数控恒流源的设计与制作
数控直流恒流源的设计 (附外文翻译)
数控直流恒流源的设计摘要直流恒流源是提供稳定直流电流的电源装置，是科学实验和设备调试中的一种必备设备。
本文介绍了采用AT89C51单片机为主控制器，通过键盘来设置直流恒流源的输出电流，并由数码管显示电流设定值的数控直流恒流源。
本系统由单片机程控设定数字信号经过D/A转换器输出模拟量，再经过V/I转换电路的转换输出不同的电流。
输出电流范围为10～100mA，电流设置步进为1mA，输出电流调整率≤2%。
本文主要分析了数控直流恒流源系统的设计需求，阐述了数控直流恒流源的软硬件的设计原则，介绍了数控直流恒流源各模块电路的功能及设计思路，完成了数控直流恒流源系统的全部设计，给出了完整的电路图和程序。
本文设计的重点是单片机主控系统和D/A转换电路，设计的难点是高线性、高稳定度的电压/电流转换电路（V/I转换电路）。
测试结果表明，本系统能满足需要高稳定度的小功率直流恒流源领域的应用要求。
关键词数控恒流源 V/I转换ABSTRACTNumerical control DC constant current source is to provide a stable DC power devices, and equipment for scientific experiments debugging necessary equipment. This paper instructed the numerical control DC constant current source which makes use of the AT89C51 version single chip microcontroller is the main controller in this system, while the set value and the real output current can be displayed by LED. In this system, the digitally programmable signal from Single Chip Micro controller is converted to analog value by D/A converter, and then transited by voltage/current converter circuit, so adjustable output different current. Output current range of 10~100mA, current set of 1mA step, the output current adjustment rate of less than 2%.This paper analyzes the numerical control DC constant current source system design needs, expounded numerical-controlled DC constant current source of the hardware and software design principles, instructed the numerical-controlled DC constant current source circuit of the module function and design ideas, completed the numerical-controlled DC current source of all design, and the circuit is complete and procedures. This paper focuses on the design of the control system microcontroller and D/A Conversion Circuit, The difficulty in the design of high linearity, high stability of the voltage/current converter circuit (V/I Conversion Circuit). The test results have showed that it can be applied in need areas of constant current source with high stability and low