【正文】 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 。 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 . 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于單片機(jī)的數(shù)控電流源的設(shè)計 8 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 Figure digital voltmeter schematic diagram D/A 電路 由于采用了粗調(diào)和細(xì)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 DAC0832 簡介 DAC0832[ 5 ]是一個 8位 D/A轉(zhuǎn)換器芯片，單電源供電，從 +5V～ +15V均可正常工作，基準(zhǔn)電壓的范圍為177。s， CMOS 工藝，低功耗 20mA。 圖 0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 DAC0832管腳圖 Figure 0832 interior structure drawing Figure DAC0832 base pin chart 該 D/A轉(zhuǎn)換器為 20引腳雙列直插式封裝，各引腳含義如下： (1)D7～ D0—— 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入。 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于單片機(jī)的數(shù)控電流源的設(shè)計 9 (3)ILE—— 數(shù)據(jù)鎖存允許信號（輸入），高電平有效。該信號與 ILE 信號共同控制輸入寄存器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式：當(dāng) ILE=1 和 XFER=0 時，為輸入寄存器直通方式；當(dāng)ILE=1 和 WR1 =1 時，為輸入寄存器鎖存方式。 當(dāng)WR2=1 和 XFER=0時 ,為 DAC 寄存器鎖存方式。 (7)Iout2—— 電流輸出“ 1”。 (8)Iout2—— 電流輸出“ 2”。 (9)Rfb —— 反饋電阻端即運(yùn)算放大器的反饋電阻端，電阻（ 15KΩ）已固 化在芯片中。 (10)Vref—— 基準(zhǔn)電壓，是外加高精度電壓源，與芯片內(nèi)的電 阻網(wǎng)絡(luò)相連接，該電壓可正可負(fù)，范圍為 10V～ +10V. (11)DGND—— 數(shù)字地 (12)AGND—— 模擬地 DAC0832利用 WR1 、 WR2 、 ILE、 XFER 控制信號可以構(gòu)成三種不同的工作方式。 2)單緩沖方式 —— 兩個寄存器之一始終處于直通，即 WR1=0 或 WR2=0，另一個寄存器處于受控狀態(tài)。這種 工作方式適合于多模擬信號同時輸出的應(yīng)用場合。電路圖如 所示。 控制電壓產(chǎn)生電路 該電路由兩個 運(yùn)算放大器組成 [ 6 ]，對 Vx、 Vy 進(jìn)行 Vout=Vx+*Vy 運(yùn)算，使得控制精度達(dá)到 1/51200，達(dá)到高精度控制的目的，同時也使得軟件修正成為可能。 利用圖 的 恒流源電路 ,運(yùn)放的輸出端通過三極管與反向輸出端相連，構(gòu)成負(fù)反饋電路，由于運(yùn)放的同相輸入端與反相輸入端在理論上是虛短的，且運(yùn)放的輸入電阻無窮大，因此反相端和同相端的電位相等，即 UiUi?39。 RUiIi ?? 與集電極電流 Io 僅相差微小的基極電流，可視為兩者相等即 IoIi?39。因此可以通過改變同相輸入端的電壓來調(diào)整輸出電流 Io 的大小。 同時 R2也是負(fù)反饋電阻，當(dāng)電路電流受外界影響而減小的時候， R2的端電壓也隨之降低，三極管的 Ibe也會上升。仿真電路如圖 。 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于單片機(jī)的數(shù)控電流源的設(shè)計 12 R 1 4148231U 4 AL M 3 5 8V 1 2+ 1 2 VR 1 11V o u tV4+ 5 VV3+ 4 . 5 VQ1M M S F 7 N 0 3 H DV i nV C CV?V S I Na 圖 Figure constant current electric circuit schematic diagram 圖 （ protel99） Figure constant current circuit simulation oscillogram (protel99) 具體電路圖 在 protel 仿真結(jié)果的基礎(chǔ)上設(shè)計了電流輸出模塊 ， 電路原理圖如圖 所示 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于單片機(jī)的數(shù)控電流源的設(shè)計 13 R15kC20 .1 uR25k48231U 2 AL M 3 5 8R91C50 .1 uR41kC90 .1 u5R51k1234J14J+ 1 256748U 2 BL M 3 5 8C 1 20 .1 u+ 1 2+ 1 2R 1 11k5C 1 10 .1 uR 1 01kC61 0 0 0 UQ16 0 N 0 6+ 1 212A12J+ 1 2C70 .1 uC80 .1 uC 2 61 0 0 0 UC 2 70 .1 uC 2 80 .1 u+ 1 212J22J+55R 2 05 .1 k 圖 Figure electric current output schematic diagram 主控部分 AT89C52 單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路 在電路設(shè)計中 我選擇最常見的 ATMEL 公司的 AT89C52 單片機(jī) [ 9 ]。