基于单片机的数控电流源的设计。

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基于单片机的数控电流源的设计

南京邮电大学实验开放项目项目名称：基于单片机的数控电流源设计学院：光电工程学院导师：张胜姓名：石晓娜、梅阳阳、丁嘉毅、赵敏、朱振东二零一四年二月基于单片机的数控电流源的设计摘要恒流源,是一种能够向负载提供恒定电流的电源。

恒流源的应用范围非常广泛,并且在许多情况下是必不可少的。

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。

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STC-89C52为控制核心，采用了高共模抑制比低温漂的运算放大器LM324和自制达林顿管构成恒流源的主体，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LCD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。

在软件设计上采用增量式PWM控制算法，即数字控制器的输出只是控制量的增量。

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：恒流源、PWM控制算法、数字控制、单片机控制引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。

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，设备和外围条件越优越，那么设备的寿命更长。

基于此，人们对数控恒定电流器件的需求越来越迫切。

众所周知，许多科学实验都离不开电源，并且在这些实验中经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求，然而目前实验所用的直流电源大多输出精度和稳定性不高；在测量上，传统的电源一般采用指针式或数码管来显示电压或电流，搭配电位器来调整所要的电压及电流输出值。

使用上若要调整精确的电压或者电流输出，须搭配精确的显示仪表监测，又因电位器的阻值特性非线性，在调整时，需要花费一定的时间，况且还要当心漂移，使用起来非常不方便。

基于单片机的数控直流电流源设计

忽略集成运放器的输入偏置电流，结果负载Ｒ。上输出电流ＩＦＵ。瓜。，此输出电流的极性可由外加电压Ｕ。控制，而负载电流大小则决定于ｕ。和Ｒ。的数值ｉ３Ｊ。
Ｔｌ和Ｔ２组成ＮＰＮ型达林顿复合管电路，以满足输出电流大的要求１４１。达林顿管、运算放大器采用１５Ｖ电源供电。
动值及越限次数等有用信息打印出来。
的键盘与单片机接口时只需要８根Ｉ／Ｏ口线，并且键盘上各按键功能的分配可以通过软件设计做得十分合理。设置０～９共十个数字键，步进键“＋”、“一”等。利用ＬＣＤ可同时显示预置电流值、实测电流值，非常直观。
２．７语音播报和打印模块输出电流值发生变动时，语音电路可实时播报当前预置电流值和实测电流值。输出电流稳定后则不再播报。按下打印键，用户可将当前电流值、电流最大变
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、医疗及工业生产中获得了越来越广泛的应用。普通电流源存在以下问题：用电位器进行调节，输出电流值无法实现精确步进，输出电
内含８ｋｂｙｔｅｓ的可反复擦写的Ｆｌａｓｈ只读程序存储器和２５６ｂｙｔｅｓ的随机存取数据存储器（ＲＡＭ），３２个外部双向输入，输出（Ｉ／Ｏ）端口，同时内含２个外中断口，３
电压值进行采样，经过运算放大器放大后送入Ａ／Ｄ转
图６软件流程囤
万方数据
４电路测试结果改变负载电阻值，测量实际流过负载的电流，测试结果见表ｌ所示。电流预置值和万用表实测值基本吻
合，绝对误差不超过４ｍＡ。
裹１测试数据
预置值／ｍＡ万用表实测值／ｒａＡ绝对误差／ｍＡ相对误差／％纹波电流／ｍＡ
５结束语
上述研究开发的数控直流电流源经实际使用，效果良好。主要有以下特点：最大输出电流可达４Ａ；输出电流值可精确预置，且预置值和实测值在ＬＣＤ上同时显示，便于校对；最小可实现ｌｍＡ精确步进；纹波电流小于０．２ｍＡ；总之，本数控直流电流源源功能全面，工作稳定可靠，操作简单，精度很高，有极大的推广及应用价值。参考文献：

基于单片机的数控直流电流源设计与仿真

基于单片机的数控直流电流源设计与仿真摘要：本文是采用AT89S52控制的数控恒流电流源进行研究设计的，然后使用Proteus进行仿真。

设计使用AT89S52单片机作为核心芯片，由键盘和显示模块，电压、电流转换装置等组成的数控直流电源。

运用Proteus软件仿真，验证了设计方法的正确性，节省了开发成本。

关键词：稳压电源；AT89S52；LCD显示；Proteus仿真0引言在现代测控技术中普遍使用数控电源，由于普通电源在工作时会产生的误差，系统的精确度受到了影响。