power.KEY WORDS numerical control constant current source V/I convert目录前言 (1)第1章系统总体设计 (2)1.1 系统设计任务与要求 (2)1.1.1 系统设计任务 (2)1.1.2 系统设计要求 (2)1.2 重点研究内容与实现方法 (2)1.2.1 重点研究内容 (2)1.2.2 实现途径及方法 (3)1.3 系统总体方案设计 (3)1.3.1 主控模块 (3)1.3.2 键盘与显示模块 (4)1.3.3 恒流源模块 (4)1.3.4 存储器扩展模块 (4)1.3.5 电源模块 (5)1.3.6 系统原理框图 (5)第2章系统硬件各功能模块的设计 (6)2.1 主控模块的设计 (6)2.1.1 AT89C51单片机简介 (6)2.1.2 D/A转换电路的设计 (7)2.1.3 恒流源电路的设计 (9)2.1.4 数据存储器的扩展 (10)2.1.5 系统资源分配 (11)2.2 人机接口的设计 (12)2.2.1 键盘的设计 (12)2.2.2 显示电路的设计 (14)2.3 系统抗干扰设计 (15)2.3.1 看门狗电路的设计 (15)2.3.2 电源供电系统的设计 (16)2.3.3 基准电压的设计 (17)第3章控制软件的设计 (19)3.1 主程序的设计 (19)3.1.1 读写EEPROM子程序的设计 (19)3.1.2 键盘处理子程序的设计 (20)3.1.3 D/A转换子程序的设计 (20)3.2 键盘中断服务程序的设计 (21)3.3 显示中断服务程序的设计 (21)3.1.1 正常显示程序模块 (21)3.1.2 闪烁显示程序模块 (21)第4章系统调试 (28)4.1 硬件仿真调试 (28)4.2 软件的调试 (31)4.3 数据测试及误差分析 (35)第5章结论 (41)致谢 (42)参考文献 (43)附录1：电路原理图 (44)附录2：源程序 (48)附录3：英文原文 (62)附录4：中文译文 (69)前言直流恒流源是提供稳定直流电流的电源装置，是科学实验和设备调试中的一种必备设备。
数控恒流源
目录、方案摘要二、作品完成功能三、系统方案论证四、硬件结构设计及实现五、软件结构设计及实现六、作品测试数据七、不足及今后改进方向八、附录总设计电路图摘要:本方案釆用AT 8 9S52单片机作为系统控制核心，实现数控恒流源方案。
设计采用大功率双极型三极管2 SC 3 997以及仪表放大器等构成闭环恒流源控制电路，配以8位 A / D, D/A芯片完成单片机对输出电流的实时检测与实时控制，实现了OmA~15 0 OmA 范围内步进20mA恒定电流输出的功能，保证了纹波电流小于1mA,达到了较高的稳定度。
人机接口釆用4 * 4键盘以及LCD1602液晶显示器，控制界面直观简洁，具有良好的人机交互性。
一作品完成功能1•输出电流范围:0mA"1500mA ；2.可设置并显示输出电流给定值，输出电流与给定值偏差的绝对值W给定值1 %+10 mA:3. 具有“ + ”、“一”步进调整功能，步进W20mA；4. 纹波电流W2mA；5. 自制电源二系统方案论证1. 系统总设计模块DA转换模块自制电源2. 方案论证本系统设计关键在于恒流源模块方案,关于恒流源模块方案电压控制的电流源模块,可采用的方案有以下三种：①功率集成运放，如OPA501、OPA54 1、PA 05等；②运放+晶体三极管放大；③可调集成稳压模块，如LM317o方案一：直接使用功率集成运放。
特点:使用容易、性能稳定可靠。
常用的功率集成运放一般能够输出土4OV, 10〜1 5A的功率，性能指标也较高，完全能够满足本题要求。
功率集成运放还可以双极性输出，但本题只需单极性输出，却需要为功率集成运放配置正负双电源。
方案二:利用三端可调直流稳圧集成芯片，通过调整其输出电圧來实现负载的恒流特性。
特点:直接利用稳压片提供所盡功率，只需要添加相应控制电路即可实现本题的大部分要求，但是,其电流调整率指标只能达到0. 5ko. 1 5%,不满足题目要求，方案三：采用“运放+功率三极管”的结构构成恒流源。
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。
简易数控恒压恒流电源
1（一）简易数控恒压恒流电源一、任务设计并制作简易数控电源。
输入交流200～240V，50Hz；可以在键盘切换下，分别实现恒压恒流源，其原理示意图如下所示。
二、要求1、基本要求（1）恒压源部分：a．能输出1A电流；b．输出电流为1A时，输出纹波电压小于100ｍＶ；c．使输出电流Iout从0至1A变化时，输出电压Vout=10±0.25V；d．输出电流Iout=1A时，DCDC恒压恒流部分效率≥70%；e．具有过流保护功能，动作电流Io=1.1A～1.3A。
