数控直流电流源的设计与实现
(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。
数控直流电流源
1.系统设计1.1设计要求1.1.1 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。
1.1.2 技术要求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。
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；（4）纹波电流≤0.2mA；（5）其他。
1.2总体设计方案1.2.1 设计思路该题目要求设计输出电压≤10V，输出电流范围基本要求为200mA～2000mA，步进≤10mA；发挥部分扩大到20mA～2000mA，步进1mA。
根据这个要求，首先从器件上我们选择了大电流大功率的元件，以确保元件能够没有危险的正常的工作。
然后我们从恒流的角度着手，通过对不同恒流方式及效果的不断推敲，最终我们选用了自动恒流转换电路，通过桥式采样电路进行采样，通过放大然后反馈回调整管，以进一步输出更稳定电流。
另外本电路除了大电流的主电源外，还有供控制电路工作的低压低流电源，为了防止大电流对小电流的干扰，造成对输出电流纹波增大的影响，我们又从小电流电路跟大电流电路进行独立布线，尽量作到各不相互影响。
1.2.2 方案论证与比较根据题目要求，稳流电源可供1选择的方案主要有以下几种：方案一（原理框图如图1所示）压控恒流电路由大功率管及一些外围元件克构成，由压控恒流电路来控制电路电流的稳定。
数控直流电流源的设计与实现
关键词：双闭环控制 数控直流电流源 ＰＩＤ 算法 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。相对于电压源，电流源具有抗干扰能力强， 信号传输不受距离影响，能够区别零信号与断路故障等优 点。本文设计的数控直流电流源输出电流在 ２０ｍＡ～２０００ｍＡ 可调，输出电流可预置、具有“＋”、“－”步进调整、快速调 整、参数具有掉电保护等功能。硬件电路采用 ＡＤｕＣ８３１ 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。
2008.Noolicy & Management
对一氧化碳还原氧化铜实验装置的改进
重庆市田家炳中学 宋要红
原九年义务教育《化学》上期教材一氧化碳还原氧化铜实 验由于实验效果不佳，材料装置较复杂，用药量也大；硬质试 管的内径又大（空间大，一氧化碳在管内密度减小，氧化铜接 触一氧化碳的面积减小）。最终实验结果，往往只能观察到澄 清石灰水变浑浊，而观察不到黑色氧化铜还原成光亮的紫红色 铜，或现象不显著，现教材取消了此实验的演示实验。针对以 上缺陷，我将此实验作了改进。
数控直流恒流源设计报告
数控直流恒流源设计报告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，并可由液晶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D/A转换器（tlv5618）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字压控恒流源智能化电源闭环控制设计任务与要求1.1设计任务设计并制作一个数控直流电流源。
输入的交流电压220～240V,50Hz；输出的直流电压≤10V。
其原理示意图1如下所示。
图1 设计任务示意图1.2技术指标基本要求：（1）要求电压输出范围：200～2000mA；（2）可设置并输出电流给定值，要求输出电流和给定电流的偏差的绝对值≤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，要求输出电流的变化的绝对值≤ 输出电流的1%+10mA；（5）纹波电流≤ 2mA；（6）自制电源。
发挥部分：（1）输出电流范围为20~2000mA，步进为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或实测值），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≤ 输出电流的0.1%+1mA；（4）纹波电流≤0.2mA;（5）其他。
2．方案比较与论证2.1.1各种方案比较与选择方案一：采用中小规模集成电路构成的控制电路。
由三段可调式集成稳压器构成的恒流源。
数控直流电流源的设计
数控直流电流源的设计1.设计思路本设计以ATmeｇa16Ｌ为核心，通过A/D、Ｄ/A转换、Ｖ/I转换及独特的算法实现高精度的,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。
2.方案设计2.1控制器模块方案利用ＡTmeｇa16Ｌ单片机将电流步进值或设定值通过换算由Ｄ/A转换,驱动压控恒流源电路实现电流输出。
输出电流经处理电路，作Ａ／D转换反馈到单片机系统,通过补偿算法调整电流的输出,以此提高输出的精度和稳定性。