数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以升级。

微型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很好的发展条件，数控直流电流源是一种普遍使用的电子仪器，广泛应用于现代的教学实验和科学研究等领域。

1方案数控直流电源设计采用单片机作为核心控制，基本原理简单，实现比较方便，电源的电流值也可以调整到较精确的数值，同样的也是采用LCD进行显示。

此方案采用保持电阻恒定而改变输入电压的方法来改变电流的大小。

利用高精度D/A转换器在单片机程序控制下提供可变的高精度的基准电压，该基准电压经过V/I转换电路得到电流，再通过A/D转换器将输出电流反馈至单片机进行比较，调整D/A的输入电压，从而达到数控的目的。

该方案的难点在于稳定恒流源的设计和高精度电流检测电路的设计。

特点是可精确的控制电流的步进量，负载变化对电流输出的影响较小。

2硬件设计2.1单片机最小系统（1）AT89S52单片机。

AT89S52单片机是系统的核心部件，它是一种带8KB可擦除只读存储器的低电压，高性能的单片机。

AT89S52单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

此单片机共有4个8位的并行双向I/O口，分别记作P0、P1、P2、P3。

在本设计中P1口只作为通用数据I/O口使用，所以在电路结构上与P0口有些不同。

P2口地址为A0H，位地址为A0H～A7H。

P2口既可以作为系统高位地址线使用，也可以为通用I/O口使用，所以P2口电路逻辑与P0口类似。

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。

基于单片机的数控电流源设计

基于单片机的数控电流源设计摘要文中设计一种基于单片机控制的数控电流源。

核心部件是单片机,实现量程可选、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。

经实验测试证明,此设计具有较高的控制精度。

关键词单片机;数控本文所设计的数控电流源采用PIC16F877A单片机为核心部件,键盘、显示、D/A、开关电源等模块为外围电路。

1设计要求和总体设计思路1.1设计要求本设计要求:输入220V,输出最高12V;通过键盘控制输出电流,步长为0.01A;采用LED显示输出电流,精度为0.02A;电流源稳流范围为(0.2-1)A。

1.2总体设计思路本设计采用开关电源,以达到输出范围和精度以及纹波的要求。

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来控制D/A的输入,从而控制电流值的方法。

本系统主要由数控部分、电源部分和键盘显示电路组成。

系统原理框图如图1所示。

图1数控电流源原理框图2硬件电路设计及软件选择根据数控电流源的设计要求,系统主要由控制模块、电源模块、D/A模块及键盘显示模块构成。

2.1控制模块的选择本设计采用的是PIC16F877A单片机控制。

与AT89C51单片机相比,PIC16F877A采用哈佛结构,能实现指令的单指节化,有精简指令集技术,寻址方式简单,I/O口驱动能力强,具备I2C和SPI串行总线端口,外围电路简洁,不仅便于开发,而且还可节省用户的电路板空间和制造成本。

程序保密性强,有低功耗、宽电压设计,能将相当一部分外围器件结合到一起,使用方便,抗干扰性能提高。

2.2电源模块的选择电源模块一般主要采用全桥整流加电容滤波电路、三端稳压集成电路外接扩流管和开关电源电路。

全桥整流加电容滤波电路广泛应用于一些要求不太高的直流电流源中,其驱动能力和后级的滤波电容有关,该电路显著的特点就是能够比较好的满足电流的瞬态相应,而如果负载要求持续的大电流输出,该电路将无能为力。

基于单片机数控直流电流源

基于单片机的数控直流电流源设计摘要：本系统采用单片机作为核心，辅以带反馈自稳定的串调恒压源，可以连续设定20mA---2000mA的电流值，根据设定的电流值，单片机由A/D574对精密电阻康铜丝电压的监控，由D/A0832直接控制输出电流，形成闭环回路，保持恒流。

