数控直流电流源课程设计与制作
(数控加工)数控直流电流源设计报告精编
（数控加工）数控直流电流源设计报告数控直流电流源一、设计任务和技术要求1.设计壹个数控直流电流源。
2.输出电流0～99mA，手动步进1mA增、减可调，误差不大于0.01mA。
3.具有输出电流大小的数码显示。
4.负载供电电压+12V，负载等效阻值100Ω。
5.电路应具有对负载驱动电流较好的线性控制特性。
6.设计电路工作的直流供电电源电路。
二、系统原理概述本设计要求设计出壹个数控的直流电源，且且输出电流为0～99mA，能够手动控制增减。
在此采用数模转换的原理，只要产生和0～99mA电流相对应的数字量（我们取数字量为0～99），再使用D/A转换器转换为模拟电压量，最后再用V/I转换器将电压量转换为和电压量相对应的电流量即可。
为控制输出电流手动步进为1mA增、减可调，我们只要保证数字量（0～99）——电压量（0～9.9V）——电流量（0～99mA）相对应，通过控制数字量手动增减步进为1可调即可。
综上，整个系统的原理框图如图壹所示：图一系统原理框图三、方案论证1.直流稳压电源电路单元小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成。
如图二所示：图二稳压电源组成示意图方案壹：输出可调的开关电源开关电源的功能元件工作在开关状态，因而效率高，输出功率大；且容易实现短路保护和过流保护，可是电路比较复杂，设计繁琐，在低输出电压时开关频率低，纹波大，稳定度极差，因此在本设计中不适合此方案。
方案二：由固定式三端稳压器组成由固定式三端稳压器（7805、7812、7912）输出脚V0、输入脚V i和接地脚GND组成，它们的输入端接电容能够进壹步滤波，输出端接电容能够改善负载的瞬间影响，且且此电路也比较稳定，实现简单。
因此在此采用方案二，电路原理图如图三所示：图三固定三端式直流稳压电源电路2.手动增减数字量产生单元方案壹：74LS163为可预置的4位二进制同步加法计数器。
采用俩片74LS163运用反馈清零或者反馈置数法构成十进制计数器，再将俩片73LS163构成2位十进制加法计数器。
基于数控直流电流源系统的设计
基于数控直流电流源系统的设计摘要：随着电子技术的发展、数字电路应用领域的扩展，人们对数控恒定电流器件的需求越来越高。
应社会发展的需求，对基于单片机控制的“数控直流电流源的设计”进行研究论证，并运用Proteus 软件进行仿真。
以直流稳压电源和稳流电源为核心，结合单片机最小系统实现对输出电流的控制。
首先采用了单片集成稳压芯片实现直流稳压，然后采用了分立元件实现稳流。
为实现对输出电流的精确控制：一方面，通过Ｄ／Ａ输出实现电流的预置，再通过运算放大器控制晶体管的输出电流；另一方面，运用Ａ／Ｄ转换器件将输出电流的采样值送入单片机，与预置值进行比较，将误差值通过Ｄ／Ａ转换芯片添加到调整电路，从而进一步降低了输出电流的纹波。
Abstract：The requiements of numerical controlling constant current devices is increasing as development of electronic technology and expanding of digital circuit applicational field. As to satisfy society development, do a study based on " Numerical control dc current source design " of SCM controlling and apply Proteus to simulating software.DC（digital current ）V oltage regulator and DC current regulator is the key part of the design，its output current is controlled by single chip microprocessor,Firstly,single chip IC（integrated circuit）V oltage regulator LM338K is used to generate stable voltage, and then desperate devices is used to generate stabilize current . Tocontrol the output current ，on one hand ,system sets output current by D/A（digital／analogue converter and controls current of transistor by operational amplifier ；on the other hand ，with the help of A/D（analogue／digital）converter，system samples the output current and convert it into digital data ，compares it with preset value ，converts the error value into analogy and puts it on adjusting circuit ，and decreases the ripple of the system output current ．