数控电流源设计
数控直流电流源设计报告
数控直流电流源作品功能简介：在电子作品的设计、应用或测试中，一个稳定、精度高的电源尤为重要，为直流电源的应用更是广泛。
本作品就是为其它设计的应用或测试提供一个稳定性高、精度高的直流电流源。
本组的作品的设计方向就是稳定性高、精度高、纹波小、驱动能力强。
本作品有两个个主要功能：功能一：输出20到2000mA的稳定电流，并且步进值可调（1mA、5mA、10mA、100mA）。
功能二：可实时测试并显示负载上的电流值。
功能三：有相应的提示功能。
（一） 方案论证与比较从控制论的角度来看，某一系统要达到较高的控制精度，必须采用闭环控制。
闭环的电流控制系统可以由如下的原理框图来表示：由上述原理框图可以知道，数控直流电流源的设计主要考虑三个方面的问题：电流控制器设计、功率放大电路设计和电流检测方法。
此外，从电子系统设计的角度，还需考虑系统电源的设计。
1．电流控制器设计电流控制可以有多种方案，如基于PWM 技术的开关电源方案、基于模拟器件的模拟反馈压控方案、以及基于微控制器的数字反馈数控方案。
方案一：基于PWM 技术的开关电源方案。
通过PWM 技术来调节开关电源的电压输出，控制PWM 信号的调制脉宽就可以控制输出电压，从而达到控制输出电流的目的。
该方案适合要求高功率输出的交流系统，同时电源效率上具有很大的优势，但是开关电源必然引入纹波噪声，在高精度要求的直流系统中，对滤波电路的要求非常高,难以实现。
题目对电流精度及纹波要求很高，该方案难以胜任。
方案二：基于模拟器件的模拟反馈压控方案。
该方案采用三极管或集成运放，组成电流串联负反馈电路，三级管或运放工作在深度负反馈状态下，具有良好的压控恒流特性。
典型的电路结构如图2所示。
图2中，Re 相当于取样电阻，输出R L 上的电流通过Re 在运放的输入端形成负反馈，由运放的虚短虚断，忽略三极管的基极电流，则可得到输出电流I L 的表达式：图2 模拟反馈压控方案典型电路I L =Vi / Re ⑴ 此方案实质上是由模拟器件作为了控制器，调节速度快，系统的跟随性好，即动态性能优越；但是，由于模拟器件固有的非线性特性，式⑴的精确度受到影响，电流控制稳态图1 闭环电流控制系统原理框图性能不够良好。
(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。
数控电流源的设计综述
测控电路课程设计课程设计名称：数控电流源设计专业班级：学生姓名：学号：指导教师：刘建娟同组人姓名：课程设计时间：2013.12.25—2014.01.03测控电路课程设计任务书引言数控电源是从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，已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。
在80年代的第一代分布式供电系统开始转向到20世纪末更为先进的第四代分布式供电结构以及中间母线结构，直流/直流电源行业正面临着新的挑战，即如何在现有系统加入嵌入式电源智能系统和数字控制。
早在90年代中，半导体生产商们就开发出了数控电源管理技术，而在当时，这种方案的性价比与当时广泛使用的模拟控制方案相比处于劣势，因而无法被广泛采用。
由于板载电源管理的更广泛应用和行业能源节约和运行最优化的关注，电源行业和半导体生产商们便开始共同开发这种名为“数控电源”的新产品。
现今随着直流电源技术的飞跃发展, 整流系统由以前的分立元件和集成电路控制发展为微机控制, 从而使直流电源智能化, 具有遥测、遥信、遥控的三遥功能, 基本实现了直流电源的无人值守。
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。
基于STM32的数控电流源设计
摘要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，服务于各个行业。
随着计算机和通讯技术发展而带来的现代信息技术革命，给电源技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源技术提出了更高的要求。
现在市场上数控电流源的存在输出精度不高，功率密度比较低，带负载能力不强，体积大，价格较高，操作繁琐，工作状态不稳定等弊端，因此数控电源的主要发展方向是针对上述缺点不断改善。
数字化智能电源模块是针对传统智能电源模块的不足提出的，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。
所以，高精度的数控直流电流源有很大的发展空间。
在本设计中将采用STM32单片机为系统的主控制器,能够实现多功能、宽范围、可调节等诸多功能，为更好的实现恒流提供条件，完成数控电流源的设计。
STM32片内集成的A/D转换器、D/A转换器和PWM发生模块降低了系统复杂程度，使系统简单，可靠，低价。
