数控直流电流源(F题)
数控直流电流源完整版(电路+程序)
题目名称：数控直流电流源摘要：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。
经过ADC采样，完成输出电流显示功能，并使输出范围覆盖0～2A，是理想的电流源解决方案。
关键词：精密电流源低失调S类功率放大器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. According to the ADC sampling, it carries out the function of displaying the current output, meanwhile it achieves a range of 0 to 2A. Above all, it is an ideal solution of current source.Keyword: accurate current source , low offset , power amplification of type S目录1方案论证与比较 (3)1.1精密压控电流源方案论证 (3)1.2扩流模块方案论证 (3)1.3电流检测方案论证 (4)1.4功率输出级电源方案论证 (4)1.5其它模块电源方案论证 (4)2 系统设计 (5)2.2单元电路设计 (6)2.2.1 压控电流源单元电路设计 (6)2.2.2S类功率放大器电路设计（理论推导和证明） (7)2.2.3 数控电路设计 (10)2.2.4 大功率电源模块 (11)3 软件设计 (11)4系统测试 (13)4．1测试仪器 (13)4.2测试方法 (13)4.3测试数据 (14)5 结论 (15)参考文献： (15)附录： (16)附1：元器件明细表 (16)附2：仪器设备清单 (16)附3：电路图图纸 (16)附4：程序清单 (19)附5：使用说明 (24)1方案论证与比较本系统主要由精密的电流源模块、S类扩流模块、电流检测模块、数控模块、以及大功率的电源模块组成,如图1所示。
历年电子设计大赛题目_共10篇.doc
★历年电子设计大赛题目_共10篇范文一：历年电子设计大赛电源类题目汇总1994题目一简易数控直流电源一、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、评分意见1997A题直流稳定电源一、任务设计并制作交流变换为直流的稳定电源。
二、要求1．基本要求（1）稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围＋15%～－20%条件下：a．输出电压可调范围为+9V～+12Vb．最大输出电流为1.5Ac．电压调整率≤0.2%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到满载）d．负载调整率≤1%（最低输入电压下，满载）e．纹波电压（峰-峰值）≤5mV（最低输入电压下，满载）f．效率≥40%（输出电压9V、输入电压220V下，满载）g．具有过流及短路保护功能（2）稳流电源在输入电压固定为＋12V的条件下：a．输出电流：4～20mA可调b．负载调整率≤1%（输入电压＋12V、负载电阻由200Ω～300Ω变化时，输出电流为20mA时的相对变化率）（3）DC-DC变换器在输入电压为+9V～+12V条件下：a．输出电压为+100V，输出电流为10mAb．电压调整率≤1%（输入电压变化范围+9V～+12V）c．负载调整率≤1%（输入电压+12V下，空载到满载）d．纹波电压（峰-峰值）≤100mV（输入电压+9V下，满载）2．发挥部分（1）扩充功能a．排除短路故障后，自动恢复为正常状态b．过热保护c．防止开、关机时产生的“过冲”（2）提高稳压电源的技术指标a．提高电压调整率和负载调整率b．扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值（3）改善DC-DC变换器a．提高效率（在100V、100mA下）b．提高输出电压（4）用数字显示输出电压和输出电流三、评分意见2005数控直流电流源（F题）一、任务设计并制作数控直流电流源。
数控直流电流源
2005年全国大学生电子设计竞赛数控直流电流源设计者：杨平、王常顺、滕建彬参赛单位：山东大学时间：2005年9月编号：F甲1005数控直流恒流源作者：杨平、王常顺、滕建彬 指导教师：姚福安、万鹏摘要：本设计采用闭环实现直流电流源，系统以89s52单片机为控制核心，通过12位D/A MAX538输出控制电压、12位A/D MAX188对输出电流进行反馈，按照PID 算法调节算法和运放的电流串连负反馈特性，实现一种宽范围、高精度、低纹波、带负载能力强的直流电源。
该电流源可以通过键盘进行预臵调整设定值，且输出通过LCD 显示。
并可通过RS-232接口与PC 进行通讯，通过PC 操作改变电流值，实现远程控制。
Abstract : The constant current source is controlled by MCU. The closedloop control and PID arithmetic is used to realize high precision and wide rang. This current source realizes that the output current can be pre-set, adjusted step by step and display in LCD directly. And all functions are operated by serial communication port between PC and the MCU, Also it can be controlled long-distantly with PC .一、方案论证1、电源部分（1）方案一设计恒流源输出要求达2000mA 电流，通常可以直接使用大功率电源。
但大功率电源一般都很昂贵，且有体积大，不便移动的缺点。
基于设计要求，不采样此方案。
（2）、方案二考虑到设计要求，恒流源上限电流为2A,一般的直流电源将不能满足要求。
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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。
全国电子设计大赛F题_数控恒流源（可编辑）
全国电子设计大赛F题_数控恒流源数控源一任务设计数控电源其原理示意图如二要求1基本要求1输出电范围～22发挥部分1三评分标准项目满分基本要求设计与总结报告方案比较设计与论证理论分析与计算电路图及有关设计文件测试方法与仪器测试数据及测试结果分析50 实际完成情况50 发挥部分完成第 1 项完成第 2 项完成第 3 项完成第 4 项其他说明需测量端数控直流恒流源的设计与制作发表日期2006年5月1日出处本站原创编辑录入zouwenkun 《数控直流恒流源》《数控恒流源获奖证书》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并可由数码管显示电流设定值和实际输出电流值本系统由单片机程控设定数字信号经过DA转换器AD7543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换后通过AD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字量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能有效应用于需要高稳定度的小功率恒流源的领域关键词压控恒流源智能化电源闭环控制The Digital Controlled Direct Current SourceAbstract In 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 set value and the real output current can be displayed by LED In the system the digitally programmable signal from SCM is converted to analog value by DAC AD7543 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 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 it can be applied in need areas of constant current source with high stability and low powerKeywords voltage-controlled constant current source intelligent powerclosed loop control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．