为了满足精度要求，采用单片机自动控制换档电路，形成粗调和微调结合，保证了精度。

由于使用了双闭环控制，不仅提高了系统的稳定性，而且，保证了调节电流源的精度。

系统的自我保护和报警功能，具有一定的智能性，同时，增加了其运行的安全性和可靠性。

关键词：数控；直流；单片机；电流源目录一引言 (1)二课题原理 (2)三设计方案 (3)3.1方案设计比较与论证 (3)3.2理论分析计算 (4)四系统总体设计 (6)4.1硬件设计 (6)五软件设计 (12)5.1系统软件流程图 (12)5.2模块软件流程图 (13)六调试 (15)6.1硬件调试 (15)6.2软件调试 (15)6.3联机调试 (15)七测试数据与结果分析 (15)八结束语 (17)参考文献 (18)附录1：核心板FPGA IO引脚分配表 (19)附录2：核心板FPGA 外扩IO引脚分配表 (23)附录2：汇编程序 (26)一、引言：科学技术是第一生产力,科技进步与创新是推动经济和社会发展的决定性因素。

科研与创新训练是培养创新意识、提高创新能力、培养创新型人才的有效途径。

科研与创新训练是大学生成长成才的内在需要，科研与创新训练有利于促进大学生专业知识和技能的学习与提高. 科研工作就其实质来说，就是一种发现新问题、提出新见解、拟定新对策的创造性活动。

而发现、分析和解决新问题的过程，正是一个人创新意识、创造性思维能力和创造能力及奉献科学精神的全面展现过程。

科研与创新训练有利于培养大学生刻苦钻研的精神.收集丰富的资料,研究最新的科技成果,掌握科学的方法论,才能具备一定的创造力,才能步入创造的天地。

基于89C2051单片机控制的数控直流电流源设计

基于89C2051单片机控制的数控直流电流源设计康学福【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2014(000)006【摘要】数字化电源的发展，已经形成了一门综合性的学科。

在现代化工农业生产、通信、电子仪器仪表、国防事业以及高新技术的装备中，高可靠性、高效率的电源，是不可缺少的设备之一。

该设计采用89C2051单片机作为控制单元，利用X9241数字电位器、模/数转换器与恒流源电路部分构成数控可调的恒流电流源，系统中主要应用了数字电位器，它的输出电压作为恒流源部分的参考电压，该电压通过电压跟随器送入恒流源控制电路，从而实现恒流的输出。

输出电流的给定由输入键盘来设定，89C2051通过I2C总线方式与X9241实现数据的传输。

显示采用4位LED数码管，显示驱动采用软译码方式。

%The digital power supply has formed a comprehensive discipline. The power supply with high reliability and high efficiency is one of the necessary equipments in the modern industry and agriculture production,communication,electronic in-strumentation,national defense and high-tech equipments. 89C2051 single chip microcomputer is used as the control unit in this design. The constant current source with numerical control and adjustability is made up byX9241 digital potentiometer,A/D converter and constant current source circuit. The system is applied mainly to the digital potentiometer. Its output voltage is taken as the reference voltage of the constant current source. The voltage is sent into constant current source control circuitthrough a voltage follower to achieve the constant current output. The output current is set by the keyboard. The data transmission of 89C2051 is realized by I2C bus and X9241. The four-bit LED nixie tube is adopted for display. The soft decoding mode is em-ployed for display drive.【总页数】4页(P136-139)【作者】康学福【作者单位】天水师范学院工学院，甘肃天水 741001【正文语种】中文【中图分类】TN919-34;TM919【相关文献】1.基于单片机SPCE061A数控直流电流源的设计 [J], 徐柳娟;杨启尧2.基于单片机控制的数控直流电流源设计 [J], 孙英;邢庆国;徐桂芝;于青;3.基于单片机的数控直流电流源设计与实现 [J], 李萍;高思宇;李业明;朱洪涛4.基于单片机控制的数控直流电流源设计 [J], 孙英;邢庆国;徐桂芝;于青5.基于单片机的数控直流电流源设计与仿真 [J], 李文瑞因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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。

