基于单片机的恒流源设计论文
基于单片机的高稳定数控恒流源的设计与实现
１系统原理介绍
设 计 的高精 度数 控恒流 源 ，由 电流 源模 块 、测量模块 、电源模块和数控模块构成 ，以 压控恒流源 为核 心，用 单片机控 制高精 度 Ｄ／ Ａ 输 出 的 电压 值 送 入 电流 源 模 块 ，可 完 成 对 输 出 电流 的精密控制 ，其 中电流源模块采用运算放 大器和大功率管构成 的自举反馈式 电路 ，稳定
出 电流 ， 形 成 一 个 闭 环 形 式 的 控 制 系统 ， 使 输 出 电 流 更 加 稳 定 ， 本 系统 已用于 恒流驱 动 的 “ 高性 能 数 控 安 培 力 教 学 演 示 仪 ” ， 取 得 了很 好 的预 期 效 果 。
回
三极管 Ｉ 。 Ｉ 。 ，所 以 电
位 串行模式的 Ａ／ Ｄ芯片 ，内置有 ２ ． ５ Ｖ基准源 ， 有效 的减少 了外 围电路及控制 引脚 ，提 高了系 统 的稳定性 。
输 出电流和增大输 出电阻，改进 了恒流特性 ，
实现高精度 的恒流输出 。
２硬件设计
２ ． １单 片机 系统 单 片机系统是该恒 流源 的核 心控制模块 ，
运 算 放 大 器 Ｕ１的 ６脚 与 三极 管 Ｏｌ的基 极 相 连， ２脚 与 Ｑｌ的 发 射 极 和 Ｒ５ 相 连 ，形 成 了一 个 小 电 流 恒 流 电 路， 电 流 Ｉ 。 ＝ Ｕ。 ｃ ／
，
时采 集输 出 电流模 拟量 ，经单 片 机 分析 处理 ， 实时动 态控 制其输
恒流 源是 能够 向 负载提供 恒 定 电流 的 电源 ，应 用 十分 广泛 ， 本文 介 绍一款 高稳 定 的数控 恒 流 源 的 设 计 与 实 现 该 恒 流 源 以 Ｓ Ｔ Ｃ １ ２ Ｃ ５ Ａ ６ ０ Ｓ ２单 片机 为控 制 器， 通 过 键 盘设 置 恒 流 源 输 出 电 流
基于C8051F单片机的恒流源的设计
基于C8051F单片机的恒流源的设计摘要由于恒流源的设计多种多样，通常采用AT89C52单片机和AD来实现，要实现其高分辨率，电路设计又趋于复杂，所以本设计采用LM358运放和C8051F设计，其性能稳定`，分辨率高，电路简单的特点。
关键词：电流源恒流源数控电源电源技术ⅠAbstractSince the design of a variety of current source, usually achievedAT89C52 microcontroller and AD, to achieve its high resolution, circuit design has become more complex, so the design uses a LM358 op amp and C8051F design, its performance is stable `, resolution rate, the characteristics of the circuit is simple.Keywords ：LM358 C8051F LCD1602 AD/DAⅡ目录摘要 (I)Abstract (Ⅱ)1、设计指标 (1)2、方案设计 (1)恒流源的设计 (1)、 C8051F的选择 (2)显示方案的设计 (3)2.3.1 液晶1602 (3)3、系统的电路图 (4)4、系统框图 (4)5、经验体会 (5)参考文献 (5)1、设计指标(1). 输出：电流输出：0~20mA；(2). 全量程分辨率：电流：；(3). 精确度：电流输出：满量程的%；(4). 输出显示：液晶或LED显示；(5). 输出控制：采用上，下键调节输出；2、方案的设计恒流源设计（1）、LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。
基于单片机的数控恒流源设计
基于单片机的数控恒流源设计本文以基于单片机的数控恒流源设计为研究对象，针对数控恒流源设计中存在的问题，提出一种单片机控制的数控恒流源，以解决普通恒流源模块对负载变动敏感、性能稳定性较差的问题。
先，本文分析了数控恒流源设计中产生的问题，并讨论了现有的解决方案，以推导出设计的可行性。
其次，本文介绍了实施该设计的方法，包括单片机选择、负载检测以及恒流控制算法等。
最后，本文对该设计进行了仿真，结果表明，该设计在反应时间、负载变化范围和控制精度方面具有较高的性能。
在当今的数控电路中，数控恒流源的应用越来越广泛，它的功能是提供恒定的电流，以保证整个电路的正常工作。
然而，传统的数控恒流源模块存在一些问题，比如对负载变动的敏感性较高，性能稳定性较差，因此，如何有效解决这些问题，提高恒流源性能，成为当前研究的一个热点课题。
针对这一问题，本文提出一种基于单片机的数控恒流源，以提高精度和稳定性，并简化设计过程。
首先，本文从数控恒流源设计的角度出发，分析了引起数控恒流源失效的因素，从而推导出设计的可行性。
其次，本文介绍了实施该设计的方法，并详细描述了单片机选择、负载检测以及恒流控制算法等步骤。
本文选用单片机AT89C52作为主控芯片，结合PID算法实现恒流控制，并采用数字采样手段实现负载检测。
此外，本文还给出了恒流控制算法的完整流程，以便用户了解该设计的具体运行状况。
最后，本文利用Simulink进行仿真，结果表明，该设计的最大反应时间为1ms，负载变化范围是0-2A，控制精度达到1%，实现了数控恒流源的高效控制。
综上所述，本文针对数控恒流源设计中存在的问题提出了一种单片机控制的数控恒流源，提高了恒流源的结构精度和控制性能，在电路设计过程中具有重要意义。
未来研究将针对该设计进一步优化和开发，以改善控制技术性能。
基于AVR单片机的恒流源设计
0 引言智能阀门定位器以DCS 系统提供的4-20mA 电流信号作为工作电源，实现气动阀门开度控制。
在生产和调试过程中，需要使用高精度的可调恒流源代替DCS 系统给阀门定位器提供控制信号进行功能验证和测试。
为此，本文以压控恒流电路为基础，设计了基于AVR 单片机的低成本、高精度的数控恒流源。
该恒流源输出电流具有“+”、“-”步进调整功能，在0～20mA 范围内精确可调；使用LCD 模组中文显示，人机交互非常友好。
1 系统组成系统结构如图1所示，按照功能可分为V/I 转换模块、数控模块、稳压电源几个部分。
V/I 转换模块基于压控恒流的电路原理将电压基准信号转换成恒定电流输出，是本系统恒定电流的生成部分，决定着整个系统的精确性、稳定性和负载能力。
数控模块包含单片机最小系统、D/A 转换电路和人机交互电路，将设置的输出电流数值经过线性化比例换算后由D/A 转换电路输出对应的基准电压，进而对V/I 电路的输出进行控制，实现输出电流的可调和可视。
稳压电源主要是为V/I 转换、单片机最小系统等各电路模块提供高质量的工作电源。
2 硬件电路设计2.1 V/I 转换电路V/I 转换电路是本设计中的核心模块，如图2所示。
自恢复保险丝F1与TVS 管D1组成输出接口保护电路，防止静电或者用户错接高压而对恒流电路造成损坏。
共模电感L1滤除共模干扰，提高电路工作的可靠性。
运放U1A 组成比较放大电路，根据控制信号Vref 与电流反馈信号的差值，改变输出电压，控制三极管Q1调节输出电流的大小。
从图中可以看到，运放U1A 的输出反馈回路中既有负反馈又有正反馈，二者彼此平衡时，进入稳定工作状态。
为了提高运放高增益回路的稳定性，防止电路发生振荡，在反馈回路适当位置需要增加补偿网络，电容E1和C4便是起到相位补偿的作用。
该电路中，U2A 和U2B 是电压跟随器，起到缓冲和电流隔离的作用；U2A 可防止正反馈电路对输出电流分流而产生误差，U2B 可防止因V/I 转换电路对前级电路的影响而造成控制电压Vref 不稳定。
基于51单片机的恒流源设计