当今社会数控恒压技术已经很成熟但是恒流方面特别是数控恒流的技术才刚刚起步且有待发展高性能的数控恒流器件的开发和应用存在巨大的发展空间本文正是应社会发展的需求研制出一种基于单片机的高性能的数控直流恒流源本数控直流恒流源系统输出电流稳定输出电流可在20mA2000mA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11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ADC080912位数模转换芯片AD7543数码管显示译码芯片74LS47与74LS138等器件12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ＡＤ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在没有采用数字闭环之前设定值与内部测量值的关系只能通过反复测量来得出它们的关系要送多大的数才能使ＤＡ输出与设定电流值相对应的电压值再通过单片机乘除法再实现这个关系基本实现设定值与内部测量值相一致但由于周围环境等因素的影响使设定值与内部测量值的关系改变使得设定值与内部测量值不一致有时会相差上百毫安只能重新测量设定值与ＡＤ采样显示值的关系改变ＤＡ入口数值的大小才能重新达到设定值与内部测量值相一致也就是说还不稳定在采用数字闭环后通过比较设定值与ＡＤ采样显示值得出它们的差值再调整ＤＡ的入口数值从而使ＡＤ采样显示值逐步逼近设定值最终达到一致而我们无须关心ＤＡ入口数值的大小从而省去了原程序中双字节乘除的部分使程序简单而不受周围环境等因素的影响内部测量值与实际测量值的误差是由于取样电阻与负载电阻和晶体管的放大倍数受温度的影响和测量仪表的误差所造成的为了减少这种误差一定要选用温度系数低的电阻来作采样电阻因此本系统选用锰铜电阻丝来做采样电阻13恒流原理数模转换芯片AD7543是12位电流输出型其中OUT1和OUT2是电流的输出端电流的输出级别可这样计算DX式中DX是控制级数电压由集成运算放大器U8A的1脚输出根据T型电阻网络型的DA转换关系可知存在如下通式1式中输出电压 V 参考电压 V R T网络电阻外接反馈电阻电流放大电路存在如下关系23式中Ib基极电流mAUi输入电压VIL负载电流mA由式12可得到4由于电路中的放大系数值远大于1而与保持恒定所以可推出负载电流与输入电压存在如下关系5由式 5 1可得到6其中k为比例系数式6可知负载电流不随外部负载的变化而改变当保持不变时即AD7543的输入数字量保持不变输出电流维持不变能够达到恒流的目的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20mA2000mA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体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图1所示图1 电流输出反馈电路原理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等可编程逻辑器件本方案电路复杂灵活性不高效率低不利于系统的扩展对信号处理比较困难方案二采用AT89S52单片机作为整机的控制单元通过改变AD7543的输入数字量来改变输出电压值从而使输出功率管的基极电压发生变化间接地改变输出电流的大小为了能够使系统具备检测实际输出电流值的大小可以将电流转换成电压并经过ADC0809进行模数转换间接用单片机实时对电压进行采样然后进行数据处理及显示此系统比较灵活采用软件方法来解决数据的预置以及电流的步进控制使系统硬件更加简洁各类功能易于实现能很好地满足题目的要求本方案的基本原理如图2所示图2 系统原理框图比较以上两种方案的优缺点方案二简洁灵活可扩展性好能达到题目的设计要求因此采用方案二来实现3 模块电路设计与比较31恒流源方案选择方案一采用恒流二极管或者恒流三极管精度比较高但这种电路能实现的恒流范围很小只能达到十几毫安不能达到题目的要求方案二采用四端可调恒流源这种器件靠改变外围电阻元件参数从而使电流达到可调的目的这种器件能够达到12000毫安的输出电流改变输出电流通常有两种方法一是通过手动调节来改变输出电流这种方法不能满足题目的数控调节要求二是通过数字电位器来改变需要的电阻参数虽然可以达到数控的目的但数字电位器的每一级步进电阻比较大所以很难调节输出电流方案三压控恒流源通过改变恒流源的外围电压利用电压的大小来控制输出电流的大小电压控制电路采用数控的方式利用单片机送出数字量经过DA转换转变成模拟信号再送到大功率三极管进行放大单片机系统实时对输出电流进行监控采用数字方式作为反馈调整环节由程序控制调节功率管的输出电流恒定当改变负载大小时基本上不影响电流的输出采用这样一个闭路环节使得系统一直在设定值维持电流恒定该方案通过软件方法实现输出电流稳定易于功能的实现便于操作故选择此方案电路原理图如图3所示图3 压控恒流源电路原理32反馈闭环方案选择方案一采样电阻上的电压可知输出电流与采样电阻存在近似线性关系因此可以从检测电阻上电压的大小来直接增减反馈深度方案二从采样电阻上得到一个反馈电压由于采样电阻阻值比较小在该电阻上的压降相应也小为了提高系统控制的灵敏度采用一级运算放大器对采样电压进行放大再送到ADC0809进行AD转换数据由单片机系统进行相应处理为了达到1mA 步进选用12位串行DA转换器件AD7543可以满足题目要求而且该芯片是采用串行数据传送方式硬件电路简单同时反馈系统控制灵活易于达到1mA的步进要求33控制单元方案选择由于要实现人机对话至少要有10个数字按键和两个步进按键考虑到还要实现其它的功能键选用16按键的键盘来完成整个系统控制显示部分采用8位LED数码管而且价格便宜易于实现考虑到单片机的IO端口有限为了充分优化系统采用外部扩展一片8155来实现键盘接口与显示功能电路原理如图4所示图4键盘及显示电路34电源方案选择方案一用开关稳压电源给整机供电此方案能够完成本作品电流源的供电但开关电源比较复杂而且体积也比较大制作不便因而此方案难以实现方案二单片机控制系统以及外围芯片供电采用78系列三端稳压器件通过全波整流然后进行滤波稳压电流源部分由于要给外围测试电路提供比较大的功率因此必须采用大功率器件考虑到该电流源输出电压在10V以内最大输出电流不大于2000mA由公式P UI可以粗略估算电流源的功耗为20W同时考虑到恒流源功率管部分的功耗需要预留功率余量因此供电电源要求能输出30W以上为了尽量减少输出电流的纹波要求供电源要稳定因此采用隔离电源选用由LM338构成的高精度大电流稳压电源此方案输出电流精度高能满足题目要求而且简单实用易于自制故选用方案二稳压电源原理如图5所示图5 稳压电源原理35过压报警功能设计为了使本数控直流电流源进一步智能化考虑到要求输出电压不大于10V因此系统测试部分设计了一个过压报警电路用于对电压的实时监测一旦有过压现象控制器响应后会发出报警控制信号电路原理参见图34 软件设计根据实际的硬件电路为了有效地减小纹波电流用软件方法实现去峰值数值滤波以减小环境参数对输出控制量的影响软件设计主程序流程图和闭环比较子程序流程图电流设置子程序流程图键盘中断子程序流程图显示中断子程序流程图分别如下图所示根据本系统的实际要求软件设计可分为以下几个功能模块41主程序模块MAIN流程图如图6所示主程序负责与各子程序模块的接口和检查键盘功能号42闭环比较子程序模块BIHUAN流程图如图7所示通过调用闭环比较子程序得出实际值与设定值的差值如果是实际值大于设定值则将原来的ＤＡ的入口数值减去这个差值再送去DA转换如果是实际值小于设定值则把原来的ＤＡ的入口数值加上这个差值再送去转换如果输出值与设定值仍然不一致再将差值和设定值相加送DA转换以逐步逼近的形式使实际值和设定值相一致后通过LED把稳定的实际值显示出来而逐步逼近过程中的实际值不送显示因此减少了实际显示值的不稳定这也是结构化程序的要点合理设置程序的顺序结构43电流设置子程序模块SETUP流程图如图8所示通过键盘设置电流的大小因为本系统最大输出电流是2000mＡ所以该子程序兼有电流设置合法性也就是说设置电流不能大于2000mＡ44键盘中断子程序模块KEYSCAN流程图如图9所示本系统采用外部中断1来实现实时扫描使程序及时响应按键请求而无需顾虑其它程序模块运行情况45显示中断子程序模块LED流程图如图10所示本系统采用定时中断0来实现逐位动态显示每位显示间隔固定为2ms使LED输示非常稳定无法考虑定时刷新显示使得该显示子程序简单灵活适用性广图7 闭环比较子程序流程图图8 电流设置子程序模块5 数据测试及分析数据测试是反映系统性能的重要指标因此对本系统进行了全面的测试分别为输出电流测试步进电流测试工作时间测试负载阻值变化测试纹波电流测试本系统测试采用的仪表如下当测试系统电流分别0～200ｍＡ和200ｍＡ2000ｍＡ时分别采用数字表ＤＴ9801的200ｍＡ档和10Ａ档测试电压采用数字表ＸＢ－9208Ｂ的2Ｖ档和20Ｖ档测试纹波电流采用低频毫伏表DA16D来测试纹波电压但当测量值与对应量程相差较大时会有一定的误差5１输出电流测试给电流源上电通过按键设定输出电流值对应DA转换输出电压晶体管基极电压电流源自身检测到实际输出电流值以及通过外部电流表测量的电流值相关数据如表1所示由表可知设定值的线性增大相关数据也相应增大但由于取样电阻负载电阻和晶体管的放大倍数受温度的影响和测量仪表的误差而造成大电流时实际值比设定值略小小电流时实际值比设定值略大所以实际调试时只能拿中间值1000毫安来作基准表1 输出电流测试表键盘设定值mA DA转换输出电压 V基极电压V 显示输出值mA 外部测量值A 20 0595 0555 16 00350 0644 0614 48 006100牋牋牋牋牋705牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋0691牋牋牋牋牋牋牋牋牋96牋牋牋牋牋牋牋牋牋10牋牋牋牋200牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋824牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋0805牋牋牋牋牋牋牋牋00 牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋021牋牋牋牋 300牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋0925牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋0921牋牋牋牋牋牋牋牋96 牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 