基于单片机的数控恒流源设计

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是指利用单片机控制程序实现数字恒流源。

可以用于研究实验室中的电路测试，工厂自动化测试，航空电子测量，通讯等各种设备中对电流源做准确测量。

数控恒流源有效控制了输出电流大小，从而使电路中恒流保持在规定的电流值。

基于单片机的数控恒流源的设计，首先要选择单片机，单片机的功能越强大，能控制的电流越精确，相应的性能越好，如常用的均为大功率晶体管 MOS6553，MOSFET等。

然后确定电路，它拥有使能、放大两个部分，使能部分实现电流控制，当控制信号为高电平时，使能部分的电源开启，否则保持在空闲状态；放大部分实现电流的分配和调整，以此来调节输出的电流大小。

完成电路设计之后，根据电路原理编写单片机控制程序，使之可以按照所要求的电流进行调节，最后实现电路的连接，做好容错措施，便可以完成数控恒流源的设计。

基于单片机的数控恒流源设计不仅易于操作，而且可以精确控制输出电流，具备稳定可靠的特性，是我们在实际应用中的绝对优势之一。

基于单片机的数控直流电流源设计

摘要利用单片机所具有的智能测控特点，设计制作了基于单片机的“数控直流电流源”。

该电流源具有设定准确、输出电流稳定、可调范围全程线性等特点。

本设计由两大模块组成：①大功率压控电流源模块；②单片机应用系统模块。

前者是电流源的核心，起着恒流调节、抑制纹波电流的关键作用；后者则起着设定电流源输出、改善电流调节精度、消除小电流输出的非线性等作用。

本系统由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（TLC5615）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流。

单片机系统还兼顾对恒流源进行实时监控，输出电流经过电流/电压转变后，通过A/D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，再经单片机分析处理，通过数据形式的反馈环节，使电流更加稳定，这样构成稳定的压控电流源。

实际测试结果表明，本系统输出电流稳定，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±5mA，输出电流可在20mA~2000mA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流源的领域。

此外，还实现了变增益测量，提高了电流的测量精度。

本电流源采用LCD显示界面，使用直观方便。

关键词：单片机，数控，转换，PID控制AbstractBy making good use of the intelligent measure and control function of the Microprogrammed Control Unit(MCU), the numerical-controlled direct current source is designed and made. This direct current source not only can steadily output, but also can be accurately initialized, and adjusted linearly at a wide range. The design is composed of two basic modules: ①The high-power voltage-controlled current source module; ②The MCU application system module. The former one is the hard core of the current source, while keeping the output current steadily and restraining its ripple. The latter one controls the initialization of the output, improves the precision of the output signal and eliminates the nonlinear effect at the low output terminal made by small signals. In addition, the design realizes the measurement to make the gain variable. In the system, the digital programmable signal from SCM is converted to analog value by DAC (TCL5615),then the analog value that is isolated and amplified by operational amplifiers, is sent to the base electrode of power transistor, so an adjustable output current can be available with the base electrode voltage of power transistor. On the other hand, The constant current source can be monitored by the SCM system real-timely, its work process is that output current is converted voltage, then its analog value is converted to digital value by ADC, finally the digital value as a feedback loop is processed by SCM so that output current is more stable, so a stable voltage-controlled constant current power is designed. The test results have showed that the system can output a stable current, which has no influence with load and environment temperature, and can output a precise current of ±5mA error with a width, which can be set liberally in 20mA~2000mA, so it can be applied in need areas of constant current source with high stability and low power.so that we improve the measure precision of the current source. Besides, using LCD makes the direct current source more convenient to use.KEY WORDS: MCU gital-control, transition, PID control arithmetic目录摘要 (I)Abstract ..................................................................................................................... I I 目录 .. (1)第一章绪论 (3)1.1课题研究的重要意义 (3)1.2数控直流电流源的应用 (3)1.2.1 在计量领域中的应用 (3)1.2.2 在半导体器件性能测试中的应用 (4)1.2.3 在传感器中的应用 (4)1.2.4 现代大型仪器中稳定磁场的产生 (5)1.2.5 在其它领域中的应用 (5)1.3 数控直流电流源的发展历程 (6)1.3.1 电真空器件数控直流电流源的诞生 (6)1.3.2 晶体管数控直流电流源的产生和分类 (6)1.3.3 集成电路数控直流电流源的出现和种类 (6)1.4 国内外研究现状 (6)第二章系统总体方案设计 (8)第三章系统硬件电路设计 (10)3.1 电源模块 (10)3.2 单片机主模块 (12)3.3 V/I转换电路和功率放大电路 (12)3.4 输出电流采样电路 (13)3.5 D/A转换电路 (14)3.5.1 TLC5615功能简介 (15)3.5.2 TLC5615工作原理 (16)3.5.3 TLC5615与AT89C51单片机接口 (17)3.6 A/D转换电路 (18)3.7 数码管显示电路 (20)3.7.1 ZLG7289 简介 (21)3.7.2 控制指令 (23)第四章PID控制算法和控制目标的产生 (30)第五章系统的软件设计 (32)5.1 软件主模块 (32)5.2 按键显示 (32)5.3数值处理原理 (33)5.4 程序流程方框图 (34)5.4.1 主程序流程图: (34)5.4.2 PID算法程序流程图 (35)5.4.3 中文液晶显示： (35)5.5 主要程序 (36)5.5.1 MAIN_DISPLAY (36)5.5.2 NUM_CHANGE (37)5.5.3 DA_change (37)第六章性能分析与测试 (39)6.1输出电流波形测试 (39)6.2输出电流测试 (39)6.3纹波电流测试 (40)总结 (42)致谢 (44)参考文献 (45)附录：第一章绪论1.1课题研究的重要意义众所周知，许多科学实验都离不开电源，并且在这些实验中经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求，然而目前实验所用的直流电源大多输出精度和稳定性不高；在测量上，传统的电源一般采用指针式或数码管来显示电压或电流，搭配电位器来调整所要的电压及电流输出值：使用上若要调整精确的电压或者电流输出，须搭配精确的显示仪表监测，又因电位器的阻值特性非线性，在调整时，需要花费一定的时间，况且还要当心漂移，使用起来非常不方便。