基于51单片机的恒流源设计Abstract: This paper presents the design of a constant current source based on AT89C51 microcontroller for precision applications. The device is implemented with a sensing resistor, an operational amplifier and a switching transistor to maintain a consistent output current. The control algorithm is written in C programming language and the device can be programmed through a serial interface. The experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed design with high precision and stability in various conditions.Keywords: Constant Current Source; AT89C51 Microcontroller; Sensing Resistor; Operational Amplifier; Switching Transistor; C Programming Language.Introduction:Constant current source is an important circuit that provides a stable current output for various applications such as LED drivers, battery charging and sensor bias. The existing options of current source are based on discrete components such as transistors, resistors and zener diodes. The major disadvantage of these circuits is the limited precision and instability caused by mismatches, temperature fluctuations and aging effects. On the other hand, microcontroller based current sources offer greater flexibility, precision and stability due to their digital control and programmability. This paper presents the design of a constant current source based on AT89C51 microcontrollerfor high precision applications.Design:The proposed circuit employs a sensing resistor and an operational amplifier to detect and amplify the voltage drop across the resistor. The amplified signal is fed to theanalog input of the microcontroller where the controlalgorithm is executed. The algorithm compares the voltage toa reference value and adjusts the output voltage of aswitching transistor accordingly to maintain a constant current. The switching transistor is connected in series with the load and controlled by the microcontroller through adriver circuit. The control algorithm is written in C programming language and compiled with Keil µVision software. The device can be programmed and debugged through a serial interface using a PC with a USB to TTL converter.Results:The performance of the proposed circuit was evaluated through experiments with a load resistance of 10 ohms. The nominal current was set to be 100mA and the maximum output voltage was 5V. The measurements were taken under various conditions of temperature and load resistance. The experimental results demonstrate the high precision andstability of the circuit with a current accuracy of 1% and a voltage ripple of 10mV. The response time of the control algorithm was 100µs and the maximum switching frequency was1kHz. The circuit was also tested with a capacitive load and the results showed a good transient response withoutovershoot or oscillation.Conclusion:A constant current source based on AT89C51microcontroller has been designed and implemented with highprecision and stability. The circuit employs a sensing resistor, an operational amplifier and a switching transistor to maintain a consistent output current. The control algorithm is written in C programming language and the device can be programmed through a serial interface. The experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed design with high precision and stability in various conditions. The circuit can be further improved by adding protection features, current limiting and remote control options.。
基于单片机的恒流源设计
（1）C1，C21，因为每一种晶振都有各自的特性，所以最好按制造厂商所提供的
数值选择外部元器件。
（2）在误差允许的区域内，C1和C2值都是越小，实现的功能就越精确，如果C1和C2值比正常数值大时，可能会使振荡器更加稳定，可是也会增加响应的时间。
TLC5615芯片的结构框图与特点