030牋牋牋牋400牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋1032牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 026牋牋牋牋牋牋牋牋00 牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 040牋牋牋牋 500牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 1131牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋1137牋牋牋牋牋牋牋牋牋504 牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 050牋牋牋牋600牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋1234牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋1233牋牋牋牋牋牋牋牋牋600 牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 060牋牋牋牋 700牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 1322牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋1331牋牋牋牋牋牋牋牋牋696 牋牋牋牋牋牋牋牋牋70牋牋牋牋00牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋431牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋1427牋牋牋牋牋牋牋牋牋800 牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 080牋牋牋牋 900牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 1529牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋532牋牋牋牋牋牋牋牋04 牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋90牋牋牋1000牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋1640牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 6 38牋牋牋牋牋牋牋牋 000牋牋牋牋牋牋牋牋牋00牋牋牋1100牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋1800牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋1798牋牋牋牋牋牋牋牋 104牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 110牋牋牋1200牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋1902牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋1900牋牋牋牋牋牋牋牋 1200牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋20牋牋牋牋1300牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋200牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 00牋牋牋牋牋牋牋牋牋1296牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 130牋牋牋1400牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋210牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋210牋牋牋牋牋牋牋牋牋1400牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 140牋牋牋1500牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋220牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 21牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋1496牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 150牋牋牋1600牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋237牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋237牋牋牋牋牋牋牋牋牋1600牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 160牋牋牋1700牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋246牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 47牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 1 6961701800257 2581800 1801900272 272 1904 1902000 282 2832000 20052步进电流测试由上面系统方案分析可知本系统由于现有器件限制只能采用8位的ＡＤ作闭环反馈则要ＡＤ转换回来的数乘以8才能达到2000mＡ即显示输出值是每隔8 mＡ跳变的而外部测量值也是８mＡ跳变的所以理论上设定值与实际值的最大误差为4mＡ表2 步进电流测试表键盘设定值mA 显示输出值mA外部测量值mA4548牋牋牋牋牋牋牋牋牋 14牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 46牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋48牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 14牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 47牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋48牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋14牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋48牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 48牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋14牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋 49牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋48牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋14牋牋牋50 48 6145148 61452 48 6145356 7095456 709145 1441561146 144 1561147 144 1561148 144 1561149 152 1633150 152 1633151 152 1633152 152 1633153 152 1633154 152 163353工作时间测试工作时间测试表见表3由表3可知当系统工作在大电流时电流外部测量值随着系统工作时间延长略有减小而显示输出值不变造成这种误差主要是因为随着系统工作时间延长系统器件温度不断升高采样电阻与负载电阻有所增大且晶体管的放大倍数有所减小因而造成输出电流减少而采样电阻两端电压不变表3 工作时间测试表设定值mA 时间Min 显示输出值mA 外部测量值150 0 152 1630mA150 1 152 1627mA150 2 152 1625mA150 3 152 1626mA150 4 152 1632mA150 5 152 1625mA500 0 504 049A500 1 496 049A500 2 496 049A500 3 504 049A500 4 496 048A500 5504 049A1000 0 1000 100A1000 1 1000 100A1000 2 1000 100A1000 3 1000 100A1000 4 1000 099A1000 5 1000 099A2000 0 2000 200A2000 1 2000 199A2000 2 2000 199A2000 3 2000 198A2000 4 2000 198A2000 5 2000 197A54负载阻值变化测试测试结果表明无论是大电流还是小电流负载阻值的改变对系统的影响都是比较小说明系统达到恒流这一基本要求表4 