目录
1 选题介绍 (1)
1．1 指选题背景 (1)
1．1.1 电流源简介 (1)
1．1.2 数控电流源的重要性 (1)
1．1.3 数控电流源的可行性 (1)
1．2 指导思想................................................................... 错误！未定义书签。1．3 方案论证.. (3)
1．4 基本设计任务 (3)
2 电路设计 (4)
2.1 总体方框图 (4)
2.2 工作原理 (4)
3 各主要电路及部件工作原理 (5)
3.1 555单稳态触发电路 (5)
3.2 D/A转换器 (6)
3.3 恒流源电路 (7)
3.4 译码器及显示电路 (8)
3.4.1总电路图 (8)
3.4.2 数码管 (9)
3.4.3 CD4511 (10)
4 原理总图........................................................................ 1错误！未定义书签。
5 元器件清单...................................................................... 1错误！未定义书签。
6 调试过程及测试数据...................................................... 1错误！未定义书签。
6.1 测试仪器.......................................................... 1错误！未定义书签。
6.2.指标测量.......................................................... 1错误！未定义书签。
7 小结 .................................................................................. 1错误！未定义书签。
8 设计体会及今后的改进意见.......................................... 1错误！未定义书签。
8.1 体会........................................................................ 1错误！未定义书签。
8.2 本方案特点及存在的问题 (15)
8.3 改进意见 (15)
附：参考文献 (16)
1 课题介绍
1.1 选题背景
1.1.1电流源简介
所谓恒流源就是输出电流极其稳定不随负载变化。为了保证电流不变，输出电压必须始终符合V=I*R。即负载需要多大电压，恒流源就必须输出多大电压，“无条件”予以满足。从外部看，就是R=∞。如果R→∞，那么V→∞。所以理想恒流源都不允许输出开路。对于实际电路，当R大到一定程度，电压输出能力就会不够，输出电流必然下降，不再恒定。在一般恒流电路中大多采用电流负反馈来恒定电流
负反馈的作用就是“使之稳定”。通过时刻“检查”控制对象的状态，并进行调整。发现小了，就设法使之增大，发现大了，就设法使之减小。形象地说，电流负反馈电路则是采样输出电流，计算误差，据此调节自身状态，使输出电流稳定，因而，输出特性接近恒流源。衡量“接近”程度的指标就是输出电阻R远大于零。一般希望R→∞。（只能接近，不可能完全达到）。
1.1.2数控电流源的必要性
作为常用的电子仪器在学校和研发和检测部门都有者相当广泛的应用，特别在电路原理实验和电子元件老化测试中都离不开电流源。
随着电子技术的不断进步对电子仪器的要求不断提高，电源作为电路的动力源泉更是扮演着越来越重要的角色，不论是学校实验室还是维修中心都离不开实验电源，然而传统的电源不论是在控制精度还是输出特性上都无法满足要求。首先从精度上来看传统电流源的调整大多采用旋转电位器的方式，在调整时电流值主要从电位器的刻度读出，容易产生读数误差。从可操作性来看传统电流原电位器上的刻度有限，不可能非常精细，仅仅靠电位器的几个刻度对操作者的技巧要求比较高，同时误差也比较大。传统的实验电源亟待改进电源。
1.1.3数控电流源的可行性
由于单片机技术的不断发展和D/A，A/D元件的普及使得数控电源成为可能，数控电
源不论是在控制精度还是在可操作性上都有传统电源无法比拟的优势，由于单片机的平民化，使得数控电源与传统电源的成本日益接近。另外，SMT技术也是飞速发展，使得数控电源体积和重量都大大减小，为其在特殊领域的应用奠定了基础。
在现实生活中，人们经常要用到电子器件，而电子器件要正常工作，电源的作用是不可忽视的，电源性能的好坏，对电路、电子仪器和电子设备的使用寿命、使用性能等影响很大，尤其在带感性负载的电路和设备中，对电源的性能要求更高。
在做毕业设计时主要完成的任务是熟悉设计题目，查阅相关文献和科技资料。熟悉题目过后完成系统的总体方案设计，其中包括方案论证与确定、技术可行性分析、技术经济性分析等内容。在设计控制电路时先学习相关单片机，了解单片机的工作原理。再进行整个系统的硬件设计和软件设计，这其中的工作包括理论分析、设计计算、芯片及元器件选型等内容。在完成以上工作时就进行画程序流程图和程序的编写。最后撰写设计说明书，绘制电路硬件接线图
在现实生活中，人们经常要用到电子器件，而电子器件要正常工作，电源的作用是不可忽视的，电源性能的好坏，对电路、电子仪器和电子设备的使用寿命、使用性能等影响很大，尤其在带感性负载的电路和设备中，对电源的性能要求更高。