场效应晶体管作为主要组成部件的恒流电路，如图2所示。Rg1、Rg2分压，稳定G点电位。由于MOSFET的G电压被钳位.当流过MOSFET的电流有增大的趋势时，负反馈电阻上的压降增大，使MOSFET截止趋势增加，电流下降。同样的当流过MOSFET的电流有减小的趋势时，负反馈电阻上的压降降低，使MOSFET导通趋势增加，电流升高，从而达到恒定输出的作用。具体恒流输出Id如下：
图9：Urst电压时间曲线。
在本设计中采用了按键复位和上电复位的两种模式（如图8所示）上电复位完成系统初始化，同时增加的手动按键复位可以方便调试使用。
在单片机最小系统里晶振的作用是给单片机输入时钟信号，这个时钟信号就是单片机的工作速度。单片机工作的最小时间计量单位就是由这个晶振决定的。
图10晶振电路
基于单片机的恒流源设计
基于单片机的恒流源设计
摘 要
恒流源在日常生活中扮演着重要的角色，很多电子设备需要做恒流源。恒流源的用途很丰富，它能够在脉冲或者差动放大电路中产生作用，同样也能够作为它的有源负载，又可以提供给放大电路偏流用来使它的静态功能工作点处于稳定。
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（1）晶体管恒流电路优点：无特殊的元件使得设计简单而且可行性较高，电流输出可以通过Rs控制。
（2）晶体管恒流电路优点：元器件本身差异造成不同管子的晶体管节电压Ube差距较
基于atmega16单片机的直流恒流源设计大学论文
数控直流电流源设计学生学号：学生姓名：专业班级：指导教师：职称：起止日期：摘要：该数控直流电流源以精密压控电流源为核心、用单片机、DAC组成控制电路，引入“S类”反馈控制功率放大电路，实现超精密电流控制、具备精准的扩流能力、低失调、有步进、同时带有丰富扩展功能的精密电流源。
完成输出电流显示功能，并使输出范围覆盖0～1A，是理想的电流源解决方案。
关键词：单片机 TLC5615 PWM控制Abstract: The direct current source of numerical control bases on accurate VCCS, using MCU and DAC as controller kernel, importing circuit of power amplification of type S with feedback control; achieves ultra accurate current control; has low offset and excellent capacity for current enlarging; has step by step motion. At the same time, it provides abundance extended functions. it carries out the function of displaying the current output, meanwhile it achieves a range of 0 to 1A. Above all, it is an ideal solution of current source.Keyword: accurate current source , low offset , power amplification of type S目录摘要I 目录II 第1章绪论- 1 -1.1 在计量领域中的应用- 1 -1.2 在半导体器件性能测试中的应用- 1 -1.3 恒流源的发展历程- 2 -1.2.1 电真空器件恒流源的诞生- 2 -1.2.2 晶体管恒流源的产生和分类- 2 -1.2.3 集成电路恒流源的出现和种类- 2 -第2章恒流源的设计理论与总体方案- 3 -2.1 总体方案选取及性能指标- 3 -2.1.1 数控直流电流源的设计要求- 3 -2.1.2数控直流电流源系统设计方案比较- 3 -2.2 恒流源基本设计原理与实现方法- 4 -2.2.1 恒流源的基本设计原理- 4 -2.2.2 引起稳定电源输出不稳定的主要原因- 4 -2.2.3 恒流源的基本设计原理- 5 -第3章系统的硬件设计与实现- 5 -3.1 A TMEGA16单片机介绍- 5 -3.2 LCD1602液晶- 6 -3.3 D/A的介绍- 6 -3.4 供电电源的设计- 7 -3.5 PWM芯片的选择- 7 -3.6 PWM调制波与MOSFET的驱动电路的设计- 11 -第4章系统的软件设计- 12 -4.1 主软件流程- 12 -程序初始化- 12 -4.2 LCD1602软件流程- 13 -第5章系统测试分析与总结- 13 -5.1 测试方法- 13 -5.2 总结- 13 -附录- 16 -附1：原件清单- 16 -附2：总电路图- 17 -附3：源程序- 17 -参考文献- 23 -第1章绪论在实际生活中，很多电子系统都要求有稳定的直流电流源供电，特别是在厂矿企业和实验室中，直流稳压电流源作为一种必备的电子设备得到了广泛的应用。
基于单片机控制的直流恒流源的设计
河北工业大学硕士学位论文基于单片机控制的直流恒流源的设计姓名：穆云田申请学位级别：硕士专业：电工理论与新技术指导教师：张惠娟20070101河北工业大学硕士学位论文基于单片机控制的直流恒流源的设计摘要目前电源技术已逐步发展成为一门多学科互相渗透的综合性技术学科，它对现代通讯、电子仪器、计算机、工业自动化、电力工程、国防及某些高新技术提供高质量、高效率、高可靠性的电源起着关键作用。
本文设计了一种基于单片机控制的数控直流恒流源。
该恒流源以AT89S52为控制核心，采用了高共模抑制比低温漂的运算放大器OP07和达林顿管TIP122构成恒流源的主体，配以高精度采样电阻及12位D/A芯片MAX532、16位A/D芯片AD7715，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LED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。
本文在软件设计上采用增量式PID控制算法，即数字控制器的输出只是控制量的增量。
增量式控制虽然只是算法上作了一点改进，却带来了如下的优点：一是算式中不需要累加，控制增量的确定仅与最近三次的采样值有关，容易通过加权处理获得比较好的控制效果；其次是计算机每次只输出控制增量，即对应执行机构位置的变化量，故机器发生故障时影响范围小、不会严重影响生产过程。
文章最后对该恒流源的主要性能参数进行了测定，测试结果表明：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的小功率恒流源的领域。
关键词：单片机，数字控制，恒流源，PID控制算法i基于单片机控制的直流恒流源的设计THE DESIGN OFDC CONSTANT-CURRENT SOURCECONTROLLED BASED ON SCMABSTRACTAt present, the technique of power supply is becoming a comprehensive technique imbued with multiplex techniques and playing a crucial role in providing the power supply with high quality and high efficiency to the following fields: telecommunication, technical instruments, computer, industrial automatic control, electric power engineering, national defence as well as some high-technology industry.In the paper we designed a DC constant-current power