目录1 引言 (1)1.1 数控直流电流源的发展现状 (1)1.2 数控直流电流源的研究意义 (1)1.3 该研究解决的主要内容 (1)2 设计任务及要求 (1)2.1任务 (1)2.2 设计思路 (2)2.3 方案论证 (2)2.4 总体方案设计 (2)3 硬件系统的设计 (3)3.1 硬件系统的模块 (3)3.1.1 单片机最小系统 (3)3.1.2 自制电源模块 (5)3.1.3 显示模块 (5)3.1.4 键盘模块 (7)3.1.5 电流源模块 (8)3.1.6 负载模块 (8)3.1.4 D/A、A/D转换模块 (8)3.2 系统的原理图 (9)4 软件系统的设计 (10)4.1 单片机资源使用情况 (10)4.2 软件系统的模块 (10)4.3 程序流程图 (11)4.4 程序清单 (15)5 仿真测试及结果 (15)5.1 设计结论及使用方法 (15)5.2 仿真结果 (15)5.2.1 输出电流范围仿真 (15)5.2.2 步进调整仿真 (17)5.2.3 输出电流仿真 (17)5.3 误差分析 (18)6 总结 (20)参考文献 (21)谢辞 (22)附录 (23)1 引言1.1 数控直流电流源的发展现状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。
数控直流恒流源的设计与制作
数控直流恒流源的设计与制作数控直流恒流源的设计与制作本数控直流恒流源系统输出电流稳定，输出电流可在20mA~2000mA范围内任意设定，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±4mA，因而可实际应用于需要高稳定度小功率直流恒流源的领域。
1 系统原理及理论分析1.1单片机最小系统组成单片机系统是整个数控系统的核心部分，它主要用于键盘按键管理、数据处理、实时采样分析系统参数及对各部分反馈环节进行整体调整。
主要包括AT89S52单片机、模数转换芯片ADC0809、12位数模转换芯片AD7543、数码管显示译码芯片74LS47与74LS138等器件。
1.2系统性能本系统的性能指标主要由两大关系所决定，设定值与Ａ/Ｄ采样显示值（系统内部测量值）的关系。
内部测量值与实际测量值的关系，而后者是所有仪表所存在的误差。
1.3恒流原理数模转换芯片AD7543是12位电流输出型，其中OUT1和OUT2是电流的输出端。
为了实现数控的目的，可以通过微处理器控制AD7543的模拟量输出，从而间接改变电流源的输出电流。
从理论上来说，通过控制AD7543的输出等级，可以达到1mA的输出精度。
但是本系统恒流源要求输出电流范围是20mA~2000mA，而当器件处于2000mA的工作电流时，属于工作在大电流状态，晶体管长时间工作在这种状态，集电结发热严重，导致晶管值下降，从而导致电流不能维持恒定。
为了克服大电流工作时电流的波动，在输出部分增加了一个反馈环节来控制电流稳定，减小电流的波动，此反馈回路采用数字形式反馈，通过微处理器的实时采样分析后，根据实际输出对电流源进行实时调节。
经测试表明，采用常用的大功率电阻作为采样电阻R0，输出电流波动比较大，而选用锰铜电阻丝制作采样电阻，电流稳定性得到了改善。
电路反馈原理如下图所示。
2 总体方案论证与比较方案一：采用各类数字电路来组成键盘控制系统，进行信号处理，如选用CPLD等可编程逻辑器件。
一种数控DC电流源的设计与实习
２ ｌ Ｒ６ （ ＋Ｒ６ ］ Ｖ ｉ ／ ）＋ Ｒ６ Ｓ ＰＣＥ ６ Ａ。该 单 片 机 采 用 现 代 电 子 字 符 型 液 晶 显 示 屏 ＬＣＤＳＭ Ｃ１ ０ Ａ ０１ ６ ２ 则 有 Ｖ１ 【 — ／ Ｒ２ 技 术 — — 片 上 系 统Ｓ （ｙ ｔｍ Ｏｌ 模 块 。 该 模 块 具 有 轻 薄 短 小 、 低 压 微 （ ＯＣ ｓ ｓｅ ｉ Ｒ２＿Ｒ６ ＝Ｖ １ Ｒｌ Ｒ １ 卜 ） １ （ ＋Ｒ６ 。 由 ）
温 度 系 数 很小 （ ５×１ ／℃） 火 线径 可 ＡＧ Ｃ、ＤＴＭ Ｆ 模 块 ，语 音 功 能 可 以 尽 快 找 出 外 部 信 号 模 拟 量 的 数 字 ０ 等
以 使 其温 度影 响减 至 最 小 。 ３ 三极 管 个 由软 件 编 程 实 现 ， 不 需 要 外 按 任 何 电
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（ ＋Ｒ６ ＝Ｖ１ Ｒ ｌ Ｒ１ Ｒ２ ） １ ／（ ＋Ｒ５ 。 令 连 接 方 式 或 行 列 武 （ 阵 式 ）连 接 方 ） 矩
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Ｒｌ Ｒ２ ０ ２ —１ｋ【 ，Ｒ５ Ｒ ｌ ， － ６ ｋ 则台 式 ，该 模 块 的 功 能 主 要 完 成 对 输 出 电 样 电 阻 采 到 的 模 拟 电 压 信 号 转 换 为 数 Ｖｆ Ｖｉ ６ Ｒ２ Ｖｉ １ 。若 暂 不 考虑 反 流 和 其 他 信 息 的设 定 。 直 流稳 压 电 源 字 信 号 。采 样 信 号 由Ｉ Ａ６ 入 并 直 接 Ｒ ／ 一 ／０ Ｏ 输
由单 片机 ＤＡ ｃ 出。 因为理 想运 输 实时 显示 等功能 的协调 ，通过 多种 方 小数 点等信 息 ，但 由于其显 示信 息单 Ｖｉ
案 论 证 后 ， 选 用 凌 阳 十 六 位 单 片 机