排除过流故障后，自动回复正常工作状态。
（2）具有输出电压、电流的测量和数字显示功能。
2、发挥部分在键盘的切换下，可以实现恒流源的功能恒流源部分：a.负载电阻在5欧姆至10欧姆变化时，要求输出电流Iout=1±0.025A。
b．可在键盘的切换下输出500mA和800mA的恒定电流。
c.输出电流Iout=1A，负载电阻为10欧姆时，输出纹波电压≤50mV。
d.输出电流Iout=1A，负载电阻为10欧姆时，DCDC恒压恒流部分效率≥85%。
三、说明（1）D C-DC变换器不允许使用集成场效应管的成品模块，但可使用开关电源控制芯键盘控制器DCDC恒压恒流负载显示电压、电流等检测2片，DC-DC变换器的辅助电源可以使用成品模块；（2）本题要求只能采用一个拓扑回路，分别实现恒压恒流功能；（3）本题中的输出纹波电压是指输出电压中的所有非直流成分，要求用带宽不小于20MHz模拟示波器（AC耦合、扫描速度20ms/div）测量V OPP（峰峰值）；（4）D C-DC变换器效率 =P O/ P IN，其中P O＝U O I O，P IN＝U IN I IN；（5）电源在最大输出功率下应能连续安全工作足够长的时间（测试期间，不能出现过热等故障）；（6）制作时应考虑方便测试，合理设置测试点；（7）设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果；完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果用附件给出。
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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数控恒流源的设计与制作毕业论文
编号题目：数控恒流源的设计与制作学院：物理与机电工程学院专业：电子信息科学与技术作者姓名：指导教师：职称：完成日期：2013 年月日二〇一三年六月目录河西学院本科生毕业论文（设计）诚信声明 ........................................................................................ 河西学院本科生毕业论文（设计）开题报告 ........................................................................................ 摘要 .................................................................................................................................................. Abstract..............................................................................................................................................1 绪论...............................................................................................................................................1.1恒流源的意义及研究价值....................................................................................................................1.2恒流源的发展历程................................................................................................................................1.2.1 电真空器件恒流源的诞生......................................................................................................1.2.2 