小功率電流源設(shè)計設(shè)計;

1、畢業(yè)論文（設(shè)計） 論文題目: 小功率電流源設(shè)計 學(xué)生姓名: 學(xué)號: 所在院系：電氣信息工程學(xué)院 專業(yè)名稱：自動化 屆次： 指導(dǎo)教師： 淮南師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 誠信承諾書 1本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計），題目 是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨 立完成的，沒有弄虛作假，沒有抄襲、剽竊別人的內(nèi)容； 2畢業(yè)論文（設(shè)計）所使用的相關(guān)資料、數(shù)據(jù)、觀點等均真實可靠, 文中所有引用的他人觀點、材料、數(shù)據(jù)、圖表均已注釋說明來源； 3.畢業(yè)論文（設(shè)計）中無抄襲、剽竊或不正當(dāng)引用他人學(xué)術(shù)觀點、 思想和學(xué)術(shù)成果”偽造、篡改數(shù)據(jù)的情況； 4本人已被告知并清楚：學(xué)院對畢業(yè)論文（設(shè)計）中的抄襲、剽竊、 弄虛作假

2、等違反學(xué)術(shù)規(guī)范的行為將嚴肅處理,并可能導(dǎo)致畢業(yè)論文（設(shè) 計）成績不合格，無法正常畢業(yè)、取消學(xué)士學(xué)位資格或注銷并追回已 發(fā)放的畢業(yè)證書、學(xué)士學(xué)位證書等嚴重后果； 5若在省教育廳、學(xué)院組織的畢業(yè)論文（設(shè)計）檢查、評比中，被 發(fā)現(xiàn)有抄襲、剽竊、弄虛作假等違反學(xué)術(shù)規(guī)范的行為，本人愿意接受 學(xué)院按有關(guān)規(guī)定給予的處理，并承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任。 學(xué)生（簽名）： 日期：年 月曰 1緒論2 1. 1課題研究的背景與意義2 1.2課題研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀2 1. 3課題研究的主要內(nèi)容3 2系統(tǒng)方案制定3 2. 1方案提出3 2.2方案的比較與選擇5 3系統(tǒng)硬件部分設(shè)計5 3. 1系統(tǒng)整體設(shè)計思路5 3. 2控制電路設(shè)計6 3

3、.3 D/A轉(zhuǎn)換電路設(shè)計8 3.4恒流源電路設(shè)計9 3.5鍵盤電路設(shè)計10 3.6顯示電路設(shè)計11 3.7穩(wěn)壓電源設(shè)計12 3.8系統(tǒng)整體電路圖13 4系統(tǒng)軟件設(shè)計14 4. 1系統(tǒng)流程圖設(shè)計14 4. 2系統(tǒng)仿真與調(diào)試18 5總結(jié)20 5. 1設(shè)計小結(jié)20 5. 2收獲體會20 5. 3展望21 參考文獻 21 xxxxxxx2013屆本科畢業(yè)論文 小功率電流源設(shè)計 學(xué)生：XXX (指導(dǎo)老師：XXX) (XXXXXXXX電氣信息工程學(xué)院) 摘要：本文根據(jù)課題研究內(nèi)容設(shè)計了一種小功率電流源系統(tǒng)，主要包括單片機控制模 塊、數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換模塊、恒流源模塊、顯示模塊等部分。該系統(tǒng)以以單片 機為核

4、心，恒流源模塊將D/A轉(zhuǎn)換來的電壓模擬量通過恒流源電路變成恒流； 顯示模塊采用數(shù)碼管顯示譯碼芯片與74LS47設(shè)計成10進制4位數(shù)碼動態(tài)顯示 電路。鍵盤模塊采用常見單路復(fù)位開關(guān)，做成1X4矩陣鍵盤，用動態(tài)掃描方 式讀取外部按鍵動作。此外，本設(shè)計可實現(xiàn)電流0-250mA且有l(wèi)mA和10mA 的兩種步進，同時有數(shù)碼顯示輸入的電流值。 關(guān)鍵詞：電流源；D/A轉(zhuǎn)換；譯碼顯示器 Small Power Current Source Design Student: xxxxxxx (FacultyAdviser: xxxxxx) (Department of Electric and Iiifoniiat