在做毕业设计时主要完成的任务是熟悉设计题目，查阅相关文献和科技资料。熟悉题目过后完成系统的总体方案设计，其中包括方案论证与确定、技术可行性分析、技术经济性分析等内容。在设计控制电路时先学习相关单片机，了解单片机的工作原理。再进行整个系统的硬件设计和软件设计，这其中的工作包括理论分析、设计计算、芯片及元器件选型等内容。在完成以上工作时就进行画程序流程图和程序的编写。最后撰写设计说明书，绘制电路硬件接线图
1.2指导思想
本课题通过努力设计出一款高精度的数控电流源，科学仪器和电子设备中经常用到稳定性好、精度高、输出可预置的直流电流源。高性能的数控直流电流源步进能够提高科学仪器的稳定性，本设计电流源能够很好的降低因元器件老化、温漂等原因造成的输出误差，输出电流在20mA～2000mA可调，输出电流可预置、具有“+”、“-”步进调整、输出电流信号可直接显示等功能。硬件电路以AT89C52单片机为控制核心器，构成闭环控制电路，采用压控电流方式实现稳流输出，步进为≤10mA，通过D/A控制压控电流步进，A/D采样电压值，软件算出电流的测量值。系统主要由键盘输入，控制处理、压控电流输出、液晶
显示等功能模块组成。
1．3方案论证
方案一：采用以89C52为核心的单片机系统来控制D/A的数据的输入并将其转换成模
拟量输出同时单片机把输入的预值电流送数码管显示，再改变输出的电压量来控制电
流的变化，此方案的优点是成本低，电路简单，可升级性强，缺点是涉及到软件方面，
难度较高。方框图如图所示。
方案一方框图
方案二：采用集成器件，通过按键产生脉冲信号，计数器（74LS192）的二进制数字输出分两路运行：一路用于驱动数显电路，指示电源输出电流的大小值，LED输出（0、1、2、3、4、5、6、7）七个数字；另一路进入Ｄ/Ａ转换电路，Ｄ/Ａ转换器（DAC0832）将数字量按比例转换成模拟电流，再经过(NE5532)，一个运放、三极管组成的恒流源部分，使其输出（0、100、200、300、400、500、600、700,800,900）mA八个档位的电流。优点为原理简单易懂。
综上，故采用方案二。
1.4 基本设计任务
（1）电流源设有“电流增”（UP）和“电流减”（DOWN）两个键，按UP时输出电流步进增加，按DOWN时输出电流步进减小。
（2）电流设置范围为100mA～800mA ，设置分辨率为100mA；
（3）（3）输出电流误差≤±1%；
(4) 当电子负载两端电压变化10V时，输出电流的绝对误差小于变化前电流值的10％。
2 电路设计
2.1 总体方框图
2.2工作原理
给系统提供经蒸馏得到的5V的直流电压，计数器工作在技术状态，没按一次见，给计数器家一个脉冲，。计数器得到二进制数，再进过译码器输出七路二进制数，驱动LED数码管显示，在一路计数器输出的二进制数经DA转换器转换成模拟的电流量，在经过云芳和电流源部分得到理想的结果。按8次键议息显示0.1，2.3，4，5，6，7，8，9相应会得到电流8个值、
3 各主要电路及部件工作原理
3.1 计数器
74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：
（a）引脚排列 (b) 逻辑符号
74LS192的引脚排列及逻辑符号
图中：为置数端，
为加计数端，
为减计数端，
为非同步进位输出端，
为非同步借位输出端，
P0、P1、P2、P3为计数器输入端，
为清除端，
Q0、Q1、Q2、为数据输出端。其功能表如下：
表5-2 74LS192的功能表
3.2 D/A转换器
DAC0832是一个8位D/A转换器芯片，单电源供电，从+5V～+15V均可正常工作，基准电压的范围为±10V，电流建立时间为1μs，CMOS工艺，低功耗20mA。其内部结构如图3.8所示，它由1个8位输入寄存器、1个8位DAC寄存器和1个8位D/A转换器组成和引脚排列如图所示。
图3.8 0832内部结构图图3.9 DAC0832管脚图
该D/A转换器为20引脚双列直插式封装，各引脚含义如下：
(1)D7～D0——转换数据输入。
(2)CS——片选信号（输入），低电平有效。
(3)ILE——数据锁存允许信号（输入），高电平有效。
(4)WR1——第一信号（输入），低电平有效。该信号与ILE 信号共同控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式：当ILE=1和XFER=0时，为输入寄存器直通方式；当ILE=1
和WR1 =1时，为输入寄存器锁存方式。
(5) WR2 ——第2写信号(输入),低电平有效.该信号与信号合在一起控制DAC寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式:当 WR2=0和XFER=0时,为DAC寄存器直通方式; 当WR2=1和XFER=0时,为DAC寄存器锁存方式。
(6)XFER——数据传送控制信号(输入),低电平有效。
(7)Iout2——电流输出“1”。当数据为全“1”时，输出电流最大；为全“0”时输出电流最小。
(8)Iout2——电流输出“2”。
DAC转换器的特性之一是：Iout1 +Iout2=常数。
(9)Rfb——反馈电阻端
即运算放大器的反馈电阻端，电阻（15KΩ）已固化在芯片中。因为DAC0832是电流输出型D/A转换器，为得到电压的转换输出，使用时需在两个电流输出端接运算放大器，Rfb 即为运算放大器的反馈电阻，运算放大器的接法如图9.3所示。
(10)Vref——基准电压，是外加高精度电压源，与芯片内的电阻网络相连接，该电压可正可负，范围为-10V～+10V.