晶体管恒流源的产生和分类..................................................................................................1.2.3 集成电路恒流源的出现和种类..............................................................................................1.3数控恒流源的研究现状和发展趋势....................................................................................................2 系统设计 .........................................................................................................................................2.1设计要求............................................................................................. 错误!未定义书签。
数控恒流源的设计与实现
数控恒流源的设计与实现熊 建 (成都电子机械高等专科学校 四川 成都 610031)摘 要:恒流源在实际工程中是一种用途广泛的检测设备。
本设计基于AT89s51作为核心控制模块,通过D/A变换实现输出电流可调,采用精密运算放大器和达林顿管进行扩流,设计出了能精确输出20mA～2000mA数控可调直流恒流源。
关键词:AT89s51 恒流源 D/AAbstract:Const current s ource is a widely used detecti on facilities in engineering.This design is based AT89s51cli p as the core of contr ol,using D/A conversi on t o perfor m the trans2 fer of the out put current,adop ting p recise operati onal a mp lifier and Darlingt on transist or t o a m2 p lify the current.A t last W e designed the digital contr olled const current s ource with p recise out put fr om20mA t o2000mA.Key words:AT89s51 const s ource D/A中图分类号:T N710 恒流源是模拟系统中广泛使用的一种单元电路或测试平台,在实际工程中也有广泛的用途,是电导测量、开关电源、功放等场合不可替代的检测设备。
本文主要介绍了数控恒流源的硬件电路和软件设计,同时给出了系统测试结果,实现了在20mA～2000mA的电流范围内,电流恒定为1mA 的准确度。
1 硬件电路设计本系统的硬件部分主要包括三大部分:DA 和AD转换电路、恒流源电路和键盘电路。
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数控恒流源是一种功能比较强大的电子元器件。
它能够为其他电子元器件提供稳定的电流输出，这对很多电子设备的正常运行起到了重要的保障作用。
在工业生产领域，尤其是半导体、电路板等领域，数控恒流源的应用相当广泛。
在本文中，我将介绍一种基于单片机的高性能数控恒流源，让我们一起来看看吧。
一、设计原理该数控恒流源主要由单片机、操作界面、甄别功放和恒流稳压器四部分组成。
单片机和操作界面相连，利用程序控制电流的大小，同时可以显示电流大小和一些操作信息。
甄别功放是用来放大输出电流的，而恒流稳压器则是保证输出电流的稳定性。
二、具体实现1. 单片机电路在本设计中，我们选择了AVR单片机，主要是因为其性价比高以及易于编程的特点。
使用单片机所需的周边电路如晶振、电源电路等，这里就不再赘述。
2. 操作界面我们选择了一个12864的液晶显示器，以及四个按键，分别为上、下、左、右。
通过这些按键来选择电流大小和操作模式等。
3. 甄别功放甄别功放主要是用来放大输出电流的，我们选择了OPA548T 作为甄别功放。