负载阻值变化测试表键盘设定值 mA 负载阻值显示输出值 mA 外部测量值200 1 200 1990mA200 5200 1993mA200 10200 1995mA200 20200 2000mA200 50200 2000mA500 1 504 049 A500 5504 049 A500 10 496 050 A500 15496 050 A500 20504 050 A1000 1 1000 100 A1000 21000 100 A1000 5 1000 100 A1000 81000 100 A1000 101000 100 A2000 12000 200 A2000 22000 200 A2000 32000 199 A2000 42000 200 A2000 5 2000 199 A55纹波电流测试测试及运算结果表明输出纹波电流较小维持在0102mA之间能够满足小于02mA的要求同时表明本系统输出电流稳定可以满足直流恒流源的应用要求表5 纹波电流测试设定输出电流mA 负载阻值纹波电压实测值mV 转换成纹波电流mA50 10 121 012190 10 123 0123335 10 145 0145756 5 0925 018514505 100 020017005 0970 019419805 0945 01896 结束语在设计制作数控直流恒流源的过程中我们深切体会到实践是理论运用的最好检验本次设计是对我们三年所学知识的一次综合性检测和考验无论是动手能力还是理论知识运用能力都得到了提高同时加深了我们对网络资源认识大大提高了查阅资料的能力和效率使我们有充足的时间投入到电路设计当中本系统的研制主要应用到了模拟电子技术数字电子技术单片机控制技术大功率电源设计电子工艺等多方面的知识所设计的基于单片机程序控制的压控式恒流源达到了应用要求在数据测试和调试方面由于仪表存在误差和电路器件因工作时间过长温度升高而产生的误差使得测量数据不是很精确本系统就此通过软件设计减少误差的存在使输出电流的误差范围减小到±4mA大大提高了系统的精度与理论计算吻合程序部分数控恒流源程序includeincludeincludeincludedefine unit unsigned intdefine uchar unsigned chardefine DELAY_TIME 60define TRUE 1define FALSE 0uchar keyupuchar keydownuchar keyupstateuchar keydownstatestatic unsigned int s 0static unsigned int b 1static unsigned int q 0static unsigned int c 0static unsigned int acode unsigned char table[19]11172328343945515662687379849096101107113code unsigned char Seg7Code[11] 用十六进数作为数组下标可直接取得对应的七段编码字节0x3F0x060x5B0x4F0x660x6D0x7D0x070x7F0x6F0xBFsbit SCL P14sbit SDA P15void DELAY unsigned int t 延时函数while t 0t--void I2C_Start void启动I2C总线的函数当SCL为高电平时使SDA产生一个负跳变 SDA 1SCL 1DELAY DELAY_TIMESDA 0DELAY DELAY_TIMESCL 0DELAY DELAY_TIMEvoid I2C_Stop void终止I2C总线当SCL为高电平时使SDA产生一个正跳变SDA 0SCL 1DELAY DELAY_TIMESDA 1DELAY DELAY_TIMESCL 0void SEND_0 void SEND ACK发送0在SCL为高电平时使SDA信号为低 SDA 0SCL 1DELAY DELAY_TIMESCL 0DELAY DELAY_TIMEvoid SEND_1 void发送1在SCL为高电平时使SDA信号为高 SDA 1SCL 1DELAY DELAY_TIMESCL 0DELAY DELAY_TIMEbit Check_Acknowledge void发送完一个字节后检验设备的应答信号 SDA 1SCL 1F0 SDADELAY DELAY_TIME2SCL 0DELAY DELAY_TIMEif F0 1return FALSEreturn TRUEvoid WriteI2CByte char b reentrant向I2C总线写一个字节char ifor i 0i 8iif b i 0x80SEND_1elseSEND_0char ReadI2CByte void reentrant从I2C总线读一个字节char b 0ifor i 0i 8iSDA 1 释放总线SCL 1 接受数据DELAY 10F0 SDADELAY 10SCL 0if F0 1b b 1b b0x01elseb b 1return b以下为读写24c02的函数void Write_One_Byte char addrchar thedatabit acktemp 1write a byte to memI2C_StartWriteI2CByte 0xa0acktemp Check_AcknowledgeWriteI2CByte addr addressacktemp Check_AcknowledgeWriteI2CByte thedata thedataacktemp Check_AcknowledgeI2C_Stopchar Read_One_Byte char addrbit acktemp 1char mydataread a byte from memI2C_StartWriteI2CByte 0xa0acktemp Check_AcknowledgeWriteI2CByte addr addressacktemp Check_AcknowledgeI2C_StartWriteI2CByte 0xa1acktemp Check_Acknowledgemydata ReadI2CByteacktemp Check_Acknowledgereturn mydataI2C_Stopvoid DisplayBrush void 显示输出函数unit mP0 0xffP0 Seg7Code[ 10 ]P1 0xfefor m 0m 1000mP0 Seg7Code[ s ]P1 0xfdfor m 0m 1000mP0 Seg7Code[ b ]P1 0xfbfor m 0m 1000mP0 Seg7Code[ q ]P1 0xf7for m 0m 1000mvoid jisuan voids a100b a10 10q a10void delays void 按键去斗延时函数 uchar ifor i 300i 0i--void main voidc Read_One_Byte 0x10a Read_One_Byte 0x20if c 18a 100c 0a 10P2 table[c]jisuanDisplayBrushEA 1IT0 1IT1 1EX0 1EX1 1 while 1if keyupstate keyupdelaysif c 18if a 100goto L1else a 5cL1keyupstate keyupP2 table[c]jisuanDisplayBrushWrite_One_Byte 0x10c Write_One_Byte 0x20aif keydownstate keydowndelaysif a 10goto L2else a- 5c--L2keydownstate keydownP2 table[c]jisuanDisplayBrushWrite_One_Byte 0x10cWrite_One_Byte 0x20aDisplayBrushvoid intsvr0 void interrupt 0 using 1 keyup keyupvoid intsur0 void interrupt 2 using 1keydown keydown键盘控制器电流源负载显示器电源。
全国大学生电子设计竞赛历届题目(整理)详解
（2）调幅收音机输入回路线圈和磁性天线；
（3）变容二极管，型号：SVC341；
（4）本振线圈；
（5）用于电调谐的锁相频率合成器集成电路，型号：LC7218（可选件）；
30
实际完成情况
50
总结报告
20
发挥部分
完成第一项
5
完成第二项
15
完成第三项
20
一、设计任务
设计一个八路数据采集系统，系统原理框图如下：
主控器能对50米以外的各路数据，通过串行传输线（实验中用1米线代替）进行采集的显示和显示。具体设计任务是：
（1）现场模拟信号产生器。
（2）八路数据采集器。
（3）主控器。
二、设计要求
1．基本要求
（1）现场模拟信号产生器：自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振荡频率，使频率在200Hz～2kHz范围变化，再经频率电压变换后输出相应1～5V直流电压（200Hz对应1V，2kHz对应5V）。
（2）八路数据采集器：数据采集器第1路输入自制1～5V直流电压，第2～7路分别输入来自直流源的5，4，3，2，1，0V直流电压（各路输入可由分压器产生，不要求精度），第8路备用。将各路模拟信号分别转换成8位二进制数字信号，再经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。
（3）在1Hz～1MHz范围内及测量误差≤1%的条件下，进行小信号的频率测量，提出并实现抗干扰的措施。
三、评分意见
项目
得分
基本要求
设计与总结报告：方案设计与论证，理论分析与计算，电路图，测试方法与数据，对测试结果的分析
50
实际制作完成情况
50
发挥部分
王益明—数控直流电流源
F 题：数控直流电流源摘要本设计采用了以大功率三端稳压器78P05和单片机为核心的稳压电源的设计方案。