基于单片机的数控恒流源设计

摘要本系统以直流电流源为核心，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，并由液晶显示（LCD）显示出实际输出电流值和电流设定值。

本系统由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（TLV5638）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流。

在通过键盘设定好需要输出电流值后，单片机对设定值按照一定的算法进行处理。

经D/A输出电压控制恒流源电路输出相应的电流值。

单片机系统还兼顾对恒流源进行实时监控，输出电流经过电流/电压转变后，通过A/D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，再经单片机分析处理，通过数据形式的回馈环节，使电流更加稳定，这样构成稳定的压控电流源。

实际测试结果表明，本系统与传统稳压电流源相比，具有操作方便、输出电流稳定度高的特点。

关键词：直流电流源；单片机；压控电流源ABSTRACTIn this system the DC source is center and 89S52 version single chip microcomputer (SCM) is main controller, output current of DC power can be set by a keyboard which step level reaches 1mA, while the real output current and the set value can be displayed by LCD. In the system, the digitally programmable signal from SCM is converted to analog value by DAC (TLV5638), then the analog value which is isolated and amplified by operational amplifiers, is sent to the base electrode of power transistor, so an adjustable output current can be available with the base electrode voltage of power transistor. Using the keyboard to set the needed output current value, The SCM based on some specific algorithm to deal the certain settings for processing. Corresponding voltage output by the ADC output voltage-controlled current source circuit.On the other hand, The constant current source can be monitored by the SCM system real-timely, its work process is that output current is converted voltage, then its analog value is converted to digital value by ADC, finally the digital value as a feedback loop is processed by SCM so that output current is more stable, so a stable voltage-controlled constant current power is designed. The test results have showed that this system, compared with the traditional regulated current source, has easy to operate and features high output current stability.KEY WORDS:DC Current Source；single chip microcomputer(SCM)；V oltage-controlled -current source目录第一章绪论 ........................................................................................... 错误!未定义书签。

基于单片机的数控恒流源设计-----硬件设计(DOC)