其最大音量及输出功率分别为24V和200W，应该足够满足在工业生产领域的需求。
4. 恒流稳压器稳压芯片使用的是LM317，它可以输出1.2V至37V的电压，并可以有一个电流稳定的输出。
在本设计中，我们将其设置为输出1A的电流。
并用一个调节电阻来实现输出电流的调节。
三、总结本文介绍了一种基于单片机的高性能数控恒流源。
它具有功能强大、精度高、控制方便等优点。
在工业生产领域中，它有着广泛的应用。
希望本文能够对大家在这一领域里的设计和实现提供一些启示和帮助。
基于单片机的数控恒流源设计
基于单片机的数控恒流源设计
基于单片机的数控恒流源设计是指利用单片机控制程序实现数字恒流源。
可以用于研究实验室中的电路测试，工厂自动化测试，航空电子测量，通讯等各种设备中对电流源做准确测量。
数控恒流源有效控制了输出电流大小，从而使电路中恒流保持在规定的电流值。
基于单片机的数控恒流源的设计，首先要选择单片机，单片机的功能越强大，能控制的电流越精确，相应的性能越好，如常用的均为大功率晶体管 MOS6553，MOSFET等。
然后确定电路，它拥有使能、放大两个部分，使能部分实现电流控制，当控制信号为高电平时，使能部分的电源开启，否则保持在空闲状态；放大部分实现电流的分配和调整，以此来调节输出的电流大小。
完成电路设计之后，根据电路原理编写单片机控制程序，使之可以按照所要求的电流进行调节，最后实现电路的连接，做好容错措施，便可以完成数控恒流源的设计。
基于单片机的数控恒流源设计不仅易于操作，而且可以精确控制输出电流，具备稳定可靠的特性，是我们在实际应用中的绝对优势之一。
数控恒压恒流电源设计
数控恒压恒流电源设计数控恒压恒流电源是一种在电子设备研发和制造工作中十分常见的装置，它能够提供稳定的电流和电压输出，广泛应用于电子元器件的测试、电子设备的加工和电子设备的研发等领域。
本文将详细介绍数控恒压恒流电源的设计原理、关键技术以及实际应用等内容。
一、设计原理当负载发生变化时，电源会检测到输出端的电压和电流的变化，然后通过反馈回路根据设定值进行调整，使输出端的电压和电流保持在设定值附近的范围内。
通过不断的反馈和调整，可以实现输出电压和电流的精确控制。
二、关键技术1.电压检测技术：设计电压检测电路，通过传感器或电路来实时检测输出端的电压。
可以使用电压分压器和运算放大器等电路来进行电压检测。
2.电流检测技术：设计电流检测电路，通过传感器或电路来实时检测输出端的电流。
可以使用电流采样电路和运算放大器等电路来进行电流检测。
3.反馈控制技术：通过比较检测到的电压和电流与设定值的差异，设计控制回路来实现恒压和恒流的输出控制。
可以使用控制芯片和电路来进行反馈控制。
4.保护技术：设计过流保护和过压保护电路，当输出端的电流或电压超过设定值时，能够及时切断输出，保护负载和电源设备的安全。
5.数控技术：设计数字控制电路，通过微处理器或可编程逻辑器件等实现对电源的数字控制和参数设定。
三、实际应用在电子设备测试中，数控恒压恒流电源可以提供稳定的电流和电压输出，用于测试电路的工作状态、负载能力等。
在电子设备加工中，数控恒压恒流电源可以提供稳定的电流和电压输出，用于控制电子设备的加工过程，确保电子设备的质量和性能。
在电子设备研发中，数控恒压恒流电源可以提供稳定的电流和电压输出，用于电路原型的调试、电路参数的测量和电路性能的验证等。
总结：数控恒压恒流电源是一种在电子设备研发和制造工作中常见的装置。
其设计原理基于电压和电流的控制回路，通过反馈控制实现稳定的恒压和恒流输出。
数控恒压恒流电源的设计涉及到多个关键技术，如电压检测、电流检测、反馈控制等。
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。
高精度数控恒流源的设计与实现
高精度数控恒流源的设计与实现宋林桂【摘要】为了满足可调温无纺布热切割机对恒流源的需求,文章阐述了一种基于单片机的高精度数控恒流源的设计和实现方法.该电源以电流串联负反馈式压控恒流源电路为基础,以AT89S52单片机为控制核实现数字化控制.为实现高精度要求,在数控部分中,要采用12位高精度数字模拟转换器(Digital Analog Converter,DAC)芯片TLV5616控制压控恒流源的输出电流,并利用16位高精度模数转换器(Analog to Digital Converter,ADC)芯片ADS1115测量输出电流.文章采用矩阵键盘设定电流输出值,采用LCD12864液晶屏显示设定的电流和负载两端电压值.测试结果表明,本恒流源在20 ～2000mA输出电流时,输出电流与给定值误差小于5mA.【期刊名称】《无线互联科技》【年(卷),期】2016(000)018【总页数】3页(P59-60,76)【关键词】AT89S52;恒流源;ADS1115;TLV5616【作者】宋林桂【作者单位】苏州健雄职业技术学院电气工程学院,江苏太仓215411【正文语种】中文高精度恒流源是一种非常重要的特种电源，在现代科学研究和医疗、工业生产中得到了越来越广泛的应用。