controlled based on SCM. The system adopt AT89S52 as hard core and the main circuit of constant-current source consist of darlington device TIP122 and operational amplifier OP07 which has high CMRR(Common Mode Rejection Ratio) and low temperature shift. Moreover, we adopt 12 bit D/A chip MAX532 and 16 bit A/D chip AD7715 to realize a real-time test and control to the current output controlled based on SCM. The display interface with 4×4 keyboard technique and LED enables operator to read the screen more intuitively.This paper adopt incremental PID control algorithm in software design，namely the output of digital controller is just the increment of controlled variable. Incremental control is a little improvement at algorithm. However, it has some advantage as follows: first, accumulating is not needed in equation, the decision of increment is just involved in last three sampling values and it can obtain good controlled effect with weighted processing. Next, the computer output only controlled increment every time, namely the variable value of position corresponding operator. So the range of influence is small and it will not affect the production process when the machine get out of order.In the end, the paper measured the primary parameter of the constant-current source. And it confirmed that the system has reached the anticipated objective. This system armed comprehensive functionalities in the following aspects: power suit, high credibility, simple circuit design. It can be used flexibly in the domain which in a demand of high-stable constant-current source with small power.KEY WORDS:SCM ,digital-control,constant-current source, PID control arithmeticii原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。
基于单片机控制的直流恒流源的设计毕业论文
基于单片机控制的直流恒流源的设计毕业论文基于单片机控制的直流恒流源的设计摘要本文主要论述了一种基于单片机为核心控制器的数控直流电源的设计原理和实现方法。
该电源具有电压可预置、可步进调整、输出的电压信号和电流信号可同时显示功能。
文章介绍了系统的总体设计方案，其主要由微控制器模块、稳压控制模块、电压/电流采样模块、显示模块、键盘模块、电源模块五部分构成。
该系统原理是以单片机为控制单元，以数模转换芯片DAC0832输出参考电压控制电压转换模块LM3输出电压大小，同时输出稳压、恒流采用转换芯片C0832对采样的电压、电流转换为数字信号，再通过单片机闭环控制。
文章最后对数控直流电源的主要性能参数进行了测定，并对其发展前景进行了展望。
AbstractThe method of this paper based on the 51 microcontroller core of the numerical controller DC power supply design theory and realization. The power supply has some functions such as presetting voltage, stepping adjustment, displaying the output voltage signals and current signals at the same time. This paper introduces a general designing plan of the system, which is mainly consisted of micro-controller module, DC Regulators module, voltage/current sampling module, display module, keyboard module, power supply module. The system is based on the principle of single-chip microcomputer to control the unit STC89C52 to DAC0832 digital-to-analog converter chip reference voltage to control the output voltage LM317 output voltage conversion module size, while the output voltage regulator, current use of analog-to-digital converter ADC0832 chip sampling of voltage and current converted to digital signals, and then through the single-chip closed-loop control to achieve. Article on the main DC power supply CNC performance parameters were measured and summarized, and their development prospects.Keywords：microcontroller MCU ， the Digital to Analog DAC ，the Analog to Digital ADC ， the closed-loop control目录摘要Abstract目录第一章绪论 11.1研究背景及意义 11.2 国内外研究现状 11.3 单片机概述、应用及发展2单片机发展概述 3单片机的应用领域 5单片机的发展趋势 6单片机应用系统开发简介7单片机开法方式的发展81.4 恒流源的发展历程9电真空器件恒流源的诞生9晶体管恒流源的产生和分类9集成电路恒流源的出现和种类10 1.5 国内外研究现状101.6 课题的主要内容10第二章方案与设计基础知识122.1方案设计与论证122.2主控单片机 MCU 14STC89C52 简介14引脚说明 152.3 液晶显示屏（1602）15 LCD1602简介 15口说明162.4 三端可调稳压器172.5 运算放大器OP07 1818介 182.6数模转换芯片18A/D转换芯片ADC0832介绍19ADC0832接口说明20第三章系统电路原理及硬件实现 21 3.1 系统总体框图 213.2 系统模块电路设计21单片机控制模块21稳压控制模块22电压与电流采样模块23块 26电源模块 27键盘模块 273.3 系统整体原理图28第四章系统的软件设计294.1 软件设计思路 294.2 系统软件流程 29模块29较程序模块31第五章系统测试与误差分析325.1 系统测试32试 32硬件测试 32体测试。