5、ion Engmeenng, xxxxxx Normal University) Abstract:Based on the lesearch content of design a small power cuirent source, it is divided uito five modules: Smgle-chip controL digital-to-analog (D / A) conversion module, constant cunent source module, the output display module To single-chip single - ch

6、ip control module as the core of the mput cunent signals to digital output; display module display digital 74LS47 decoder chip designed with 10-band digital dynamic display four circuits. Conunon use of the keyboard module reset smgle switch, make 1*4 matrix keyboaid. using dynamic scamiing button t

7、o read the external action. In addition, the design can achieve the cunent 0-250111A and a 土 10mA and 土 linA Step two, at the same time digital display of the cunent mput 小功率電流源設(shè)計 Keywords:Cunent source ; D / A convener ; Decodmg show 1緒論 1.1課題研究的背景與意義 自從人類有了電之后，各行各業(yè)都因為有了電而飛速發(fā)展，并出現(xiàn)了無數(shù)新型產(chǎn)業(yè), 直至今日，電己經(jīng)在

8、我們的日常生活中不可或缺。但是變電站輸送給我們用戶的是 380/220V交流電，為了使人們的生活更加便利，電器都朝微型化發(fā)展，隨著人類用電量 的增加，電器乂要功率低，所以將380/220V高壓變成較小，并能安全可靠地提供給各 類不同小電器的小電源己經(jīng)受到電器行業(yè)的重視。近兒年，小電源的市場己經(jīng)擴大，技 術(shù)也將慢慢趨于成熟。如今，小電源還介入了單片機，使小電源智能化，數(shù)字化。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展、數(shù)字電路應(yīng)用領(lǐng)域的擴展，當(dāng)今社會，智能、數(shù)字化成為人 們所追求一種趨勢，產(chǎn)品的性能、價格和發(fā)展空間等越來越受人們關(guān)注，特別是對電子 產(chǎn)品的精密和穩(wěn)定度尤為關(guān)注。性價比高的電子設(shè)備，首先離不開的是穩(wěn)定電源

9、，電源 穩(wěn)定的程度越高，設(shè)備及外圍條件越優(yōu)越，即設(shè)備壽命更長久。因此，我們對數(shù)控的恒 定的電流器件需要越來的越急切。現(xiàn)在社會，數(shù)控型恒壓的技術(shù)很是成熟，但恒流的方 面尤其是數(shù)控型恒流技術(shù)僅僅剛剛起步并且有待繼續(xù)發(fā)展，所以高性能數(shù)控型恒流的器 件開發(fā)與應(yīng)用還存在著巨大發(fā)展的空間。 本課題正是滿足社會發(fā)展需求，研制出來一種：基于單片機的小功率高性能數(shù)控型 電流源。本系統(tǒng)輸出電流穩(wěn)定，輸出的電流能夠在0mA250mA的范圍之內(nèi)任意的進行 設(shè)定，不隨著負載與環(huán)境溫度的變化而變化，因此能夠?qū)嶋H地應(yīng)用于小功率直流恒流源 的領(lǐng)域。 單片機的廣泛應(yīng)用促進了設(shè)備和產(chǎn)品的微型化、數(shù)字化、自控化和智能化，這些直 觀

10、意義很容易理解。然而，單片機應(yīng)用更深刻的意義還在于，單片機的應(yīng)用加深了計算 機技術(shù)與自動控制技術(shù)的結(jié)合，從而在自動控制領(lǐng)域里引發(fā)了一場對傳統(tǒng)控制技術(shù)的革 命，也就是單片機正從根本上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的設(shè)計思想和設(shè)計方法，使以往必 須有模擬或數(shù)字電路實現(xiàn)的控制共能。 1.2課題研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀 由國內(nèi)外現(xiàn)在所掌握技術(shù)看，全部由硬件來實現(xiàn)電流源它們多采用的是固定值控 xxxxxxx2013屆本科畢業(yè)論文 制，但數(shù)控型電流源電流可以任意的進行設(shè)定，并且控制的精度比較高。 當(dāng)前小功率電流源的實現(xiàn)的主要方法如下： 完全用硬件實現(xiàn)對調(diào)整管的控制，電流的步進采用計數(shù)器的計數(shù)步進方式實現(xiàn)， 利用雙計數(shù)器的控