传统的恒流源往往用电位器调节输出电流，其精度较差，且无法实现精确步进。
目前，恒流源已朝着数字化方向发展，多采用模数和数模转换器实现数字化控制，具有高精度、高稳定性等特点［1］。
该系统主要由电源模块、恒流源电路模块、负载模块、单片机最小系统模块、键盘显示模块、ADC电路模块和DAC电路模块、LCD12864液晶显示电路以及4×4矩阵键盘电路构成，系统结构如图1所示。
2.1 电源电路系统中使用到集成运算放大器，集成运算放大器供电使用正负电源。
如图2所示，为了减少系统输出的纹波系数，系统选用±12V变压器把市电降成低压，变压器变压后经过整流滤波得到正直流电源DC+和负直流电源DC-，正电源DC+和负电源DC-为集成运算放大器提供正负电源。
高效数控恒流源设计报告最终版
高效数控恒流源设计报告最终版本报告主要介绍了一种高效数控恒流源的设计方案，该方案采用了一种基于集成电路控制的恒流源电路，其具有响应速度快、精度高、稳定性好等优点，可以用于正负载电压变化大的场合，能够有效地提高恒流源的输出精度和稳定性。
本报告结合具体设计实例，详细介绍了该恒流源电路的设计原理、电路结构、参数选择等关键技术，以及在实验验证中的性能表现。
本文旨在为电子工程师和研究人员提供参考，供其在设计和应用过程中参考。
一、方案设计原理在电子设备中，恒流源作为一种重要的电源单元，通常用于需要稳定电流输出的场合，例如电池充电、LED 灯驱动、电流测量等等。
传统的恒流源通常采用电阻调节电流大小，但这种方式存在电流漂移大、电阻热耗大、温度漂移大等缺陷。
为解决这些缺陷，本设计方案采用了一种基于集成电路控制的电路方案。
该电路的基本原理是利用采样电阻将负载电流转化为一个电压信号，然后经过运算放大器等电路进行放大，再利用控制器对输出电压进行控制，以保证输出电流的大小。
其中，控制器可以选用数字型或模拟型，数字型采用微处理器或FPGA芯片，更能提高设备的灵活性和精度；而模拟型则采用集成运算放大器，实时控制输出电流。
这种电路方案具有响应速度快、精度高、稳定性好等优点，能够满足大部分恒流源的应用需求。
二、方案设计细节1. 采样电阻的选取采样电阻是恒流源电路中的重要元器件之一，它起到将负载电流转化为电压信号的作用。
为保证其响应速度和精度，需要选用阻值尽可能小、精度尽可能高的采样电阻。
同时，为避免采样电阻过小导致的功耗过大和温度漂移过大，还需根据负载电流和制程工艺等因素进行合理的选择。
2. 运算放大器的设计由于采样电阻的阻值较小，其输出电压也相应很小，需要经过放大才能得到较大的量级。
因此，在电路中采用高精度的运算放大器进行放大，并对其负载容量、增益稳定等因素进行严格控制，以保证输出电压与输入电流之间的比值达到恒定。
3. 控制器的选取恒流源的控制器可以选择数字型或模拟型，其中数字型采用微处理器或FPGA 芯片，更能提高设备的灵活性和精度；而模拟型则采用集成运算放大器，实时控制输出电流。
数控恒流源的设计与实现
数控恒流源的设计与实现数控恒流源是一种电子设备，它可以在恒定的电流范围内自动调节输出电流。
这种设备被广泛应用于电子、机械、光学、医疗等领域。
它具有精度高、效率高、可靠性强等优点。
下面，我们将详细讨论数控恒流源的设计与实现。
一、设计方案1.数控恒流源的工作原理数控恒流源的工作原理是利用电阻、电感和开关管等元件组成一个功率电路，通过对开关管的控制，来调节输出电流。
具体过程如下：①从外部输入一个控制信号。
②控制信号由微控制器或其他控制元件解码。
③解码器将控制信号转换为PWM信号。
④PWM信号控制开关管，使其按照一定的频率开闭。
⑤开关管在闭合瞬间，会将电源的电能存储在电感中。
⑥当开关管打开时，存储在电感中的电能会被释放，形成一定的输出电流。
（注：开关管的频率一般在几十KHz以上，这样可以减小开关管的体积，并提高效率。
）2.电路设计数控恒流源的电路设计需要考虑到以下因素：（1）电路的精度：为保证电路输出的电流精度，需要选择高精度的元件。
（2）电路的效率：在能满足精度要求的前提下，应尽量提高电路的效率，以减小体积和降低成本。
（3）电路的稳定性：电路需要在多种不同的工作条件下稳定地输出电流，因此需要在设计中考虑到各种因素的影响。