D／A转换器选用１２位优质D／A转换芯片 TＬＣ5618,直接输出电压值，且其输出电压能达到参考电压的两倍，A/D转换器选用高精度16位模数转换芯片AD7705。
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。
2.4压控电流源模块方案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。
2．5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。
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。
数控直流恒流源设计方案与制作
数控直流恒流源地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~2000m/范围内任意设定，不随负载和环境温度变化，并具有很高地精度，输出电流误差范围土4mA,因而可实际应用于需要高稳定度小功率直流恒流源地领域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地核心部分，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.b5E2RGbCAP1.2系统性能本系统地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）地关系.内部测量值与实际测量值地关系，而后者是所有仪表所存在地误差•1.3恒流原理数模转换芯片AD7543是12位电流输出型，其中0UT1和OUT2是电流地输出端•为了实现数控地目地，可以通过微处理器控制AD7543地模拟量输出，从而间接改变电流源地输出电流•从理论上来说，通过控制AD7543地输出等级，可以达到1mA地输出精度.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地工作电流时，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地波动，在输出部分增加了一个反馈环节来控制电流稳定，减小电流地波动，此反馈回路采用数字形式反馈，通过微处理器地实时采样分析后，根据实际输出对电流源进行实时调节.经测试表明，采用常用地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.p1EanqFDPw2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，不利于系统地扩展，对信号处理比较困难. 方案二：采用AT89S52单片机作为整机地控制单元，通过改变AD7543地输入数字量来改变输出电压值，从而使输出功率管地基极电压发生变化，间接地改变输出电流地大小.为了能够使系统具备检测实际输出电流值地大小，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地预置以及电流地步进控制,使系统硬件更加简洁,各类功能易于实现,能很好地满足题目地要求•本方案地基本原理如图 2 所示.DXDiTa9E3d3模块电路设计与比较3.1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，但这种电路能实现地恒流范围很小，只能达到十几毫安，不能达到题目地要求• 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地目地，这种器件能够达到1~2000毫安地输出电流.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地数控调节要求；二是通过数字电位器来改变需要地电阻参数，虽然可以达到数控地目地，但数字电位器地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，通过改变恒流源地外围电压，利用电压地大小来控制输出电流地大小•电压控制电路采用数控地方式，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地输出电流恒定•当改变负载大小时，基本上不影响电流地输出，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，易于功能地实现，便于操作，故选择此方案•电路原理图如图3所示.3.2反馈闭环方案选择RTCrpUDGiT方案一：采样电阻丄「上地电压-■ ■亠一，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，［上电压地大小来直接增减反馈深度.5PCzVD7HxA方案二：从采样电阻丄上得到一个反馈电压，由于采样电阻阻值比较小，在该电阻上地压降相应也小，为了提高系统控制地灵敏度，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地步进要求•3.3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地功能键，选用16按键地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•考虑到单片机地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4所示.jLBHrnAlLg3他1•和6W CS O46 6 OI 3US3 WEBOUTIOUT2恥A-thMD553S x-fli■**j|1-1K-»U2ZK4?