(11)DGND——数字地
(12)AGND——模拟地
DAC0832利用WR1 、 WR2 、ILE、XFER 控制信号可以构成三种不同的工作方式。
1) 直通方式—— WR1= WR2 =0时，数据可以从输入端经两个寄存器直接进入D/A转换器。
2)单缓冲方式——两个寄存器之一始终处于直通，即WR1=0或WR2=0，另一个寄存器处于受控状态。
3)双缓冲方式——两个寄存器均处于受控状态。这种工作方式适合于多模拟信号同时输出的应用场合。
3.3 恒流源电路
恒流源电路图
本次恒流源由运放，电阻，以及0805，tip41l俩种类型的三极管组成。运放OP07的同相输入端从DAC得到基准电压信号，由于它工作在闭环状态，通过负反馈使三极管Q1
的发射极电压精确固定在与基准电压相同，因而三极管的发射极电流就被固定，从而集电极电流（Ic≈Ie）也就被控制在恒定状态。
当Ie由于任何原因（例如RL阻抗减小、Vcc升高等）趋于增大时，三极管发射极电位会升高，这时连接到三极管发射极的运放反相输入端电位也同样升高，使运放输出电压降低，而这样一来就会使三极管的基极电压降低，使三极管趋于截止，这就抑制了Ie的增大，稳定了输出电流。
当Ie由于任何原因（例如RL阻抗增大、Vcc降低等）趋于减小时，三极管发射极电位会降低，这时连接到三极管发射极的运放反相输入端电位也同样降低，使运放输出电压升高，而这样一来就会使三极管的基极电压升高，使三极管趋于更加导通的状态，这就抑制了Ie的减小，稳定了输出电流。
3.4 译码器及显示电路
3.4.1 电路图
3.4.2数码管
本次课设采用的是共阴数码管
a.七段发光二极管 LED 数码管
LED数码管是目前最常用的数字显示器
下图为共阴管的电路为两种不同出线形式的引出脚功能图。
一个LED数码管可用来显示一位0-9十进制和一个小数点。小型数码
管 0.5寸和0.36寸 每段发光二极管的正向压降 随显示光 通常为红、绿、黄、橙色 的颜色不同略有差别 通常约为2-2.5V 每个发光二极管的点亮电流在5-10mA。LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要一个专门的译码器 该译码器不但要完成译码功能 还要有相当的驱动能力。
LED数码管
3.4.3 CD4511
本电路采用CCD511码锁存七段译码驱动器。驱动共阴极LED数码管。
显示译码器CD4511
CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器，特点如下：
具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。
CD4511引脚图
其功能介绍如下
BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。
LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=0 时，译码输出全为1，不管输入 DCBA 状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。
LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。 LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。
A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。
a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。
CD4511的内部有上拉电阻，在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作。
CD4511具有锁存、译码、消隐功能，通常以反相器作输出级，通常用以驱动LED。其引脚图如所示。
各引脚的名称：
7、1、2、6分别表示A、B、C、D；
5、4、3分别表示LE、BI、LT；
13、12、11、10、9、15、14分别表示 a、b、c、d、e、f、g。
左边的引脚表示输入
右边表示输出，
两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS。
4原理总图
5 元器件清单
74LS192
CD4511
,DAC0832,
NE5532,
0805,
TIP41,
共阴数码管，
电阻若干，
电容若干，
按键。
6 调试过程及测试数据6.1测试仪器
双踪示波器，数字示波器，万用表
6.2指标测试
输出电流范围：100mA-900mA
可以通过按键设置电流值，并且实际输出值与给定值之间的偏差<=给1%+10mA。
具有“+”“-”步进调整功能，步进电流<10mA。
本设计要求输出电流范围为100mA—1000mA，根据图恒流源模块可知，，将模拟量转换为数字量送给模数转换电路；然后输出模拟量。下面列出部分电流值及其对应的理论和实际的数字量如表所示
表5.1 预值测量值
注：数字万用表的型号为VC9801A+
7 小结
在参考传统电流源以及普通数控电流源的基础上，在充分考虑性价比的同时极大的提高了数控电流源的准确性，在采用软件修正以后在使用普通元件的情况下电流源的性能也达到了比较高的水平，同时高分辨率的参考电压源也为系统的进一步扩展提供了一个良
好的硬件平台。但是也应为采用软件修正的缘故，该设计在软件编写的时候需要测量大量的数据，给批量生产带来了一定的不便，在今后的设计中将考虑设计该款电流源的数据自动生成系统，以利于批量生产同时在条件允许的情况下，加入温度探头在不同的温度下采用不同的修正方案使得该系统的热稳定性将进一步提高。
8 设计体会及今后的改进意见
8.1 体会
在本次设计数控电流源的这个过程中，我再次体会到理论运用与实践的重要性，也意识到实践是理论的最好经验。本次课题设计涵盖了模拟电子电路、大功率电源设计、单片机应用技术等多个学科，是大学所学知识的一个很好综合，在我的理论知识运用能力还是动手能力都得到更一步的提升。
通过这次课设，我收获颇多。由刚拿到题目的个毫无头绪到现在的课题成型，这期间我做了很多，翻阅相关书籍、利用网络搜集资料……这使我的自学能力在这个过程中潜移默化地取得进步。经过学长的细心指导和我的不懈努力，所设计的数控电流源，达到了课设设计任务书上的课题性能指标。通过本次数电课设，对我自身来说也是一次很大的锻炼，学会了如何做一个电子设计，对日后的学习有了很大的帮助。
8.2 存在问题
由于电路设计初期没有充分考虑地线的干扰，对系统的控制精度产生了一定的不利影响，除此之外，焊接方面的不准确期间本元器件身的误差，测量的误差，还有比例放大电路的误差，导致实验数据和设计值之间存在一定的差距。在今后的设计中需要进一步改进。
8.3 改进意见
（1）应该准确地计算出电路所需要的比例，提高数据的准确性。
（2）焊接的时候应当更加小心，避免连线之间出现问题。
(3)应该考虑仿真图与现实连线后出现的差距并妥善解决。
参考文献
1.王俊峰理工科学生怎样做好毕业设计[M] 北京：电子工业出版社出版，2004,8
2.朱善军单片机接口技术及应用[M] 北京：北京航天航空大学出版社出版，2003,5
3.区建昌电子设备的电磁兼容设计[M] 北京：电子工业出版社出版，2002,2
4.潘新民微型计算机控制技术[M] 北京：人民邮电出版社出版，1999,3
5.李学海 PIC单片机使用教程[M] 北京：北京航天航空出版社出版，
6.施庆隆，郑雷 PIC16F87X单片机原理与专题应用[M] 北京：电子工业出版社出版
数控直流电流源