11、制功能，其中二進制計數(shù)器的輸出經(jīng)控制輸出步進，十進制計數(shù)器通 過譯碼后顯示輸出的電流值。為了使系統(tǒng)工作正常，必須保證雙計數(shù)器同步工作，保證 控制值與顯示值一致。因此整個電路比較復(fù)雜。 采用一套十進制計數(shù)器，該計數(shù)器的輸出接至存儲器e2prom的地址輸入端，存 儲器的每個存儲單元中存有不同電流的控制字，存儲器的輸出控制字通過D/A轉(zhuǎn)換以及 相應(yīng)的V/I轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)對輸出電流的控制。另一方面計數(shù)器的輸出乂是電流顯示電路 的輸入。這種方法比方法1的電路簡單，但是控制精度不高。 單片機控制E2PROM的輸出，電流控制字存放在E2PROM中，再通過D/A轉(zhuǎn)換 以及相應(yīng)的V/I轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)對輸出電流的控制

12、。顯示部分也用單片機控制并顯示輸出 電流的大小。 單片機直接控制D/A轉(zhuǎn)換，省去E2PROM,同時單片機完成顯示，輸出電流測量 等功能，實現(xiàn)閉環(huán)控制，具有功能完整、電路簡單、控制精度高的優(yōu)點。 上述4種方案中方案1）、2）所用的芯片多，控制精度低、抗干擾差。方案3）比前 兩種方案的控制精確更好，但方案4）的功能更完善，控制精度更高，是目前最常釆用的 電流源控制方法之一。 1.3課題研究的主要內(nèi)容 本課題的研究主要內(nèi)容如下： 一、硬件部分設(shè)計包括主控制模塊、數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換模塊、恒流源模塊和顯示模 塊設(shè)計。 二、軟件實現(xiàn)部分設(shè)計包括系統(tǒng)主程序圖及部分子程序設(shè)計，以及對應(yīng)程序編寫。 三、系統(tǒng)的調(diào)

13、試及仿真實現(xiàn)。 2系統(tǒng)方案制定 2.1方案提出 方案一的原理圖如圖1所示，在此方案中，利用高精度D/A轉(zhuǎn)換器在單片機程序 小功率電流源設(shè)計 控制下提供可變的高精度的基準電壓，該基準電壓經(jīng)過V/I轉(zhuǎn)換電路得到電流，從而達 到目的。該方案的難點在于穩(wěn)定恒流源的設(shè)計和高精度電流檢測電路的設(shè)計。特點是可 精確的控制電流的步進量，負載變化對電流輸出的影響較小。 AT89 C51 單 片 機 系 統(tǒng) 液晶顯示器 1x4鍵盤 D/A轉(zhuǎn)換 V/I轉(zhuǎn)換 負載 AA TT 穩(wěn)壓電源 圖1方案一原理圖 方案二的原理圖如圖2所示，此方案釆用的原理是保持電壓恒定而改變電阻 阻值的方法來達到改變電流的目的，由于釆用的是可

14、編程的數(shù)字電位器，因此也 可以通過單片機的控制來實現(xiàn)數(shù)控。由于改變的是電阻，所以就需要一個精準的 外加電壓源，但由于數(shù)字電阻的電阻變化呈非線性，因此在編程方面的要求就比 較高了，再加上功率的損耗和電阻精度的問題，所以利用可編程的數(shù)字電位器并 不是一個理想的選擇，在思路漸漸清晰以后，我們排除了這種方案。 xxxxxxx2013屆本科畢業(yè)論文 圖2方案二原理圖 2.2方案的比較與選擇 方案一難點在于穩(wěn)定恒流源的設(shè)計和高精度電流檢測電路的設(shè)計。特點是可精確的 控制電流的步進量，負載變化對電流輸出的影響較小。 方案二由于改變的是電阻，所以就需要一個精準的外加電壓源，但由于數(shù)字電阻的 電阻變化呈非線性，