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数控直流电流源设计摘要本设计大致分五个模块：单片机控制模块、数模（D/A）转换模块、恒流源模块、模数（A/D）转换模块、显示模块。
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流；显示模块采用数码管显示译码芯片与74LS47设计成10进制4位数码动态显示电路。
键盘模块采用常见单路复位开关，做成4×4矩阵键盘，用动态扫描方式读取外部按键动作，这样设计可靠，配合凌阳AT89S52单片机，可以很轻松的实现按键输入。
此外，本设计可实现电流0-2A且有±1mA和±10mA的两种步进，同时有数码显示输入的电流值。
关键词单片机键盘控制D/A转换恒流源A/D转换译码显示Constant Current Resource Digital ControlledABSTRACTThe design is divided into five modules: Single-chip control, digital-to-analog (D / A) conversion module, constant current source module, the output display module. To single-chip single - chip control module as the core of the input current signals to digital output; Constant current source modules will be D / A converter to the voltage analog circuit through the constant current source into a constant current; display module display digital 74LS47 decoder chip designed with 10-band digital dynamic display four circuits. Common use of the keyboard module reset single switch, make 4 * 4 matrix keyboard, using dynamic scanning button to read the external action, so that the design of reliable, with Sun plus AT89S52 microcontroller, can easily achieve the keystrokes. In addition, the design can achieve the current 0-2A and a ± 10mA and ± 1mA Step two, at the same time digital display of the current input.KEY WORDS Single - chip Keyboard control D / A converter A / D conversion Decoding show目录中文摘要 (I)英文摘要 (II)1 绪论 (1)1.1概述 (1)1.2课题的背景和意义 (1)1.3数控直流恒流源简介 (2)1.4恒流源的应用 (2)2 数控直流电流源整体设计 (3)2.1整体结构设计与论证 (3)2.2系统原理与基本框图 (5)3 硬件电路设计 (6)3.1单片机模块的设计 (6)3.1.1 单片机的选择 (6)3.1.2 单片机最小系统组成及AT89S52介绍 (6)3.1.2.1 AT89S52单片机功能特性描述 (6)3.1.2.2 AT89S52引脚功能描述 (7)3.2D/A转换模块设计 (11)3.2.1 D/A转换方案 (11)3.2.2 12位串行D/A转换芯片MAX538介绍 (11)3.2.2.1 性能特点 (11)3.2.2.2 主要参数 (12)3.2.2.3 内部结构 (12)3.2.2.4 引脚结构 (12)3.2.2.5 输入接口 (13)3.2.3 D/A转换模块电路 (14)3.3V/I转换模块设计 (14)3.3.1 V/I转换方案 (14)3.3.2 V/I转换电路 (15)3.4A/D转换模块设计 (17)3.4.1 A/D转换方案 (17)3.4.2 12位串行A/D转换芯片MAX197介绍 (18)3.4.2.1 MAX197的特性 (18)3.4.2.2 MAX197的结构 (18)3.4.3 A/D转换模块电路 (20)3.5显示模块设计 (21)3.5.1 显示电路方案 (21)3.5.2 译码器74LS47简要介绍 (21)3.5.3 LED显示器的工作原理 (23)3.5.4 显示模块电路 (25)3.6键盘模块设计 (26)3.6.1 键盘电路方案选择 (26)3.6.2 键盘模块的电路 (26)3.7电源模块设计 (28)3.7.1 稳压电路电源方案 (28)3.7.2 电源原理 (28)3.7.3 LM7805、LM7812简要介绍 (28)3.7.4 电源模块电路 (29)4 软件设计 (30)总结 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录 (36)1绪论1.1概述随着科学技术的迅速发展，人们对物质需求也越来越来高，特别是一些高新技术产品。