基于单片机的高性能数控恒流源设计与实现
基于单片机的高性能数控恒流源设计与实现数控恒流源是一种功能比较强大的电子元器件。
它能够为其他电子元器件提供稳定的电流输出，这对很多电子设备的正常运行起到了重要的保障作用。
在工业生产领域，尤其是半导体、电路板等领域，数控恒流源的应用相当广泛。
在本文中，我将介绍一种基于单片机的高性能数控恒流源，让我们一起来看看吧。
一、设计原理该数控恒流源主要由单片机、操作界面、甄别功放和恒流稳压器四部分组成。
单片机和操作界面相连，利用程序控制电流的大小，同时可以显示电流大小和一些操作信息。
甄别功放是用来放大输出电流的，而恒流稳压器则是保证输出电流的稳定性。
二、具体实现1. 单片机电路在本设计中，我们选择了AVR单片机，主要是因为其性价比高以及易于编程的特点。
使用单片机所需的周边电路如晶振、电源电路等，这里就不再赘述。
2. 操作界面我们选择了一个12864的液晶显示器，以及四个按键，分别为上、下、左、右。
通过这些按键来选择电流大小和操作模式等。
3. 甄别功放甄别功放主要是用来放大输出电流的，我们选择了OPA548T 作为甄别功放。
其最大音量及输出功率分别为24V和200W，应该足够满足在工业生产领域的需求。
4. 恒流稳压器稳压芯片使用的是LM317，它可以输出1.2V至37V的电压，并可以有一个电流稳定的输出。
在本设计中，我们将其设置为输出1A的电流。
并用一个调节电阻来实现输出电流的调节。
三、总结本文介绍了一种基于单片机的高性能数控恒流源。
它具有功能强大、精度高、控制方便等优点。
在工业生产领域中，它有着广泛的应用。
希望本文能够对大家在这一领域里的设计和实现提供一些启示和帮助。
基于单片机的恒流开关电源-新
毕业论文（设计)中文题目: 基于单片机的恒流开关电源英文题目：MCU-based switching power supply design姓名学号专业班级指导教师提交日期摘要本开关电源设计采用STC12C5A60S2单片机发生47KHZ的PWM脉冲信号，经过IR2104控制MOS，从而控制整个BUCK（降压式变换）电路。
单片机内部自带的10位ADC能通过电压电流检测电流实时反馈电流和电压数值，并由此调整输出的PWM的占空比，形成电流电压闭环控制系统.按键能设置输出电流从0。
2A到2A，以0.01A递增,输出最大10V，液晶能显示实时输出电流与电压。
根据测试,满载的供电效率为88％。
按键设置的输出电流的误差小于0。
01A。
关键词：开关电源,BUCK，STC单片机，IR2104，恒流源MCU-based switching power supply designAbstractThe switching power supply design uses STC12C5A60S2 microcontroller PWM pulse signal 47KHZ happen, after MOS driver IC IR2104 control the whole BUCK circuit。
MCU comes with 10 internal ADC voltage detection current by real—time feedback current and voltage values, and thereby adjust the output PWM duty cycle, forming a voltage closed-loop control system。
Button can set the output voltage from 0V to 10V limit of，1V steps，the LCD can display real—time output voltage and current。
基于单片机的恒流源设计
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D/A转换器（MAX531）、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AT89S52单片机作为主控部件，将预置电流值数据送入D/A转换器（MAX531），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A/D （MAX187）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；AT89S52单片机；MAX531；MAX187Constant current source design based on MCUAbstract：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 (9)4 软件设计 (17)4.1概述 (18)4.2主程序结构 (19)4.3各模块子程序设计 (21)5 系统设计要点 (23)5.1硬件设计要点 (23)5.2共地问题 (24)5.3采样电阻的选择 (24)5.4D/A及A/D电路处理 (25)5.4软件调试 (25)6 数据测试及分析 (25)6.1输出电流测试 (25)6.2步进电流测试 (26)6.3工作时间测试 (26)6.4负载阻值变化测试 (26)7 误差分析及功能改进 (26)参考文献 (28)附录1 (30)1 系统电路原理图 (30)2 系统程序设计 (32)附录2 (37)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。
基于单片机的高性能数控恒流源设计与实现
换送至 单片机 处理 ， 单 片机 再对输 出电流进行 实时调整， 使 电流更加稳 定。 实测结果表 明： 本 系统在输 出电流 为１ ０ ｍ Ａ～ ２ ０ ０ ０ ｍＡ 的范 围内， 绝对误 差 为
１ ｎ １ Ａ 。 在５ ０ ｍ Ａｖ Ｒ 上输 出时偏差 小于１ ％ ， 负载调 整率优 于０ ． １ ％。 关键 词 ： 数控 恒流 源 单 片机 ＯＰ Ａ ３ ４ ０ Ｔ Ｉ Ｐ １ ３ ２ Ｄ Ａ Ｃ ７ ５ １ ２ 中图分类 号： Ｔ Ｍ９ ３ ２ 文献标识码 ： Ａ
文章编 号 ： １ ０ ０ ７ — ９ ４ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ０ ０ ２ — ０ ２
电源技术作为一门工程技术 ， 有着极强的实践性与广阔的应用 领域［ １ 】 。 当今 ， 电子 设 备被 广 泛应 用 于 生 活 与 工 作 中 ， 而其 供 电 电源 质量 也直接影响着 电子设备的运行质量 。 其 中恒流源是指为负载提 供恒定电流的 电源， 它被广泛用于精密测量 、 半导体器件性能测试、
２ ． ２恒 流 电路
本设计采用单 电源供 电的Ｏ Ｐ Ａ３ ４ ０ ＮＡ作为控制端 ， 使反馈端
图 ２ 恒 流 电路
图 ３ 软件 —● ， 女， 硕士 ， 高级 实验师， 主要从 事 电工电子技 术与 计算机应 用技 术教 学研 究工作 。
数控技术
基于单片机的高性能数控恒流源设计与实现