三、评分标准 四、说明 1、需留出输出电流和电压测量端子； 2、输出电流可用高精度电流表测量；如果没有高精度电流表，可在采样 电阻上测量电压换算成电流； 3、纹波电流的测量可用低频毫伏表测量输出纹波电压，换算成纹波电流。
数控直流恒流源的设计与制作 发表日期：2006年5月1日出处：本站原创【编辑录入：zouwenkun】 指导老师:王贵恩博士制作人:彭浦能、梁星燎、林小涛 《数控直流恒流源》《数控恒流源获奖证书》 摘要：本系统以直流电流源为核心，AT89S52单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，设置步进等级可达1mA，并可由数码管显示电流设定值和实际输出电流值。本系统由单片机程控设定数字信号，经过D/A转换器
数控直流稳压电源设计任务书（doc 8页）
《电子线路仿真》课程设计报告DESIGN REPORT ON SIMULATION OF ELECTRONIC CIRCUIT 题目数控直流稳压电源学科部、系：信息学科部
2.1总体设计方案说明 根据设计任务要求,数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。主要包括三大部分:数字控制部分,D/A变换器及可调稳压电源。数字控制部分用+，-按键控制一可逆二进制计数器,二进制计数器的输出输入到D/A变换器，经D/A变换器转化为相应的电压。此电压经过相应的放大后去控制电源的输出，使稳压器输出的电压为1V的步进增加。 2.2模块结构与方框图 Ui Uo 第三部分单元电路设计与参数计算 3.1 可逆计数器模块 3.1.1 模块电路及参数计算 电 压 可 逆 稳 压 反 馈 数 显 D/ A
3.1.2 工作原理和功能说明 因为要求是输出5-15V的电压，只十一个电压值，而计数器74193是一个16进制的可逆计数器。我们只要用从0计数到10的几个状态，这可以通过反馈的方法实现。当74193输出0时，最后输出为5V。不能再减小了。所以通过一个四输入的或门输入到与非门U10使减“-”失效，计数器不能减计数，只能加。当加到6时或门反馈的数为1，通过U10后计数器就可以减计数了。同理，当输出15V时，74193输出为10,电压不能再加了。通过反馈输出一个0使加计数失效，电压停在15V。此时电压只能减，只有按“-”的按键减小电压。 3.2 D/A转换模块 3.2.1 模块电路及参数计算 3.2.2 工作原理和功能说明 这一模块是最主要的一个模块，左下方从左到右依次接74193输出端的Q1Q2Q3Q4,输入端依次接入的是0000～1010，这个电路的作用就是把这些数字信号转换成模拟信号。根据公式UO1=-Rf （UH/R16*D0+UH/R15*D1+UH/R19*D2+UH/R20*D3） 其中R16=2R15=4R19=8R20,根据二进制转十进制的计算公式可知，只要调节Rf到一定的值，就可已得到想要的模拟信号电压的大小。其实这是一个简单的求和电路，在模电书上可以找到。加
数控直流电流源 摘要:本文设计了一种数控直流电流源的方案，给出了硬件组成和软件流程及源程序。以STC89C52单片机为核心控制电路，利用12位D/A模块产生稳定的控制电压，12位A/D模块完成电流测量。输出电流范围为20~2000mA，具有“+”“-”步进调整功能，步进为1mA，纹波电流小，LCD同时显示预置电流值和实测电流值，便于操作和进行误差分析。 关键词：STC89C52 数控电流源 Numerical Control DC Current Source Abstract: This paper introduces a design scheme of numerical control DC current source ,and gives the hardware composition and software flow as well as the source program. Use STC89C52 MCU as the core control circuit. 12 D/A module generates A steady the control voltage and 12 A/D module completes current measurements. The current-output ranges 20 to 2000mA, with "+" and "-" stepping for 1mA adjustment function and small ripple current. LCD could show presets current value and the measured result at the same time, for easy operation and error analysis. Keywords:STC89C52 Numerical control Current source 1 设计方案的选择 1.1电路综合设计流程
数控电流源设计毕业论文 目录 摘要............................................................. I 第一章绪论.. (1) 1.1设计目的和意义 (1) 1.2设计技术及现状 (1) 1.3设计容 (3) 第二章设计任务及要求 (4) 2.1设计任务 (4) 2.2设计技术要求及技术指标 (4) 第三章系统设计 (5) 3.1技术路线 (5) 3.2设计思想 (5) 3.3总体方案论证 (5) 3.3.1 恒流源电路设计方案 (5) 3.3.2控制电路设计方案 (6) 3.3.3显示电路设计方案 (6) 3.3.4 键盘设计方案 (6) 3.3.5电源设计方案 (6) 3.3.6系统设计方案 (7) 第四章硬件设计 (8) 4.1 恒流源电路设计 (8) 4.1.1恒流源电路结构 (8) 4.1.2恒流源原理 (8) 4.1.3恒流源电路器件选型 (9) 4.2.数控电路设计 (10) 4.2.1数控电路结构 (10) 4.2.2数控电路原理 (10) 4.2.3单片机的选型 (11) 4.3 D/A转换电路设计 (13) 4.3.1 D/A转换电路结构 (13) 4.3.2 D/A转换电路原理 (13)
(13) 4.4 A/D转换电路设计 (16) 4.4.1A/D转换电路结构 (16) 4.4.2 A/D转换电路原理 (17) 4.4.3 A/D转换电路选型 (18) 4.5显示模块设计 (22) 4.5.1 显示电路结构 (22) 4.5.2显示电路选型 (22) 4.6键盘电路设计 (24) 4.7电源电路设计 (25) 4.7.1电源电路结构 (25) 4.7.2稳压电路原理 (25) 4.7.3电源电路器件选型 (26) 4.7.4系统电源电路抗干扰措施 (28) 第五章软件设计 (30) 5.1主程序设计流程 (30) 5.2 程序设计 (32) 5.2.1按键扫描 (32) 5.2.2 A//D采样程序 (33) 第六章设计总结 (35) 参考文献 (36) 外文翻译 (37) AD7705英文原文 (37) AD7705中文翻译 (52) 致谢 (67) 附录 (68) 附录一：程序代码 (68) 附录二：元器件清单 (78)
数控直流电流源程序