浅谈数控直流电流源的设计与实现
浅谈数控直流电流源的设计与实现
在电子设备中经常用到稳定性好、精度高、输出可预置的直流电流源。
本文设计的数控直流电流源能够很好地降低因元器件老化、温漂等原因造成的输出误差，输出电流在20mA～2000mA可调，输出电流可预置、具有“+”、“-”步进调整、输出电流信号可直接显示和语音提示等功能。
硬件电路采用凌阳单片机SPCE061A为控制核心，利用闭环控制原理，加上反馈电路，使整个电路构成一个闭环，在软件方面主要利用PID算法来实现对输出电流的精确控制。
该系统可靠性高、体积小、操作简单方便、人机界面友好。
系统硬件实现方案
本设计采用单片机作为主要控制部件，通过键盘预置输出电流值并采用液晶模块实时显示。
整个系统硬件部分由微控制器、电压-电流转换、键盘、显示、直流稳压电源和语音提示等模块组成。
系统组成框图如图1所示。
图1 数控直流电流源的基本模块方框图
微控制器是整个系统的核心，负责整个系统的运作。
为了实现简化硬件电路、系统性能稳定可靠，便于实现语音播报、键盘设置和信息的实时显示等功能的协调，通过多种方案论证后，微控制器选用凌阳公司的SPCE061A，该单片机内部集成有ADC、DAC、PLL、AGC、DTMF、LCD-Driver等电路(与IC型号有关)。
它采用精简指令集(RISC)，指令周期均以CPU时钟数为单位。
另外，它还兼有DSP功能，内置16位硬件乘法器和加法器，并配备有DSP拥有的特殊指令，大大加速了各种算法的运行速度。
同时可以在。
数控直流电流源的设计
《关于单片机数控直流的电流源设计》要：本文介绍了基于单片机的数控直流电流源设计方案，给出了硬件组成及软件系统。
本系统以单片机AT89S52为核心部件，由键盘、显示、D/A及A/D转换，V/I转换、功率放大等模块组成。
采用负反馈闭环控制系统，单片机实时将预置值和实测值进行比较、调整控制，提高了电流源的输出精度。
所设计的数控直流电流源采用PID算法实现了量程可选、输出可调、步进精确、纹波电流极小的功能，而且可将输出电流预置值、实测值在LED上同时显示。
经实验证明具有较高的控制精度。
关键词：单片机，电流源，数控，Ｖ/Ｉ变换0引言低纹波、高精度稳定直流电流源是一种非常重要的特种电源，在现代科学研究和工业生产中得到了越来越广泛的应用。
普通电流源往往是用电位器进行调节，输出电流值无法实现精确步进。
有些电流源虽能实现数控但输出电流值往往比较小，且所设定的输出电流值是否准确不经测试无法知道等等[1,2]。
为此，结合单片机技术及Ｖ/Ｉ变换电路，采用反馈调整控制方案设计制作了一种新型的基于单片机高精度数控直流电流源。
它可实现以下功能：（1）具有多个量程,用户可根据实际需要选定。
(2)输出电流值可精确预置,最小步进为1ｍＡ，最大输出电流2000ｍＡ。
(3)纹波电流极小，小于0.1ｍＡ。
(4)LED可同时显示预置电流值、实测电流值及当前量程档，便于用户操作及进行误差分析。
1 硬件系统设计根据数控直流电流源的要求，由于要求有较大的输出电流范围和较精确的步进要求以及较小的纹波电流，所以不适合采用简单的恒流源电路FET和恒流二极管，亦不适合采用开关电源的开关恒流源，否则难以达到输出范围和精度以及纹波的要求[3]。
根据系统要求采用D/A转换后接运算放大器构成的功率放大，控制D/A的输入从而控制电流值的方法。
系统的原理框图如图1所示。
图1 系统的原理框图1.1 数控部分设计（1）89S52单片机基本系统：数控部分的核心采用89S 52。
数控直流电流源设计
摘要：本次主要任务是使用Proteus、Multisim、PSPICE、TINA-TI、Matlab等电路仿真软件，设计仿真一个简易数控恒流源电路方案以微控制器为核心，设计一数字式直流电流控制系统，实现了可控的恒电流源．系统以89c52单片机为控制核心，通过12位D/A MAX5822控制输出电流、12位A/D MAX1241对输出电流进行检测，利用电流串连负反馈特性采用OP07和达林顿管组成的恒流源，实现一种宽范围、高精度、低纹波、带负载能力强的直流电源。
此外，该电流源可以通过键盘进行预置调整设定值，且输出通过LCD显示。
本次仿真所用的软件主要是Proteus与Multisim。
关键词：数控直流电流源 89C52 MAX5822 MAX1241 仿真目录1.设计任务与要求 (2)1.设计任务与要求 (3)1.1任务 (3)1.2要求 (3)2. 方案论证与比较 (4)2.1. 数控模块 (4)2.2.恒流源电路模块 (4)3 系统硬件组成及各部分的原理分析 (5)3.1数控电流输出及测量模块 (5)3.1.1数控电流输出 (5)3.1.2 测量电流输出 (6)3.2键盘与显示电路 (7)3.3恒流源电路 (7)3.4供电电路 (9)4 系统软件设计 (9)4.1软件的结构 (9)4.1软件流程图 (10)5电路各部分的仿真结果 (11)5.1显示和按键控制电路仿真 (11)5.2 DA转换仿真 (11)5.3 AD转换仿真 (12)5.4恒流源电路仿真 (13)6设计总结 (14)7附录 (15)1.设计任务与要求1.1任务设计并制作数控直流电流源。
输入交流200～240V，50Hz；输出直流电压≤10V1.2要求用仿真软件对电路进行设计并仿真，使其满足以下要求：1、基本要求（1）输出电流范围：200mA～2000mA；（2）可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1％+10 mA；（3）具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA；（4）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1％+10 mA；（5）纹波电流≤2mA；（6）自制电源。