在设计中采用了单片机闭环控制、PID 算法、DC-DC 变换技术，使纹波、精度、步进、稳定度的性能指标达到了题目的要求。
关键词：电流源，数控，三端稳压器设计任务设计、制作数控直流电流源。
输入交流200~240V ，50Hz ；输出直流电流电压≤10V 。
一、 设计技术指标1、基本要求(1)、输出电流范围：200mA~2000mA ；(2)、可设置、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%+10mA ；(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<1%+10mA; (5)、纹波电流<2mA; (6)、电源自制。
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，输出电流在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%+1mA; (4)、纹波电流<0.2mA; (5)、其他。
二、 方案设计分析电流源的设计通常用镜向电流源、开关电源和集成运放反馈型恒流几种。
方案一：镜像电流源方案。
该方案利用参数完全对称的晶体管或者CMOS 管获得稳定的电流，因为输出电流过小，用改进后的比例电流源。
原理如下： R e1=R e2，两管输入有对称性，所以：CCe1E1BE R Ro /211V R I V R I I I =+++=β R I ≈o e1BECCI R R V V ≠+- 如果I o 与I R 接近，或I R 较大，则ΔV BE可忽略。
o I ≈R e2e1I R R 即只要合理选择两T 射极电阻的比例，可得合适的I o 、R o 。
全国大学生电子设计大赛历年电源考题
数控恒流源设计 （2005年F题）
▪ 一、任务 ▪ 设计并制作数控直流电流源。输入交流电压200~240V，
50Hz；输出直流电压《=10V。 ▪ 二、要求 ▪ 1、基本要求 ▪ （1）输出电流范围：200~2000mA; ▪ （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1o/o+10mA; ▪ （3）纹波电流《=2mA
简易数控直流电源设计 （1994年A题）
一、任务 设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。 二、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：500mV; （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）为实现上述几个部分工作，自制一稳压直流电源，输出
围+15%~-20%条件下： ▪ 1）输出电压可调范围：+9~+12V； ▪ 2）最大输出电流：1.5A; 3）电压调整率《=0.2%； ▪ 4）负载调整率《=1%； 5）纹波电压〈=5mV； ▪ 6）效率》=40%； 7）具有过流及短路保护功能。
▪ （2）稳流电源 ▪ 1）输出电流：4~20mA可调； ▪ 2）负载调整率<=1%； ▪ 3）电压调整率<=1%； ▪ 4）纹波电压<=100mV
+15V、-15V、+5V
▪ 2、发挥部分
▪ （1）输出电压可预置在0~9.9V之间的任一个值；
▪ （2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步ຫໍສະໝຸດ ▪进0.1V不变）；
▪ （3）扩展输出电压种类（如三角波等）。
直流稳压源设计 （1997年A题）
数控直流电流源
Hefei University2015年合肥学院电子设计竞赛项目报告项目名称：数控直流电流源作者姓名：班级： 13级通信工程（2）班完成时间： 2015.3.16数控直流电流源摘要本设计采用闭环控制实现直流电流源，系统以AT89S51单片机为控制核心，可以连续设定200mA-1000mA的电流值，根据设定的电流值，通过12位D/A TLV5618输出控制电压，10位A/D TLC1549对输出电流进行反馈，按照PID控制算法和运放的电流串联负反馈特性，实现一种高精度、低纹波、带负载能力强的直流电流源。
该电流源可以通过键盘进行预置调整设计值，且输出值能通过LCD 显示。
经过ADC采样，完成输出电流显示功能，是理想的电流源解决方案。
关键词：精密电流源；单片机；高精度；数控一、引言 (1)二、系统整体设计 (1)三、恒流源的工作原理 (1)3.1.基本原理 (2)3.2原理框图 (2)四、方案论证与选择 (2)4.1数控部分 (2)4.2电源提供部分 (3)4.3基准电压输出部分 (3)五、系统的硬件设计与实现 (4)5.1电路设计及器件选择 (4)5.2取样电阻的选择 (4)5.3调整管的选择 (5)5.4误差电压放大器 (5)5.4.1误差放大器的选择 (5)5.4.2放大电路工作电压的选择 (5)5.5基准电压源 (5)5.6供电部分 (6)5.7键盘显示与电路 (7)5.8其他注意事项 (7)六、系统软件设计 (8)七、系统测试与误差分析 (9)7.1测试使用的仪器设备 (9)7.2测试结果 (9)7.3纹波测量 (10)7.4系统误差分析 (10)7.4.1误差原因 (10)7.4.2电路改进方法 (10)八、心得体会与总结 (11)九、参考文献 (11)附录： (12)附录1：显示模块电路原理图 (12)附录2：键盘模块电路图 (12)一、引言科学技术是第一生产力，科技进步与创新是推动社会进步和科技发展的决定性因素，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。
数控直流电流源
数控直流电流源集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#数控直流电流源（F题）摘要：本设计以AT89S52为核心，通过A/D、D/A转换、V/I转换及独特的算法实现了高精度的，电流输出范围为20mA～2000mA的数控直流电流源。
该电流源具有电流可预置，1mA步进，同时显示给定值和实测值等功能。
关键字：89S52，数控电源，V/I转换Numerical Controlled Constant-Current Source Abstract : The paper expounds the design of the numerical controlled constant-Current source. The system core is A/D D/A V/I converts and the specific arithmetic is used to carry out high precision and the current output range from 20mA to source realizes that the output current can be set, 1mA adjusted step by step, the display of the present value and the practice measure value。
Key words : AT89S52, Numerical controlled source, V/I converter目录1. 系统设计........................................................................... 设计要求............................................................................. 基本要求............................................................................. 发挥部分............................................................................. 总体设计方案......................................................................... 方案论证与比较.......................................................................2. 单元电路设计....................................................................... 恒定电流源电路设计................................................................... 控制器电路设计....................................................................... 单片机最小系统设计................................................................... A/D、D/A电路设计 .................................................................... 键盘电路设计......................................................................... 显示器电路设计....................................................................... 稳压电源电路.........................................................................3. 