2.硬件设计
经初步分析设计要求，得出总体电路由以下几部分组成：电源模块，MCI微
控制器、键盘、显示模块、D/A转换模块、恒流源模块、数据采集模块，以下就各电路模块给出设计方案。
2.1MCU控制方案
采用单片机作为控制模块核心。单片机最小系统简单，容易制作PCB算术
功能强，软件编程灵活、可以通过ISP方式将程序快速下载到芯片，方便的实现程序的更新，自由度大，较好的发挥C语言的灵活性，可用编程实现各种算法和逻辑控制，同时其具有功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点。
方案二：采用串行D/A转换芯片
采用串行数/模转换芯片TLC561来构成D/A转换模块。TLC5618是带有缓冲基准输入的双路12位数模转换器，通过CM0兼容的3线串行总线，可对TLC561釀现数字控制。器件接收的用于编程的16位字的前4位产生数据的传送模式，后12位产生模拟输出。输出电压为基准电压的两倍.且单调变化。数字输入端带有斯密
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。但本系统的设计只需要显示电流的数值，对其他的没有什么要求，故不采用本方案。
方案二：使用LED数码管显示。
由于LED数码管具有显示清晰、亮度高、使用电压低寿命长等特点，因此在单片机应用系统中，通常使用它显示各种数字和字符。在本系统的设计中，只需要显示电流的数值，使用多位LED数码管能够满足要求，故采用LED数码管显示
“0”和“1”，开关的一端（列线）通过电阻接VCC,而接地是通过程序输出数字“0”实现的。键盘处理程序的任务是：确定有无键按下，判断哪一个键按下，键的功能是什么；还要消除按键在闭合或断开时的抖动。两个并行口中，一个输出扫描码，使按键逐行动态接地，另一个并行口输入按键状态，由行扫描值和回馈信号共同形成键编码而识别按键，通过软件查表，查出该键的功能。其电

基于单片机探讨数控直流电流源的设计

基于单片机探讨数控直流电流源的设计本系统采用AT89S51单片机为控制核心，输以带反馈自稳定的串调恒压源，可以对200mA～2000mA的电流值进行设定，根据所设定的电流值，由A/D0832对精密电阻电压的监控，由DAC0832直接控制输出电流，形成闭环回路，最后由单片机设定的电流源基准电压与反馈值比较，得到输出值与设定值一致，实现数控输出。

本系统主要由两大模块组成：①大功率压控电流源模块；②单片机应用系统模块。

此外，本电流源采用LCD显示界面，使用直观方便。

标签：AT89S51单片机D/A0832转换器A/D0832转换器LCD显示界面一、系统设计主要任务1.设计要求①输出电流范围：200mA～2000mA，输出电压范围：0～30V。

②可设置并显示输出电流给定值。

③可设置并显示输出电压给定值。

④具有“+”、“-”步进调整功能，电流步进≤10mA，电压步进≤0.1V。

2.总体规划本文利用单片机作为核心控制制作数控直流电流源。

设计过程中最关键的两个部分：系统硬件的设计和软件实现。

2.1硬件设计系统硬件设计包括：单片机作为主要核心控制部件，通过键盘预置输出电流值并采用液晶模块实时显示，实时显示控制信息完成人机交互界面设计。

整个系统硬件部分由微控制器、电压-电流转换、键盘、显示、直流稳压电源和系统电源设计几大模块。

如何实现主控模块是整个系统中最关键的部分。

主控模块由单片机及其相关软件组成，由程序对单片机的工作状态进行控制。

2.2软件实现深刻理解硬件特性，工作原理和工作过程，寻找出合理方案，最后采用C 语言编写去控制被控对象，并且调试优化产品功能。

总体设计规划框图如图1所示：图1总体设计规划框图二、设计思路与方案的确定1.设计思路根据本系统的基本要求分析，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。

系统主要由控制器、电源、V/I转换和电流检测等电路模块组成。

控制器模块实现数码管显示、A/D和D/A转换、PID调节，控制电压输出等功能。

题目2 基于单片机的数控直流电流源

基于单片机的数控直流电流源一、任务设计数控直流电流源。

输入交流200～240V，50Hz；输出直流电压≤10V。

其原理示意图如下所示。

显示器键盘控制器电流源负载电源二、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“+”、“-”步进调整等功能，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。

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％+4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；（4）纹波电流≤0.2mA；三、评分标准项目满分基本要求完成第（1）项15 完成第（2）项15 完成第（3）项15 完成第（4）项10 完成第（5）项10 完成第（6）项 5发挥部分完成第（1）项 5 完成第（2）项 5 完成第（3）项 5 完成第（4）项 5PCB部分按要求完成10四、说明1、需留出输出电流和电压测量端子；2、输出电流可用高精度电流表测量；如果没有高精度电流表，可在采样电阻上测量电压换算成电流；3、纹波电流的测量可用低频毫伏表测量输出纹波电压，换算成纹波电流。

