基于AVR单片机PWM功能的数控恒流源

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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作者：夏桂书来源：《数字技术与应用》2013年第04期摘要：基于高性能恒流源在现代智能检测领域的广泛应用，论文设计了一种具有高精度和高稳定性的数控恒流源。

通过键盘输入设定输出电流值，由AT89C51编程实现控制和显示，利用DAC转换输出模拟电压，再由运放OPA340控制达林顿管TIP132输出电流。

反馈电阻上的电压值由A/D转换送至单片机处理，单片机再对输出电流进行实时调整，使电流更加稳定。

实测结果表明：本系统在输出电流为10mA～2000mA的范围内，绝对误差为1mA，在50mA以上输出时偏差小于1%，负载调整率优于0.1%。

关键词：数控恒流源单片机 OPA340 TIP132 DAC7512中图分类号：TM932 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）04-0002-02电源技术作为一门工程技术，有着极强的实践性与广阔的应用领域[1]。

当今，电子设备被广泛应用于生活与工作中，而其供电电源质量也直接影响着电子设备的运行质量。

其中恒流源是指为负载提供恒定电流的电源，它被广泛用于精密测量、半导体器件性能测试、传感器供电、产生稳定磁场等，有着较为广阔的发展前景[2]。

本文使用AT89C51作为控制核心，使用软、硬件两种反馈调节方式，使其输出电流具有较高的准确性和稳定性。

1 系统原理介绍本设计可分为单片机系统部分、A/D转换电路、D/A转换电路、恒流电路等几部分组成。

AT89C51通过D/A转换芯片输出设置电流值对应的电压值[3]，经运放OPA340控制达林顿管TIP132输出电流。

电流反馈电阻上的电压值由A/D转换芯片交至单片机分析处理，单片机再对输出电流进行实时调整，使电流更加稳定[4]。

系统原理框图如图1所示。

2 硬件设计2.1 单片机系统单片机系统是该恒流源的核心模块，包括AT89C51单片机、振荡电路、复位电路等[5]。

主要负责读取键盘输入、电流值设设定、控制输出电流、控制LCD显示内容等。

基于AVR单片机的恒流源设计

0 引言智能阀门定位器以DCS 系统提供的4-20mA 电流信号作为工作电源，实现气动阀门开度控制。

在生产和调试过程中，需要使用高精度的可调恒流源代替DCS 系统给阀门定位器提供控制信号进行功能验证和测试。

为此，本文以压控恒流电路为基础，设计了基于AVR 单片机的低成本、高精度的数控恒流源。

该恒流源输出电流具有“+”、“-”步进调整功能，在0～20mA 范围内精确可调；使用LCD 模组中文显示，人机交互非常友好。

1 系统组成系统结构如图1所示，按照功能可分为V/I 转换模块、数控模块、稳压电源几个部分。

V/I 转换模块基于压控恒流的电路原理将电压基准信号转换成恒定电流输出，是本系统恒定电流的生成部分，决定着整个系统的精确性、稳定性和负载能力。

数控模块包含单片机最小系统、D/A 转换电路和人机交互电路，将设置的输出电流数值经过线性化比例换算后由D/A 转换电路输出对应的基准电压，进而对V/I 电路的输出进行控制，实现输出电流的可调和可视。

稳压电源主要是为V/I 转换、单片机最小系统等各电路模块提供高质量的工作电源。

2 硬件电路设计2.1 V/I 转换电路V/I 转换电路是本设计中的核心模块，如图2所示。

自恢复保险丝F1与TVS 管D1组成输出接口保护电路，防止静电或者用户错接高压而对恒流电路造成损坏。

共模电感L1滤除共模干扰，提高电路工作的可靠性。

运放U1A 组成比较放大电路，根据控制信号Vref 与电流反馈信号的差值，改变输出电压，控制三极管Q1调节输出电流的大小。

从图中可以看到，运放U1A 的输出反馈回路中既有负反馈又有正反馈，二者彼此平衡时，进入稳定工作状态。

为了提高运放高增益回路的稳定性，防止电路发生振荡，在反馈回路适当位置需要增加补偿网络，电容E1和C4便是起到相位补偿的作用。

该电路中，U2A 和U2B 是电压跟随器，起到缓冲和电流隔离的作用；U2A 可防止正反馈电路对输出电流分流而产生误差，U2B 可防止因V/I 转换电路对前级电路的影响而造成控制电压Vref 不稳定。