关键字：电源技术；数控电流源；STM32；数字化ABSTRACTPower technology, especially CNC power technology is one engineering technology with strong practice, it services for every field. Modern information technology revolution, that brought with the development of computer and communications technology, provides a broad development prospects, but also makes a higher demands in power supply technology. At the present time CNC current source on the market exists some shortcomings, such as output precision is not high, the power density is relatively low, capacity with a load is not strong, bulky, expensive, complicated operations, instability working state and so on. So the major develop direction of CNC power is specialized for these shortcomings, and to reform them. Digital intelligent power modules is made against the lacking of traditional intelligent power modules, digitize can reduce uncertainty and human participating quantity of links in the production process, and resolve some engineering problems effectively, such as reliability, intelligence, product consistency problem and so on, and greatly improve production efficiency and maintainability of the product. Therefore, high-accuracy CNC DC current source has a lot of space to develop. In this design,STM32 MCU will be used as the main controller of the whole system, it can achieve the multi-function, wide range ,adjustable, and many other functions, providing better conditions for achieving constant current and completing the design of CNC current source. It integrates A/D converter, D/A converter and PWM module in STM32 chip, thus reducing complexity of the system, keep the system simple, reliable and low price.Key words:Power technology; Numerical control current source; STM32; digital目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章 (1)1.1 数控电流源项目的目的和意义 (1)1.2 数控电流源在国内外的发展概况 (2)1.3 基于STM32的数控电流源的设计的内容 (4)第2 章 (5)2.1 数控电流源的核心技术原理 (5)2.2 方案的总体设计 (6)2.2.1 数控电流源的主控芯片的选择 (6)2.2.2 基于STM32的数控电流源系统结构 (8)2.2.3 恒流源模块电路的方案讨论 (9)2.3 本章小结 (9)第3章基于STM32数控电流源的硬件电路设计 (10)3.1 恒流源模块电路的设计方案 (10)3.1.1 以LM350A为恒流源模块的核心元件的恒流源电路 (10)3.1.2 数控宽范围调整、大电流输出恒流源电路 (14)3.2 数控部分 (16)3.3 供电电源 (18)3.3.1 三端稳压器 (18)3.3.2 供电电源电路 (19)3.4 本章小结 (20)第4 章 (21)4.1 主程序设计 (21)4.2 负载电流取样子程序设计 (22)4.3 键盘中断程序设计 (23)4.4 LCD1062显示程序设计 (24)4.5 本章小结 (24)结束语 (25)参考文献 (26)致谢 (28)附录 (29)附录A (29)附录B (31)第1章引言1.1 数控电流源项目的目的和意义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，服务于各个行业。
