市場。數(shù)控電源是從80年代才真正的發(fā)展起來的，期間系統(tǒng)的電力電子理論開始建立。在以后的一段時間里，數(shù)控電源技術(shù)有了長足的發(fā)展。因此數(shù)控電源主要的發(fā)展方向，是針對上述缺點不斷加以改善。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)字信號處理器件的研制應(yīng)用，到90年代，功率密度達到每立方英寸50W的數(shù)控電源。目前在電力電子器件方面，幾乎都為旋紐開關(guān)調(diào)節(jié)電壓，調(diào)節(jié)精度不高，而且經(jīng)常跳變，使用麻煩。數(shù)控直流電流源是一種常見的電子儀器，廣泛的用于電子電路，教學(xué)實驗和科學(xué)研究等領(lǐng)域。利用分離器件組成，其體積大，功率底，可靠性差，操作使用不方便，自我保護功能不夠，因而故障率高。因此，數(shù)控直流電流源今后的發(fā)展目標之一就是不進要在性能上做到效率高、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現(xiàn)數(shù)控化、多功能化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。設(shè)計中，對整體電源進行了硬件、軟件總體設(shè)計，從兩方面滿足設(shè)計的基本要求的同時，對整個微機控制的系統(tǒng)有了比較全面的了解。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。數(shù)控直流電流源采用鍵盤，可對輸出電壓進行設(shè)置, 輸出由單片機通過D/A，控制驅(qū)動模塊輸出一個穩(wěn)定電壓，之后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流。以單片機為核心的智能化高精度直流電流源的設(shè)計，直流電流源采用數(shù)字調(diào)節(jié)、輸出精度高，特別適用于各種有較高精度要求的場合。數(shù)控直流電流源可利用單片機設(shè)置周密的保護檢測系統(tǒng)，確保電源運行可靠。在日常生活中，需要用到各種電源，數(shù)控直流電流源的研究，更好的適應(yīng)了社會的發(fā)展。實現(xiàn)的途徑很多，可以用DAC的模擬輸出控制電源的基準電壓或分壓電阻，或者用其它更有效的方法，因此如何選擇簡單有效的方法是本課題需要解決的首要問題；數(shù)控直流電流源要實現(xiàn)電流的鍵盤化輸出控制，同時對于輸出的電流的精度也具有相應(yīng)的要求，如何有效的實現(xiàn)這些功能也是課題所需研究解決的問題。對于數(shù)控直流電流源的輸出顯示問題，本設(shè)計中式采用LCD進行顯示。在本次數(shù)控直流電流源的設(shè)計中，這也是一個比較重要的問題。（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值≤給定值的1％+10 mA；（4）、具有“+”、“”步進調(diào)整功能，步進≤10mA；（5）、改變負載電阻，輸出電壓在10V以內(nèi)變化時，要求輸出電流變化的絕對值≤輸出電流值的1％+10 mA；（6）利用proteus軟件對整體電路進行仿真驗證。 設(shè)計思路采用改進型的單輸出端單向電流源電路來產(chǎn)生恒定電流。從題目的要求來分析，該題目最大的難點在于大電流輸出和高精度控制，所以在具體的方案確定中，大電流、功耗，以及精度、誤差等都是我們所必須要考慮和克服的。圖1 方案一的方框圖方案二：方框圖如圖2所示，采用改進型的單輸出端單向電流源電路來產(chǎn)生恒定電流。從題目的要求來分析，該題目最大的難點在于大電流輸出和高精度控制，所以在具體的方案確定中，大電流、功耗，以及精度、誤差等都是我們所必須要考慮和克服的。方案二的數(shù)控直流電源設(shè)計采用單片機作為核心控制，基本原理簡單，實現(xiàn)比較方便，電源的電流值也可以調(diào)整到較精確的數(shù)值，同樣的也是采用LCD進行顯示。利用高精度D/A轉(zhuǎn)換器在單片機程序控制下提供可變的高精度的基準電壓，該基準電壓經(jīng)過V/I轉(zhuǎn)換電路得到電流，再通過A/D轉(zhuǎn)換器將輸出電流反饋至單片機進行比較，調(diào)整D/A的輸入電壓，從而達到數(shù)控的目的。特點是可精確的控制電流的步進量，負載變化對電流輸出的影響較小。