基于单片机的数控电流源设计

且可将输出电流预置值、实测值在ＩＤ上同时显示。经实验测试证明，此设计具有较高的控制精度。Ｅ
关键词单片机；数控
中圈分类号Ｔ４文献标识码ＡＭ文章编号１７— ６１（１）１００一１６３９７一２００ —０７Ｏ０４
窄霸
囱然科学
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基于单片机的数控电流源设计
艾铁伟
（黑龙江信息技术职业学院，黑龙江哈尔滨１０２５０５）
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
本文所没计的数控电流源采用ＰＣ６８７单片机为核心部件，键Ｉ１Ｆ７Ａ盘、显示、／ＤＡ、开关电源等模块为外围电路。１设计要求和总体设计思路
１１设计要求．
本设计要求：输入２０２Ｖ，输出最高１Ｖ２；通过键盘控制输出电流，步长为０１采用ＬＤ．Ａ；０Ｅ显示输出电流，精度为０２．Ａ；电流源稳流范围０
２２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。三端稳压集成电路外接扩流管既利用了稳压集成块良的稳压性能，又能够有一定的电流输出，在好些高精度的线性稳压电源中被广泛采用，但是效果较差。开关电源的功率器件工作在开关状态，功率损耗小、效率高。与之相配套的散热器体积大大减小，同时脉冲变压器体积比工频变压器小了很多。因此采用开关电源的电流源具有效率高、体积小、重量轻等优点。

基于AVR单片机的数控直流电压源的设计与实现

基于A VR单片机的数控直流电压源的设计与实现摘要：本文介绍了一种基于A VR单片机与开关稳压芯片的数控直流电压源。

本系统通过Atmega16单片机以及DA转换器，控制以开关稳压芯片LM2596_ADJ为核心的BUCK电路，使其输出可调的电压，并具有液晶显示、掉电保持、过流保护等多种功能。

本系统包含稳压电路、比较电路、供电电路、采样电路等硬件部分以及SPI通信软件、AD采样软件、液晶显示软件等软件部分。

本系统的设计方案具有原理巧妙简单、性能指标优良等特点，具有较高的实践价值。

关键词：Atmega16单片机；DA转换器；开关稳压芯片；BUCK电路数控直流电压源，就是输出电压可控的直流电压源。

如今，电子设备己成为人们日常工作和生活中必不可少的一部分，而电源恰恰是电子设备的心脏，为电子设备提供所必需的能量，起着万分关键的作用。

电源系统对安全性、可靠性、便捷性以及实用性的要求正变得越来越高，数控直流电压源也因此逐渐受到人们的青睐。

传统可调电源往往通过电位器来达到目的，虽然这样的电源有很大的输出功率，但很难做到精确调整，效率也不高。

而数控直流电压源输出精确可调，亦有较高的输出功率以及转换效率，且更加轻便。

本文的目的就是研究和实现高效低耗的数控直流电压源。

1数控直流电压源基本组成及工作原理本文所设计的数控直流电压源的基本组成结构框图如图1所示，系统中，MCU选用A VR单片机Atmega16，它内部资源丰富，功耗低，可以保证系统稳定、可靠运行。

DA转换器选用TLC5615，其基准源由基准源芯片REF5020产生。

模拟电路模块包括开关稳压芯片LM2596_ADJ，运放芯片TL082，开关型电压转换芯片LMC7660以及功率电感等器件，共同构成一个BUCK电路。

输出电压、电流经采样电路采入MCU并由液晶LCD5110进行显示。

按键作为输入设备，对输出电压进行设置。

本设计工作原理是将单片机与DA转换器进行SPI通信，使DA输出可调的控制电压，送到运放TL082反相端。

基于AVR单片机PWM功能的数控恒流源

随着电子技术的深入发展，各种智能仪器越...基于AVR单片机PWM功能的数控恒流源研制854减小字体增大字体作者：桂林电子科技大学梁坤胡鸿志来源：今日电子发布时间：2007-10-19 10:50:33随着电子技术的深入发展，各种智能仪器越来越多，涉及领域越来越广，而仪器对电源的要求也越来越高。