基于单片机的数控电流源设计
关键 词 单片机 ；数控
中圈 分 类号 Ｔ ４ 文献 标识 码 Ａ Ｍ 文 章编 号 １７— ６ １（ １） １００ 一 １ ６ ３９７ 一２ ００ —０ ７Ｏ ０ ４
窄 霸
囱然 科 学
７
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 １０ ２ ５ ０ ５）
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ＰＣ ６ ８ ７ 单 片机为核心部 件 ，键 Ｉ １Ｆ ７ Ａ 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２０ ２Ｖ，输出最高 １Ｖ ２ ；通过键盘控制输 出电流 ， 步长 为０ １ 采 用Ｌ Ｄ ． Ａ； ０ Ｅ 显示输 出电流 ， 精度 为０ ２ ． 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 。
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。
数控直流电流源的设计
数控直流电流源的设计数控直流电流源设计是一种电源研发中不可或缺的一种技术。
数控电源设计的基本原理是以数字信号为控制信号，通过模数转换器将信号进行处理，并在输出端通过运放和功率器件实现电源输出。
数控直流电流源设计通常有多种实现方案，下面我们将对数控直流电流源的设计方案和基本要点进行介绍。
一、数控直流电流源的设计方案1. 数控直流电流源通过电压降进行电流调节在设计中，可以将一个负载电阻串联在直流电源输出端，用操作信号控制电压降，从而在电阻上产生稳定的电流。
不同电源的电压调整范围不同，具体电源需要合理选择电压控制元件并加以调节。
2. 数控直流电流源采用二极管式恒流源技术该方法的设计基于二极管的固有特性，二极管正向电流与其正向电压成指数关系，某种程度上追求了电流不随负载电阻和电源电压的变化而发生改变的目的。
3. 数控直流电流源采用电压转换及限流技术该技术基于集回控制回路和恒压限流控制回路于一身。
输入时，集成回路不变，恒压限流回路负责输出电流的保护和限制，保证负载操作安全可靠。
二、数控直流电流源的基本要点在设计数控直流电流源的时候，需要考虑以下要点：1. 电源适应范围。
在选择模拟电源芯片之前，需要考虑需要连接的负载电流大小、所需合适的输出电流、输出电压和功率等因素。
2. 稳定性。
电源的稳定性是评价数控直流电流源优劣的重要指标。
电阻、电容组成的稳压、稳流回路是保证电源稳定性的有效手段。
3. 真实性。
在设计中，需要考虑到负载电流变化所产生的响应状况并给出合适的解决方法。
在许多情况下，需要对设计方案进行优化和调整，以达到输出电流的更为真实性。
4. 安全性。
电源在工作过程中需要考虑对安全的保护。
对于短路保护、过载保护和过热保护等方面需要进行设计。
5. 控制模式。
需要考虑到数控直流电流源的控制模式。
包括区间控制、精密控制、PID控制、阶梯控制等模式，具体的应选取相应的模式根据需求需按体制进行设计。
总结：数控直流电流源设计是非常有挑战性的，需要精密技术，高质量的工程人员和一定的实践经验。
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。
高效数控恒流源设计报告
高效数控恒流源设计报告一、引言数控恒流源（Numerical Control Constant Current Source）是一种广泛应用于电子设备和工业生产中的电源设备，主要用于稳定输出恒定的电流信号。
在很多应用场景中，对电流的精确控制和稳定性要求较高。
本文将介绍一种高效数控恒流源的设计方案，并详细讨论其工作原理、电路结构和性能指标。
二、设计方案2.1 工作原理数控恒流源的工作原理基于负反馈机制，通过对输出电流进行监测并与设定值进行比较，调整反馈回路中的控制信号，使输出电流保持在设定值附近。
典型的数控恒流源由四个主要部分组成：直流电源、电流检测电路、比较器和功率调节器。
2.2 电路结构本设计方案采用基本的电流控制回路，电路结构如下：电路示意图电路示意图主要组成部分包括：•直流电源：提供基准电压以供电路工作。
•电流检测电路：通过高精度电流传感器对输出电流进行实时监测，并输出检测信号。
•参考电流源：提供设定值参考电流作为比较器的输入。
•比较器：将检测信号与设定值参考电流进行比较，并产生误差信号。
•误差放大器：对比较器输出的误差信号进行放大，以提供足够的调节信号给功率调节器。
•功率调节器：根据误差信号的大小和方向，控制输出电流的大小和稳定性。
2.3 性能指标为了评估数控恒流源的性能，我们需要考虑以下指标：•稳定性：输出电流的稳定性是衡量数控恒流源性能的重要指标，要求输出电流在设定值附近波动幅度小。
•精度：指数控恒流源输出的电流与设定值之间的偏差程度，要求尽可能小。
•响应速度：数控恒流源对于设定值的改变能够快速响应并调整输出电流，要求响应速度较快。
•效率：数控恒流源的电能转换效率，要求尽可能高。
三、实验步骤3.1 集成电路选择和布局设计为了实现高效的数控恒流源设计，我们首先需要选择适合的集成电路并进行布局设计。