（4）电路的控制：为了保证电路的稳定和精度，需要采用数字控制技术，实现对电流的精确控制。
基于以上考虑，我们可以设计出如下电路：（1）控制电路：采用单片机或FPGA等数字控制芯片，实现对电路的精确控制。
（2）功率电路：由电源、电感、开关管、稳压电路等部分组成。
（3）反馈电路：通过反馈电路，实现对输出电流的精确测量和控制。
二、实现方法1.电路的制作电路的制作需要根据电路设计方案进行，选择合适的元件进行制作。
在制作的过程中需要注意以下几点：（1）元件的选取需要严格参照设计方案，要保证元件的精度、效率和稳定性。
（2）焊接需要仔细，避免焊接不牢固或损坏元件。
（3）在调试电路时，需要注意安全，避免电路损坏或对人身安全造成影响。
数控恒流源系统设计
数控恒流源系统设计数控恒流源系统是一种集数字控制和恒流源技术于一体的电子控制系统。
它主要应用于自动化生产线上的电子设备，能够实现对电子设备的稳定供电，从而保证设备的正常运转。
本文将详细介绍数控恒流源系统的设计方案、工作原理等内容。
一、设计方案1.系统组成数控恒流源系统由功率负载、分流器、电流检测器、控制器、电源及散热系统组成。
2.系统技术方案（1）分流器技术：分流器是指将输入电流分成不同的等份，以便控制其输出。
在数控恒流源系统中，分流器被用于分配电流。
分流器可以采用电阻、晶体管等器件构成，其中采用现代的导电聚合物技术制作的微型分流器更具有优势。
（2）电流检测技术：电流检测器可以实现对电流的精确检测和稳定输出。
它可以监测电子设备的电流信息，并纠正输出电流，确保恒流源输出恒定的电流。
（3）控制器技术：控制器是整个系统的核心部件。
采用先进的数字信号处理器（DSP）技术，可以实现对电压、电流的精确控制，确保系统稳定性。
控制器还提供了人机界面，可通过屏幕显示数字信息和交互指令。
3.系统特点（1）数控恒流源系统采用数字控制技术，具有稳定性好、响应速度快、精度高等特点。
（2）系统采用恒流源技术，能够实现输出固定的电流，从而保证电子设备正常工作。
（3）系统具有反馈控制功能，可以实时监测电流变化，从而自动调整电流输出。
二、工作原理数控恒流源系统的工作原理可以简单概括为三个过程：采样、比较和控制。
1.采样过程该过程是指通过电流检测器对电流进行采样。
检测器可以检测来自负载的电流信息，并将其转换成数值信号，提供给控制器进行处理。
采样周期一般越短，监测到的电流变化越精细。
2.比较过程该过程是指将采样到的电流值和系统设置的目标电流进行比较。
如果采样到的电流值与目标电流值相等，则直接通过恒流源源测出固定电流给负载；如果不相等，则控制器发出控制信号，调整恒流源输出的电流。
3.控制过程该过程是指控制器根据电流检测器采样到的实际电流值进行比较，对恒流源输出的电流进行调整。
阙滨城(34)数控恒流源设计与总结报告
数控恒流源设计与总结报告摘要：本作品是基于LM2576的BUCK型开关电源的数控恒流源，输出电流10mA~2000mA，步进1mA，可以预设输出电流值，正常工作输出电压范围0V~12V，电流纹波小于1mA。
控制部分采用了C8051F020，是51内核的单片机，指令简单，资源丰富，片内集成了12位的A/D和12位的D/A。
关键词：LM2576，BUCK，C8051F020，A/D，D/A。
一、方案论证根据题目要求，下面对整个系统的方案进行论证。
方案一：采用集成稳压器构成的开关恒流源系统电路构成如图1.2所示。
MC7805为三端固定式集成稳压器，调节R W，可以改变电流的大小，其输出电流为：，式中为MC7805的静态电流，小于10mA。
当R W较小即输出电流较大时，可以忽略，当负载电阻变化时，MC7805改变自身压差来维持通过负载的电流不变。
优点：该方案结构简单，可靠性高缺点：无法实现数控。
方案二：单片机控制电流源该方案恒流源电路由N沟道的MOSFET、高精度运算放大器、采样电阻等组成，其电路原理图如图1.3所示。
利用功率MOSFET的恒流特性，再加上电流反馈电路，使得该电路的精度很高。
该电流源电路可以结合单片机构成数控电流源。
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。
优点：该方案结构简单，实现数控，可靠性高缺点：效率低。
方案三：用BUCK方式进行降压，实现恒流输出。
优点：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恒流源具有效率高、体积小、重量轻等优点。
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数控恒流源的设计与制作