15、因此在編程方面的要求就比較高了，再加上功率的損耗和電阻精度 的問題，所以利用可編程的數(shù)字電位器并不是一個理想的選擇。 綜上分析比較，我們最終釆用了方案一來設(shè)計題目要求的小功率電流源。 3系統(tǒng)硬件部分設(shè)計 3. 1系統(tǒng)整體設(shè)計思路 在設(shè)計的過程中，我所采用的先整體后局部的研究方法。在拿到這個課題之后， 首先查閱、收集相關(guān)資料，對該課題做一個深入的了解，研究課題所涉及到的內(nèi)容，能 夠較好的掌握有關(guān)課題的知識。從而能夠輕松地確定系統(tǒng)的設(shè)計方案以及系統(tǒng)的各個模 塊，理清各個模塊之間的關(guān)系，同時加強對單片機、C語言知識的認識，充分掌握和理 解設(shè)計各部分的工作原理、設(shè)計過程、選擇芯片器件、模塊化編程等多項

16、知識。 小功率電流源設(shè)計 模擬電路方案4 進行電路仿真 電路安裝調(diào)試 設(shè)計實驗結(jié)束 圖3系統(tǒng)設(shè)計思路結(jié)構(gòu)圖 分析、整理所有資料，并開始進行硬件電路部分的設(shè)計。 根據(jù)所設(shè)計的方案，設(shè)計出電路原理圖。該系統(tǒng)的仿真實現(xiàn)采用的是piotuse仿真 軟件，因此將設(shè)計出的電路原理圖在piotuse仿真軟件畫出；并釆用Keil軟件，進行程 序的編寫，并能夠完成各個模塊的作用。根據(jù)所要實現(xiàn)的要求設(shè)計系統(tǒng)流程圖，并按照 流程圖在pronise仿真軟件環(huán)境中進行系統(tǒng)的仿真與調(diào)試，在此過程中很有可能出現(xiàn)一 定的問題，但必需要想方設(shè)法的去解決，最后完成該課題的設(shè)計要求。 系統(tǒng)設(shè)計思路結(jié)構(gòu)圖如上圖3所示。 3. 2控制

17、電路設(shè)計 系統(tǒng)的核心為AT89C51, AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器的低電壓、高 性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。 AT89C51單片機的基本結(jié)構(gòu)如圖4所示： xxxxxxx2013屆本科畢業(yè)論文 圖4 AT89C51單片機的基本結(jié)構(gòu) 單片機在該系統(tǒng)中所起到的作用：通過鍵盤模塊輸入給定的電流值或是步進調(diào)整信 號傳送給單片機，單片機在接受到信號后馬上進行處理運算，并且能夠顯示其給定的電 流值，然后經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換電路以輸出電壓，接著驅(qū)動恒流源電路實現(xiàn)電流的輸出，并將采 樣電阻上的電壓經(jīng)過V/I轉(zhuǎn)換，通過處理，調(diào)整電流輸出，并在電流表中顯示當(dāng)前的電 流值。 外形及引腳排列如圖

18、5所示: AT89C57 AT29C51 H89S51 24PC OSOG M89C5： 24PC 0445 AT89C51 24PC 0143 pi.oT Pl. id P1.2l Pl. 3d Pl.4 Pl.逋 PI.6(7 PL 7(1 YCC PO. 0/ (ADO P0 I/(ADD PO. 2/(AD2 PO. 3/(AD3 P0.4/(AW RSTi (RXD)?3. 0： ITXD?3.1 TJT5)?3.2 uOEiiiLN AI89C5I (TyTl)?3.3(T5 仃 O)?3.4(TZ (TI)P3.5B 廊)P36g I3P0 7/(Al7 刃 EX/VPP UE/

19、FKCC F5FS P2.7/U】劉 F2.6/U14 P2 5/a33 P2. 4(X12) P2.3/UH ?2. 2/(A10) P2 1/(X9) ?2.0/08) AT89C51的引膽描列 三種單片機的外形圖 圖5 AT89C51外形及引腳排列 小功率電流源設(shè)計 各引腳的功能介紹：VCC：電源；GND：地；PO： P0是一個8位漏極開路的雙向I/O 口； ST：復(fù)位輸入；EA/VPP：訪問外部程序存儲器控制信號。 為了方便單片機引腳的使用，我們將單片機的引腳用接口引出，電路如圖6所示： P2口和P3.0P3.3是LED接口； P1 口作為D/A轉(zhuǎn)換接口； P3.4P3.7口為鍵盤接口