・■?hbl-fZSW2ADCMK-6.4DBS占CCXZ丽S<AS)LEI™RTI*)I cgcxWE建t珈£31压控恒流源电路原理亠孝兰兰土m 亠亠■一主亠亠亠uzr>UD4 k0i EW 图4键盘及显示电路3.4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地供电 ，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 试电路提供比较大地功率，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地功耗为20W.同时考虑到恒流源功率管部分地功耗 ，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地纹波 ， 要求供电源要稳定，因此采用隔离电源，选用由LM338构成地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.3.5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，用于对电压地实时监测 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3.4软件设计 根据实际地硬件电路，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地影响.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. 根据本系统地实际要求软件设计可分为以下几个功能模块：4.1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地接口和检查键盘功能号4.2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地差值 ，如果是实际值大于设定值则将原来 地D / A 地入口数值减去这个差值再送去D/A 转换，如果是实际值小于设定值则把原来地D / A 地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 D/A 转换，以逐步逼近地形式使实际值和设定值相一致后通过 LED 把稳定地实际值显示出来.而逐步逼近.这也是结构化程序地要点（合理设置程序地顺序结构）通过键盘设置电流地大小，因为本系统最大输出电流是 2000m A ,所以该子程序兼有电流设 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 .因此对本系统进行了全面地测试 ，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 .本系统测试采用地仪表如下：当测试系统电流分别 0〜200mA 和200mA ~2000mA 时，分别采用数字表DT 9801地200mA 档和10A 档.测试电压采用数字表XB-9208B 地2V 档和20V 档.测试纹波电流采用低频毫伏表DA — 16D 来测试纹波电压，但当测量值 与对应量程相差较大时，会有一定地误差.XHAQX74J0X 过程中地实际值不送显示因此减少了实际显示值地不稳定4.3电流设置子程序模块 SETUP 流程图如图8所示. 置合法性，也就是说设置电流不能大于 2000m A . 4.4键盘中断子程序模块 KEYSCAN 流程图如图9所示. 模块运行情况. 4.5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 5数据测试及分析数据测试是反映系统性能地重要指标比较以上两种方案地优缺点图2系统原理框图 ,方案二简洁、灵活、可扩展性好 能达到题目地设计要求，因此采用方案二来实现.LDAYtRyKfE03L M?4iO S9寻f-itOV=J二上』启血二5如加LM7SG5l\3 30fiu5稳压电源原理图9键盘中新子程序流程图版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article in eludes some parts, in cludi ng text, pictures, and desig n. 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数控直流电流源设计,毕业论文,毕业设计,数控,直流电源
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。
数控直流源的设计
简易数控直流电流源摘要基于STC89C52单片机作为整机的控制单元，通过功率放大电路、ICL7107电压测量等设计实现了一个简易数控直流电源。