现今，电源设备有朝着数字化方向发展的趋势。

然而绝大多数数控电源设计是通过高位数的A/D和D/A芯片来实现的，这虽然能获得较高的精度，但也使得成本大为增加。

本文介绍一种基于AVR单片机PWM功能的低成本高精度数控恒流源，能够精确实现0～2A恒流。

系统框图图1为系统的总体框图。

本系统通过小键盘和LCD实现人机交流，小键盘负责接收要实现的电流值，LCD 12864负责显示。

AVR单片机根据输入的电流值产生对应的PWM波，经过滤波和功放电路后对压控恒流元件进行控制，产生电流，电流再经过采样电阻到达负载。

同时，对采样电阻两端信号进行差分和放大，送入ADC。

单片机根据采集到的值调整PWM 输出，从而调整了输出电流。

如此反复，直到电流达到设定要求。

图1 数控恒流源系统框图模块介绍1 人机接口模块本模块包括小键盘电路和液晶显示电路。

键盘设计为3×4键盘，由数字键0～9，功能键“删除”及“确认”组成，采用反转法实现键值识别。

显示电路由带中文字库的LCD 12864构成，该液晶可以每行8个汉字显示4行。

由于这部分电路比较简单，在此不详述。

2 核心控制模块系统的核心控制模块为AVR单片机（ATMEGA 16L）。

主要使用了AVR的PWM功能和A/D功能。

AVR单片机片内有一个具有16位PWM功能的定时/计数器。

在普通模式下，计数器不停地累加，计到最大值（TOP=0xffff）后溢出，返回到最小值0x0000重新开始。

当启用PWM 功能即在单片机的快速PWM模式下，通过调整OCR1A的值可实现输出PWM波的占空比变化。

基于单片机控制的直流恒流源的设计毕业论文

基于单片机控制的直流恒流源的设计毕业论文基于单片机控制的直流恒流源的设计摘要本文主要论述了一种基于单片机为核心控制器的数控直流电源的设计原理和实现方法。

该电源具有电压可预置、可步进调整、输出的电压信号和电流信号可同时显示功能。

文章介绍了系统的总体设计方案，其主要由微控制器模块、稳压控制模块、电压/电流采样模块、显示模块、键盘模块、电源模块五部分构成。

该系统原理是以单片机为控制单元，以数模转换芯片DAC0832输出参考电压控制电压转换模块LM3输出电压大小，同时输出稳压、恒流采用转换芯片C0832对采样的电压、电流转换为数字信号，再通过单片机闭环控制。

文章最后对数控直流电源的主要性能参数进行了测定，并对其发展前景进行了展望。

AbstractThe method of this paper based on the 51 microcontroller core of the numerical controller DC power supply design theory and realization. The power supply has some functions such as presetting voltage, stepping adjustment, displaying the output voltage signals and current signals at the same time. This paper introduces a general designing plan of the system, which is mainly consisted of micro-controller module, DC Regulators module, voltage/current sampling module, display module, keyboard module, power supply module. The system is based on the principle of single-chip microcomputer to control the unit STC89C52 to DAC0832 digital-to-analog converter chip reference voltage to control the output voltage LM317 output voltage conversion module size, while the output voltage regulator, current use of analog-to-digital converter ADC0832 chip sampling of voltage and current converted to digital signals, and then through the single-chip closed-loop control to achieve. Article on the main DC power supply CNC performance parameters were measured and summarized, and their development prospects.Keywords：microcontroller MCU ， the Digital to Analog DAC ，the Analog to Digital ADC ， the closed-loop control目录摘要Abstract目录第一章绪论 11.1研究背景及意义 11.2 国内外研究现状 11.3 单片机概述、应用及发展2单片机发展概述 3单片机的应用领域 5单片机的发展趋势 6单片机应用系统开发简介7单片机开法方式的发展81.4 恒流源的发展历程9电真空器件恒流源的诞生9晶体管恒流源的产生和分类9集成电路恒流源的出现和种类10 1.5 国内外研究现状101.6 课题的主要内容10第二章方案与设计基础知识122.1方案设计与论证122.2主控单片机 MCU 14STC89C52 简介14引脚说明 152.3 液晶显示屏（1602）15 LCD1602简介 15口说明162.4 三端可调稳压器172.5 运算放大器OP07 1818介 182.6数模转换芯片18A/D转换芯片ADC0832介绍19ADC0832接口说明20第三章系统电路原理及硬件实现 21 3.1 系统总体框图 213.2 系统模块电路设计21单片机控制模块21稳压控制模块22电压与电流采样模块23块 26电源模块 27键盘模块 273.3 系统整体原理图28第四章系统的软件设计294.1 软件设计思路 294.2 系统软件流程 29模块29较程序模块31第五章系统测试与误差分析325.1 系统测试32试 32硬件测试 32体测试。