20、。 U5 30 XTAL1 XTAL2 RST PSEN ALE EA 123466?:5 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 PO.O/AOO P0.1/A01 P0.2/AO2 P0.3/A03 P0.5/A05 P0.6/A08 P0.7XA07 P2.OZA9 P2.1/A9 P2.2XA10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3/1XTXD P3.2/INTQ F3.3/INT1 P3.4/TO P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD 21 27 AT89C

21、51 圖6 AT89C51引腳圖 3. 3 D/A轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 為了達到系統(tǒng)的控制精度，選取8位D/A。具體電路接口如圖7所示。D/A轉(zhuǎn)換器 選用DAC0832,它是并行輸入可編程雙路8位D/A轉(zhuǎn)換器。該器件僅有20個引腳，本 系統(tǒng)采用DAC0832的直通工作方式。AT89C51單片機控制它只需要9個引腳，分別是 8個數(shù)據(jù)口和一個片選端，非常方便。十5V單電源工作。選典型參考電壓+5V,輸出電 壓公式為： Vo=V refx(ii/256) 其輸出電壓范圍為：05V。 DAC0832是8分辨率地D/A轉(zhuǎn)換的集成芯片。能夠與微型處理器完全的兼容。這 個芯片以它的價格的低廉、接口的簡單、轉(zhuǎn)換的控制

22、容易等等優(yōu)點，在單片機的應(yīng)用系 統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。它是由8位的輸入的鎖存器、8位的DAC的寄存器、8位的D/A 轉(zhuǎn)換的電路以及轉(zhuǎn)換的控制電路所構(gòu)成。 DAC0832的引腳功能電路的應(yīng)用的原理圖如圖所示，集成電路的內(nèi)部有兩級輸入 的寄存器，使得DAC0832芯片能夠具備：雙緩沖、單緩沖以及直通的三種輸入的方式, xxxxxxx2013屆本科畢業(yè)論文 以適用于各種電路需要。因此這個芯片應(yīng)用比較廣泛，關(guān)于DAC0832的應(yīng)用一些重要的 資料如下圖：D/A轉(zhuǎn)換的結(jié)果是采用電流的形式進行輸出的。如果需要相應(yīng)模擬的電壓 信號，可以通過一個高輸入的阻抗的線性運算的放大器來實現(xiàn)。 3. 4恒流源電路設(shè)計 恒

23、流源電路的設(shè)計是本系統(tǒng)設(shè)計的核心，恒流源電路原理圖如圖8所示，它采用電 壓來控制電流的變化。為了能產(chǎn)生恒定的電流，我們釆用電壓閉環(huán)反饋控制。恒流源電 路圖如圖7所示，該電路主要由運算放大器、大功率達林頓管、釆樣電阻、負載等組成。 釆樣電阻RS由輸出端進行釆樣，再和基準電壓進行比較，將誤差電壓放大反饋至調(diào)整管, 使得輸出電壓在電網(wǎng)的電壓變動情況下仍可以保持穩(wěn)定。 該電路中調(diào)整管運用大功率達林頓管，既可以滿足輸出電流最大達到要求，乂能較 好實現(xiàn)電壓能近似線性地進行控制電流。RS采用熱穩(wěn)定性較好的康銅幺幺，并選擇較大阻 值（2Q）,使在電流較低的情況下也可以獲得較大電壓值。運算放大器運用高精度地 O

24、P27BJ做為電壓跟隨器。DAOUT為輸入電壓U1,當(dāng)U1為一定值時，運算放大器Ui=Us， Io=Il=Is=Ui/Rs,即Io不隨Rl變化而發(fā)生變化，從而實現(xiàn)壓控及恒流。 由此得到恒流源輸出電流的大小為：Io= Ui/Rs 小功率電流源設(shè)計 3. 5鍵盤電路設(shè)計 在設(shè)計中，使用標準的4鍵盤，可以實現(xiàn)09數(shù)字輸入，“ + ”、“-”步進設(shè)置。其 電路圖如圖所9示。仿真時，電路圖中的四個按鍵，它們分別具有不同的功能，從左到 右功能分別為“-1”、“+1”、“+10”。當(dāng)按下最右邊的按鍵時，顯示器的示數(shù)加 十，當(dāng)按下從右邊數(shù)第二個按鍵時，顯示器示數(shù)加一，當(dāng)按下最左邊的按鍵時，顯示器 的示數(shù)減十，