/* 跳线说明： 1）将EXP-LM3S811板卡上JP9、JP13跳至左侧（短接1-2）； 2）将EXP-min_system_board板卡上JP13、JP14、JP15、JP16跳至右侧（短接2-3。 操作过程： 1）将EXP-min_system_board板卡上K1拨动开关拨至ON状态，给液晶上电； 2）调节RP1电位器，使液晶有合适的背光； 3）上电，编译并下载程序，复位后全速运行程序；观察液晶显示的内容，再修改程序使之显示自己的内容。 */ #include "systemInit.h" #include "ADS7886.h" #include "TLV5616.h" #include "timer.h" #define CTL_PERIPH SYSCTL_PERIPH_GPIOC // 控制液晶所用的片内端口外设定义 #define CTL_PORT GPIO_PORTC_BASE #define SCK GPIO_PIN_4 // 定义信号SCK #define SID GPIO_PIN_5 // 定义信号SID #define CS GPIO_PIN_6 // 定义信号CS
#define PSB GPIO_PIN_7 // 定义信号PSB #define SCK_L GPIOPinWrite(CTL_PORT,SCK,0x00) // 定义信号输出低电平 #define SID_L GPIOPinWrite(CTL_PORT,SID,0x00) #define CS_L GPIOPinWrite(CTL_PORT,CS,0x00) #define PSB_L GPIOPinWrite(CTL_PORT,PSB,0x00) #define SCK_H GPIOPinWrite(CTL_PORT,SCK,0xFF) // 定义信号输出高电平 #define SID_H GPIOPinWrite(CTL_PORT,SID,0xFF) #define CS_H GPIOPinWrite(CTL_PORT,CS,0xFF) #define PSB_H GPIOPinWrite(CTL_PORT,PSB,0xFF) #define SID_READ GPIOPinRead(CTL_PORT,SID) // 定义读回的数据 #define SID_IN GPIOPinTypeGPIOInput(CTL_PORT,SID) // 定义SID信号为输入 #define SID_OUT GPIOPinTypeGPIOOutput(CTL_PORT,SID) //定义SID信号为输出 #define LED_PERIPH SYSCTL_PERIPH_GPIOB #define LED_PORT GPIO_PORTB_BASE #define LED GPIO_PIN_5 #define KEY_PERIPH SYSCTL_PERIPH_GPIOD // KEYS所接的端口 #define KEY_PORT GPIO_PORTD_BASE #define KEY GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_3|GPIO_ PIN_2|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_0 #define KEY_H GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_4
（数控加工）数控恒流源系统 设计
毕业设计 题目: 学院名称：班级：学生姓名：学号：指导教师：教师职称：
20 年06月13
一：概述 1.1选题背景和意义 电源为保障系统的安全性与稳定性都起到有至关重要的作用，本篇我们主要研究恒流源。而恒流电源由于它体积特别小、损耗相对低、而效率较高、还有它简洁的电路都比较受欢迎，在我们平时用的计算机设备、通信设备，仪器仪表上面，还有航空航天上面通信设备等都需要恒流源系统。近年来电子信息的产业是发展相当快的，恒流电源也更多的被运用到我们生活中，因此，对恒流电源的研究就显得更有意义以及价值。 数控恒流源技术是一种对实践性要求很高的工程技术，它存在与各个行业中，我们在日常会经常看到。电源技术还和电气电子、控制理论等一些其它科学领域相互交叉融合，促进了现在信息技术和电源技术的发展。这也预示着在系统上面对电源技术的要求更高。普通的电源系统在工作时候容易产生误差，这样会对整个系统的精确度产生影响，更严重的是会带来很多严重的后果。世界各国为了解决这个问题便对电源产品制定了不同要求和一系列产品精度标准，只要达到要求达到标准后才可以进入市场。经济全球化的发展让电源产品流通更加方便，但是必须满足国际标准才可以有通行证。数控电源发展的比较晚，从八十年代才开始，那个时候电力电子的理论就开始建立。电力电子理论为今后的电源产品的发展奠定了很好的理论基础，随之，数控电流源技术得到了快速蓬勃的发展。但是市场上的很多产品还是输出精度低，带负载能力较差，体积相对大等缺点。当然这也给了数控电流源的发展指明方向就是不断完善上面的缺点不足。数控直流电流源对精度的要求会越来越高。单片机，新的控制理论，这些都为精确数控电源的发展提供基础。从组成上，数控电流源分为器件、主电路和控制电路三部分。
全国电子设计大赛培训班设计报告（数控电压源） 组员：龚文周、彭玉琴、李冻秀、胡高丽 1．实验任务 本次实验是以89C51单片机为控制单元,以数模转换器DAC0832输出参考电压,以该参考电压控制电压转换模块LM350的输出电压大小。该电路设计简单,应用广泛,精度较高等特点。 2. 对选用芯片说明 DAC0832是一款常用的数摸转换器,它有两种连接模式,一种是电压输出模式,另外一种是电流输出模式,为了设计的方便,选用电压输出模式,如电路图所示,Iout1和Iout2之间接一参考电压,VREF输出可控制电压信号。它有三种工作方式：不带缓冲工作方式,单缓冲工作方式,双缓冲工作方式。该电路采用单缓冲模式,由电路图可知,由于/W R2=/XFER=0,DAC寄存处于直通状态。又由于ILE=1,故只要在选中该片（/CS=0）的地址时,写入（/WR=0）数字量,则该数字信号立即传送到输入寄存器,并直通至DAC寄存器,经过短暂的建立时间,即可以获得相应的模拟电压,一旦写入操作结束,/WR1和/CS立即变为高电平,则写入的数据被输入寄存器锁存,直到再次写入刷新。 3. 软件系统 软件的设计主要完成三方面的功能: 1.设置电压并且保存,主要是对EEROM的操作。 2.把设置的电压送到DA,主要是对DA的操作。 3.中断显示,把设置的电压显示到LED数码管上。 该数控电压源实现保存最近10电压功能,当打开电源的时候,它显示和输出的必须是上次使用电压大小,所以在EEROM中使用11个地址保存数据,第一个地址保存当前电压编号,大小为1~10。第2个地址~第11个地址连续保存10个电压大小数据。电压编号的大小分别对应到相应地址电压大小。 对软件流程做一下说明：当电源打开的时候,MCU进行复位,寄存器清零。接着电源应该显示和输出上次关机前的电压大小,这时候MCU先读取EEPROM中保存的电压编号,根据电压编号读出对应电压,把该数据送到DA,在转换成BCD码送到显示部分。这时候程序循环检测是否有按键信号,如果KEY1按下,电压编号指向下一个,保存该电压编号,读对应电压,把他送到DA并且显示。如果KEY2按下,当前电压数据加1,相对应输出电压（POWER—OUT引脚）增加0.1V,保存设置电压数据。如果KEY3按下,电压数据减1,输出电压 减少0.1V,保存设置电压数据。 4．电路原理图