其电压可预置，步进为0.1V，输出电压范围 0—9.9V。
输出电流为500mA。
步进调节输出电压幅度、预置电压和实测电压均可通过数码管显示。
本系统调整速度快，效率高，通用，输出纹波小等优点。
关键字：数控直流源步进加减功率放大数码管显示1引言在常规电路中，我们一般使用普通的自制电源。
输出电压V 15 。
然而却没有数码显示、电压预置和步进增减功能。
基于此，我们本次设计一个直流电流源。
该电源设计满足以下基本要求：（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，自制一稳定直流电源，±15V 、± 5V 输出。
系统的设计框图如图1所示图（１）总体设计框图2方案设计2． 系统设计2.1设计思路采用单片机作为控制器的简易数控直流电源设计方案框图如图一所示。
STC89C52完成系统的数控功能。
运放电路为功率放大单元的输入级，通过OTL 电路进行功率放大。
ICL7107和数码管为实际电压测量的反馈单元，为了达到设计的要求，我们需进行功率放大和显示电压。
本次设计的关键在于对DAC0832的控制和ICL71017的应用。
2.2方案比较与选择通过以上分析我们拟定如下方案：方案一：此方案采用传统的调整管方案，主要采用一套计数器完成系统的控制功能，其中二进制计数器的输出经过D/A变换后去控制误差放大的基准电压，以控制输出步进。
十进制计数器通过译码后驱动数码管显示输出电压值，为了使系统工作正常，必须保证双计数器同步工作。
从而，难以控制单片机。
方案二：此方案的控制部分采用STC89C52单片机，输出部分采用ICL7107与数码管结合。
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(线性恒流源)
数控直流电流源摘要:本文设计了一种数控直流电流源的方案，给出了硬件组成和软件流程及源程序。
以STC89C52单片机为核心控制电路，利用12位D/A模块产生稳定的控制电压，12位A/D模块完成电流测量。
输出电流范围为20~2000mA，具有“+”“-”步进调整功能，步进为1mA，纹波电流小，LCD同时显示预置电流值和实测电流值，便于操作和进行误差分析。
关键词：STC89C52数控电流源Numerical Control DCCurrent SourceAbstract:This paper introduces a design scheme of numerical control DC current source ,and gives the hardware composition and software flow as well as the source program. UseSTC89C52MCU as the core control circuit. 12 D/A module generates A steady the control voltage and 12 A/D module completes current measurements.The current-output ranges 20 to 2000mA,with "+" and "-" steppingfor 1mA adjustment function and small ripple current. LCD could show presets current value and the measured resultat the same time,for easy operation and error analysis.Keywords:STC89C52 Numerical controlCurrent source1设计方案的选择1.1电路综合设计流程图1.1.1数控电流源电路设计流程图1.2总体设计方案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，控制模块（包括AD、DA转换）恒流源模块，键盘模块，显示模块。
基于单片机的数控直流稳压电源的设计与实现与实现毕业设计
1?引言直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。
传统的多?功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。
普?通直...1 引言直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。
传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。
普通直流稳压电源品种很多．但均存在以下问题：输出电压是通过粗调（波段开关)及细调(电位器)来调节。
这样，当输出电压需要精确输出，或需要在一个小范围内改变时（如1.02~1．03V)，困难就较大。
另外，随着使用时间的增加，波段开关及电位器难免接触不良，对输出会有影响。
常常通过硬件对过载进行限流或截流型保护，电路构成复杂，稳压精度也不高。
本文设计与实现了一种以单片机为核心的智能化高精度简易直流电源，克服了传统直流电压源的缺点，具有很高的应用价值。