25、當(dāng)按下從左邊數(shù)第二個按鍵時示數(shù)減一。 其工作過程如下： 鍵掃描： CPU先通過輸出口使所有列線輸出為低電平，然后從輸入口讀入所有行線的狀態(tài)。 若行線狀態(tài)都為高電平，則說明沒有鍵按下，若行線中有低電平，則表明有鍵被按下。 鍵掃描的方式： CPU的控制一旦進入監(jiān)控程序，將反復(fù)不斷的掃描鍵盤，等待輸入命令或數(shù)據(jù)。在 初始化程序中對定時器/計數(shù)器進行編程，使之產(chǎn)生10ms的定時中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)程 序，對鍵盤掃描一遍，檢查鍵盤的狀態(tài)，實現(xiàn)對鍵盤的定時掃描。當(dāng)鍵盤上有按鍵按下 時，由硬件電路產(chǎn)生中斷請求，CPU相應(yīng)中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)程序，判斷按下的鍵的鍵 號，根據(jù)鍵的定義作相應(yīng)處理。 xxxxxxx20

26、13屆本科畢業(yè)論文 3. 6顯示電路設(shè)計 在單片機應(yīng)用的系統(tǒng)中，常常用LED數(shù)碼管用作顯示的輸出設(shè)備。LED顯示器盡 管信息相對比較簡單，卻具有顯示較清晰、亮度較高、使用的電壓較低、壽命長、與單 片機接口方便等特點，基本可以滿足單片機系統(tǒng)的要求。 LED數(shù)碼管顯示器是由發(fā)光二極管按一定的結(jié)構(gòu)組合起來的顯示器件。單片機的應(yīng) 用的系統(tǒng)至中經(jīng)常使用的是8段式LED數(shù)碼顯示管，它有共陰極和共陽級兩種結(jié)構(gòu)。 如圖10所示。 其中，圖（a）為共陰極結(jié)構(gòu)，8根二極管的陰極端連接在一起，使用時com端接地, 陽極端分開，需要點亮哪根二極管，則此二極管的陽極端接高電平；圖（b）為共陽極 結(jié)構(gòu)，8根二極管的陽極端

27、連接在一起，使用時com端接電源，陰極端分開。需要點亮哪 根二極管，則此二極管的陰極端接地。 本系統(tǒng)所釆用的是7SEG-MPX4-CA四個共陽二極管顯示器1234是陽公共端。 顯示器電路的接口如下圖11所示，在該設(shè)計中顯示器的顯示范圍為0250,在主電 路中，當(dāng)仿真剛開始進行時，示數(shù)為零。當(dāng)按下最右邊的按鍵時，顯示器的示數(shù)為十, 當(dāng)按下從右邊數(shù)第二個按鍵時，顯示器示數(shù)加一，當(dāng)按下最左邊的按鍵時，顯示器的示 數(shù)減十，當(dāng)按下從左邊數(shù)第二個按鍵時示數(shù)減一。 11 小功率電流源設(shè)計 圖10 8段式LED數(shù)碼管結(jié)構(gòu) 3.7穩(wěn)壓電源設(shè)計 電源電路原理圖如圖12所示，圖中，T1為電源變壓器，它的作用是將交流

28、電網(wǎng)電壓 變成整流電路要求的交流電壓，四只整流二極管接成電橋的形式，故有橋式整流電路之 稱。它是有電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路等四部分組成。 在本設(shè)計中,運放需15V供電，單片機需、D/A需十5V供電，釆用三端穩(wěn)壓器7805、 78H15、79H15構(gòu)成一穩(wěn)壓電源，題目要求輸出電流范圍是0mA250mA,而78H、79H 系列穩(wěn)壓器輸出電流最大可以達到5A,能為系統(tǒng)提供足夠大的穩(wěn)定電流。穩(wěn)壓電路如圖 所示：考慮系統(tǒng)對功率要求較高，所以在設(shè)計中選取了輸出功率50W的變壓器，輸入電 壓由變壓器和全波整流濾波電路產(chǎn)生。 xxxxxxx2013屆本科畢業(yè)論文 T1 圖12電源電路原理圖 3. 8系