夏 桂 书
（ 中国民 用航 空 飞行 学 院航 空工程 学院 四川 广汉 ６ １ ８ ３ ０ ７ ）
摘要 ： 基 于高性 能恒流 源在 现代 智能检 测领域 的广 泛应用 ， 论 文设计 了一种具 有 高精度 和 高稳 定性 的数控 恒流 源。 通过 键盘 输入设 定输 出电 流值。 由Ａ Ｔ ８ ９ Ｃ ５ １ 编程 实现控制 和显示彳 Ｕ 用Ｄ Ａ Ｃ 转换输 出模拟 电压 ， 再由运放Ｏ Ｐ Ａ ３ ４ ０ 控制达林顿 管Ｔ Ｉ Ｐ １ ３ ２ 输 出电流。 反 馈 电阻上 的 电压值 由Ａ ／ Ｄ转
基于单片机控制的直流恒流源的设计
基于单片机控制的直流恒流源的设计基于单片机控制的直流恒流源的设计1. 引言直流恒流源是电子学中一个十分重要的电源，它能够为需要稳定电流的电路或设备提供稳定的电流输出。
在很多应用中，例如LED照明、电池充电、电化学实验等，直流恒流源都起着至关重要的作用。
为了满足实际应用需求，本文将基于单片机控制设计一种直流恒流源。
2. 系统结构本系统主要由单片机控制模块、电流测量模块、PWM调光模块以及电流输出模块四个部分组成。
其中，单片机控制模块负责接收用户输入的目标电流值，控制PWM调光模块输出恒流；电流测量模块用于实时读取电流值，反馈给单片机；PWM调光模块根据单片机给出的控制信号通过调节占空比的方式来控制输出电流；电流输出模块将调整后的电流信号输出。
3. 执行流程系统运行的主要流程如下：（1）初始化：单片机控制模块初始化，设定PWM调光模块PWM输出频率和占空比，电流测量模块初始化。
（2）用户输入目标电流值：通过按键或者其他输入设备，用户可以输入目标电流值。
（3）单片机控制：单片机读取用户输入的目标电流值，通过PID控制算法计算出PWM调光模块的控制信号。
（4）PWM调光：PWM调光模块根据单片机给出的控制信号调整占空比，从而控制输出电流。
（5）电流测量：电流测量模块实时测量输出电流并将数据反馈给单片机。
（6）反馈调整：单片机通过比较测量得到的电流值和目标电流值，根据误差大小调整PWM调光模块的控制信号。
（7）循环控制：系统根据反馈信号不断调整输出电流，直到输出电流稳定在目标电流值附近。
4. 系统特点与优势（1）精度高：采用PID控制算法可以实现精确的电流调节，输出电流精度高。
（2）可靠性强：系统采用了电流测量反馈，单片机能够根据实时电流值进行调节和控制，实现了稳定可靠的直流恒流输出。
（3）可扩展性好：基于单片机控制的直流恒流源可以通过添加其他模块实现更加复杂的控制功能，满足不同应用需求。
5. 实验与结果本设计基于单片机进行了实际搭建与测试，结果表明系统能够达到预期的设计要求。
基于单片机的恒流源设计
基于单片机的恒流源设计摘要恒流源在日常生活中扮演着重要的角色，很多电子设备需要工作时候的电流处于稳定状态。
我们把可以保证给工作中负载供给恒定电流的电源叫做恒流源。
恒流源的用途很丰富，它能够在脉冲或者差动放大电路中产生作用，同样也能够作为它的有源负载，又可以提供给放大电路偏流用来使它的静态功能工作点处于稳定。
本文介绍了一种基于AT89C51单片机的数控恒流源的研制，该系统主要是由单片机系统电路、DAC转换电路﹑恒流电路。
设计的恒流系统具有精度高、稳定性高的特点。
在数字输入信号部分主要是利用单片机输出的数字量同时配有按键数字键控功能。
DAC转换模块将单片机输出的数字量转换为模拟量，以作为恒流电路的基准电压。
恒流电路部分以集成运放和达林管组成的电流负反馈电路来实现电流的恒定输出。
本设计为了增加人机交互采用数码管显示，可以使得数控恒流的效果更加直观。
本文阐述了精确实现恒流源的原理设计、完整的硬件原理图和软件流程图，并对部分软件模块的设计思想进行分析。
与此同时，也对生活中的可实现性进行仔细测试和仿真。
关键词：AT89C51;单片机;DA转换;恒流源。
A study of the constant current source based on MCUAbstractConstant current source in everyday life plays an important role in many electronic devices need to work in a stable state when the current. We can guarantee that the work load to a constant current power supply is called the constant current source. Constant current source uses a very rich, it can in the differential amplifier circuit in the pulse or an effect, it also can be used as an active load, and can be used to provide bias current to the amplification circuit of the static function of the operating point so that it is stable.This paper introduces a numerical constant current source AT89C51 microcontrollerdevelopment, the system is dominated by single-chip system circuit, DAC converter circuit﹑constant current circuit. Designed constant current system with high precision,high stability characteristics.In the main part of the digital input signal is digital output using the same chip with digital keying function keys. DAC conversion module microcontroller digital output is converted to analog,as the reference voltage constant current circuit. Part of an integrated constant current circuit op amp tubes and Darling current negative feedback circuit to achieve a constant current output.The design of human-computer interaction in order to increase the use of digital tube display, you can make the effect more intuitive numerical constant. This paper describes the precise design principles to achieve a constant current source, a complete hardware schematics and software flow chart, and part of the software module design ideas for analysis.At the same time, but also the life of the realization careful testing and simulation.Key words:AT89C51；SCM; DA conversion; constant current source第一章课题背景所谓恒流源必是输出电流与端电压无关、无温漂，同时其输出电流应该与所连接的外部结构无关。