数控直流电流源的设计
精密压控电流源是本数控电流源的关键之所在，针对设计要求和使用需求、结合设计思路，精密电流源模块必须具备以下指标：纹波小于2mA，误差小于0.1%，具有低的输出失调。基于稳定性要求和以上考虑，电流源电路选择了经典的压控电流源电路，它负责与后级扩流模块连接，用电压控制后者，而使用电流反馈，这样可以保证有足够高的精度。该部分采用了高性能、低温漂、低失调的运算放大器OP77和精密元件组成，保证性能指标的良好发挥。
2.2显示器模块方案
采用19264D汉字图形点阵液晶显示模块同时显示电流给定值和实测值。使用LCD显示。LCD具有轻薄短小，可视面积大，方便的显示汉字数字，分辨率高，抗干扰能力强，功耗小，且设计简单等特点。
2.3键盘模块方案
采用标准4X4键盘，此类键盘采用矩阵式行列扫描方式，优点是当按键较多时可降低占用单片机的I/O口数目，而且可以做到直接输入电流值而不必步进。
2.5扩流模块方案
为了克服传统扩流电路在高精度、高稳定性要求下的缺陷，追求一种精度高、稳定性好、对前级影响小的扩流电路，受到S类功率放大器的启发，本设计率先把S类放大器优秀的电压跟随器原理引入电流源电路之中。
2.6电源模块方案
系统需要多个电源，单片机、A/D、D/A、使用5V稳压电源，运放需要±12V稳压电源，同时题目要求最高输出电流为2000mA，电源需为系统提供足够大的稳定电流。综上所述，采用三端稳压集成7805、7812、7912分别得到+5V和±12V的稳定电压，利用该方法实现的电源电路简单，工作稳定可靠。
图4 液晶显示器电路图
3.4.A/D与D/A转换器电路设计
A/D转换器选用双通道16位AD转换器AD7705。其串行数据接口包括5个：片选输入口 ，串行施密特逻辑输入时钟SCLK，数据输入口DIN，转换数据输出口DOUT，指示数据准备就绪的状态信号输出口。对于D/A转换器，由于设计基本要求，电流的输出范围为20mA～2000mA，将最高输出电流2000mA进行十进制～二进制转换有： ，要满足步进为1mA的要求，需选用十二位的D/A转换器，TLC5618是较好的选择。其电路如图5所示：
数控直流电流源设计制做
数控直流电流源1 方案比较，设计与论证1.1 控制方案比较方案一（见图1）此方案是传统的模拟PID控制方案，其优点是不占用CPU处理器的时间，对处理器性能的要求比较低。
但模拟PID控制方式的参数不易匹配，调节时间长，难以把精度做得很高，并且难以实现题中要求的良好的人机交互功能。
图1 控制方案一框图方案二（见图2）此方案采用摩托罗拉16位DSP芯片56F807为核心处理器来实现，该平台具有高处理速度，适合实现复杂的算法和控制。
这种方案可以方便地实现PID的控制算法。
本设计采用了方案二。
图2 控制方案二框图1.2 检测方案比较方案一 直接对负载进行采样直接对负载进行采样简单易行。
但由于负载电阻为可调节电阻，输出可能有电流可能会受接触电阻的变化而不稳定，故不宜选取。
方案二 对采样电阻进行采样采样电阻采用标准精密电阻，阻值稳定，将阻值的变化对电流的影响降低到最小程度。
另外，对采样电阻进行采样，有效避免了外接测量电路对电流的影响。
因此采用方案二。
2 理论分析2.1 PID 控制算法PID 是一种在单片机控制中常用的算法, PID 控制由于其具有控制方法简单、稳定性好、可靠性高和易于现场调试等优点，被广泛应用于工业过程控制。
其输入e (t)与输出u (t)的关系为[1]⎰++=t d i p dtde(t)K d e(τK e(t)K u(t)0)τ 数字PID 控制算法是以模拟PID 调节器控制为基础的，由于单片机是一种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差计算控制量。
但是如果采样周期T 取得足够小，采用数值计算的方法逼近可相当准确，被控过程与连续控制十分接近。
离散化后的PID 算式为：[1]()001u e e T T e T T e K u ij i i d j i i i +⎥⎦⎤⎢⎣⎡-++=∑=- 式中：K : 比例系数u o : 偏差为零时的控制作用T i : 积分时间T d : 微分时间T : 采样时间以上公式称为位置式算法。
数控直流电流源
数控直流电流源（第一题）摘要：本系统以直流电压源为核心，AT89S52单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电压源的输出电流，设置步进等级可达0.1V，并可由数码管显示实际输出电压值和电压设定值。
本系统由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（DAC0832）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电压的变化而输出不同的电压。
实际测试结果表明，本系统输出电压稳定，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±1％，输出电压可在0V----18V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压源的领域。