29、統(tǒng)整體電路圖 由以上各單元電路組成的整體電路如下圖13所示: PBCOEFG n R5 ecu*. U1 u U1 B Favno roiim P33UTT am P3CX77X P37.1T FOJfK 按鍵加 粗調(diào)加十 sbit keyl=P3人5; 按鍵加 微調(diào)加一 sbit kev2=P3A6; 按鍵減 微調(diào)減一 sbit kev3=P3A7; 按鍵減 粗調(diào)減十 ul6 ij; foi(i=0;itmie;i+) fo 珀=O；J125；J 卄); void show(ul6 numb) 數(shù)碼管顯示函數(shù) ul6 geslu.bai.qian; 15 小功率電流源設(shè)計 ge = numb

30、% 10; shi = numb/10% 10; bai = numb/100% 10; qian = numb/1000% 10; a=0;b=0;c=0;d=l; P2=biaiimage; delaviiis(2); P2=0 xff; a=0;b=0;c=l;d=0; P2=biamnashi; delaviiis(2); P2=0 xff; a=0;b=l;c=0;d=0; P2=biaiimabai; delaviiis(2); P2=0 xff; a=l;b=0;c=0;d=0; /P2=biaiunaqian; P2=0 xff; delaviiis(l); void mam(

31、void) 16 xxxxxxx2013屆本科畢業(yè)論文 u8 shezhidianliu=O;定義設(shè)置電流變量 wlule(l) if(sliezliidiaiiliu=240) if(shezhidiaiiliu= 10) if(shezhidiaiiliu= 10) while(?key3) show(shezludianliu); if(sliezliidiaiiliu250) 小功率電流源設(shè)計 if(shezliidianliu0) if(shezliidianliu0) while(!key2) show(shezludianliu); show(shezludiaiiliu);/顯

32、示設(shè)置電流 P1=shezhidiaiiliu;輸出設(shè)置電流 4. 2系統(tǒng)仿真與調(diào)試 在Proteus軟件環(huán)境中進行仿真，對按鍵進行操作，顯示器中顯示不同的數(shù) 據(jù)，通過對以下兩圖的對比可以知道輸出電流范圍：0mA250mA。 當(dāng)仿真剛開始進行時，顯示器的顯示狀態(tài)如圖15所示，此時示數(shù)為零，對電路中 的鍵盤進行多次操作，最后顯示器的狀態(tài)如圖16所示，此時的示數(shù)為250。由此可知輸 出電流范圍：0mA250mA。 18 xxxxxxx2013屆本科畢業(yè)論文 （2）仿真時，電路圖中有四個按鍵，它們分別具有不同的功能，從左到右功能分 別為-i（r、-1”、u+r “+io=和（1）中一樣對不同的按鍵進

33、行不同的操作，通過顯 示器上顯示的數(shù)據(jù)的對比，得岀上述的功能，同時截下下面兩圖作為例子。 當(dāng)仿真剛開始進行時，示數(shù)為零，此時對從左邊數(shù)第三個按鍵進行一次操作之后， 顯示器的示數(shù)如圖17所示為1,然后對從左邊數(shù)第二個按鍵進行一次操作之后，顯示器 的示數(shù)重新歸零；這時對最右邊的按鍵進行一次操作之后，顯示器的示數(shù)如圖18所示 為10,緊接著對最左邊的按鍵進行一次操作之后，顯示器的示數(shù)重新歸零。 圖17 1mA示數(shù)圖 圖18 10mA示數(shù)圖 從上面仿真圖對比可以看出： （1）輸出電流范圍為0mA250mA； （2）具有“+”、步進調(diào)整功能,步進WIOmA。 19 小功率電流源設(shè)計 綜上所述，本設(shè)計方案

