基于STM32的数控电流源设计Word下载.docx

1、职 称： 讲 师 黑 龙 江 工 程 学 院二一二年六月摘 要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，服务于各个行业。随着计算机和通讯技术发展而带来的现代信息技术革命，给电源技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源技术提出了更高的要求。现在市场上数控电流源的存在输出精度不高，功率密度比较低，带负载能力不强，体积大，价格较高，操作繁琐，工作状态不稳定等弊端，因此数控电源的主要发展方向是针对上述缺点不断改善。数字化智能电源模块是针对传统智能电源模块的不足提出的，数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题，极大地提

2、高生产效率和产品的可维护性。所以，高精度的数控直流电流源有很大的发展空间。在本设计中将采用STM32单片机为系统的主控制器,能够实现多功能、宽范围、可调节等诸多功能，为更好的实现恒流提供条件，完成数控电流源的设计。STM32片内集成的A/D转换器、D/A转换器和PWM发生模块降低了系统复杂程度，使系统简单，可靠，低价。关键字：电源技术；数控电流源；STM32；数字化ABSTRACTPower technology, especially CNC power technology is one engineering technology with strong practice, it ser

3、vices for every field. Modern information technology revolution, that brought with the development of computer and communications technology, provides a broad development prospects, but also makes a higher demands in power supply technology. At the present time CNC current source on the market exist

4、s some shortcomings, such as output precision is not high, the power density is relatively low, capacity with a load is not strong, bulky, expensive, complicated operations, instability working state and so on. So the major develop direction of CNC power is specialized for these shortcomings, and to

5、 reform them. Digital intelligent power modules is made against the lacking of traditional intelligent power modules, digitize can reduce uncertainty and human participating quantity of links in the production process, and resolve some engineering problems effectively, such as reliability, intellige

6、nce, product consistency problem and so on, and greatly improve production efficiency and maintainability of the product. Therefore, high-accuracy CNC DC current source has a lot of space to develop. In this design,STM32 MCU will be used as the main controller of the whole system, it can achieve the

7、 multi-function, wide range ,adjustable, and many other functions, providing better conditions for achieving constant current and completing the design of CNC current source. It integrates A/D converter, D/A converter and PWM module in STM32 chip, thus reducing complexity of the system, keep the sys

8、tem simple, reliable and low price.Key words: Power technology; Numerical control current source; STM32; digital摘要 Abstract 第 1 章 11.1 数控电流源项目的目的和意义 11.2 数控电流源在国内外的发展概况 21.3 基于STM32的数控电流源的设计的内容 4第 2 章 5 2.1 数控电流源的核心技术原理 52.2 方案的总体设计 62.2.1 数控电流源的主控芯片的选择 62.2.2 基于STM32的数控电流源系统结构 82.2.3 恒流源模块电路的方案讨论 9

9、2.3 本章小结 9第 3 章 基于STM32数控电流源的硬件电路设计 103.1 恒流源模块电路的设计方案 103.1.1 以LM350A为恒流源模块的核心元件的恒流源电路 103.1.2 数控宽范围调整、大电流输出恒流源电路 143.2 数控部分 163.3 供电电源 183.3.1 三端稳压器 183.3.2 供电电源电路 193.4 本章小结 20第 4 章 214.1 主程序设计 214.2 负载电流取样子程序设计 224.3 键盘中断程序设计 234.4 LCD1062显示程序设计 244.5 本章小结 24结束语 25参考文献 26致谢 28附录 29附录A. 29附录B 31

10、第 1 章 引 言1.1 数控电流源项目的目的和意义当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多科学领域。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度，电源在使用时会造成许多不良后果。世界各国纷纷对电源产品提出了不同的要求并制定了一系列产品精度标准，达标后才能够进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的电源产品才能够获得通行证。数控电源是从80年代才开始发展起来的产品，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了良好的理论基础，在以后的时间里，数控电源技术开始长足的发展。单片机技术及电压转换模块的出现为高精度数控电源

11、的发展提供了有利条件。新的变化技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用。电源采用数字控制，具有以下明显优点:（1）易于采用先进的控制方法和智能控制策略，使电源模块的智能化程度更高，性能更完美。（2）控制灵活，系统升级方便，甚至可以在线修改控制算法，而不必改动硬件线路。（3）控制系统的可靠性提高，易于标准化，可以针对不同的系统（或不同型号的产品），采用统一的控制板，而只是对控制软件做一些调整即可。（4）系统维护方便，一旦出现故障，可以很方便地通过RS232接口或RS485接口或USB接口进行调试，故障查询，历史记录查询，故障诊断，软件修复，甚至控制参数的在线修改

12、、调试;也可以通过MODEM远程操作。（5）系统的一致性好，成本低，生产制造方便。由于控制软件不像模拟器件那样存在差异，所以，其一致性很好。由于采用软件控制，控制板的体积将大大减小，生产成本下降。（6）易组成高可靠性的多模块逆变电源并联运行系统。为了得到高性能的并联运行逆变电源系统，每个并联运行的逆变电源单元模块都采用全数字化控制，易于在模块之间更好地进行均流控制和通讯或者在模块中实现复杂的均流控制算法（不需要通讯），从而实现高可靠性、高冗余度的逆变电源并联运行系统。本课题主要研究的是基于你单片机的数控直流恒流源的设计，恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源，因此恒流源的应用范围非常广泛，并且在

13、许多情况下是必不可少的。例如，在用通常的充电器对蓄电池充电时，随着蓄电池端电压的逐渐升高，充电电流就会相应减少。为了保证恒流充电，必须随时提高充电器的输出电压，但采用恒流源充电后就可以不必调整其输出电压，从而使劳动强度降低，生产效率得到了提高。恒流源还被广泛用于测量电路中，例如，电阻器阻值的测量和分级，电缆电阻的测量等，且电流越稳定，测量就越准确。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。此外，线性扫描锯齿波的获得，有线通信远供电源、电泳、电解、电镀等化学加工装置电源，电子束加工机、离子注入机等电子

14、光学设备中的供电电源也都必须应用恒流源。随着电力电子技术的不断发展，数控电源在以往使用线性电源的场合中也获得日益广泛的应用。在一些工业场合需要提供电压源和电流源，而且要求范围广、纹波低。如果采用多台功能单一的电源设备，体积和重量都会增加很多，不经济，也不能满足工作的要求。因此研究 开发多功能、宽范围、可调节的数控电源很有意义。1.2 数控电流源在国内外的发展概况在我国，以电力电子学为核心技术的电源产业，从二十世纪60年代中期开始形成，到了90年代以来，随着对系统更高效率和更低功耗的要求，电信与数据通信设备的技术更新推动电源行业中直流/直流转换器向更高灵活性和智能化的方向发展，电源产业进入快速发

15、展期。一方面，电源产业规模的发展在加快；另一方面，在国家自然科学基金的资助下或创新意识指导下，我国电力电子技术的研究从吸收消化和一般跟踪发展到前沿跟踪和基础创新，电源产业涌现了一些技术难度较大，具有国际先进水平产品的产品而且还生产了一大批具有代表性的研究成果和产品。目前国内还开展了跟踪国际多方面前沿性课题的研究或基础创新研究。但是我国电源产业与发达国家相比，存在着很大的差距和不足。在电源产品的质量、可靠性、开发投入、生产规模、工艺水平、先进检测设备、智能化、网络化、持续创新能力等方面的差距为10-15年，尤其在实现直流恒流的智能化、网络化方面的研究不是很多。目前国内在这两方面研究比较多的是城都电子科技大学和广州华南理工大学，主要是利用单片机和可编程系统器件（PSD）来控制开关直流稳压电源