数控直流恒流源设计报告 本系统以直流电流源为核心，AT89s52单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，设置步进等级可达1mA，并可由液晶显示电流设定值和实际输出电流值。本系统由单片机程控设定数字信号，经过D/A转换器（tlv5618）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电压的变化而输出不同的电流。单片机系统还兼顾对恒流源进行实时监控，输出电流经过电流/电压转换后，通过A/D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，再经单片机分析处理，通过数字量形式的反馈环节，使电流更加稳定，这样构成稳定的压控电流源。实际测试结果表明，本系统能有效应用于需要高稳定度的小功率恒流源的领域 关键字 压控恒流源智能化电源闭环控制 设计任务与要求 1.1设计任务 设计并制作一个数控直流电流源。输入的交流电压220～240V,50Hz；输出的直流电压≤10V。其原理示意图1如下所示。 图1 设计任务示意图 1.2技术指标 基本要求： （1）要求电压输出范围：200～2000mA； （2）可设置并输出电流给定值，要求输出电流和给定电流的偏差的绝对值≤给定值的1%+10mA；
（3）具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA； （4）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流的变化的绝对值≤ 输出电流的1%+10mA； （5）纹波电流≤ 2mA； （6）自制电源。 发挥部分： （1）输出电流范围为20~2000mA，步进为1mA； （2）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或实测值），测量误差的绝对值≤测量值的0.1%+3个字； （3）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≤ 输出电流的0.1%+1mA； （4）纹波电流≤0.2mA; （5）其他。 2．方案比较与论证 2.1.1各种方案比较与选择 方案一：采用中小规模集成电路构成的控制电路。由三段可调式集成稳压器构成的恒流源。 以W350为例，其最大的输出电流为3A，输出电压Uo′为1.2～33V。其典型的恒流源电路如图2所示。
基于数控直流电流源系统的设计 摘要：随着电子技术的发展、数字电路应用领域的扩展，人们对数控恒定电流器件的需求越来越高。应社会发展的需求，对基于单片机控制的“数控直流电流源的设计”进行研究论证，并运用Proteus 软件进行仿真。以直流稳压电源和稳流电源为核心，结合单片机最小系统实现对输出电流的控制。首先采用了单片集成稳压芯片实现直流稳压，然后采用了分立元件实现稳流。为实现对输出电流的精确控制：一方面，通过Ｄ／Ａ输出实现电流的预置，再通过运算放大器控制晶体管的输出电流；另一方面，运用Ａ／Ｄ转换器件将输出电流的采样值送入单片机，与预置值进行比较，将误差值通过Ｄ／Ａ转换芯片添加到调整电路，从而进一步降低了输出电流的纹波。 Abstract：The 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 control dc current source design " of SCM controlling and apply Proteus to simulating software.DC（digital current ）V oltage regulator and DC current regulator is the key part of the design，its output current is controlled by single chip microprocessor,Firstly,single chip IC（integrated circuit）V oltage regulator LM338K is used to generate stable voltage, and then desperate devices is used to generate stabilize current . Tocontrol the output current ，on one hand ,system sets output current by D/A（digital／analogue converter and controls current of transistor by operational amplifier ；on the other hand ，with the help of A/D（analogue／digital）converter，system samples the output current and convert it into digital data ，compares it with preset value ，converts the error value into analogy and puts it on adjusting circuit ，and decreases the ripple of the system output current ．
基于单片机的数控电压源课程设计 一．系统硬件设计结构框图 本数控直流稳压电源的设计以一稳压电源为基础，以高性能单片机系统为控制核心，以稳压驱动放大电路、短路保护电路为外围的硬件系统，在检测与控制软件的支持下实现对电压输出的数字控制，通过对稳压电源输出的电压进行数据采样与给定数据比较，从而调整和控制稳压电源的工作状态及监测开关电路的输出电流大小。本数控直流稳压电源实现以下功能：键盘可以直接设定输出电压值；可快速调整电压；LCD显示电压值等。 1.1 8051简介 我们采用8051系列的AT89S51作为CPU，AT89S51是一种带4K字节FLASH可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。 1．2 主要特性 1）与MCS-51兼容； 2）8位字长的CPU； 3）可在线ISP编程的4KB片内FLASH存储器，用于程序存储，可擦写1000次； 4） 256B的片内数据存储器，其中高128字节地址被特殊功能寄存器SFR占用；
5）可编程的32根I/O口线（P0～P3）； 6）2个可编程16位定时器； 7）一个数据指针DPTR； 8）1个可编程的全双工串行通信口； 9）具有“空闲”和“掉电”两种低功 耗工作方式； 10）可编程的3级程序锁定位； 11）工作电源的电压为5（1±0.2）V； 12）振荡器最高频率为24MHz； 13）编程频率3 ～24 MHz，编程电流 1mA，编程电压为5V。 1．3芯片引脚排列与名称 DIP封装形式的AT89S51的芯片引脚排 列与名称如图1所示。 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位，并行，图1 AT89S51的芯片引脚排列与名称 漏极开路双向I/O口，作为输出时可驱动8个TTL负载。该口内无上拉电阻，在设计中作为D/A，A/D及液晶显示器的数据口。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4个TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，该口在设计中低四位作为键盘输入口，高四位与RST作为在线编程下载口。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收/输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，可作为输入。在作为输出时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。该口在设计中作为D/A，A/D及液晶显示器的控制口。 P3口：P3口管脚是带内部上拉电阻的8位双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流，这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89S51的一些特殊功能口，如下表1所示： 表1 各端口引脚与复用功能表