软件设计........................................................................... 软件设计流程图....................................................................... 软件功能、算法及源程序：.............................................................4. 系统测试........................................................................... 测试使用的仪器....................................................................... 指标测试和测试结果................................................................... 输出电流范围测试..................................................................... 步进调整测试......................................................................... 输出电流测试......................................................................... 结论.................................................................................5. 结语............................................................................... 参考文献.............................................................................. 附录1 主要元器件清单 ................................................................. 附录2 单片机最小系统原理图 ........................................................... 附录3 模块电路原理图 ................................................................. 附录4 单片机最小系统PCB .............................................................. 附录5 模块电路PCB .................................................................... 附录6 操作说明： .....................................................................1. 系统设计设计并制作数控直流电流源。
数控直流电流源
数控直流电流源作者：李高望陆樨张江松`赛前辅导老师及文稿整理老师：尹仕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。
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。
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, so that we improve the measure precision of the current source. Besides, using LCD makes the direct current source more convenient to use.一、方案论证本系统主要由单片机、显示器、键盘、A/D转换器、D/A转换器、电压控制电流源模块、电源等组成。
基于12位DA转换器实现数控直流电流源的设计
基于12位D/A转换器实现数控直流电流源的设计电流源是一种能向负载提供恒定电流的电路，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，在差动放大电路，脉冲产生电路中得到了广泛应用。
2005年全国大学生电子设计竞赛的F题就是数控直流电流源设计。
设计题目要求设计并制作数控直流电流源，输入交流为200V－240V，50Hz，输出电流电压≤10V，具体技术指标如下：输出电流范围：20mA－2000mA，步进1mA；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 ≤给定值的0.1％＋1mA，可显示电流的实测值，要求测量误差的 ≤测量值的0.1％＋3个字。
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 ≤输出电流值的0.1％＋1mA；纹波电流≤0.2mA。
根据上述设计要求，实现电流调节范围20mA－2000mA（输出电流电压≤10V），并顾及器件极限功耗的局限，电流源采用TIP122型普通功率放大器和OP07型达林顿管相结合的方案，间接控制电流大小，其主回路电路如图1所示。
基于12位D/A转换器实现数控直流电流源的设计图1中负载端的 电压值（10V）决定了负载的 电阻值（5Ω），它又决定了电流源工作电源的 电压值及所用功率器件的极限电压参数。
后级R0为采样电阻器，选用大功率的康铜电阻丝自行绕制而成，阻值为5.00Ω，RL为负载电阻器（0Ω－5Ω），选用大功率滑线变阻器，由此可知负载电流IL≈VIN/R0，与RL无关，当VIN恒定不变时，改变采样电阻R0的阻值大小，可改变IL的恒定值，OP07输出端接TIP122的基极，由于基极的电流很小，电流极限和功耗极限都满足，同时TIP122能满足5A大电流的要求，电流调整率小且稳定。
由于输出电流调整采用步进方式，其电流调整率≤1‰，即1mA（输出电流电压≤10V）的指标，经计算，12位D/A转换器的转换 达0.0024V，满足系统要求的 ，笔者采用DAC1201KP－V型12位D/A转换器作为电流输出控制的转换 。
数控直流电源
1.3 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。
1
二、方案验证
根据题目要求，数控直流电源应该包括如下模块：电流源模块、测量模块、 供电模块和数控模块等。
4
一、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≤ 10V。其原理示意图如下所示。 显示器 控制器 电流源 电 源 负 载
键盘
1.2 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。
e numerical DC current source to control the microcontroller AT89C52 as the core, by the controller module, the regulator control module, the measurement module, power module. 4x4 keyboard input given by the value of the digital to analog converter DAC1208 digital signals into analog signals output by the UA741 as a constant source of reference voltage, and analog to digital conversion chip LTC1864 using the sampling of voltage and current into a digital signal , then by the Chinese LCD microcontroller output. Actual test results show that the output current stability of the system, and with high accuracy. Change the load resistance, output voltage 10V or less change, the basic changes to meet the output current output current value of the absolute value ≤ 1% +10 mA. Keywords: MCU DC
数控直流电流源
恒流 电 流源是 电 子仪器 和设 备 中常用 的一 种
ｋ ｎ ｆｄｒ ｃ ｕ ｒ ｎ ｏ ｒ ｅ ｉｄ ｏ ｉｅ ｔ ｃ ｒｅ ｔｓ ｕ ｃ ，ｕ ｉｇ ａ ｓｎ ｌ－ ｈｐ ｍ ｉｒ ｃ ｍ ｐ ｔｒ ＡＴ８ Ｃ５ ｓ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒｗｉｈ ａ ｓｎ ｉ ｇｅｃ ｉ ｃｏ ｏ ｕ ｅ ９ １ ａ ｈ ｏ ｔｏｌ ｔ ｅ
安到 ２Ａ 时不会 烧 坏 。
对于恒流电流源这种常用 的设备 ， 虽然有很
多人进行 了研 究 ， 但普 遍存 在 着调节 范 围小 、 热 耐 性差 等缺 点 。本 文 作 者 结 合 单 片 机 接 口控 制 技 术 、 ／ 转 换 技 术 、 成 电 路 租模 拟 电路 控 制 技 ＤＡ 集 术， 讨论 了一 种 可 以数 控 的直 流 电 流 源 。它利 用
国内 外 的 学 者 对 这 方 面 的 技 术 进 行 了 研 究 。