2 系统硬件设计与实现2.1 系统总体结构本系统是以AT89S51 单片机为核心控制器，具有电压可预置、可步进调整、输出的电压信号和预置的电压信号可同时显示的数控直流电源，其硬件原理方框图如图1 所示。
系统由AT889S51 控制电路、键盘电路、电源电路、D/A 电路、功放电路、短路保护及报警电路、稳压输出电路、LED 显示电路八部分组成。
系统通过“开关”、“+”、“-”三个按键来控制预置电压的升降，并通过数码管显示。
AT89S51 单片机送出相应的数字信号，在D/A 转换之后输出电流，经集成运放LM358 转换、三极管放大、RC 网络滤波，最终稳定。
同时由LED 数码管显示输出电压；由数字电压表测量实测值。
2.2 数控部分主要由AT89S51 最小系统控制，它要完成键盘控制、预置电压显示控制、短路保护控制及报警控制等功能。
AT89S51 最小系统如图2 所示。
2.2.1 键盘接口电路键盘接口电路如图 3 所示。
键盘设计与实现由三个按键控制即：“开关”键、“+”键、“-”键，并外接三个上拉电阻控制键盘去抖。
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。
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。
数控直流电流源设计报告
数控直流电流源设计报告摘要本设计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LM338K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，运用Atmel公司AT89C55WD、扩展了TI公司A/D转换芯片TLC2543、D/A 转换芯片TLC5617实现了对输出电流的设置和控制，输出电流的采样。
为实现对输出电流的控制：一方面，通过D/A 输出实现电流的预置，通过运算放大器控制晶体管2N3055的输出电流；另一方面，运用A/D转换器件TLC5617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。
AbstractDC voltage 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 voltage regulator LM338K is used to generate stable voltage, and then desperate devices is used to generate stabilize current. For the accuracy control of output current, Atmel 忽略pany chip –At89C55WD .TI A/D converter chip TLC2543 and D/A converter chip TLC5617 are designed to set , control and sample the output current .To control the output current ,on theone hand , system sets output current by D/A converter and controls current of transistor 2N3055 by operational amplifier, on the other hand ,with the help of A/D converter TLC5617 ,system samples the output current and convert it into digital data, 忽略pares 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.目录任务 (3)要求： (4)１、基本要求 (4)2、发挥部分 (4)系统设计 (5)一、总体方案设计与论证 (5)1、方案一 (5)2、方案二 (5)二、单元电路分析 (6)1、恒流源电路 (6)2、单片机系统 (10)三、理论分析与计算 (10)1、电压源设计 (10)2、电流源设计 (12)四、电路图及有关设计文件 (14)１、单片机最小系统原理图 (14)2、显示与键盘电路原理图及PCB图 (15)3、直流稳压电源电路图 (16)4、直流稳流电路图 (16)5、A/D与D/A部分原理图 (17)五、系统软件工作流程 (17)六、安装测试与仪器仪表 (20)１、测试仪器、设备清单 (20)2、安装与测试 (20)七、元器件清单 (21)八、总结与思考 (23)附录 (24)1、使用说明书 (24)2、参考文献 (24)3、数控直流电流源程序 (25)任务设计并制作数控直流电流源。
数控电流源(程序+原理图+测量数据)