一方案设计与论证1.1．总体设计方案与比较：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稳压源的变化；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1.1所示：二模块电路设计及比较系统硬件以AT89S52单片机为核心，外围包括电源模块、数码管显示模块、D/A转换模块及恒压源模块。
2．1 电源模块：本设计共用到电源有四种：即±5V，±15V.2.1.1 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2.1a 整流和滤波电路：整流作用是将交流电压U2变换成脉动电压U3。
滤波电路一般由电容组成，其作用是脉动电压U3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压U4。
b 稳压电路：由于得到的输出电压U4受负载、输入电压和温度的影响不稳定，为了得到更为稳定电压添加了稳压电路，从而得到稳定的电压U。
+5V其中+5 V给DAC0832,单片机供电；-5V为ICL7107参考电压。
要求输出的电压最大值为18V，取样电阻为0.37欧图2.2中电路提供+5V的电源；主要用于单片机（AT89S52）、数码显示（包括74LS164,ICL7107）。
数控直流电流源的设计与实现
数控直流电源的设计与实现一、实验目的１．了解数控技术和电源技术。
２．熟悉微机原理及其接口技术。
３．运用微机系统实现一个数控直流电源。
二、实验内容与要求基于80x86实验箱平台设计并制作数控直流电源。
要求由键盘预置输入直流电压在0～＋9.9V之间的任意一个值，数控直流电源输出，且输出电压与给定值偏差不大于0.1V。
主要技术指标：（1）输出电压：范围0～＋9.9V，纹波不大于10mV，电压值由数码管显示；（2）具有“+”、“-”步进调整的功能，步进0.1V；（3）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）。
三、实验报告要求１．设计目的和内容２．总体设计３．硬件设计：原理图（接线图）及简要说明４．软件设计框图及程序清单５．设计结果和体会（包括遇到的问题及解决的方法）四、总体设计采用8086处理机构成该系统的核心——数控模块，与基本接口实验板相连，通过软件编译实现设计各种功能的实现，输出部分也不再采用传统的调整管方式，而是在D/A转换后，经过稳定的功率放大电路得到。
由于使用了微处理器，整个系统可编程实现，系统的灵活性大大增加。
系统设计框图如图1所示。
图1 方案三系统设计框图为实现数控直流电源的各项功能，系统分为三个组成部分：键盘/显示电路，数控模块，稳压输出电路。
下面介绍系统各部分的基本功能：（1）键盘/显示电路：该电路的显示部分又可分为电压预制值显示电路和电压实际输出值显示电路。
系统利用可编程并行接口8255单元电路构成实验板上4*4小键盘的接口和LED 数码管电路的接口，从而识别键码同时显示电压预置值；在得到实际输出值后，实验板上提供了模数转换ADC0809单元电路，转化成数字量后传递给LED数码管就可以显示实际输出值。
（2）数控模块：该部分主要由8086微处理器和数模转换DAC0832单元电路组成。
其中通过编写汇编语言程序控制8086微处理器快速完成各功能所需的复杂运算，然后数模转换电路DAC0832可将运算所得的数字量转换为模拟量。
数控直流电流源 (2)
数控直流电流源 (2)摘要: 本设计由三个部分组成，键盘与显示，基于单片机的控制器，稳流电源。
以89C52为主控单元，以数模转换器DAC0832输出参考电压，以该参考电压控制电压转换模块LM350K的输出电压大小，设计实用，精度高。
A bstract: This design is consisted of three elements, The controller based on microintrollers89C52，Keyboard and display，Stable electric current source. The51 synthesized with HD7279，achieve the aim to control the output current.一.方案论证与比较1.电源部分（1）开关电源采用单极开关电源，由220V交流整流后，经开关电源稳压输出。
该方案的优点是电路的效率较高，可以达到70%37V时可以提供1.5A的电流，本产品要求的最大电流为2A，所以必须用两个LM317并联，但是由于并联后两个LM317工作电流负载不均衡，使电路稳定性降低。
鉴于以上原因，本设计采用了单片LM350K。
LM350K可以提供最大为5A电流，满足本设计要求，而且不存在两片芯片同时运行中所产生的不同步问题，故性能比较优良，且电路稳定性提高。
本主电路的原理是通过MCU控制D/A的输出电压大小，通过放大器放大，给电压模块作为最终输出的参考电压，真正的电压，电流还是由电压模块LM350K输出。
为了达到2A的输出电流，LM350K必须选用金属外壳封装，并且带稍大面积的散热片3.DAC0832 为了实现对输出电流的数字控制，该设计选用了DAC0832。
DAC0832是一款常用的数模有两种连接模式，一种是电压输出模式，另外一种是电流输出模式，为了设计的方便，选用电压输出模式，引脚Iout1和Iout2之间接一参考电压。
直流数控电流源的设计与实现.