基于PWM技术的数控恒流源电路

基于PWM技术的数控恒流源电路
现今，电源设备有朝着数字化方向发展的趋势。

然而绝大多数数控电源设计是通过高位数的A/D和D/A芯片来实现的，这虽然能获得较高的精度，但也使得成本大为增加。

本文介绍一种基于AVR单片机PWM功能的低成本高精度数控恒流源，能够精确实现0～2A恒流。

系统框图
图1为系统的总体框图。

本系统通过小键盘和LCD实现人机交流，小键盘负责接收要实现的电流值，LCD 12864负责显示。

AVR单片机根据输入的电流值产生对应的PWM波，经过滤波和功放电路后对压控恒流元件进行控制，产生电流，电流再经过采样电阻到达负载。

同时，对采样电阻两端信号进行差分和放大，送入ADC。

单片机根据采集到的值调整PWM输出，从而调整了输出电流。

如此反复，直到电流达到设定要求。

图1 数控恒流源系统框图
模块介绍。

基于单片机的恒流源

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、数字化已经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，设备和外围条件就越优越，那么设备的寿命就更长。

基于此，人们对数控恒定电流器件的需要越来越迫切。

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。

电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。

当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。

随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。

随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。

电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。

只有满足产品标准，才能够进入市场。

随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。

数控电源是从80年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。

这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。

在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。

但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。

因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。

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有利的条件。

新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90年代，己出现了数控精度达到0.05V 的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。

从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分。

目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦。

数字化智能电源是针对传统电源的不足设计的，数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可维护性。

基于单片机的恒流电源的设计与实现

第一章绪论........................................................................................................... - 4 -1.1 恒流源的应用............................................................................................... - 4 -1.1.1 在计量领域中的应用........................................................................ - 4 -1.1.2 在半导体器件性能测试中的应用.................................................... - 5 -1.1.3 在传感器中的应用............................................................................ - 5 -1.1.4 现代大型仪器中稳定磁场的产生.................................................... - 5 -1.1.5在长延时热脱扣试验中的应用........................................................... - 6 -1.1.6在其它领域中的应用........................................................................... - 6 -1.2 恒流源的发展历程....................................................................................... - 7 -1.2.1 电真空器件恒流源的诞生................................................................ - 7 -1.2.2 晶体管恒流源的产生和分类............................................................ - 7 -1.2.3 集成电路恒流源的出现和种类........................................................ - 7 -1.3 国内外研究现状........................................................................................... - 7 -1.4 论文的研究内容........................................................................................... - 8 -1.4.1 课题需要解决的主要问题................................................................ - 8 -1.4.2 论文的总体结构................................................................................ - 8 - 第2章系统的总体设计 .......................................................................................... - 10 -2.1恒流源综述.................................................................................................... - 10 -2.2总体方案的选取及系统性能........................................................................ - 10 -2.3恒流源基本设计原理与实现方法................................................................ - 11 -2.3.1引起稳定电源输出不稳定的主要原因............................................. - 11 -2.3.2恒流源的基本设计原理..................................................................... - 12 -2.4 本章小结....................................................................................................... - 14 - 第3章系统的硬件设计 .......................................................................................... - 15 -3.1 单片机功能介绍........................................................................................... - 15 -3.2 A/D模块设计................................................................................................ - 22 -3.2.1 AD7715简介 ...................................................................................... - 22 -3.2.2 硬件电路设计.................................................................................... - 26 -3.3 D/A模块设计................................................................................................ - 26 -3.3.1 MAX532简介..................................................................................... - 26 -3.4.2 硬件电路设计.................................................................................... - 28 -3.5 键盘接口电路设计....................................................................................... - 29 -3.5.1 键盘工作方式.................................................................................... - 30 -3.5.2 接口电路设计.................................................................................... - 30 -3.5.3 按键抖动及消除................................................................................ - 31 -3.6 显示器接口电路设计................................................................................... - 32 -3.7 本章小结....................................................................................................... - 33 - 第4章系统的软件设计 .......................................................................................... - 34 -4.1 控制算法....................................................................................................... - 34 -4.2 软件流程图................................................................................................... - 36 -4.2.1 主程序流程图.................................................................................... - 36 -4.2.2 键盘中断子程序................................................................................ - 37 -4.2.3 显示中断子程序................................................................................ - 38 -4.3 本章小结...................................................................................................... - 40 -5 系统功能测试与分析 .......................................................................................... - 41 -5.1 测试仪器..................................................................................................... - 41 -5.2 测试数据及结果分析................................................................................. - 41 -5.3 本章小结..................................................................................................... - 43 - 结论 ............................................................................................................................ - 44 - 致谢 ............................................................................................................................ - 45 - 参考资料 .................................................................................................................... - 46 - 附录硬件电路图 (48)摘要恒流源,是一种能够向负载提供恒定电流的电源。