基于51单片机的数控恒流源设计
基于51单片机的数控恒流源设计摘要：文章介绍了一种基于AT89C51单片机的数控恒流源，通过D/A转换实现输出电流的高精可调，通过采集采样电阻上的电压经A/D转换实现闭环控制，通过数码管显示当前输出电流。
该数控恒流源输出0~40 mA，精度0.2 mA 的数控恒流源。
关键词：AT89C51；闭环控制；数控恒流源恒流电流源是仪器仪表、电子电路领域一种重要的电子设备，运用广泛，但是目前很多恒流源只能输出某一种或某几种特定电流，通用性较差。
文章介绍了一种高精度的数控恒流源：通过键盘设定输出电流值，数码管显示当前电流值，实现0~40 mA可变输出，精度0.2 mA。
以满足测试、科研等各个领域的使用。
1 数控恒流源硬件设计本系统的硬件部分主要包括：电压—电流转换电路、电源电路、控制电路（包括数模、模数转换）、键盘输入及数码管显示电路等。
?譹?訛电压—电流转换电路。
电压—电流转换器电路如图1所示，通过U1电压跟随器，使得输入电流小，而输出电压基本不变。
U3A使得输出电流由R3流出。
理论计算：通过7端输入基准电压，保证■=■,则I=U/R3。
经实际测试，当基准电压输入40 mA，R3选用50 ?赘。
?譺?訛电源电路。
用于产生+9 V、-9 V、+5 V电压，给放大器、单片机、A/D、D/A供电以及提供基准电压。
本例中采用8位并行数模、模数转换器。
基准电压选5 V，分辨率可达0.0195 V。
?譻?訛控制电路。
控制电路如图2所示，通过键盘向单片机输入设定值，产生数字量输出，进入数模转换器，提供基准电压。
P3口接收采样电压经A/D芯片输出的数字量，在单片机内部进行比较，调整P2口的输出量，设定步进与比较精度，使得输出电流达到设定值。
?譼?訛显示部分。
采用74ls48,4-7译码器将单片机收到的采样电压以动态扫描的方式显示在四位七段数码管中。
以2-4译码器控制共阴极的导通。
2软件设计软件部分包括：按键检测部分、数码管显示部分、闭环控制部分。
基于单片机的恒流源
前言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、数字化已经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，设备和外围条件就越优越，那么设备的寿命就更长。
基于此，人们对数控恒定电流器件的需要越来越迫切。
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，服务于各行各业。
电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。
当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。
随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。
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很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。
只有满足产品标准，才能够进入市场。
随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。
数控电源是从80年代才真正的发展起来的，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一个良好的基础。
在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。
但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。
因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。
单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。
新的变换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，到90年代，己出现了数控精度达到0.05V 的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。
从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分。
目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦。
数字化智能电源是针对传统电源的不足设计的，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，极大地提高生产效率和产品的可维护性。
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基于单片机的恒流源设计摘要恒流源在日常生活中扮演着重要的角色，很多电子设备需要工作时候的电流处于稳定状态。
我们把可以保证给工作中负载供给恒定电流的电源叫做恒流源。
恒流源的用途很丰富，它能够在脉冲或者差动放大电路中产生作用，同样也能够作为它的有源负载，又可以提供给放大电路偏流用来使它的静态功能工作点处于稳定。
本文介绍了一种基于AT89C52单片机的数控恒流源的研制，该系统主要是由单片机系统电路、DAC转换电路﹑恒流电路。
设计的恒流系统具有精度高、稳定性高的特点。
在数字输入信号部分主要是利用单片机输出的数字量同时配有按键数字键控功能。
DAC转换模块将单片机输出的数字量转换为模拟量，以作为恒流电路的基准电压。
恒流电路部分以集成运放和达林管组成的电流负反馈电路来实现电流的恒定输出。
本设计为了增加人机交互采用数码管显示，可以使得数控恒流的效果更加直观。
本文阐述了精确实现恒流源的原理设计、完整的硬件原理图和软件流程图，并对部分软件模块的设计思想进行分析。
与此同时，也对生活中的可实现性进行仔细测试和仿真。
关键词：AT89C51;单片机;DA转换;恒流源。
AbstractConstant current source in everyday life plays an important role in many electronic devices need to work in a stable state when the current. We can guarantee that the work load to a constant current power supply is called the constant current source.Constant current source uses a very rich,it can in the differential amplifier circuit in the pulse or an effect, it also can be used as an active load, and can be used to provide bias current to the amplification circuit of the static function of the operating point so that it is stable.This paper introduces a numerical constant current source AT89C51 microcontroller development, the system is dominated by single-chip system circuit, DAC converter circuit﹑constant current circuit. Designed constant current system with