【正文】 ，輸出電流范圍在安培量級(jí)適用于小型電動(dòng)機(jī)、線圈等的驅(qū)動(dòng)。而且數(shù)字化智能電流源模塊是針對(duì)傳統(tǒng)智能電流源模塊的不足提出的，數(shù)字化能夠減少生產(chǎn)過(guò)程中的不確定因素和人為參與的環(huán)節(jié)，有效的解決了電流源模塊中諸如可靠性、智能化和產(chǎn)品一致性等工程問(wèn)題，極大的提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的可維護(hù)性[5]。電能變換技術(shù)是實(shí)現(xiàn)電能變換和功率傳遞的關(guān)鍵技術(shù)，能夠?qū)﹄娔茏儞Q過(guò)程的參數(shù)實(shí)現(xiàn)精確的控制和高效率的處理，特別是能夠?qū)崿F(xiàn)大功率電能的頻率變換，從而為現(xiàn)代通信、電子儀器、計(jì)算機(jī)、工業(yè)自動(dòng)化、電力工程及某些高新技術(shù)提供高質(zhì)量、高效率、高可靠性的電源支持[6]。一方面，電源產(chǎn)業(yè)規(guī)模的發(fā)展在加快；另一方面，在國(guó)家自然科學(xué)基金的資助下或創(chuàng)新意識(shí)指導(dǎo)下，我國(guó)電力電子技術(shù)的研究從吸收消化和一般跟蹤發(fā)展到前沿跟蹤和基礎(chǔ)創(chuàng)新，電源產(chǎn)業(yè)涌現(xiàn)了一些技術(shù)難度較大，具有國(guó)際先進(jìn)水平的產(chǎn)品而且還生產(chǎn)了一大批具有代表性的研究成果和產(chǎn)品。但是我國(guó)電源產(chǎn)業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，存在著很大的差距和不足。目前國(guó)內(nèi)在這兩方面研究比較多的是成都電子科技大學(xué)和廣州華南理工大學(xué)，主要是利用單片機(jī)和可編程系統(tǒng)器件來(lái)控制數(shù)控直流電流源或數(shù)字化電流單元達(dá)到數(shù)控的目的，但和國(guó)外的比較起來(lái)，效果不是很理想，還存在很大的差距和不足。目前，全國(guó)的電流源及其配件的生產(chǎn)銷售企業(yè)有4000家以上，產(chǎn)值由300—400億元，但國(guó)內(nèi)企業(yè)銷售的數(shù)控直流電流源大多是代理日本和臺(tái)灣的產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的直流電流源雖然也在向數(shù)字化方向發(fā)展，但多限于對(duì)輸出顯示實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示，或?qū)崿F(xiàn)多組數(shù)值預(yù)置。 發(fā)展趨勢(shì) 數(shù)控直流源是電子技術(shù)常用的儀器設(shè)備，廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、工業(yè)和科研等領(lǐng)域，是電子實(shí)驗(yàn)員、電子設(shè)計(jì)人員及電路開發(fā)部門進(jìn)行實(shí)驗(yàn)作和科學(xué)研究所不可缺少的電子儀器。在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源來(lái)供電。然而這種傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源功能簡(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。 目前市面上較成熟的恒流源輸出或者在mA量級(jí)，或者在百安培量級(jí)，不能滿足所有輸出段位的需求。恒流源在現(xiàn)代化工農(nóng)業(yè)及科研生產(chǎn)的運(yùn)用中正朝著體積小、精度高、穩(wěn)定性好、使用靈活的方向發(fā)展。但還需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)做進(jìn)一步深入的研究，這對(duì)于恒流源的發(fā)展具有相當(dāng)現(xiàn)實(shí)的意義。 研究的意義 數(shù)控恒流源是電子技術(shù)常用的儀器設(shè)備，廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、工業(yè)和科研等領(lǐng)域，是電子實(shí)驗(yàn)員、電子設(shè)計(jì)人員及電路開發(fā)部門進(jìn)行實(shí)驗(yàn)作和科學(xué)研究所不可缺少的電子儀器。在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源來(lái)供電。然而這種傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源功能簡(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。性能好的電子設(shè)備，首先離不開穩(wěn)定的電源，電源穩(wěn)定度越高，設(shè)備和外圍條件越優(yōu)越，那么設(shè)備的壽命更長(zhǎng)。2 任務(wù)分析與方案論證 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)制作數(shù)控恒流源，輸出電流通過(guò)鍵盤預(yù)置，顯示精度小數(shù)點(diǎn)1位。(4).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)值小于5mA；(5).具有“+”、“”步進(jìn)調(diào)整功能，步進(jìn)小于1mA。(8).自制電源。本項(xiàng)目同時(shí)要求電流源可數(shù)控，實(shí)現(xiàn)數(shù)控的常規(guī)方法有：數(shù)字邏輯器件構(gòu)成、可編程器件、單片機(jī)等。 總體方案設(shè)計(jì)、比較與論證本課題所研究的數(shù)控直流電流源應(yīng)該包括如下模塊：電流源模塊、測(cè)量模塊和數(shù)控模塊等。由單片機(jī)控制高精度D/A轉(zhuǎn)換器的輸出電壓送入電流源模塊，可完成對(duì)輸出電流的小步進(jìn)控制。方案一：采用單片機(jī)作為核心控制器，用鍵盤設(shè)置所需的輸出電流值，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器D/A與其右邊部分的電路構(gòu)成恒流源，D/A輸出電壓作為恒流源的參考電壓，運(yùn)算放大器IC與三個(gè)晶體管組成達(dá)林頓電路構(gòu)成電壓跟隨器，利用晶體管平坦的輸出特性即可得到恒流源輸出。 