Ｃ ｌｗｅｌｌ］ 论 了单 片机 在 直 流 电流 源 控 制 以 ａｄ ｌ ＥＺ －讨
数 控 电流 源 电路 原 理
一
般 的恒 流 电流 源 往 往 是 固定 的 一种 电 流
值， 或有 限 的数档 电流值 ， 不便 于 实际应 用 。本 文
问题 。本文介绍 一种新开 发的数控 直流 电流源 ， 采用 ＡＴ ９ ５ 单片 机作为控 制器 ， ８Ｃ １ 通过键 盘设置 所需要 的电流值 。电流值 取值 范围可达 ｌ ～２１ ０ｍＡ。该系统结构简单 、 Ｏ ６ 工作稳定 、 成本低廉
简易数控直流电流源毕业设计(优.选)
目录摘要 (3)Abstract (4)第1章绪论 (5)1.1 课题背景.......................................................................................................................1.2 技术发展历程...............................................................................................................1.3 本文的研究目的意义及主要工作...............................................................................1.4 小结............................................................................................................................... 第2章方案设计 ..................................................................2.1 方案比较与论证...........................................................................................................2.1.2系统设计方案选择.................................................................................................2.1.2压控恒流源的选择.................................................................................................2.1.3显示方案选择.........................................................................................................2.2 总体设计方案...............................................................................................................2.3本章小结........................................................................................................................ 第3章硬件电路设计 ..........................................................3.1 电源电路设计...............................................................................................................3.1.1 TL7660简介...........................................................................................................3.1.2 电源电路设计........................................................................................................3.2 控制电路.......................................................................................................................3.2.1 单片机时钟电路....................................................................................................3.2.2 单片机复位电路....................................................................................................3.2.3 控制电路设计........................................................................................................3.3 D/A转换电路................................................................................................................3.4 压控恒流源电路...........................................................................................................3.4.1 LM324简介............................................................................................................3.4.2压控恒流源电路设计.............................................................................................3.5 显示电路.......................................................................................................................3.5.1 74LS164简介.........................................................................................................3.5.2 显示电路设计........................................................................................................3.6 本章小结....................................................................................................................... 第4章软件程序设计 ..........................................................4.1 主程序设计流程...........................................................................................................4.2 程序设计.......................................................................................................................4.3 本章总结....................................................................................................................... 结论.........................................................................................致谢......................................................................................... 参考文献................................................................................. 附录A 基于AT89S51单片机的电路原理图 ..................... 附录B 基于AT89S51单片机的源程序 .............................摘要随着电子技术的飞速发展，电子设备越来越多，而电子设备要工作都需要有电源能够为其通电。
全国大学生电子设计大赛分类-电源类
电压、电流的测量和数字显示功能。 （6） 其他。
三、说明