直流数控电流源的设计与实现直流数控电流源的设计与实现类别：单片机/DSP流电流源作为稳定电源的分支，在工程技术和测量领域中有着重要的实用价值，其涉及的应用由稳定电磁场、校正电流表等扩展至激光、超导、现代通信和传感技术等领域。
基于模拟电路的电流源虽然可以实现高精度、宽电流范围输出，但其结构复杂, 调整困难，指示不直观。
随着单片机技术的发展，数字控制电流源开始出现，其以控制灵活、调节方便等特点展示了良好的应用前景。
一般的恒流电流源往往是电流值固定，或是有限数值档的电流值输出，不便于通用。
数字控制的电流源则通过单片机作为核心控制器，通过键盘设置所需的电流值，电流值取值范围大，使用方便灵活。
本文将介绍数字电流源设计方案，实现基于单片机控制的程控电流源硬件及软件设计。
数控电流源硬件设计数字控制电流源可以有多种方案，如基于PWM技术的开关电源、基于模拟器件的模拟反馈压控，以及基于微控制器的数字反馈数控方案。
本设计采用基于微处理控制器的数字控制方案，硬件系统框图如图1所示。
利用单片机AT89C51将输入的控制信号进行处理输出数字量，再把输出的数字量转换成模拟电压量，最后把转换后的模拟电压量进行电压/电流的转换供给负载。
图1 硬件电路框图 1 单片机控制与显示电路直流数控电流源原理图如图2所示。
控制电路由AT89C51、晶振、按键等构成，包括单片机时钟电路、复位电路以及按键输入电路。
该电路的工作原理为：AT89C51单片机通电后复位，P0和P1口均输出高电平。
当按键输入电路给电路输入控制信号后，通过程序控制经过内部处理，在P0及P1口输出处理后的信号。
P0的信号送至DAC0832的数字输入端进行数模转换，P1的输出信号送至显示电路进行显示。
键盘作为输入控制的信号，如图2所示，总共有8个按键，具体功能为：++键用于实现步进加，--键用作实现步进减，S1～S4用于实现从最低位至最高位设置时的位选，位选后，由+、-键调节各位的数值。
数控直流电源课程设计
简易数控直流电源摘要：随着时代的快速发展，数字电子技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，本文将介绍一种数控直流稳压电源，本电源由模拟电源、显示电路、控制电路、数模转换电路、放大电路四部分组成.准确说就是模拟电源提供各个芯片电源、数码管、放大器所需电压;显示电路用于显示电源输出电压的大小。
同时分析了数字技术和模拟技术相互转换的概念。
与传统的稳压电源相比具有操作方便，电源稳定性高以及其输出电压大小采用数码显示的特点。
一、设计任务设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。
其原理示意图如下：二、设计要求1．基本要求（1）输出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV；（2）输出电流：500mA；（3）输出电压值由数码管显示；（4）由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减；（5）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出±15V，＋5V。
2．发挥部分（1）输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值；（2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）；（3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。
三、系统组成与原理概述本文所设计的数控直流电源与传统稳压电源相比，具有操作方便、电压稳定度高的特点，其输出电压大小采用数字显示，原理方框组成图见图１。
它共由六部分组成。
输出电压的大小调节通过“＋”、“－”两键操作，控制可逆计数器分别作加、减计数，可逆计数器的二进制数字输出分两路运行：一路用于驱动数显电路，指示电源输出电压的大小值；另一路进入Ｄ／Ａ转换电路，Ｄ／Ａ转换器将数字量按比例转换成模拟电压，然后经过射极跟随器控制调整输出级输出所需的稳定电压。
为了实现上述几部分电路的正常工作，需另制±１５Ｖ和±５Ｖ的稳压直流电源及一组未经稳压的１２～１７Ｖ的直流电压。
四、分析1、电压输出范围0~9.9V,步长0.1V,共有100种状态,8位字长的D/A转换器具有256种状态,能满足要求。
课程设计—数控直流电流源
湖南商学院综合电子设计实验数控直流电流源的设计学院：计算机与电子工程学院学生姓名：许朝霞、张望辉、胡啸学号：090910059、090910070、090910066 指导教师：苏岱安职称副教授专业：电子信息工程班级：电信 0902完成时间： 2012 - 10数控直流电流源1 设计任务及要求1.1 设计任务设计并制作数控直流电流源。
输入交流200～240V，50Hz；输出直流电压≤10V。
其原理示意图如下所示。
图1.1 原理图1.2 设计要求1.2.1 基本要求（1）输出电流范围：200mA～2000mA；（2）可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1％+10 mA；（3）具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA；（4）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1％+10 mA；1.2.2 发挥部分（1）输出电流范围为20mA～2000mA，步进1mA；（2）设计、制作测量并显示输出电流的装置(可同时或交替显示电流的给定值和实测值)，测量误差的绝对值≤测量值的0.1％+3个字；（3）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的0.1％+1 mA；（5）其他。