五、注意事项(1)对于使用参考资料没有提供的芯片，在竞赛过程中可以向监考老师索要芯片的使用说明书。

每位参赛学生最多只能索要一个芯片的使用说明书。

(2)评分以最终提交的Keil工程文件、Proteus仿真工程文件、PCB工程文件和操作说明(新建4个文件夹，分别命名为Keil工程文件、Proteus仿真工程文件、PCB工程文件和操作说明)为依据。

基于单片机的数控恒流源设计----软件设计.

3.系统软件设计本系统的软件设计采用C51语言和汇编语言混合编程。

主体程序采用C51编写，与硬件有关的程序、特别是对时序要求较严格的程序用汇编语言编写，即键盘扫描子程序、写TLC5618子程序、读MC14433子程序、显示缓冲子程序。

因为采用了C51和汇编语言混合编程的方式，故大大提高了本系统软件设计的效率和质量。

数控电流源的软件开发在 Keil μVision4集成开发环境下完成的。

Keil μVision4集成开发环境是基于80C51内核的微处理器软件开发平台，内嵌多种符合当前工业标准的开发流程。

可以完成从工程建立、管理、编译连接、目标代码的生成、软件仿真、硬件仿真等完整的开发流程。

尤其是C语言编译工具在产生代码的准确性和效率方面达到了较高的水平，而且可以附加灵活的控制选项，在开发大型项目时非常理想。

Keil μVision4的使用方法是：1.启动Keil μVision4集成开发环境，创建一个工程文件，并从器件数据库里选择一款CPU芯片（本课题使用AT89C52芯片）；2.根据应用要求，在PC上用文本编辑软件编写C语言源程序、汇编语言源程序；利用编译工具软件对源程序进行编译，生成目标文件(.obj文件)；利用连接工具对目标程序进行连接定位，生成绝对程序，将程序转化为十六进制代码程序(.hex文件)，急可以装载到CPU芯片上运行。

3.1主程序3.1.1主程序流程框图及程序主程序流程框图如图3-1所示。

由主程序流程框图可知，其中的“扫描键盘”起到了很重要的作用，扫描键盘函数的返回值作为C51主程序中Switch语句的开关变量，根据不同的返回值进行相应的按键处理，因而主程序流程框图相当简单，并且系统软件整体程序的可读性高。

主程序是数控电流源软件设计的核心，主要由电流给定值设置功能函数、电流步进值设置功能函数、菜单选择功能函数、数码管定时刷新功能函数以及中断设置等构成。

设置电流给定值程序流程框图如图3-2所示，设置电流步进值程序流程框图如图3-3所示。

基于单片机的数控直流电流源的研制(一)

基于单片机的数控直流电流源的研制（一）
0 引言
从日常生活到最尖端的科学都离不开电源技术的参与和支持，而电源技术和产业对提高一个国家劳动生产率的水平，即提高一个国家单位能耗的产出水平，具有举足轻重的作用.在电源种类繁多和技术的多样化中，不断地提出更多.更高.更先进的要求来迎合当今社会时代的步伐.电源设备是电子仪器的一个重要
组成部分，通常有直流电压源.电流源.交流电压源，电压源等.随着信息时代的
飞速发展，电源设备也逐渐向数字化方向发展，便有了数控直流电流源的研究方向.
数控直流电流源是一种低纹波.高精度并当负载在一定范围内变化时具有良好的稳定性.输出可预置的数控直流电流源，它是现代科学研究和生产的需要，也代表着直流电流源发展的方向，而且得到了越来越广泛的应用.
1 设计任务要求
在此设计并制作出一款数控直流电流源.其原理示意图如图1 所示.
具体要达到的技术指标为：
(1)输入交流为200~240 V,50 Hz;输出直流电压≤10 V.
(2)输出电流范围：20~2 000 mA;
(3)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2%+1 mA;
(4)具有+.-步进调整功能，步进≤2 mA;
(5)改变负载电阻，输出电压在10 V 以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的2%+1 mA;
(6)纹波电流≤1 mA.。