3 硬件系統(tǒng)的設(shè)計 硬件系統(tǒng)的模塊 單片機最小系統(tǒng)（1） 時鐘電路，只需要外接一個振蕩源就能產(chǎn)生一定的時鐘信號送到單片機內(nèi)部的各個單元，決定單片機的工作速度。此電路在加電大約延遲10ms后振蕩器起振,在XTAL2引腳產(chǎn)生幅度為3V左右的正弦波時鐘信號,其振蕩頻率主要由石英晶振的頻率確定。CC2的典型值為33PF。圖3 單片機的時鐘電路圖（2） 復(fù)位電路單片機的第9腳RST為硬件復(fù)位端,只要將該端持續(xù)4個機器周期的高電平即可實現(xiàn)復(fù)位，復(fù)位后單片機的各狀態(tài)都恢復(fù)到初始化狀態(tài)。因為AT89S52單片機的復(fù)位是靠外部電路實現(xiàn)的。只要RST端保持10ms以上的高電平，就能使單片機有效地復(fù)位。則復(fù)位電路圖如圖4所示。AT89S52單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。P0口地址為80H,位地址為80H~87H。P1口地址為90H,位地址為90H~97H。P2口地址為A0H,位地址為A0H~A7H。P3口地址為B0H,位地址為B0H~B7H。P3口的第二功能如表1所示。單片機最小系統(tǒng)圖如圖5所示。電源雖簡單，但在高精度的系統(tǒng)中，穩(wěn)壓電源有著非常重要的作用。如圖6所示，本電源先通過變壓器電壓變換隔離，橋式全波整流，電容濾波，再通過三端固定輸出集成穩(wěn)壓器產(chǎn)生穩(wěn)定電壓+15V，15V，+5V，穩(wěn)壓器內(nèi)部電路由恒流源，基準電壓，取樣電阻，比較放大，調(diào)整管，保護電路，溫度補償電路等組成。為了改善負載的瞬態(tài)響應(yīng)，在輸出端加接電容。15V的穩(wěn)定電壓，再外對OP07加大功率場效應(yīng)管構(gòu)成擴流電路,可以提供2000mA的上限電流。穩(wěn)壓電源在實物上設(shè)計上是必不可少的部分，但在運用Proteus仿真時為了簡化電路，此模塊用軟件自帶的勵磁電壓代替。數(shù)碼管采用BCD編碼顯示數(shù)字，對外界環(huán)境要求低，易于維護。方案二：使用LCD液晶顯示。LM016L液晶模塊采用HD44780控制器，hd44780具有簡單而功能較強的指令集，可以實現(xiàn)字符移動，閃爍等功能，LM016L與單片機MCU通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式，hd44780控制器由兩個8位寄存器，指令寄存器（IR）和數(shù)據(jù)寄存器（DR）忙標志（BF），顯示數(shù)RAM（DDRAM），字符發(fā)生器ROMA（CGOROM）字符發(fā)生器RAM（CGRAM），地址計數(shù)器RAM(AC)。表2 LM016L引腳功能引腳符號功能說明1VSS一般接地2VDD接電源（+5V）3V0液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度）。5R/WR/W為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。7DB0底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位）8DB1底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位9DB2底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位10DB3底4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位11DB4高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位12DB5高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位13DB6高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位14DB7高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）（也是busy flang）15BLA背光電源正極16BLK背光 電源負極綜上所述，選擇方案二。連接電路圖如圖7所示。缺點為當按鍵較多時占用單片機的I/O口數(shù)目較多。題目要求可進行電流給定值的設(shè)置和步進調(diào)整，需要的按鍵比較多。其電路圖如圖8所示。如圖9所示。利用晶體管平