（1）DC-DC 变换器不允许使用成品模块，但可使用开关电源控制芯片。 （2）U2 可通过交流调压器改变 U1 来调整。DC-DC 变换器（含控制电路）只
数字幅频均衡功率放大器（F 题）
【本科组大器。该放大器包括前置放大、带阻网 络、数字幅频均衡和低频功率放大电路，其组成框图如图 1 所示。
图 1 数字幅频均衡功率放大器组成框图
二、要求
1．基本要求 （1）前置放大电路要求： a. 小信号电压放大倍数不小于 400 倍（输入正弦信号电压有效值小于 10mV）。 b. -1dB 通频带为 20Hz～20kHz。 c. 输出电阻为 600Ω。 （2）制作带阻网络对前置放大电路输出信号 v1 进行滤波，以 10kHz 时输出 信号 v2 电压幅度为基准，要求最大衰减≥10dB。带阻网络具体电路见 题目说明 1。 （3）应用数字信号处理技术，制作数字幅频均衡电路，对带阻网络输出的 20Hz～20kHz 信号进行幅频均衡。要求： a. 输入电阻为 600Ω。 b. 经过数字幅频均衡处理后，以 10kHz 时输出信号 v3 电压幅度为基准， 通频带 20Hz～20kHz 内的电压幅度波动在±1.5dB 以内。
2、发挥部分
（1）在 Rs=1Ω，Es=1.2V～3.6V 时，以尽可能大的电流向电池充电。 （2）能向电池充电的 Es 尽可能低。当 Es≥1.1V 时，取 Rs =1Ω；
当 Es＜1.1V 时，取 Rs =0.1Ω。 （3）电池完全放电，Es 从 0 逐渐升高时，能自动启动充电功能（充电输出 端开路电压
数控直流电流源课程设计与制作
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：～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；BO COBOCO LD LD进位脉冲输出端； 借位脉冲输出端。
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数控直流电流源（F题）设计者：彭浦能梁星燎林小涛指导教师：王贵恩摘要：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，并可由数码管显示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（AD7543）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。
关键词：压控恒流源智能化电源闭环控制The Digital Controlled Direct Current SourceAbstract: For the system that 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 of 1mA can be available, while the real output current and set value can be displayed by LED. In the system, the digital programmable signal from SCM is converted to analog value by DAC (AD7543), 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.Keywords: voltage-controlled constant current source ; intelligent power ; closed loop control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。
本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于系统的扩展，对信号处理比较困难。
方案二：采用AT89S52单片机作为整机的控制单元，通过改变AD7543的输入数字量来改变输出电压值，从而使输出功率管的基极电压发生变化，间接地改变输出电流的大小。
为了能够使系统具备检测实际输出电流值的大小，可以将电流转换成电压，并经过ADC0809进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理及显示。
此系统比较灵活，采用软件方法来解决数据的预置以及电流的步进控制，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。
本方案的基本原理如图1-1-1所示。
图1-1-1 系统原理框图比较以上两种方案的优缺点，方案二简洁、灵活、可扩展性好，能达到题目的设计要求，因此采用方案二来实现。
模块电路设计与比较1．恒流源方案选择方案一：采用恒流二极管或者恒流三极管，精度比较高，但这种电路能实现的恒流范围很小，只能达到十几毫安，不能达到题目的要求。
方案二：采用四端可调恒流源，这种器件靠改变外围电阻元件参数，从而使电流达到可调的目的，这种器件能够达到1~2000毫安的输出电流。
改变输出电流，通常有两种方法：一是通过手动调节来改变输出电流，这种方法不能满足题目的数控调节要求；二是通过数字电位器来改变需要的电阻参数，虽然可以达到数控的目的，但数字电位器的每一级步进电阻比较大，所以很难调节输出电流。
方案三：压控恒流源，通过改变恒流源的外围电压，利用电压的大小来控制输出电流的大小。
电压控制电路采用数控的方式，利用单片机送出数字量，经过D/A转换转变成模拟信号，再送到大功率三极管进行放大。
单片机系统实时对输出电流进行监控，采用数字方式作为反馈调整环节，由程序控制调节功率管的输出电流恒定。
当改变负载大小时，基本上不影响电流的输出，采用这样一个闭路环节使得系统一直在设定值维持电流恒定。
该方案通过软件方法实现输出电流稳定，易于功能的实现，便于操作，故选择此方案。
电路原理图如图1—1—2所示图1-1-2 压控恒流源电路原理 2． 反馈闭环方案选择方案一：采样电阻0R 上的电压00R I U L ⋅≈，可知输出电流与采样电阻存在近似线性关系，因此可以从检测电阻0R 上电压的大小来直接增减反馈深度。
方案二：从采样电阻0R 上得到一个反馈电压，由于采样电阻阻值比较小，在该电阻上的压降相应也小，为了提高系统控制的灵敏度，采用一级运算放大器对采样电压进行放大，再送到ADC0809进行A/D 转换。
数据由单片机系统进行相应处理，为了达到1mA 步进，选用12位串行D/A 转换器件AD7543可以满足题目要求，而且该芯片是采用串行数据传送方式，硬件电路简单。
同时反馈系统控制灵活，易于达到1mA 的步进要求。
3． 控制单元方案选择由于要实现人机对话，至少要有10个数字按键和两个步进按键，考虑到还要实现其它的功能键，选用16按键的键盘来完成整个系统控制。
显示部分采用8位LED 数码管，而且价格便宜，易于实现。
考虑到单片机的I/O 端口有限，为了充分优化系统，采用外部扩展一片8155来实现键盘接口与显示功能。
电路原理如图1-1-3所示。
图1-1-3 键盘及显示电路4． 电源方案选择方案一：用开关稳压电源给整机供电，此方案能够完成本作品电流源的供电，但开关电源比较复杂，而且体积也比较大，制作不便，因而此方案难以实现。
方案二：单片机控制系统以及外围芯片供电采用78系列三端稳压器件，通过全波整流，然后进行滤波稳压。
电流源部分由于要给外围测试电路提供比较大的功率，因此必须采用大功率器件。
考虑到该电流源输出电压在10V 以内，最大输出电流不大于2000mA ，由公式P=U*I 可以粗略估算电流源的功耗为20W 。
同时考虑到恒流源功率管部分的功耗，需要预留功率余量，因此供电电源要求能输出30W 以上。
为了尽量减少输出电流的纹波，要求供电源要稳定，因此采用隔离电源，选用由LM338构成的高精度大电流稳压电源。
此方案输出电流精度高，能满足题目要求，而且简单实用，易于自制，故选用方案二。
稳压电源原理如图1-1-4所示。
T~220V220vv图1-1-4 稳压电源原理5．过压报警功能设计为了使本数控直流电流源进一步智能化，考虑到题目要求输出电压不大于10V ，因此系统测试部分设计了一个过压报警电路，用于对电压的实时监测，一旦有过压现象，控制器响应后会发出报警控制信号。
电路原理参见图1-1-2。
系统原理及理论分析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A T89S52单片机、模数转换芯片ADC0809、数模转换芯片AD7543、数码管显示译码芯片74LS247与74LS138等器件。
2． 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。
电流的输出级别可这样计算 DX=122式中：DX 是控制级数电压i u 由集成运算放大器U8A 的1脚输出，根据T 型电阻网络型的D/A 转换关系，由图1-1-2可知，i u 存在如下通式：nR E Ffn R E F n n n n i V B R R V b b b b u 22)22 (22)(0012211-=****+*++*+*-=---- （1） 式中：i u ——输出电压(V)REF V ——参考电压(V)；R ——T 网络电阻(Ω)；f R ——外接反馈电阻(Ω)。
电流放大电路存在如下关系： 554)1()(R R R R u I W i b ++⋅-=β （2） b L I I β= （3） 式中： I b ——基极电流（mA ）； U i ——输入电压（V ）； I L ——负载电流（mA ）。
由式（1）、（2）可得到： ββ⋅++⋅-=554)1()(R R R R u I W i L （4） 由于电路中的放大系数β值远大于1，而R 与1R 保持恒定，所以可推出负载电流与输入电压存在如下关系：4R u I iL κ-= （5） 由式(5) 、（1）可得到:42R V kBI n REFL = （6） 其中，K 为比例系数由式（6）可知，负载电流L I 不随外部负载L R 的变化而改变。