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基于单片机的恒流源设计.doc
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基于单片机的恒流源设计.doc
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毕业设计
基于单片机的恒流源设计
摘要:随着电子技术的发展,产品数字化已经成为一种发展趋势,电子设备的精密度和
稳定度备受关注。性能好的电子设备,首先离不开稳定的电源,基于此,人们对数控恒
定电流器件的需求越来越迫切。
本 文 介 绍 了 一 种 数 控 恒 流 源 的 设 计 原 理 和 实 施 方 案 , 该 方 案 运 用 转 换 器
()、运算放大器等器件来控制场效应管 输出电流的原理,以达到输出恒流的
目的。整个系统采用 单片机作为主控部件,将预置电流值数据送入 转换
器(),经硬件电路变换为恒定的直流输出,同时 采用基本没有温度漂移的康
铜电阻丝作为精密采样电阻。采用性能优于普通晶体管的场效应管作为恒流源的主要部
件,大功率晶体管作为扩流电路的主要器件,结合三端稳压管和多层滤波使得整个系统
性能提升了一个层次,从而实现了高精度恒流源的目的。系统还对输出电流进行实时采
样,通过 ()转换器采样回单片机与用户设定的电流值进行比较,实现了
对输出电流的监控。同时通过键盘的控制实现了输出电流值的预置,可步进调整、输出
的电流信号可直接数字显示的功能,并具有输出电流实时监控超限报警等功能。
本设计与以往的恒流源相比,具有精度高、结构简单、工作稳定、操作方便、成本低廉 、
带负载能力强等优点。
关键词:恒流源; 单片机;;
Constant current source design based on MCU
毕业设计
Abstract : With the development of electronic technology, digital products has become a
trend,the precision and stability of electronic equipment received extensive attention. Good
performance of electronic equipment depends on a stable power supply first of all, based on this,
people's demands on CNC constant current device is more and more pressing needs.
This paper introduces a smart NC open-loop DC current source design principle and the
implementation of the programmer, using the D/A (MAX531) converters, op amp, and other
devices to control FET on-state principle, the output reached constant current purposes.
AT89S52 the entire system uses a single-chip microcomputer control components, preferences
current value data will be sent to the D/A converters (MAX531), the hardware circuit for the
constant transformation of DC output, but not using the basic temperature drift Concord
Managing resistor Silk as a sophisticated sampling resistor. Performance is better than the
ordinary use of the FET transistor as a constant current source of major components, high-power
transistors as expanding the main circuit device, the combination of three-terminal regulators and
the multi-filter makes the whole system a performance boost levels to achieve a high-precision
constant current source purposes. Output current of the system to conduct real-time sampling,
through the A/D converters with sampling to MCU users to set limit current to compare pressure
to control the output current. At the same time, the keyboard control and realized the value of
output current can be preset, stepping adjustment, the current signal can be directly figures show
that the function, and real-time monitoring of the output current values, such as over-current
alarm function.
In the past compared to DC current source, the design of a high-precision constant current
source, simple structure and work stability, and easy to operate, low cost, with a payload
capacity, and other advantages.
Key words:Current source ;AT89S52MCU ;MAX531;MAX187
目录
毕业设计
1 系统结构及功能介绍............................................................................................1
1.1 系统工作原理概述...........................................................................................................1
1.2 系统的设计要求与内容...................................................................................................2
2 设计方案................................................................................................................3
2.1 方案比较............................................................................................................................3
2.2 最终方案的选用...............................................................................................................5
3 硬件系统设计........................................................................................................6
3.1 系统硬件基本组成...........................................................................................................6
3.2 各模块单元电路设计.......................................................................................................6
3.3 系统主要芯片的选择.....................................................................................................10
4 软件设计..............................................................................................................20
4.1 概述.................................................................................................................................20
4.2 主程序结构.....................................................................................................................21
4.3 各模块子程序设计.........................................................................................................22
5 系统设计要点......................................................................................................24
5.1 硬件设计要点..................................................................................................................24
5.2 共地问题..........................................................................................................................25
5.3 采样电阻的选择.............................................................................................................25
5.4 D/A 及 A/D 电路处理.....................................................................................................26
5.4 软件调试..........................................................................................................................26
6 数据测试及分析..................................................................................................26
6.1 输出电流测试..................................................................................................................27
6.2 步进电流测试..................................................................................................................27
6.3 工作时间测试..................................................................................................................27
毕业设计
6.4 负载阻值变化测试..........................................................................................................27
7 误差分析及功能改进..........................................................................................27
参考文献.................................................................................................................30
附录 1......................................................................................................................32
1 系统电路原理图..................................................................................................32
2 系统程序设计....................................................................................................................33
.................................................................................................................................38
附录 2......................................................................................................................39
毕业设计
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,外围条件越优越,那么设备的寿命越长。普通直流恒流电源品种很多但
均存在以下问题输出电流是通过粗调波段开关及细调电位器来调节。这样当输出电
流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。基于此,人们对数控恒定电流器
件的需求越来越迫切。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且有待发展,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。本文正是应社会发展的需求,研制出一种基于单片机的高精度数控直流恒流源。
本数控直流恒流源系统输出电流稳定,输出电流可在 ~ 范围内任意设定,
不随负载和环境温度变化,并具有很高的精度,输出电流误差范围小,因而可实际应用
于需要高稳定度小功率直流恒流源的领域。
1 系统结构及功能介绍
1.1 系统工作原理概述
本系统以 公司生产的 单片机为控制核心,用 输出可调的模拟
量来控制场效应管 的导通状态,并控制保持采样电阻两端的电压,从而形成数控
恒流源。
开机首先显示初始状态。然后扫描按键,如果有数字量输出则 经过 转换器
()输出模拟量,再经过运算放大器隔离放大,控制场效应管的基极,随着场
效应功率管基极电压的变化而输出不同的恒定电流。采样电路采样回来的电压值通过
转换器()把模拟量转化为数字量并显示输出的电流值,和所设定的电流
值进行比较,求得差值对最初的输出值进行调整再输出,如此反复。如果用户设定的电
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