数控直流电流源设计毕业设计毕业论文及文献综述管理资料Word格式.docx

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Abstract

Progressunremittinglytherequesttotheelectronicsinstrumenttechnicallytoalsoraisecontinuouslyalongwiththeelectronics,thepowersupplyisthemotivesourceoftheelectriccircuittoplayamoreandmoreimportantrolemore,istheschoolalaboratorystillrepaircentersestoallcannotgetawayfromanexperimentpowersupplyinspiteof,howeverthetraditionalpowersupplyiscontrolaccuracyoroutputthetopsofthecharacteristicinspiteofandcan'

tsatisfyarequest.

AlongwithsingleslicemachinetechnicalofdevelopcontinuouslywiththeD/A,theA/Distechnicalcontinuouslythematuritymakethenumbercontrolpowersupplytomakepossible,counttocontroltheelectriccurrentsourceandiscontrolaccuracyinspiteofstillonthemaneuverabilityallthereistraditionalpowersupplycan'

tcomparetoofadvantage.

Thistextinmakingreferencetothefoundationthatthetraditionalelectriccurrentsourceandcommonnumbercontroltheelectriccurrentsource,atthefullconsiderationpricecompareofinthemeantimeraisedanumbertocontroltheaccuracyoftheelectriccurrentsourcebiggest.ThishardwaredesignistakeAT89C52asthecorepart,bythekeyboardentrymodule,thedisplaymodule,thedigital-analog（D/A）transformsthemodule,thepowersourcemodule,theconstantcurrentmoduleandthemonolithicintegratedcircuitmastercontrolpartandsoonseveralmodulesiscomposed.Passthesoftwarecorrectionhereafterwhileusethecircumstanceofthecommoncomponentthenumbercontrolstheelectriccurrentsourceofthefunctionalsocomestoahigherlevel.

Keywords:

Highaccuracy；

D/Aconverter；

Constantcurrentresource

1绪论1

电流源简介1

数控电流源的必要性1

数控电流源的可行性1

数控电流源方案2

恒流源电路方案的确定13

附录22

1绪论

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Ro=∞。

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Ro→∞。

（只能接近，不可能完全达到）

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源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。

传统的实验电源等待改进。

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。

2数控电流源硬件系统设计方案

传统电流源的设计方案

电源作为常用的实验仪器，在电子领域有着非常广泛的应用，传统的电流源的控制部分一般采用模拟电路，即用电位器对基准电压源进行分压，再进行电压－电流转化，其电路设计简单，制造成本低廉，该电路原理框图如图2-1所示:

电压/电流变换

基准电压源

电

位

器

放大电路

电流表

图2-1传统电流源方案

从框图我们不难发现传统的电流源方案存在着非常明显的缺点，首先，输出电流无法精确掌握。

早期的电流源输出电流仅仅靠标在电位器或者指针表的读数读出，不仅读取很不方便，读数误差比较大,从实用的角度考虑，现在有些模拟电流源也使用了数字电流表作为电流显示，提高了其精确性，但是在可操作性方面依然存在一定的不足。

另外用电位器产生参考电位的方法是不恰当的,在电子元件中电位器是最容易产生噪声的,对干扰也最为敏感,而且在使用一段时间以后,电位器作为机械元件会出现磨损的情况,此时该电流源的输出电流将变得不稳定,噪声大幅度提高,如不更换电位器该电流源将无法正常使用。

在可控升级方面传统的电流源方案电路一旦确定可更改的余地较小，可升级性能差，几乎不存在什么升级的可能。

数控电流源方案

随着单片机的日益成熟，其稳定性不断提高，价格不断下降使得数控电流源成为可能，从原理图来看，数控电流源和传统电流源相似。

不同的是数控电流源是由单片机控制的D/A提供参考电压，取代了传统电流源的电位器，使得不论是在控制精度还是使用寿命上都有很大的提高。

另外单片机具有可编程性，可以进行更为复杂的控制，如输出特定的波形，和电脑通讯，实现智能化控制等，这些功能都是传统电流源难于实现的。

该电路原理框图如图2-2所示:

经过多年的发展，传统电流源的电流控制电路已经相当成熟，在用D/A替代了电位器以后，其性能有很大的提高。

D/A变换

缓冲

A/D变换

MCU

键盘

LED

显示器

图2-2数控电流源原理图

数控电流源的方案比较

方案一：

通过编码开关来控制存储器的地址，根据地址输出对应的数字量送数模（D/A）进行转换，再根据输出的电压量来控制电流的变化，同时，通过四个编码开关的BCD码送给4511及数码管显示。

此方案的优点是电路原理简单，缺点是数据量大且存储器存储容量有限，在实验过程中发现编码开关不稳定，所以不宜采用。

其电路方框图如图2-3所示：

图2-3方案一方框图

方案二：

采用以AT89C52为核心的单片机系统来控制D/A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。

所以在电路设计和制作中采用方案二。

其电路方框图如图2-4所示：

单片机

89C52

D/A转换

恒流源

输入显示

负载

图2-4方案二方框图

3数控直流电流源系统分析

本设计是基于单片机的一种数控电流源,与一般电流源相比具有可设置输出电流值、步进值调整、输出电流给定值及测量值显示等特点。

它以AT89C52作为核心控制器分几个模块：

键盘输入模块、显示模块、数模（D/A）转换模块、电源模块、恒流源模块及单片机主控部分。

键盘模块可以通过键盘来设置电流预值，使用方便；

显示模块由74LS595移位寄存器和数码管构成，显示预值；

数模（D/A）模块是以DAC0832为核心的转换芯片在输出端显示实际测量值；

电源模块采用线性电流源方案，并在其基础上加入有源滤波，使得为单片机系统提供的电源更为“干净”；

单片机控制模块以单片机为核心，对输入电流信号进行转换成数字量输出；

恒流源模块将D/A转换来的电压模拟量通过恒流源电路变成恒定的电流，而且恒流源采用场效应管代替三极管，在电流输出上不仅达到了一定的精度而且电流噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强。

在系统设计时充分考虑了系统的性价比，在数模转换模块使用了两个8位D/A来提高其分辨率，使得系统可以输出五万多个电流值，通过软件修正后可以非常准确的输出相应电流值，较以往的数控电流源在各个方面都有了一个很大的突破，性价比大大提高，同时得益于有源滤波的引入，其输出纹波也大大减小。

4数控电流源硬件电路设计

电源模块[3]

电源原理

稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成，如图4-1

图4-1电源方框及波形图

a电源变压器：

直流电源的输入为220V的电网电压（即市电），一般情况下，所需直流电压的数值和