"基于单片机的数控电流源设计"
本文设计了一种基于单片机控制的数控直流恒流源，该系统以 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。
恒流源是指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，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。
本系统的设计方案是基于单片机控制的数控电流源系统，它可以提供稳定的电流输出，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。
在设计中，我们选择了 STC-89C52 单片机作为控制核心，因为单片机最小系统简单，容易制作 PCB，算术功能强，软件编程灵活、可以通过 ISP 方式将程序快速下载到芯片，方便的实现程序的更新，自由度大，较好的发挥 C 语言的灵活性，可用编程实现各种算法和逻辑控制，同时其具有功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点。
在电路设计中，我们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，我们采用了增量式 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小功率恒流源的领域。
本设计方案的选择是基于对 FPGA 和单片机的分析比较。FPGA 可以实现复杂的逻辑功能，规模大，稳定性强，易于调试和进行功能扩展。但是 FPGA 集成度高，成本偏高，且由于其引脚较多，加大了硬件设计和实物制作的难度。因此，我们选择了单片机作为控制模块核心。
在恒流源模块设计中，我们采用了三端可调式集成稳压器构成的恒流源。其典型恒流源电路图如图 1.2.1 所示。一旦稳压器选定，则 U0 是定值。若 R 固定不变，则 I0 不变，因此可获得恒流输出。若改变 R 值，可使输出 I0 改变。因此将 R 设为数控电位器，则输出电流可以以某个步长进行改变。
本设计方案基于单片机控制的数控电流源系统可以提供稳定的电流输出，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。
