电子系统设计创新与实践实习报告

电子系统设计创新与实践

实习报告

——数控直流电流源制作

学院：信息科学与工程学院

班级：通信工程09-1

姓名：

学号：

指导老师：

摘要

此次实习我的选题为数控直流源的设计与制作，我们小组在参考传统电流源以及普通数控电流源的基础上，在充分考虑性价比的同时提高数控电流源的准确性，再通过软件控制来实现数控直流源的工作。

本系统主要由直流电流源和单片机控制系统两部分组成。直流电流源采用连续调整型恒流源，电源电路分为四个模块电路：比较放大器、MOS型调整管、采样电阻和负载。根据题目要求，我们采用的是8位A/D转换芯片ADC0832，8位D/A转换芯片DAC0832，通过AT89C52单片机控制系统进行校正，同时它还负责键盘输入和LCD显示功能，人机界面友好。

关键字：直流源、AT89C52、DAC0832、ADC0832、LCD1602

一、数控电流源简介

所谓恒流源就是输出电流极其稳定不随负载变化。为了保证电流不变，输出电压必须始终符合V=I*R。即负载需要多大电压，恒流源就必须输出多大电压，“无条件”予以满足。负反馈的作用就是“使之稳定”。通过时刻“检查”控制对象的状态，并进行调整。发现小了，就设法使之增大，发现大了，就设法使之减小。形象地说，电流负反馈电路则是采样输出电流，计算误差，据此调节自身状态，使输出电流稳定，因而，输出特性接近恒流源。

随着电子技术的不断进步，对电子仪器的要求也不断提高。电源作为电路的动力源泉更是扮演着越来越重要的角色，然而传统的电流源不论是在控制精度还是输出特性上都无法满足要求。再者单片机技术的不断发展和D/A，A/D技术的不断成熟使得数控电源成为可能，数控电流源不论是在控制精度还是在可操作性上都有传统电源无法比拟的优势。

二、设计任务及要求

1.设计任务: 设计并制作数控直流电流源。输入交流36V，50HZ；输出直流电压<=10V。其原理示意图如下：

2.设计要求

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；

三、数控电流源硬件系统整体设计

AT89C52单片机、A/D、D/A芯片，键盘，LCD，显示器构成系统的控制电路；比较放大器、负载、调整管及采样单元构成恒流源电路。比较放大器一个输入端与DAC的输出端相连，另一个输入端接反馈电压I*R，反馈电压同时与ADC的输入端相连，由于比较放大器的作用，最终使输出电流在标准电阻R上的压降和DAC 的输出近似相等，因此恒流源的输出电流仅由标准电阻决定，与电源电压和负载变化无关。

四、系统各模块电路的设计

1、稳压电源

电源的稳定性决定整个电路的稳定性，也即恒流源输出电流的稳定性，所以要求电源输出稳定，文波小。本电源采用桥式全波整流，大电容滤波，三端

稳压器件，产生各种直流电压。其中正5V，正负12V，正18V使用的是固定输出三端稳压芯片，如L7805，L7812，L7912，L7818。

稳压电源电路图如下：

2、最小系统模块

单片机是数控直流电流源控制的核心部分，它既协调整机工作，又是数据处理器。本系统以AT89C52单片机为核心，以4*4键盘，LCD1602液晶显示构成友好的人机接口。单片机通过A/D、D/A等器件对模拟信号进行信号的采集、处理和输出，从而对输出电流值进行控制校正、达到较高的精度。

AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。

最小系统电路图如下：

3、D/A模块

D/A转换电路时将单片机送来的数字信号转换成模拟信号。数模转换电路

采用DAC0832。电路图如下：

DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。所以这个芯片的应用很广泛,关于DAC0832应用的一些重要资料见下图：

D0~D7：数字信号输入端。

ILE：输入寄存器允许，高电平有效。

CS：片选信号，低电平有效。

WR1：写信号1，低电平有效。

XFER：传送控制信号，低电平有效。

WR2：写信号2，低电平有效。

IOUT1、IOUT2：DAC电流输出端。

Rfb：是集成在片内的外接运放的反馈电阻。

Vref：基准电压（-10~10V）。

Vcc：是源电压（+5~+15V）。

AGND：模拟地 NGND：数字地，可与AGND接在一起使用。

DAC0832输出的是电流，一般要求输出是电压，所以还必须经过一个外接的运算放大器转换成电压。

4、A/D模块

A/D转换电路时对恒流源电路中的采样电阻进行采样，所得到的数字信号送给单片机处理，本系统的A/D模块电路图如下：

5、恒流源模块

恒流源由比较放大器、调整管、负载和采样电阻四部分组成，R6为负载，R7为采样电阻，场效应管IRFP为调整管，LM358为放大器，采用一个稳压二极管稳