34、完全滿足任務(wù)要求。 測量數(shù)據(jù)：LED顯示器和電流表的示數(shù)分別用訂和12表示 根據(jù)數(shù)據(jù)得出下面表格： 表1兩表的示數(shù) il/mA 1 2 10 20 70 SO 100 i2/mA 1.23 2. 23 10.2 20.2 70. 1 80. 1 100 分析上表的數(shù)據(jù)可知，設(shè)定值與實際值之間存在一定的誤差，取樣電阻采用了低溫 度系數(shù)的猛銅，但是由于其上消耗功率，會引起自身溫度的變化，從而對其精度產(chǎn)生一 定影響。 進行電路仿真時，一剛開始仿真出現(xiàn)很多問題，以為方案設(shè)計有問題，就乂換了好 幾種方案，結(jié)果以仿真，結(jié)果誤差還是很大。后來經(jīng)過多方調(diào)試，才發(fā)現(xiàn)是我自己的 Proteus有問題，于是乂重新安

35、裝了仿真軟件，用剛開始設(shè)計的方案進行仿真，仿真結(jié)果 與實際設(shè)計相符合。 5總結(jié) 5.1設(shè)計小結(jié) 在本次設(shè)計的過程中，遇到了許多困難和意料之外的事情，設(shè)計進度比較慢。 首先是控制部分方案問題，一剛開始設(shè)計的是釆用MSP430F169為核心的單片機來 做，因為其內(nèi)自帶AD、D/A,這樣就省去了在外圍電路設(shè)計A/D、D/A模塊了。可是到 了仿真這一步的時候才發(fā)現(xiàn)，Peteus里面沒有這款芯片，也沒有與之類似的。所以權(quán)衡 考慮后還是改了方案，這樣可以實現(xiàn)仿真。 硬件電路設(shè)計完之后，就是軟件加仿真了。進行電路仿真時，一剛開始仿真出現(xiàn)很 多問題，以為方案設(shè)計有問題，就乂換了好兒種方案，結(jié)果以仿真，結(jié)果誤差

36、還是很大。 后來經(jīng)過多方調(diào)試，才發(fā)現(xiàn)是我自己的Proteus有問題，于是乂重新安裝了仿真軟件，用 剛開始設(shè)計的方案進行仿真，仿真結(jié)果與實際設(shè)計相符合。 5. 2收獲體會 還有設(shè)計中碰到的各種小問題就不在這里一一詳說了，雖然設(shè)計中出現(xiàn)了各種困 難，各種糾結(jié)，但通過仔細的分析和進行多方面的調(diào)整后解決了問題。從中我提高了自 身的綜合能力，在此對在本次設(shè)計中給過我?guī)椭耐瑢W(xué)表示衷心的感謝。 20 xxxxxxx2013屆本科畢業(yè)論文 這次課程設(shè)計使我掌握了很多實踐知識，在老師和同學(xué)的幫助下對單片機有了進 一步的了解。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知 識是遠遠不夠的，只有

37、把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，進而 提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。 5.3展望 隨著單片機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字控制電流源開始出現(xiàn)，其以控制靈活、調(diào)節(jié)方便等特 點展示了良好的應(yīng)用前景。 一般的恒流電流源往往是電流值固定，或是有限數(shù)值檔的電流值輸出，不便于通用。 數(shù)字控制的電流源則通過單片機作為核心控制器，通過鍵盤設(shè)置所需的電流值，電流值 取值范圍大，使用方便靈活。 利用單片機所具有的智能測控特點，設(shè)計制作了基于單片機的“小功率電流源”。 該電流源具有設(shè)定準確、輸出電流穩(wěn)定、可調(diào)范圍全程線性等特點。本設(shè)計由兩大模塊 組成： 大功率壓控電流源模塊； 單片機應(yīng)用系統(tǒng)模塊。前者是電流源的核心，起 著恒流調(diào)節(jié)、抑制紋波電流的關(guān)鍵作用；后者則起著設(shè)定電流源輸出、改善電流調(diào)節(jié)度、 消除小電流輸出的非線性等作用。此外，還實現(xiàn)了變增益測量，提高了電流的測量精度。 參考文獻： 1康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分M.高等教育出版社，20