摘要 本系统利用集成运放、场效应管对电流放大与单片机的自动控制来实现数控直流电流源。系统有控制模块与恒流源模块组成。控制模块使用STC89C52结合按键与LCD1602液晶显示器，实现对恒流源的数控和预设值的显示；恒流源模块采用OP07与IRFP540组成的反馈放大电路实现对电流的放大，控制到恒流源的信号转采用DAC0832来实现，显示模块由ADC0832组成的显示电路来显示。并使用自制电源来实现供电。 关键词：STC89C52，恒流源，ADC0832，DAC0832，OP07 Abstract This system use the integrated operational amplifier, field effect tube to the current amplification and single chip microcomputer automatic control to realize numerical control dc current source. System consists of the control module and the constant current source module. Control and LCD1602 LCD module USES STC89C52 combined with buttons, realize the constant current source of nc and default display; Of constant current source module USES OP07 and IRFP540 feedback amplifier circuit implementation of current amplifier, control to turn signal of constant current source USES the DAC0832, display module display circuit composed of ADC0832 to display. To achieve the power supply and use homemade power. Key words: STC89C52, constant current source, ADC0832, DAC0832, OP07
天津工业大学 测控仪器设计报告 组号 2 组 组员吴东航1110340108 章一林1110340114 郭伍昌1110340109 学院机械工程学院 专业测控技术与仪器指导教师隋修武 2015 年1 月16 日
目录 1 课程设计的目的和意义 (3) 2 设计任务 (3) 3 设计背景 (3) 4 总体设计方案 (4) 5 硬件电路设计 (4) 5.1 采样模块 (4) 5.2 滤波模块...................................................................................... 错误！未定义书签。 5.3 运算放大模块 (6) 5.4 A/D转换模块 (7) 5.5 显示模块 (9) 6 软件电路设计 (10) 6.1流程图 (10) 6.2 PID控制算法 (13) 6.3 PWM输出 (13) 6.4 A/D转换 (14) 7 调试与仿真结果分析 (14) 8 心得体会 (14) 9参考文献 (15) 附录一电路图 (16) 附录二程序 (17)
摘要：针对各种低压电器校验及性能测试过程中需要高稳定、高精度的恒流源要求, 在对现有主要恒流源产品设计仔细分析的基础上, 设计了一种以AT89C51为核心的高稳定数控 恒流源。整个系统采用闭环PID控制, 输出PWM波控制恒流源的电流。经实际应用测试, 该恒流源输出电流可在10 mA 左右恒定, 当电源电压变化、负载电路变化时，恒流源的精度在±1mA以内。 1 课程设计的目的和意义 测控系统设计是测控技术与仪器专业实践教学环节的重要组成部分，是“测控系统原理与设计”课程理论教学的有益补充，“测控系统原理与设计”是测控技术与仪器专业的一门综合性专业课，在理论教学的同时，要求学生掌握传感器的选型，测控电路的分析、设计、调试，微处理器的电路与程序设计、控制算法设计、计算机的综合应用等，以便对测控系统形成完整的认识。 通过本课程设计，完成基于PID控制的数字恒流源的设计，熟悉和掌握工业生产和科学研究中的测量和控制系统的组成原理及设计方法，学会运用所学的单片机、测控电路、控制算法等方面的知识，进行综合应用，设计出完整的测控系统，实现预期功能，培养自学能力、动手能力、分析问题能力和应用理论知识解决实际问题的能力。 2 设计任务 设计基于PID控制的数字恒流源，设计要求如下 1、采用8051系列单片机输出PWM波控制恒流源的电流。 2、采用PID控制算法，实现对恒流源的闭环控制。 3、恒流源的电压为5V，恒流输出10mA。 4、采用LCD液晶1602显示电流值。 5、当电源电压变化、负载电路变化时，恒流源的精度在±1mA以内。 3 设计背景 相对于电压源, 电流源具有抗干扰能力强, 信号传输不受距离影响等。电流源是一种能向负载提供恒定电流的电路。它既可以为各种放大电路提供偏流以稳定其静态工作点, 又可以作为其有源负载以提高放大倍数, 在差动放大电路、脉冲产生电路中得到了广泛应用。一般的恒流电流源往往是固定的一种输出电流值,
数控直流稳压电源设计 [摘要]本文介绍了以8051单片机为控制单元，以数模转换器DAC0832输出参考电压，以该参考电压控制电压转换模块LM317的输出电压大小。该电路设计简单，应用广泛，精度较高等特点。LM317系列三端可调式集成稳压器的方法。 [关键词] 单片机（AT89C51），数模转换器（D/A），液晶，键盘
一、设计任务 设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。 二、设计要求 1.基本部分 （1）输出电压：范围0～＋15V，步进0.1V，纹波不大于40mV；（2）输入电压值由液晶显示； （3）自制键盘，可以由键盘输入电压值； （4）输出电压值在输出端用万用表测得。 2．发挥部分 （1）输出电压可预置在0～15V之间的任意一个值； （2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V 不变）； （3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。 图1设计示意图
目录 引言 (1) 1、设计原理与总体方案 (2) 2、硬件电路设计 (3) 2.1 DAC电路 (3) 2.2 AGC控制电路 (4) 2.3 键盘部分 (6) 2.4 显示部分 (7) 2.5 稳压输出 (8) 3、软件设计流程 (9) 4、总体设计电路 (10) 5、调试过程与结果分析 (11) 5.1调试过程 (11) 5.2结果分析 (11) 总结 (13) 参考文献 (14) 附录1 元件清单 (14) 附录 2 参考源程序…………………………………………… 15