数控电源设计(程序+原理图+测试数据)目录摘要 (2)1. 方案设计、比较与论证 (3)1.1 方案设计与论证 (3)1.2 方案论证 (4)2.系统硬件电路设计 (5)2.1 电源模块 (5)2.2 数控模块 (6)2.3 稳压输出模块 (9)3. 软件设计 (11)3.1 主流程图 (11)3.2 电压步进增减流程图 (12)4. 系统测试结果 (13)4.1 测试仪器 (13)4.2 测试方法 (13)附录1:源程序 (14)摘要本系统以AT89S52高档8位单片机为核心处理器，主要控制输出电压，最后显示在LED上。
在简易数控直流电源中，通过两个按键控制电压步进增减，单片机将数值信号送到DAC0832，转换成模拟信号，经过OP-07和LF356运算放大器，在经过TIP122和TIP127构成闭环推挽输出电路，将电压输出。
AT89S51主要是控制输出电压，信号处理，LED显示。
关键字：单片机，数模转换，数控电源.简易数控直流电源设计1. 方案设计、比较与论证1.1方案设计与论证方案一：为了完成题目的所要设计的各种功能，将整个电源分成三个部分：数控部分、稳压输出部分和供电系统。
框图如图1所示：图1：方案一原理图方框图数控部分主要由数字电路构成，它要完成键盘控制，预置拔码开关输入控制、电压控制字输出，数码管显示控制、电流过流时的软件保护及报警等功能。
由于数控部分功能较多，选用了新华公司的8位单片机C8051F020。
C8051F020实现数控功能的框图如图2所示：图2： 方案一数控部分数控部分的核心是一个C8051F020最小应用系统。
用两个键盘作为输入控制,键盘接到C8051F020的P3的两个端口。
控制输出电压。
在通过LED 显示。
预置电压输入电路有8个开关组成。
接到P1口。
四个开关接到P1口的低四位，表示预置电压的整数，四个开关接到P1口的高四位，表示预置电压小数位。
电源加电时，在初始化程序中CPU 从P1口读入预置值，根据预置值输出电压控制字，实现开机预置。
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。
（3）稳压输出电路：由于通过模数转换电路输出的电压值大小有限制，通过使用运算放大器作前缀的功率放大电路，即可满足系统所需电压，又可大大减小纹波电压。
功率放大电路通过外扩电路实现。
五、硬件电路设计本课题的设计可通过实验平台上的一些功能模块电路组成，由于各模块电路内部已经连接，用户在使用时只要设计模块间电路的连接，因此，硬件电路的设计及实现相对简单。
完整系统的硬件连接如图2所示。
图2 完整系统硬件连接图R1 1KRf 1KR2 500输出数据总线CS1CS2运放输出电路CS-AD CS-DI实验平台上用到的一些功能模块电路如下：地址译码电路：该单元通过三八译码器74LS138与可编程逻辑器件GAL20V8组成地址译码电路，产生CS0～CS7的地址片选口，为系统确定各芯片I/O地址提供了很大的方便。
可编程并行接口8255单元电路：8255芯片是比较典型常用的并行接口芯片，可与实验平台上提供的4*4的键盘单元和LED数码管显示电路单元相连构成接口电路，实现对键盘和显示电路的控制。
基本输入输出单元电路：通过74LS245以及74LS373组成基本的输入单元电路，可以方便的通过数据线读取或输出数据。
在系统中通过74LS245读取了ADC0809的转换完成信号EOC。
计数器（分频）电路单元：该单元电路由74LS393组成，对实验板上提供12MHz的时钟信号进行分频，产生Q0～Q7不同频率的时钟脉冲信号。
在系统中选用Q2作ADC0809的外部时钟信号。
从功能角度，该电路又可分为三个部分：键盘/显示电路、数控部分、稳压输出电路。
下面就分别对这三个部分进行具体分析。
1．键盘/显示电路的实现和电路连接该电路又可分为两个部分：电压预制值显示电路和电压实际输出值显示电路。
下面分别说明：（１）电压预制值显示电路8255的方式0主要用于同步传输数据的场合，课题选用方式0即可。
端口C的高4位和低4位分别连接4*4键盘的行、列接口，由于为非编码键盘，需采用行反转法（也可采用行扫描法）判断所按实验平台上的小键盘为何键，同时通过编程把键值转换为相应的数码管段码，实现数码管显示预置值。
具体的电路连接如图3所示。
图3 电压预制显示电路连接图其中8255片选地址CS0为280H～283H，LED数码管段码输出选通的地址为284H～287H，数码管位选信号输出选通的地址为288H～28BH。
（2）电压实际输出值显示电路要在数码管上显示实际电压输出值首先需要将输出电压转化为数字量，即完成A/D 转换。
实现A/D转换的方法很多，常用的有逐次逼近法、双积分法及电压频率转换法。
其中逐次逼近法具有转换快、精度高、抗干扰差等特点。
ADC0809就是一个逐次比较式的A/D转换器。
其分辨率为八位，模拟输入电压范围为0～5V，对应转化值为00H～0FFH。
有八个模拟输入通道，可在程序控制下对任意通道进行A/D转换。
时钟频率10KHz～1280KHz。
每次只能对一路信号进行转换，其通道号由地址信号A、B、C译码后选定。
片内有地址锁存和译码器。
转换结果送入三态输出锁存器，当输出允许信号OE有效时才输出到数据总线上。
另外，还有一个EOC信号，当转换完成时，会发出转换结束状态信号，高电平有效，可以通过对该信号的检测来查询是否转换完成。
ADC0809引脚连接如图4所示。