high precision,high stability characteristics.In the main part of the digital input signal is digital output using the same chip with digital keying function keys. DAC conversion module microcontroller digital output is converted to analog,as the reference voltage constant current circuit. Part of an integrated constant current circuit op amp tubes and Darling current negative feedback circuit to achieve a constant current output.The design of human-computer interaction in order to increase the use of digital tube display, you can make the effect more intuitive numerical constant. This paper describes the precise design principles to achieve a constant current source, a complete hardware schematics and software flow chart, and part of the software module design ideas for analysis.At the same time, but also the life of the realization careful testing and simulation.Key words:AT89C51；SCM; DA conversion; constant current source1 绪论1.1 研究背景及意义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，服务于各行各业。
当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。
随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。
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。
数控电源是从80年代才真正的发展起来的，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一个良好的基础。
在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。
但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。
因此数控电源主要的发展方向是针对上述缺点不断加以改善。
单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。
新的变换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，到90年代，已出现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。
目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦。
数字化智能电源是针对传统电源的不足设计的，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，极大地提高生产效率和产品的可维护性。
从上世纪九十年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。
整流系统由以前的分立元件和集成电路控制发展为微机控制, 从而使直流电源智能化。
所谓恒流源必是输出电流与端电压无关、无温漂，同时其输出电流应该与所连接的外部结构无关。
换句话就是输出电流保持稳定。
具体描述如下：输出电流恒定且与负载变化无关；（2）基本无温漂；（3）内阻趋向于无穷大。
(a)输出电流变化输出电压变化=0→(∆I o∆U o=0=1R o)→R o=∞(b)输出电流变化温度变化=0→(∆I o∆T=0=1R o)恒流源在电子线路和模拟集成电路中是应用最多的电路单元之一，主要用于：1、提供偏置。
晶体管电路通常需要专门的偏置电路提供偏置电压以达到稳定静态工作点的作用；2、集电极有源负载。
从上述表达式可知，提高增益的一个方法就是增大负载的电阻，但是这样不仅会造成负载上的压降上升，使输出电压的动态范围减小，而且从成本和工艺上考虑也是很不合算。
各方考虑主要利用三极管恒流源来代替集电极负载电阻，便组成了有源负载集电极放大器；3、提高差分放大电路性能。
用恒流源三级管充当差分放大电路一个阻值很大的长尾电阻Re，它的优点很多，因此，这种方法在集成运放中被广泛采用；4、用恒流源的基准电压电路是集成稳压器的重要组成部分。
本文主要概括了恒流源的基本概念，并对恒流源的设计方案进行论证，设计了以89C52为控制核心的数控恒流源。
1.2 设计要求1、查阅STC单片机资料，学习单片机C编程，完成系统总体方案设计。
2、设计硬件总体方案，完成电源模块，单片机最小系统模块、人机交互模块及恒流发生模块等电路的设计。
3、对硬件原理图进行设计，完成硬件原理图，并绘制部分电路的PCB图。
4、实验测试阶段一要求：实现恒流源的1mA-1000mA的输出，实际误差不超过土3mA；5、实验测试阶段二要求：完成恒流源对工业LED照明灯的驱动，使LED的亮度等级可控，与实际理论计算误差不超过土5mA。
1.3 论文章节安排第1章介绍了论文的研究背景及意义，对主要研究的煮主要技术指标和章节安排进行了说明。
第2章对恒流源的设计方案的各个设计模块进行比较论证，得到了适合本文的设计方案。
第3章提出了系统设计框图:以AT89S52单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，设置步进等级可达1mA，并可由液晶模块显示实际输出电流值和电流设定值，并对各个模块进行了详细的说明。
第4章根据设计方案，利用protues进行了仿真设计，验证设计方案的可行性。
第5章设计PCB并进行实物制作，验证实物的性能指标。
第6章对本文研究的内容和工作进行总结，查找不足并作出展望。
2 系统设计方案论文2.1恒流源模块方案论证一般而言，按照恒流源电路主要组成器件的不同，可分为三类：晶体管恒流源、场效应管恒流源、集成运放恒流源，下面分别对着三种恒流源设计方案进行分析比较。
2.1.1 晶体管恒流源这类恒流源以晶体三极管为主要组成器件，利用晶体三极管集电极电压变化对电流影响小，并在电路中采用电流负反馈来提高输出电流之恒定性。
通常，还采用一定的温度补偿和稳压措施。
其基本型电路如图2-1和图2-2所示：图2-1 基本型晶体管恒流电路图2-2 改进型晶体管恒流电路图2-1中，Ｒ1、Ｒ2分压稳定Ｂ点电位，Ｒｅ形成电流负反馈，输出电流I o=V b−V BER e≈V bR e(V b≫V BE)且其等效内阻为：R int=R ce[1+βR e（R b+R be+R e）]式中R ce为晶体管Ｔ集射极间电阻，一般为几十千欧以上；R be为晶体管Ｔ输入电阻，一般为几千欧左右；R bＲ1//Ｒ2。
若设R e5kΩ，R b10ｋΩ，晶体管参数R ce100ｋΩ，β 100， R be 2.6ｋΩ。
可得到R int=100×[1+100×5/（10+2.6+5）]=3MΩ可见，只需几伏的工作电压，采用一个晶体管，其等效内阻是非常巨大的。