引言 电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源来供电。而整个稳压过程是由电源变压器、整流、滤波、稳压等四部分组成。然而这种传统的直流稳压电源功能简单、不好控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通的直流稳压电源品种有很多, 但均存在以下二个问题: 输出电压是通过粗(波段开关) 及细调(电位器)来调节。这样, 当输出电压需要精确输出, 或需要在一个小范围内改变时,困难就较大。另外, 随着使用时间的增加, 波段开关及电位器难免接触不良, 对输出会有影响。稳压方式均是采用串联型稳压电路, 对过载进行限流或截流型保护, 电路构成复杂,稳压精度也不高。传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节，并由电压表指示电压值的大小。因此，电压的调整精度不高，读数欠直观，电位器也易磨损。 而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。利用数控直流电源，可以达到每步0.04 V的精度，输出电压范围0-15V。。
南京邮电大学实验开放项目 项目名称：基于单片机的数控电流源设计 学院：光电工程学院 导师：张胜 姓名：石晓娜、梅阳阳、丁嘉毅、赵敏、朱振东 二零一四年二月
基于单片机的数控电流源的设计 摘要 恒流源,是一种能够向负载提供恒定电流的电源。恒流源的应用范围非常广泛,并且在许多情况下是必不可少的。它既可以为各种放大电路提供偏流以稳定其静态工作点,又可以作为其有源负载,以提高放大倍数。并且在差动放大电路、脉冲产生电路中得到了广泛应用。 本文设计了一种基于单片机控制的数控直流恒流源。该恒流源以STC-89C52为控制核心，采用了高共模抑制比低温漂的运算放大器LM324和自制达林顿管构成恒流源的主体，完成了单片机对输出电流的实时检测和实时控制。人机接口采用4×4键盘及LCD数码管显示器，控制界面直观、简洁，具有良好的人机交互性能。在软件设计上采用增量式PWM控制算法，即数字控制器的输出只是控制量的增量。 该系统已基本达到预期的设计目标，具有功能强、性能可靠、体积小、电路简单的特点，可以应用于需要高稳定度的小功率恒流源的领域。 关键词：恒流源、PWM控制算法、数字控制、单片机控制
引言 随着电子技术的发展，数字电路应用领域的扩展，现今社会，产品智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势，设备的性能，价格，发展空间等备受人们的关注，尤其对电子设备的精密度和稳定度最为关注。性能好的电子设备，首先离不开稳定的电源，电源稳定度越高，设备和外围条件越优越，那么设备的寿命更长。基于此，人们对数控恒定电流器件的需求越来越迫切。 众所周知，许多科学实验都离不开电源，并且在这些实验中经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求，然而目前实验所用的直流电源大多输出精度和稳定性不高；在测量上，传统的电源一般采用指针式或数码管来显示电压或电流，搭配电位器来调整所要的电压及电流输出值。使用上若要调整精确的电压或者电流输出，须搭配精确的显示仪表监测，又因电位器的阻值特性非线性，在调整时，需要花费一定的时间，况且还要当心漂移，使用起来非常不方便。因此，如果直流电源不仅具有良好的输出质量而且还具有多功能以及一定的智能化，以精确的微机控制取代不精确的人为操作，在实验开始之前就对一些参数进行预设，这将会给各个领域中的实验研究带来不同程度的便捷与高效。 当今社会，数控恒压技术已经很成熟，但是恒流方面特别是数控恒流的技术才刚刚起步有待发展，高性能的数控恒流器件的开发和应用存在巨大的发展空间。本数控直流恒流源系统输出电流稳定，不随负载和环境温度变化，并具有很高的精度，输出电流误差范围很小，输出电流可在一定范围内任意设定，因而可实际应用于需要高稳定度小功率恒流源的领域。
简易数控直流电源
数控直流电源是一种常见的电子仪器，广泛应用于电路，教学试验和科学研究等领域。目前使用的可控直流电源大部分是点动的，利用分立器件，体积大，效率低，可靠性差，操作不方便，故障率高。随着电子技术的发展，各种电子，电器设备对电源的性能要求提高，电源不断朝数字化，高效率，模块化和智能化发展。以单片机系统为核心而设计的新一代——数控直流电源，它不但电路简单，结构紧凑，价格低廉，性能优越，而且由于单片机具有计算和控制能力，利用它对数据进行各种计算，从而可排除和减少模拟电路引起的误差，输出电压和限定电流采用数输入采用键盘方式，电源的外表美观，操作使用方便，具有较高的使用价值。 关键词：数控直流电源单片机 ABSTRACT Numerical control dc power is a common electronic instrument, is widely used in the circuit, the teaching experiment and scientific research, etc. Current use of controlled most of the dc power supply is the point start, the use of the device division, big volume, low efficiency, poor reliability, operation convenience, not high failure. With the development of electronic technology, various kinds of electronic, electrical equipment to improve the performance requirements of power, the power supply, high efficiency, the constant digital modular and intelligent development. Based on the single chip computer system as the core and the design of a new generation of numerical control dc power, it-not only circuit is simple, compact structure, the price is low, superior performance, and because the single-chip microcomputer with the calculation and control ability, use it for data, so as to eliminate all kinds of calculation and reduce the error caused by the analog circuit, output voltage and current limit the number of the keyboard input way, the power supply appearance, convenient in operation, has higher application value. Key words：Numerical control dc power Single-chip microcomputer