考虑到稳定性和性能需求，我们选择了XXX型号的集成电路，并根据电路结构进行布局设计。
3.2 元器件选型和连接根据设计方案，选择适合的元器件，并根据电路结构进行连接。
数控恒流源设计
数控恒流源设计题目任务要求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。
2、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。
总体方案用单片机和FPGA数控恒流源。
通过键盘预置电流值，单片机输出相应的数字信号给D/A转换器，D/A转换器输出的模拟信号送到运算放大器，控制主电路电流大小。
实际输出的电流再通过采样电阻采样变成电压信号，A/D转换后将信号反馈到单片机中。
单片机将反馈信号与预置值比较，根据两者间的差值调整输出信号大小。
这样就形成了反馈调节，提高输出电流的精度。
本方案可实现题目要求，当负载在一定范围内变化时具有良好的稳定性，而且精度较高。
具体电路设计1.电源电路控制部分供电电源电路还需要大功率供电电源，专门为VMOS管供电。
因为负载中最大电流要达到2A，输出直流电压≤10V，所以该电源的输出功率至少要大于210=20W。
作为大功率电源，我们选用220V-16V/50W的变压器，稳压芯片是金属封装的三端可调稳压芯片LM317K STEEL P+，理论上安装散热片后最大输出电流可达3.4A，经实际测试，能够输出2A电流的指标。
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。
数控直流电流源课程设计与制作
进位按键
2
0.01uF电容
1
放大器
1
10K滑动变阻器
1
2K电阻
4
20K滑动变阻器
1
10Ω电阻Hale Waihona Puke 1导线若干
0.25Ω电阻
10
七、调试、测试用仪器设备清单
仪器名称
数量
仪器名称
数量
万用表（MY65）
1台
示波器
1台
交流毫伏表
1台
导线
若干
滑动变阻器
1个
面包板
1块
直流稳压电压
1台
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CPU、CPD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3-174LS193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；
Vcc：电源电压，Vcc的范围为+5V~+15V；
Vref：参考电压，范围在-10V~+10V;
GND：接地端。
当ILE=1,CS=0,WR=0，输入数据d7~d0存入8位输入寄存器中，当WR2=0，XFER=0时，输入寄存器中所存内容进入8位DAC寄存器并进行D/A转换。
当DAC0832外接运放A构成D/A转换电路时，电路输出量V0和输入d7~d0的关系式为：
3、电压-电流转换驱动单元
工作原理：由D/A转换控制单元经过死去校正输出的电压，通过A6放大器、N沟道管、电容、电阻处理转换成稳定直流电流。
图3-3电压-电流转换驱动单元
4、克服死去校正电压单元
数控电压源与数控电流源设计
韶关学院电子系
数控电压源与数控电流源 1 DA转换器实现电压数控
Vr D Vref Iout DAC Vout
MCU
D Vout N Vref 2
转换器位数N对输出电压分辨率的影响？ 思考题：1.假如Vout的电压范围为0~－5V，如何通过电 路转换，变为－5V~5V范围 2.如何利用AD转换器实现电压幅度程控？ 韶关学院电子系
Vin MCU D Vref Iout DAC Vout
5V MCU D Vref Iout DAC 射极 Vout 跟随 器
韶关学院电子系
数控电压源与数控电流源 1 DA转换器实现电压数控
5V
18V R1 1K Vin R2 1K R5 5K R4 1K R3 5K Vout RL
MCU
D Vref Iout DAC
韶关学院电子系
R3作用？ 反馈的类型？
调节电阻R3可以运放的放大倍数。AU(空)＝-(R3+R2)/R1 电压串联负反馈 韶关学院电子系
数控电压源与数控电流源 2 稳压芯片实现电压数控
LM317 1 Vin Vout Adjust Iadj 3 Rw 2 U0 R1 240
RW RW Vo (1 ) *1.25 I adj * RW (1 ) *1.25 R1 R1
Iadj小于100uA
改变RW可以改变输出的电压 韶关学院电子系
数控电压源与数控电流源
2 稳压芯片实现电压数控
LM317 1 Vin Vout Adjust 3 R1 R2 1k D0 1k R3 1k D1 R4 1k D2 D3 R5 1k D4 R6 1k R8 1k D5 R9 1k D6 D7 2 R Vo
一、数控电压源的原理
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。