2 方案设计与论证2.1 设计思想采用改进型的单输出端单向电流源电路来产生恒定电流。
该方法是用精密电阻取样得到反馈电压，将反馈电压与高精度的参考电压比较得到误差电压，此误差电压经放大后输出控制调整管的导通程度，使预设电流值和实测电流值的逐步逼近，直至相等，从而达到数控的目的。
从题目的要求来分析，该题目最大的难点在于大电流输出和高精度控制，所以在具体的方案确定中，大电流、功耗，以及精度、误差等都是我们所必须要考虑和克服的。
2.2 方案论证对于数控直流电流源的设计有很多方案，下面做一下介绍：方案一：方框图如图2.1所示，数控直流电流源由键盘、控制器、显示器、数模转换、电压电流转换和模数转换等部分组成，键盘的作用是设定电流值和确定电流步进值；控制器的作用是将设定电流值的8位（或12位）二进制输出；显示器的作用是显示设定电流值；数模转换的作用是设定电流值的数字量转换为模拟量；电压电流转换的作用是将电压转换成恒定电流输出；模数转换的作用是将输出的模拟量再转换为数字量反馈到控制器，使实际输出电流值与设定电流值一致。
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课程设计任务书
一、设计题目：数控直流电流源的设计与制作
二、主要内容及要求
1．功能与主要技术指标
（1）输出电流：0∽1A步进可调，调整步距4mA；误差≤0.1mA
（2）输入电压：12V；
（3）显示：输出电压值用LED数码管显示；
（4）电流调整：由“+”、“-”两按键分别控制输出电流的步进增减；
（5）输出电流预置：输出电流可预置在0∽1A之间的任意一个值；
（6）其它：自制电路工作所需的直流稳压电源，输入电压为±12V，+5V；
三、进度安排
任务设计2012年3月12日—2012年3月16日
练习制作2012年3月19日—2012年3月23日
数控直流电流源设计与制作
一、设计任务和技术要求
1、设计一个数控直流电流源
2、输出电流0～1A，手动步进4mA增、减可调，误差不大于0.1mA；
3、负载供电电压＋12V，负载等效阻值10欧姆；
4、电路应具有对负载驱动电流较好的线性控制特性；
二、总体设计方案原理及结构框图
数控直流电流源共有六部分组成，其中输出电流的调节是通过“+” 和“-”两个按键来操作的；步进电流精确到0.1A以手动控制可逆计数器分别作加，减计数；控制数字量为8位二进制码：00000000～11111111增、减变化。
可逆计数器的二进制数字输出分两路运行，一路用于驱动数字显示电路，精确显示当前输出电流值；另一路进入数模转换电路（D/A转换电路）；数模转换电路将数字量按比例，转换成模拟电流，然后经过射极跟随器的控制,调整输出级，使输出稳定直流电流。
图2-1电路结构原理框图
三、部分模块原理及结构图
1、74LS193芯片
74LS193具有同步可逆计数功能、异步清零功能、异步并行置
数和保持功能。
与
是为74LS193级联时使用的。
级联时只要把低位的端、端分别与高位的CP U、CP D连接起来，各芯片的CR 端连接在一起, 端连接在一起，就可以了。
图3-1 74LS193引脚排列图和逻辑功能示意图CR异步清零端，高电平有效；
异步置数，低电平有效；
CPU加法计数脉冲输入端，上升沿触发；
CPD减法计数脉冲输入端，上升沿触发；
进位脉冲输出端；
BO CO
BO
CO
LD
LD
CO
借位脉冲输出端。
2、D/A 转换控制单元电路
工作原理：数模转换电路采用一个DAC0832集成块，它是一个8位数/模转换电路。
由于DAC0832不包含运算放大器，所以需要外接一个运算放大器相配，才构成完整的D/A 转换器，低位DAC 输出的模拟量经过9：1分流器分流后与高位DAC 输出模拟量相加后送入运放，具体实现由900欧姆和100欧姆的电阻相并联分流实现。
运放将其转换成与数字端输入的数值成正比的模拟输出电压，运放采用的是低噪声的NE5534芯片。
DAC0832 芯片主要功能引脚的名称和作用如下：
图3-2 D/A 转换控制单元
DI7~DI0：8 位二进制数据输入端； ILE ：输入锁存允许，高电平有效 CS ：片选信号，低电平有效
WR1，WR2：写选通信号，低电平有效 XFER ：转移控制信号，低电平有效 Rf ：内接反馈电阻，Rf=15KΩ； IOUT1，IOUT2：输出端，其中 IOUT1 和运放反相输入相连，IOUT2 和运放同相输入端相连并接地端。
Vcc ：电源电压，Vcc 的范围为+5V~+15V ； Vref ：参考电压，范围在-10V~+10V;
BO
GND：接地端。
当ILE=1,CS=0,WR=0，输入数据d7~d0 存入8 位输入寄存器中，当WR2=0，XFER=0 时，输入寄存器中所存内容进入8 位DAC 寄存器并进行D/A 转换。
当DAC0832 外接运放A 构成D/A 转换电路时，电路输出量V0 和输入d7~d0 的关系式为：
3、电压-电流转换驱动单元
工作原理：由D/A转换控制单元经过死去校正输出的电压，通过A6放大器、N沟道管、电容、电阻处理转换成稳定直流电流。
图3-3 电压-电流转换驱动单元
4、克服死去校正电压单元
工作原理：D/A转换控制输出的电压进入克服死去校正单元，通过滑动变阻器和电阻从而进行控制模拟量，再经过放大器对这个模拟电压进行放大，以实现克服死去电压校正。
图3-4 克服死去校正电压单元
5、加减计数器
工作原理：此部分电路主要用两个按钮开关作为输出电压增和减的调整键，与可逆计数器的加计数CPU时钟输入端和减计数CPD 时钟输入端相连，可逆计数器采用两片四位十进制同步加/减计数集成块74LS193芯片级联而成。
图3-5 加减计数器
四、电路系统参数计算公式
U0=-(R13/R P2*U i+R13/R11*U RP1) U0=-(V i1+V i2)
I d=I d0*(U gs/V gs(th)-1)2
I=12/R9+R P1+R11
U0=I*U i/R P1+12/ R9+R P1+R11五、系统电路原理总图
图5-1系统电路原理总图
六、元器件清单
七、调试、测试用仪器设备清单。