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AVR单片机的数控直流电压源设计

基于AVR单片机的数控直流电压源设计南京信息工程大学电子信息工程专业，南京 210044摘要:介绍一种以单片机AVR为控制核心的数控直流恒流源，该恒流源以运算放大器LM358加达林顿管组成，A／D采样电阻电压控制恒流源输出。

由键盘通过输入预定电流值，经单片机处理、采样恒流源电路输出电流值并与预定值比较，而进行调节控制．输出电流范围为20mA～2A，改变负载电阻，输出电压在24V化时，输出电流变化的绝对值小于输出电流值的0．1针ImA。

关键词:A VR单片机运算放大器恒流源A／D A VR单片机PWM1 引言单片机又称单片微控制器，它是把一个计算机系统集成到一个芯片上，概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。

单片机技术是计算机技术的一个分支,是简易机器人的核心元件。

早期单片机主要由于工艺及设计水平不高、功耗高和抗干扰性能差等原因，所以采取稳妥方案，使得指令周期长，执行速度慢。

以后的 CMOS单片机虽然采用提高时钟频率和缩小分频系数等措施，但这种状态并未被彻底改观(51以及51兼容)。

此间虽有某些精简指令集单片机(RISC)问世,但依然沿袭对时钟分频的作法。

1997年,由ATMEL公司挪威设计中心的A先生与V先生利用ATMEL公司的Flash新技术, 共同研发出RISC精简指令集的高速8位单片机，简称AVR。

相对于出现较早也较为成熟的51系列单片机，AVR系列单片机片内资源更为丰富，接口也更为强大，同时由于其价格低等优势，在很多场合可以替代51系列单片机。

AVR单片机，它采用精简指令集，以字作为指令长度单位，将内容丰富的操作数与操作码安排在一字之中(指令集中占大多数的单周期指令都是如此)，取指周期短，又可预取指令，实现流水作业，故可高速执行指令。

当然这种速度上的升跃，是以高可靠性为其后盾的。

AVR单片机硬件结构采取8位机与16位机的折中策略，即采用局部寄存器存堆(32个寄存器文件)和单体高速输入/输出的方案(即输入捕获寄存器、输出比较匹配寄存器及相应控制逻辑)。

基于单片机的数控恒流源的设计

控制核心采用单片机ＩＮＴＥＬ８９Ｃ５５，用此来控制提高了精度，人工干预自由度大，功能扩展，升级余地比较大，兼容性强，成本低廉，易于制作，生产。采样部分使用运算放大器具有很大的电源电压控制化，可以大大减少输出端的纹波电流。显示部分采用键盘／显示器接口控制器８２７９，不仅简化接口电路，而且还减少ｒ软件对键盘／显示器的查询时间，提高了ＣＰＵ的利，｝｝ｊ率。２主要电路设计与计算２．１变压整流和供电部分
差百分率测试：为了比较测量值和真实值的误差，我
们在２０～２０００ｍＡ之问选定了六个值相比较，误差百
分率计算公式为。
误差百分率，＝半，ｘ１００％
（１１）
１２
式中，。为显示值；厶为测量值。
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万方数据
总第４８卷第．ｑ“１６期２０１１年第０６期
电测与仪表ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ
电压供电，用一个４．７１ｘＦ的电解电容和一个０．１ＩｘＦ
的瓷片电容去耦。
２．３数控部分
８９Ｃ５５单片机基本系统：数控核心采用８９Ｃ５５单
片机与ＥＥＰＲＯＭ，ＲＡＭ，地址锁存器７４ＬＳ３７３组成单
片机的基本系统，并对Ｐ２口的Ｐ２．０经７４ＬＳｌ３８地址
译码后作为８２７９的选通信号。在８９Ｃ５５引脚ｘｌ和
本数控恒流源系统可分为单片机控制部分、变压整流和供电部分、Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ转换电路、恒流源电路、键盘或显示器接口电路等几部分组成。系统框图如图１所示。
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万方数据
总第４８卷第５４６期２０１１年第０６期
电测与仪表ＥｌｅｃｔｒｉｃａＩＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ
实验及ＭＡＴＬＡＢ仿真分析，测出系统的输出电流误差小于１ｍＡ，纹波电流不大于０．２ｍＡ。