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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目录1 选题介绍 (1)1．1 指选题背景 (1)1．1.1 电流源简介 (1)1．1.2 数控电流源的重要性 (1)1．1.3 数控电流源的可行性 (1)1．2 指导思想..................................................................... 错误!未定义书签。
1．3 方案论证.. (3)1．4 基本设计任务 (3)2 电路设计 (4)2.1 总体方框图 (4)2.2 工作原理 (4)3 各主要电路及部件工作原理 (5)3.1 555单稳态触发电路 (5)3.2 D/A转换器 (6)3.3 恒流源电路 (7)3.4 译码器及显示电路 (8)3.4.1总电路图 (8)3.4.2 数码管 (9)3.4.3 CD4511 (10)4 原理总图.......................................................................... 1错误!未定义书签。
5 元器件清单........................................................................ 1错误!未定义书签。
6 调试过程及测试数据........................................................ 1错误!未定义书签。
6.1 测试仪器............................................................ 1错误!未定义书签。
6.2.指标测量............................................................ 1错误!未定义书签。
7 小结 .................................................................................... 1错误!未定义书签。
8 设计体会及今后的改进意见............................................ 1错误!未定义书签。
8.1 体会.......................................................................... 1错误!未定义书签。
8.2 本方案特点及存在的问题 (15)8.3 改进意见 (15)附：参考文献 (16)1 课题介绍1.1 选题背景1.1.1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。
从外部看，就是R=∞。
如果R→∞，那么V→∞。
所以理想恒流源都不允许输出开路。
对于实际电路，当R大到一定程度，电压输出能力就会不够，输出电流必然下降，不再恒定。
在一般恒流电路中大多采用电流负反馈来恒定电流负反馈的作用就是“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。
衡量“接近”程度的指标就是输出电阻R远大于零。
一般希望R→∞。
（只能接近，不可能完全达到）。
1.1.2数控电流源的必要性作为常用的电子仪器在学校和研发和检测部门都有者相当广泛的应用，特别在电路原理实验和电子元件老化测试中都离不开电流源。
随着电子技术的不断进步对电子仪器的要求不断提高，电源作为电路的动力源泉更是扮演着越来越重要的角色，不论是学校实验室还是维修中心都离不开实验电源，然而传统的电源不论是在控制精度还是输出特性上都无法满足要求。
首先从精度上来看传统电流源的调整大多采用旋转电位器的方式，在调整时电流值主要从电位器的刻度读出，容易产生读数误差。
从可操作性来看传统电流原电位器上的刻度有限，不可能非常精细，仅仅靠电位器的几个刻度对操作者的技巧要求比较高，同时误差也比较大。
传统的实验电源亟待改进电源。
1.1.3数控电流源的可行性由于单片机技术的不断发展和D/A，A/D元件的普及使得数控电源成为可能，数控电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，由于单片机的平民化，使得数控电源与传统电源的成本日益接近。
另外，SMT技术也是飞速发展，使得数控电源体积和重量都大大减小，为其在特殊领域的应用奠定了基础。
在现实生活中，人们经常要用到电子器件，而电子器件要正常工作，电源的作用是不可忽视的，电源性能的好坏，对电路、电子仪器和电子设备的使用寿命、使用性能等影响很大，尤其在带感性负载的电路和设备中，对电源的性能要求更高。
在做毕业设计时主要完成的任务是熟悉设计题目，查阅相关文献和科技资料。
熟悉题目过后完成系统的总体方案设计，其中包括方案论证与确定、技术可行性分析、技术经济性分析等内容。
在设计控制电路时先学习相关单片机，了解单片机的工作原理。
再进行整个系统的硬件设计和软件设计，这其中的工作包括理论分析、设计计算、芯片及元器件选型等内容。
在完成以上工作时就进行画程序流程图和程序的编写。