方案一系統(tǒng)原理圖方案二：采用AT89C52單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，通過(guò)改變D/A的輸入數(shù)字量來(lái)改變輸出電壓值，從而使輸出功率管的基極電壓發(fā)生變化，間接地改變輸出電流的大小。此系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來(lái)解決數(shù)據(jù)的預(yù)置以及電流的步進(jìn)控制，使系統(tǒng)硬件更加簡(jiǎn)潔，而且采用高精度A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)取樣電阻上的電壓值進(jìn)行采樣反饋給單片機(jī)，與預(yù)置值進(jìn)行差值比較，調(diào)整D/A輸出電壓，這樣就形成反饋調(diào)節(jié)，使輸出電流更加精確，能很好地滿足題目的要求。 數(shù)控模塊 方案一：數(shù)控模塊可采用可編程邏輯器件(如FPGN門陣列)構(gòu)成的控制電路。 方案二：采用以AT89C52單片機(jī)為核心的單片機(jī)最小系統(tǒng)。故本方案采用了以AT89C52單片機(jī)為核心對(duì)整個(gè)電路的控制。本設(shè)計(jì)中要求的輸出電流為50～500mA。方案一：以可調(diào)直流穩(wěn)壓電源為基礎(chǔ)。但是該方案輸出較大的電流，極易引起電流失控，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高精度步進(jìn)要求，更難于實(shí)現(xiàn)電源數(shù)控的要求。但由于功率管工作在開關(guān)狀態(tài)，因此交流紋波較高。該方案不僅在電路中引入了深度電流負(fù)反饋，可以保證輸出電流具有很高的穩(wěn)定性。綜上分析，電流源部分采用方案三。這種系統(tǒng)所選擇的單片機(jī)內(nèi)部資源已經(jīng)能夠滿足系統(tǒng)的硬件要求，不需外接存儲(chǔ)器或I/O接口，只須在芯片上外接時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可。本次設(shè)計(jì)采用STC89C52單片機(jī)作為主控單元，AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用[11]。其中RST引腳所接為復(fù)位電路，由按鍵、10uF極性電容、10K電阻夠成；XTAL1與XTAL2引腳外接時(shí)鐘電路。計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)時(shí)并行的，當(dāng)計(jì)算機(jī)向外發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，必須將并行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)再發(fā)送。串口的3號(hào)引腳為數(shù)據(jù)傳輸接口，經(jīng)過(guò)MAX232的R2in、T2out、T2in、即RXD、RXT串行輸入輸出端，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的串口通信[12]。由6腳和4只電容構(gòu)成。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。其中11114腳為第一數(shù)據(jù)通道；7腳為第二數(shù)據(jù)通道。 第三部分是供電部分。 恒流部分DA模塊輸出的電壓U1接在比例放大器的同相輸入端，由于虛短的緣故，同相與反相端的電壓相等，反相端的電電流I=U1/（R7//R8），為了達(dá)到恒流的目的，必須對(duì)輸出端的電壓進(jìn)行放大，本系統(tǒng)采用TIP122的晶體管進(jìn)行放大。 DA轉(zhuǎn)換電路根據(jù)單片機(jī)指令輸出控制電壓，芯片采用12位DA芯片TLV5618,基準(zhǔn)電壓采用REF5040輸出的+5V,TLV5618為負(fù)壓輸出，輸出范圍0~5V。AD芯片采用12位芯片TLC2552,基準(zhǔn)電壓+5V。 A/D模塊電路圖 電源部分制作一個(gè)有+15V、15V、+5V、5V、+18V電壓源為本系統(tǒng)供電。一個(gè)可調(diào)穩(wěn)壓電源，輸出電壓在2V~32V。 基準(zhǔn)源電路圖采樣電阻的選擇十分重要，要就噪聲小，溫度特性好，所以最好選擇低溫度系數(shù)的高精度采樣電阻。在條件允許的情況下，還可以采取風(fēng)冷的辦法解決。 誤差電壓放大器電流穩(wěn)定度與放大器有直接關(guān)系，在大功率電源里基本上是倒數(shù)關(guān)系，本設(shè)計(jì)選用TL082作為誤差放大器。最大采樣電壓為1V，而負(fù)載端最高電壓為10V。15V。設(shè)計(jì)選擇了目前性能最佳，電壓溫度系數(shù)最低的精密基準(zhǔn)電源REF5040。頭四位為特殊位用于選擇轉(zhuǎn)化方式，以及用于通道選擇，可自行設(shè)置。程序調(diào)節(jié) D/A的輸出，使輸出值更加準(zhǔn)確。 D/A轉(zhuǎn)換器程序流程圖如圖所示。 A/D子程序 TLC2552　轉(zhuǎn)換器將采樣電阻上的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)反饋給單片機(jī)，單片機(jī)將此反饋信號(hào)與預(yù)置值比較，根據(jù)兩者間的差距值調(diào)整輸出信號(hào)大小。本設(shè)計(jì)中，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換前都對(duì)TLC2552進(jìn)行初始化，以便確定其采集轉(zhuǎn)換的通道、量程和極性等。開始 初始化數(shù)據(jù)寫入和讀出選擇電壓模式通道進(jìn)入轉(zhuǎn)換結(jié)束　　　　 A/D轉(zhuǎn)換流程圖5 系統(tǒng)調(diào)試 測(cè)試結(jié)果所用儀表：數(shù)學(xué)示波器 數(shù)字萬(wàn)用表 實(shí)驗(yàn)室電源。 輸出電流的預(yù)置值、顯示值和實(shí)測(cè)值對(duì)照表（測(cè)量條件：RL=0Ω） 對(duì)照電流表對(duì)照電流123456789預(yù)置電流/mA20501003005001000120015002000顯示電流/mA2050101301501100012021500