毕业设计论文：基于单片机控制的直流电流源电路.docVIP

单片机原理与应用技术 课程设计报告 题目:基于单片机控制的直流电流源 专业班级： 姓　　名： 时 间： 指导教师： 基于单片机控制的直流电流源 一.设计要求 设计并制作数控直流电流源。输入交流200～240V，50Hz；输出直流电压≤10V。其原理示意图如下所示。 输出电流范围：200mA～2000mA； 可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1％+10 mA； 具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA； 改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1％+10 mA； 纹波电流≤2mA； 自制电源。 输出电流范围为20mA～2000mA，步进1mA； 设计、制作测量并显示输出电流的装置 (可同时或交替显示电流的给定值和实测值)，测量误差的绝对值≤测量值的0.1％+3个字； 改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的0.1％+1 mA； 纹波电流≤0.2mA；引言总体设计方案设计思路硬件系统设计设计框图3设计原理分析3.5电压－电流转换和功率放大电路输出电流采样电路4结束语………………………………………………………………6 参考文献 ………………………………………………………6 附录………………………………………………………………………7 基于单片机控制的直流电流源 摘要：本设计基于单片机的数控直流电流源设计方案，给出了硬件组成及软件系统。本系统以单片机AT89S5为核心部件，由键盘、显示、及转换，转换、功率放大等模块组成。采用负反馈闭环控制系统，单片机实时将预置值和实测值进行比较、调整控制，提高了电流源的输出精度。所设计的数控直流电流源输出可调、步进精确、纹波电流极小的功能，而且可将输出电流预置值、实测值在上同时显示。单片机，电流源，数控，变换1 引言 低纹波、高精度稳定直流电流源是一种非常重要的特种电源，在现代科学研究和工业生产中得到了越来越广泛的应用。普通电流源往往是用电位器进行调节，输出电流值无法实现精确步进。有些电流源虽能实现数控但输出电流值往往比较小，且所设定的输出电流值是否准确不经测试无法知道等等。为此，结合单片机技术及变换电路，采用反馈调整控制方案设计制作了一种新型的基于单片机数控直流电流源。它可实现以下功能：（1）输出电流值可精确预置,最小步进为，最大输出电流2000。()纹波电流极小，小于。()数码管可同时显示预置电流值实测电流值，便于用户操作及进行误差分析。2 总体设计方案 2.1 设计思路 2.1.1 硬件系统设计（1）数控设计D/A转换芯片：位D/A，分辨率为1/，选采样电阻为2欧姆，D/A输出分辨率为1mA的电流，实现步进1mA，完全能够满足本设计的要求。A/D转换芯片：ADC0809是采样频率为8位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8个单断模拟输入信号中的一个进行A/D转换。由于本设计只有输出电流的采集，8路输入通道，完全能够满足本系统的设计要求。键盘电路2.1.2 软件系统设计 系统软件完成四个功能：(1)系统的初始化，包括各外围接口芯片的初始化和电流起始值的初始化；(2)键盘检测包括电流的预置与步进调整；(3) 用算法进行电流调整,实现输出电流的精确控制；(4)实现D/A转换和A/D转换 。2.2 设计方框图 根据数控直流电流源的要求，由于要求有较大的输出电流范围和较精确的步进要求以及较小的纹波电流，所以不适合采用简单的恒流源电路FET和恒流二极管，亦不适合采用开关电源的开关恒流源，否则难以达到输出范围和精度以及纹波的要求。根据系统要求采用D/A转换后接运算放大器构成的功率放大，控制D/A的输入从而控制电流值的方法。系统的原理框图如图1所示。 1 3 设计原理分析 3.1 单片机最小系统 单片机最小系统的设计包括时钟电路、复位电路的设计。本电路中晶振频率采用12MHz，则单片机的机器周期就为1μs。复位电路才采用手动复位和上电复位组合。 3.2 键盘电路 对电流值进行设定时需要6个按键，该电路中按键采用独立式按键，分别接与P1.2～ 图2 图3 3.4 A/D转换电路 A/D转换采用典型的转换芯片ADC0809。ADC0809是采样频率为8位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8个单断模拟输入信号中的一个进行A/D转换。ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A／