最后撰写设计说明书，绘制电路硬件接线图在现实生活中，人们经常要用到电子器件，而电子器件要正常工作，电源的作用是不可忽视的，电源性能的好坏，对电路、电子仪器和电子设备的使用寿命、使用性能等影响很大，尤其在带感性负载的电路和设备中，对电源的性能要求更高。
在做毕业设计时主要完成的任务是熟悉设计题目，查阅相关文献和科技资料。
熟悉题目过后完成系统的总体方案设计，其中包括方案论证与确定、技术可行性分析、技术经济性分析等内容。
在设计控制电路时先学习相关单片机，了解单片机的工作原理。
再进行整个系统的硬件设计和软件设计，这其中的工作包括理论分析、设计计算、芯片及元器件选型等内容。
在完成以上工作时就进行画程序流程图和程序的编写。
最后撰写设计说明书，绘制电路硬件接线图1.2指导思想本课题通过努力设计出一款高精度的数控电流源，科学仪器和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。
高性能的数控直流电流源步进能够提高科学仪器的稳定性，本设计电流源能够很好的降低因元器件老化、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等功能。
硬件电路以AT89C52单片机为控制核心器，构成闭环控制电路，采用压控电流方式实现稳流输出，步进为≤10mA，通过D/A控制压控电流步进，A/D采样电压值，软件算出电流的测量值。
系统主要由键盘输入，控制处理、压控电流输出、液晶显示等功能模块组成。
1．3方案论证方案一：采用以89C52为核心的单片机系统来控制D/A的数据的输入并将其转换成模拟量输出同时单片机把输入的预值电流送数码管显示，再改变输出的电压量来控制电流的变化，此方案的优点是成本低，电路简单，可升级性强，缺点是涉及到软件方面，难度较高。
方框图如图所示。
方案一方框图方案二：采用集成器件，通过按键产生脉冲信号，计数器（74LS192）的二进制数字输出分两路运行：一路用于驱动数显电路，指示电源输出电流的大小值，LED输出（0、1、2、3、4、5、6、7）七个数字；另一路进入Ｄ/Ａ转换电路，Ｄ/Ａ转换器（DAC0832）将数字量按比例转换成模拟电流，再经过(NE5532)，一个运放、三极管组成的恒流源部分，使其输出（0、100、200、300、400、500、600、700,800,900）mA八个档位的电流。
优点为原理简单易懂。
综上，故采用方案二。
1.4 基本设计任务（1）电流源设有“电流增”（UP）和“电流减”（DOWN）两个键，按UP时输出电流步进增加，按DOWN时输出电流步进减小。
（2）电流设置范围为100mA～800mA ，设置分辨率为100mA；（3）（3）输出电流误差≤±1%；(4) 当电子负载两端电压变化10V时，输出电流的绝对误差小于变化前电流值的10％。
2 电路设计2.1 总体方框图2.2工作原理给系统提供经蒸馏得到的5V的直流电压，计数器工作在技术状态，没按一次见，给计数器家一个脉冲，。
计数器得到二进制数，再进过译码器输出七路二进制数，驱动LED数码管显示，在一路计数器输出的二进制数经DA转换器转换成模拟的电流量，在经过云芳和电流源部分得到理想的结果。
按8次键议息显示0.1，2.3，4，5，6，7，8，9相应会得到电流8个值、3 各主要电路及部件工作原理3.1 计数器74LS192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能，其引脚排列及逻辑符号如下所示：（a）引脚排列 (b) 逻辑符号74LS192的引脚排列及逻辑符号图中：为置数端，为加计数端，为减计数端，为非同步进位输出端，为非同步借位输出端，P0、P1、P2、P3为计数器输入端，为清除端，Q0、Q1、Q2、为数据输出端。
其功能表如下：输入输出MR P3 P2 P1 P0 Q3 Q2 Q1 Q01 ×××××××0 0 0 00 0 ×× d c b a d c b a××××加计数0 110 1 1 ××××减计数表5-2 74LS192的功能表3.2 D/A转换器DAC0832是一个8位D/A转换器芯片，单电源供电，从+5V～+15V均可正常工作，基准电压的范围为±10V，电流建立时间为1µs，CMOS工艺，低功耗20mA。
其内部结构如图3.8所示，它由1个8位输入寄存器、1个8位DAC寄存器和1个8位D/A转换器组成和引脚排列如图所示。
图3.8 0832内部结构图图3.9 DAC0832管脚图该D/A转换器为20引脚双列直插式封装，各引脚含义如下：(1)D7～D0——转换数据输入。
(2)CS——片选信号（输入），低电平有效。
(3)ILE——数据锁存允许信号（输入），高电平有效。
(4)WR1——第一信号（输入），低电平有效。
该信号与ILE 信号共同控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式：当ILE=1和XFER=0时，为输入寄存器直通方式；当ILE=1和WR1 =1时，为输入寄存器锁存方式。
(5) WR2 ——第2写信号(输入),低电平有效.该信号与信号合在一起控制DAC寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式:当 WR2=0和XFER=0时,为DAC寄存器直通方式; 当WR2=1和XFER=0时,为DAC寄存器锁存方式。