基于单片机控制的直流恒流源的设计

基于单片机控制的直流恒流源的设计摘要目前电源技术已逐步发展成为一门多学科互相渗透的综合性技术学科，它对现代通讯、电子仪器、计算机、工业自动化、电力工程、国防及某些高新技术提供高质量、高效率、高可靠性的电源起着关键作用。

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 AT89S52 为控制核心，采用了高共模抑制比低温漂的运算放大器 OP07 和达林顿管TIP122 构成恒流源的主体，配以高精度采样电阻及 12 位 D/A 芯片 MAX532、16 位 A/D 芯片 AD7715，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 LED 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。

本文在软件设计上采用增量式 PID 控制算法，即数字控制器的输出只是控制量的增量。

增量式控制虽然只是算法上作了一点改进，却带来了如下的优点：一是算式中不需要累加，控制增量的确定仅与最近三次的采样值有关，容易通过加权处理获得比较好的控制效果；其次是计算机每次只输出控制增量，即对应执行机构位置的变化量，故机器发生故障时影响范围小、不会严重影响生产过程。

文章最后对该恒流源的主要性能参数进行了测定，测试结果表明：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：单片机，数字控制，恒流源，PID 控制算法目录第一章绪论 (4)§1.1恒流源的应用 (4)1.1.1 在计量领域中的应用 (4)1.1.2 在半导体器件性能侧试中的应用 (4)1.1.3 在传感器中的应用 (5)1.1.4 现代大型仪器中稳定磁场的产生 (5)1.1.5 在其他领域中的应用 (5)§1.2 恒流源的发展历程 (5)1.2.1 电真空器件恒流源的诞生 (5)1.2.2 晶体管恒流源的产生和分类 (5)1.2.3 集成电路恒流源的出现和种类 (6)第二章方案选择及论证 (7)§2.1 总体设计方案及性能指标 (7)2.1.1 总体设计方案 (7)2.1.2 性能指标 (7)§2.2 恒流源基本设计原理与实现方法 (7)2.2.1 引起稳定电源输出不稳定的主要原因 (8)2.2.2 恒流源的基本设计原理 (8)2.2.3 器件的参数计算及选择 (10)§2.3 电源的计算机仿真技术 (11)第三章系统的硬件设计 (13)§3.1 单片机功能介绍 (13)§3.2 电源模块的设计 (18)§3.3 A/D 模块设计 (18)3.3.1 AD7715 简介 (18)3.3.2硬件电路设计 (21)§3.4 D/A 模块设计 (22)3.4.1 MAX532 简介 (22)3.4.2 硬件电路设计 (24)§3.5 键盘接口电路设计 (24)3.5.1 键盘的工作方式 (25)3.5.2 接口电路设计 (23)3.5.3 按键抖动及消除 (26)§3.6 显示器接口电路设计 (26)3.6.1数码管驱动芯片 MAX7219 简介 (27)3.6.2 硬件电路设计 (29)§3.7 印刷电路板的制作 (29)3.7.1 元器件的布局 (30)3.7.2 电源线、地线的设计 (30)3.7.3 去耦设计和布线设计 (31)第四章系统的软件设计 (33)§4.1 控制算法 (33)§4.2 软件流程 (34)4.2.1 主程序流程图 (34)4.2.2 键盘中断子程序 (35)4.2.3 显示中断子程序 (36)第五章系统功能测试与分析 (38)§5.1 测试仪器 (38)§5.2 测试数据及结果分析 (38)第六章总结与展望 (42)参考文献 (44)数控恒流源程序 (45)第一章绪论众所周知，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

本科毕业论文（设计）题目（中文）基于单片机的数控恒流源设计a（英文）Design of constant current voltage source based on SCM完成日期 2016 年 4 月摘要恒流源是一种高精度的电源，具有响应速度快，恒流精度高，能长期稳定工作，适合各种性质负载等优点，而具有了越来越广泛的应用。