图4 ADC0809引脚连接图此连接中通道号来自地址总线，分别由读写控制信号来控制ST，ALE和OE等使能端。
EOC信号送入74LS245总线控制器的输入DI0口，在程序中对74LS245总线控制器的输出口进行查询式读取EOC信号。
本系统中ADC0809的输入信号来自DAC0832输出电压，具体的电路连接如图5所示。
图5 电压实际输出显示电路连接图其中由于ADC0809时钟频率范围为10KHz~1280KHz，计数器（分频）电路单元中Q2产生的时钟信号频率675KHz，因此可以选择Q2。
DAC0832的片选地址为28CH～28FH，ADC0809片选地址为298H～29BH，74LS245总线控制器的片选地址为29CH～29FH。
2．D/A数模转换电路的使用及具体电路连接本系统的核心是数控技术，数控模块关键的运算通过编程由8086微处理器完成，但系统的运算结果是八位数字量，必须经过数/模转换器后才能输出。
采用双缓冲的D/A转换器DAC0832。
本系统采用了单缓冲方式。
DAC0832的输出是电流型的，而系统需要电压信号，可以通过运算放大器将其转换为单极性或双极性的输出电压。
在单极性输出中，对应数字量00～0FFH 的模拟电压V1的输出范围是0～REF V -，输出端口为VOUT1；单极性输出电压V1再经过运算放大器电平偏移、放大后，对应数字量00～0FFH 的模拟电压V2的输出范围是REF V -～REF V ，即双极性输出，输出端口为VOUT2。
DAC0832引脚连接如图6所示。
3．模拟信号放大电路的分析与设计由于DAC0832单极性输出的电压范围为0－5V ，系统要求输出电压范围为0－9.9V ，需通过运算放大电路实现。
比例运算电路的输出电压与输入电压之间存在比例关系，从而可以实现信号的放大。
对比例运算电路加以扩展或演变，可以得到求和、积分和微分电路、对数和指数电路等。
对输入信号接法的不同，比例运算电路可以分为三种基本形式：反向输入、同向输入以及差分输入比例电路。
比例运算电路使用范围广泛，运放芯片种类也较多，有LM741、LM324、NE5532等。
通过比较，系统选用集成运算放大器LM741构建同向输入比例运算放大电路，放大两倍即可。
LM741的引脚及同相比例运放电路具体连接如图7所示。
图6 DAC0832引脚连接图图7 LM741的引脚及同相比例运放电路连接图 如图7所示，同相比例运算放大倍数为：1f10uf R R 1u u A +==根据设计要求：Auf =2，即可确定电路各参数：f 1R R =。
系统选用Ω==1k R R f 1，Ω==500//R R R f 12。
六、系统软件设计系统软件主要完成的功能分为以下几部分：（1） 并行接口单元电路8255连接小键盘，识别按键、产生键码并在数码管上显示； （2） 启动DAC0832进行数模转换，将预置电压缩小1/2后单极输出；（3） 将输出电压传递给模数转换电路，启动ADC0809进行转换，采样得到结果并在数码管上显示；（4） 实现对整个系统的运行进行控制，完成系统步进、扫描、扩展输出电压等功能。
系统软件设计主要由主程序，菜单界面子程序，行反转法键盘扫描子程序，键盘按键取值子程序，算法子程序，显示子程序，“+”、“－”步进子程序，“+”、“－”扫描子程序和三角波电压产生子程序组成，程序流程如图8所示。
下面将对所涉及到几个重要子程序进行介绍。
行反转法键盘扫描子程序（TESTKEY ）：该子程序通过行反转法检测实验平台键盘，取得键值。
但该子程序不能判断键盘被多次按下时的键值，只能得到最后一次按键的键值，而系统要求预置值为两位数，因此还需再设计一个键盘按键取值子程序。
键盘按键取值子程序（KEYINPUT ）：该子程序先调用一次键盘扫描子程序，但在取 得键值后并非立即返回主程序，而是继续扫描键盘，直到确定键盘扫描子程序已经扫描不到按键为止。
这样的作用是每调用一次键盘按键取值子程序就能取得一个键值，不会因为连续按键而将前面的键值覆盖。
该子程序流程如图9所示。
图9 键盘按键取值子程序流程图算法子程序（COUNT ）：通过两个键盘按键取值子程序（键值为0~9）取得系统预置值，高位为in1V ，低位为in2V ，暂不考虑小数。
但输入为十进制数，首先需转化为十六进制数，转换公式为：in2in1in V 10*V V += （4）由于DAC0832输入范围为00~0FFH ，输出范围为0~+5V ，即+5V 对应的是数字量255（0FFH ），每个数字量表示的模拟量为5/256V 。
由此可得出预置电压（in V ）转换的相应数字量DATA 公式为：DA TA=2*5*10256*V in =100256*V in （5）经过DAC0832后就可得到范围在0~5V 内的电压。
再通过ADC0809转换后，得到相应的十六进制的8位实际输出电压数字量，为了在数码管上显示实际输出电压，要采用相反的转换分别得出十进制的实际输出电压高位、低位。
“+”、“－”扫描子程序（FSCAN/BSCAN ）：该子程序只需循环调用相应的“+”、“－”步进子程序（JIAY/JIANY ），在每次调用结束后根据系统所需间隔时间增加一个中断子程序或延时子程序（DELAY2）。
以“+”扫描子程序为例，当键盘按键取值子程序返回的键值为0EH 时，调用“+”扫描子程序。