并且該單片機(jī)經(jīng)濟(jì)實用，使用廣泛。 復(fù)位電路 89C52[ 7 ]的復(fù)位引腳（ Reset）是第 9腳，當(dāng)此引腳連接高電平超過 2 個機(jī)器周期，即可產(chǎn)生復(fù)位的動作。最簡單的就是只要一個電阻跟一個電容的復(fù)位電路，如圖 所示。系統(tǒng)具有良好的可升級性。 假設(shè)鍵盤輸入的電流值為 I,由于 AD0832為 8位的 D/A轉(zhuǎn)換器，待轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號最大值為 2^ 81=255,考慮到數(shù)值連續(xù)性問題細(xì)調(diào) D/A只采用 200檔，所以該系統(tǒng)最大分辨率為 255*200=51000，在最大輸出電流為 2021mA 時分辨率為 2021/51000，小于 。 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 基于單片機(jī)的數(shù)控電流源的設(shè)計 18 5 系統(tǒng)測試 設(shè)計創(chuàng)新點(diǎn) 鑒于市場上高位 D/A 價格高，并且購買困難，在電路設(shè)計中將采用，兩個八位 D/A經(jīng)過運(yùn)算得到高精度的電壓輸出，并采用查表的方式對 D/A 進(jìn)行控制，在不同的環(huán)境下采用不同的鏈表，從而對元器件的非線性以及溫度的影響進(jìn)行高精度補(bǔ)償。 系統(tǒng)性能檢測 1．測試儀器 雙蹤示波器，數(shù)字示波器，萬用表 2．指標(biāo)測試 輸出電流范圍： 20mA2021mA可以通過按鍵設(shè)置電流值，并且實際輸出值與給定值之間的偏差 =給 1%+10mA。 本設(shè)計要求輸出電流范圍為 1mA— 2021mA，根據(jù)圖 恒流源模塊可知，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；然后輸出模擬量。電路如圖 V i n1GND2V o ut 3U17 81 2Q2N P NC3 0 .1 uC92 20 0 uC 1 30 .1 u+ 12C 3 10 .1 uC12 20 0 u輸入輸出 圖 Figure active worry wave electric circuit 紋波電流測試 本設(shè)計要求 紋波 電流小于 毫安，根據(jù)恒流源模塊電路，用低 頻交流毫伏表測采樣電阻（康銅絲繞制而成，由于該電路為直流電路沒交流成分，所以不會產(chǎn)生感抗）兩端的電壓， 通 過公式：紋波電流（ Iw） = 紋波電壓 (Uw)/采樣電阻（ 100歐） 計算得出。如果電源的電壓能夠隨著負(fù)載的變化而變化，保持 RL中的電流不發(fā)生變化，也可以實現(xiàn)恒流。實際上是可調(diào)壓電壓源，輸出接負(fù)載后反饋到單片機(jī)。 在參考傳統(tǒng)電流源以及普通數(shù)控電流源的基礎(chǔ)上，在充分考慮性價比的同時極大的提高了數(shù)控電流源的準(zhǔn)確性，在采用軟件修正以后 在使用普通元件的情況下電流源的 性 能也 達(dá)到了比較高的水平，同時 高分辨率的參考電壓源也為系統(tǒng)的進(jìn)一步擴(kuò)展提供了一個良好的硬件平臺。如： 采用軟件修正的緣故，該設(shè)計在軟件編寫的時候需要測量大量的數(shù)據(jù)，給批量生產(chǎn)帶來了一定的不便，在今后的設(shè)計中將考慮設(shè)計該款電流源的數(shù)據(jù)自動生成系統(tǒng)，以利于批量生產(chǎn)同時在條件允許的情況下，加入溫度探頭在不同的溫度下采用不同的修正方案使得該系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性將進(jìn)一步提高 。首先感謝我的指導(dǎo)老師 胡俊海 老師， 他在整個設(shè)計中給了我們熱誠耐心的指導(dǎo)，提出了許多寶貴的建議，在 他 的指導(dǎo)下解決了很多的困難。 在學(xué)習(xí)上導(dǎo)師對我鼓勵與支持，每當(dāng)遇到困難時，導(dǎo)師總是給予熱心的幫助和耐心的指導(dǎo)，使我得以順利地完成論文。 深深地感謝我親愛的父母親，他們給了我全面的關(guān)懷、鼓勵，并幫 助我解決生活上的困難，使我能夠順利完成學(xué)業(yè)。 MCS51 系列單片機(jī)實用接口技術(shù) 北京：人民郵電出版社， 2021 [3] 張凱等編著 ， MCS51單片機(jī)綜合系統(tǒng)及其設(shè)計開發(fā)。 北京：電子工業(yè)出版社， 2021 [5] 余永權(quán) ， 89系列 FLASH單片機(jī)原理與應(yīng)用。 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2021 [7] 李東生 ， PROTEL 99SE 電路設(shè)計技術(shù)入門與應(yīng)用。 北京：中國脊梁出版社， 1998 [9] Bollinger JG, Duffre NA. 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