本文主要论述了一种基于51单片机为控制核心的数控直流源的设计与实现。

本电源具有可预设电流，电流步进，显示电流的功能。

主要由单片机控制模块、键盘输入模块、A/D转换模块、恒流源模块、D/A转换模块和显示模块六部分组成。

系统由单片机设定预置电流信号，经过D/A转换器TLC5615输出模拟电压信号，该信号控制达林顿管的基极，使其集电极输出相应的电流。

再通过A/D转换芯片，实时把采样电路上的模拟信号转换成数字信号，形成反馈，显示出实际的输出电流。

关键词：压控恒流源；单片机；数控电源AbstractConstant current source is a kind of common power source with high precision with fast response, high precision of constant current. It can also work stably for a long time and has various properties of the load. So now it is used more and more widely. This paper mainly discusses the design and implementation of a digital constant current source based on51 MCU as the control core of the system. The power supply has a preset current, current step, current display function. It has 6 parts: Control module, keyboard input module, A/D transform module, D /A transform module , display module and constant current source module. The current signal set by the SCM. Then it through D / A converter TLC5615 , which output to the voltage analog signal and control the Darlington tube base, and output the corresponding current. Finally through the A/D conversion chip, real-time sampling circuit analog signal is converted into digital quantity, feedback form, show the actual output current.Keywords: voltage controlled constant current source; single chip microcomputer; digital power supply目录上海师范大学本科毕业论文（设计）诚信声明…………………………………上海师范大学本科毕业论文（设计）选题登记表…………………………………上海师范大学本科毕业论文（设计）指导记录表 (Ⅳ)中文摘要及关键词 (Ⅴ)英文摘要及关键词 (Ⅵ)1 前言 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)2 基本原理与方案对比 (2)2.1 总体框图 (2)2.2 恒流源方案对比 (3)2.2.1 晶体管恒流源 (3)2.2.2场效应管恒流源 (4)2.2.3集成电路恒流源 (5)2.2.4 总结.................................................................................52.3 单片机简介 (6)2.4 液晶显示屏简介 (8)2.5 数模转换芯片 (9)2.6 模数转换芯片 (9)3各模块实现………………………………………………………………………103.1 键盘模块 (10)3.2 液晶显示模块 (11)3.3D/A转换模块 (12)3.4 A/D转换模块 (12)3.5恒流源模块 (13)3.6 电路整体工作原理 (14)4 系统软件实现 (15)4.1综述 (15)4.2键盘输入流程图 (16)4.3A/D转换流程图 (17)4.4D/A转换流程图 (18)4.5液晶显示流程图 (19)5 整体测试与分析…………………………………………………………………206 总结与展望………………………………………………………………………22参考文献……………………………………………………………………………23附录A 仿真原理图…………………………………………………………………24附录B 程序部分……………………………………………………………………251 前言1.1 研究背景及意义随着电子技术的发展，我们身边出现了越来越多的智能化数字化的精密电子设备，消费者在关注设备的性能、价格、功能、设计的同时，设备的质量和稳定性越来越成为人们关注的重点。

基于AVR单片机的数控直流稳压电源的设计

基于AVR单片机的数控直流稳压电源的设计左现刚;张志霞【摘要】In this paper,DC regulated power supply with digital control is presented,a new highly performance-to-price general regulated power supply is designed,which can be controled by the digital technology of MCU.The PWM output A/D sampling and MCU have detailed introduction in this paper.The design has the high accuracy,multi-purpose,liquid crystal display characteristic,besides the function of digital control for the voltage.%将单片机数字控制技术有机地融入直流稳压电源的设计中,设计出一款高性价比的多功能数字化通用直流稳压电源。

详细介绍PWM输出、A/D采样、单片机等。

该设计除了实现对电压的数字控制外,还具有高精度、多功能、液晶显示的特点。

【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2012(031)008【总页数】3页(P84-86)【关键词】AVR单片机;直流稳压电源;电压表;数字控制【作者】左现刚;张志霞【作者单位】河南科技学院信息工程学院,河南新乡453003;河南科技学院信息工程学院,河南新乡453003【正文语种】中文【中图分类】TM44从20世纪90年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。

本文设计的直流稳压电源主要由单片机系统、键盘、数码管显示器、指示灯及报警电路、检测电路、D/A转换电路、直流稳压电路等部分组成。