基于MSP430单片机的数控直流电流源的设计

基于MSP430单片机的数控直流电流源的设计摘要本系统是一个基于单片机的数控直流电流源系统。

采用单片机作为核心，辅以带反馈自稳定的串调恒压源，可以连续设定电流值。

由D/A转换器TLC5615、ZLG7289、中文字库液晶显示块、放大电路和大功率调整电路组成。

通过独立键盘输入给定值，由D/A转换器将数字信号转换成模拟信号，经D/A输出电压作为恒流源的参考电压，利用晶体管平坦的输出特性得到恒定的电流输出，最后用中文液晶显示输出。

其中单片机选用美国TI公司的MSP430F2274作为控制核心，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。

软件方面主要利用PID算法来实现对输出电流的精确控制。

系统可靠性高，体积小，操作简单方便，人机界面友好。

关键字：数控 MSP430 PID算法反馈电路单片机Digital Controlled DC Current Source Design BasedOn MSP430 MCUABSTRACTThis system is a based on SCM numerical control dc current source system. Using single chip microcomputer as the core, with the strings with feedback from stability constant pressure source, can tone set by continuous. By D/A converter ZLG7289, Chinese word stock TLC5615, liquid crystal display (LCD) block, amplifying circuit and high-power regulating circuit component. The given value through independent keyboard input by D/A converter, converts digital signals into analog signals, the D/A constant current source voltage output as A reference voltage, using the plain output characteristic get the transistor constant current output, finallyuse Chinese LCD display output. One of the American TI company microcontroller choose MSP430F2274 as control core, using the closed-loop control principle, plus feedback circuit, make whole circuit constitute a closed-loop. Mainly using PID algorithm software to achieve output current the precise control. The system reliability high, small volume, easy to operate, friendly man-machine interface.Key Words：Numerical Control MSP430 PID Algorithm Feedback Circuit SCM目录前言 (1)第一章绪论 (2)1.1 课题背景 (2)1.2数控直流电流源概述 (2)1.2.1 电流源简介 (2)1.2.2 数控直流电流源的必要性 (2)1.2.3 数控直流电流源简介 (3)1.3课题进展 (3)1.4后话 (3)第二章芯片简介 (4)2.1单片机芯片MSP430F2274 (4)2.2D/A芯片TLC5615 (5)2.2.1 TLC5615功能简介 (6)2.2.2 TLC5615工作原理 (7)2.3ZLG7289A芯片介绍 (8)2.3.1 芯片简介 (8)2.3.2 引脚说明 (8)第三章系统硬件设计 (10)3.1 总体方案设计与比较 (10)3.2 单元电路设计 (11)3.2.1 电源电路 (11)3.2.2 D/A电路 (12)3.2.3 恒流源电路 (12)3.2.4 数码管显示电路 (14)3.3 PROTEL 99SE介绍 (15)第四章系统软件设计 (17)4.1程序语言介绍 (17)4.1.1机器语言 (17)4.1.2汇编语言 (17)4.1.3高级语言 (17)4.2PID算法介绍 (18)4.2.1 PID增量式算法 (18)4.2.2 PID位置算法 (19)4.2.3 微分先行PID算法 (20)4.3C语言程序设计流程 (20)4.4MSP430F2274编程基础简介 (21)4.4.1数据存储器和程序存储器地址空间 (21)4.4.2 MSP430F2274寄存器介绍 (21)4.4.3单片机的工作模式 (23)4.5程序流程图 (23)4.5.1 主程序流程图 (24)4.5.2 中文液晶显示 (24)4.5.3 键盘程序流程图 (25)4.5.4 A/D转换流程图 (26)4.5.5 D/A转换流程图 (26)4.6本章小结 (27)第五章系统仿真调试 (28)5.1仿真软件介绍 (28)5.1.1 功能特点 (28)5.1.2 功能模块 (28)5.2仿真步骤 (30)结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)前言直流电流源是电子技术常用的设备之一,广泛应用于教学、科研等领域。

基于单片机的数控直流电流源设计

摘要：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89S52。

晶振、复位、74LS245、非易失存储器等组成单片机的基本系统。