一，解析课题
设计并制作一个数控恒流源电路，数控恒流源电路原理图如下图所示。
数控恒流源是指在给定的数字量控制下，负载电阻阻值在一定范围内调节变化时输出电流恒定不变，改变控制数字量，输出恒定电流不随负载改变。
二，设计原理
四，单元电路元器件选择
（1）计数器
采用74HC161计数器。
74HC161的主要功能：1，异步清零功能：当CLR 的反为零时，不论有无时钟脉冲CLK和其他信号输入，计数器被清零，即Qd～Qa都为0。
2，同步并行置数功能：当CLR的反=1，LOAD的反=0时，在输入时钟脉冲CLK上升沿的作用下，并行输入的数据dcba被置入计数器，即Qd～Qa=dcba。
3，计数功能：当LOAD的反=CLR的反=ENP=ENT=1，当CLK端输入计数脉冲时，计数器进行二进制加法计数4，保持功能：当LOAD的反=CLR 的反=1时，且ENP和ENT中有”0“时，则计数器保持原来状态不变。
（2）驱动译码器
采用74HC4511芯片。
74HC4511将输入BCD标准代码变换成驱动七段数码管所需的码信号，其中四线A～D为BCD码输入端，高电平有效，A为低位输入端，D为高位端，七段a～g输出高电平以驱动共阴极数码管发光。
LE为锁存控制端，高电平时能够锁存输入的BCD码。
LT为灯测试反相控制端，BI为消隐反相控制端。
（3）数模转换器
DAC0832是采样频率为8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）。
DAC0832中有两级锁存器，第一级锁存器称为输入寄存器，它的锁存信号为ILE;第二級锁存器称为DAC 寄存器，它的锁存信号为传输控制信号。
因为有两级锁存器，DAC0832可以工作在双缓冲器方式，即在输出模拟信号的同时采集下一个数字量，这样能有效地提高转换速度。
此外，两级锁存器还可以在多个D/A转换器同时工作时，利用第二级锁存信号来实现多个转换器同步输出。
ILE为高电平、WR1 和CS为低电平时，LE1为高电平，输入寄存器的输出跟随输入而变化;此后，当WR1 由低变高时，LE1为低电平，资料被锁存到输入寄存器中，这时的输入寄存器的输出端不再跟随输入资料的变化而变化。
对第二级锁存器来说，WR2和XFER
同时为低电平时，LE2为高电平，DAC寄存器的输出跟随其输入而变化;此后，当WR2 由低变高时，LE2变为低电平，将输入寄存器的资料锁存到DAC寄存器中。
（4）比例放大器
采用op07反相放大器。
Op07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性（双电源供电）运算放大器集成电路。
由于op07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。
OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A为±2nA）和开环增益高（对于OP07A为300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。
反相放大转换器输出信号。
（5）压控恒流源
方案一：采用场效应三极管。
接受放大器的输出电压，使用三极管将不稳定的直流电压转换成稳定的直流电压，得到压控恒流源效果。
当场效应管工作于饱和区时，漏电流Id近似为电压Ugs控制的电流。
即当Ud为常数时，满足：Id=f （Ugs），只要Ugs不变，Id就不变。
方案二：采用基极分压式射极偏置电路。
利用基极分压式射极偏置电路稳定静态工作点达到压控恒流源的效果。
数控恒流源主电路原理图
五，系统参数测定
（1）数模转换单元：
输出电压值v和输入数字量D的关系：
（2）电压调理单元：
输入电压与输出电压的关系：
（3）压控恒流源单元
当场效应管工作于饱和区时，漏电流Id近似为电压Ugs控制的电流。
即当Ud为常数时，满足：Id=f（Ugs），只要Ugs不变，Id就不变。
八，调试过程
（1）实验过程
按照电路接线图连接好电路，检查电路无误后按照电路图通入±12v并使GRD口与地相连，接入负载。
按照顺序，调整RV1直至输入端口输入电压为-3v （利用万用表电压档测量），调整RV2直至与CMOS相连0.51Ω电阻两端电压为2.300v。
将负载调至有效范围，改变RV1，多次测量输入端电容两端和输出端0.51Ω两端电压并记录数据。
筛选出符合步进规律的的数据记录入表格并制图。
将RV1恢复至初始调整状态，改变负载大小，测量0.51Ω电阻两端电压，当电压明显波动并减小时使用万用表欧姆档测量此时负载阻值（注意：测量阻值时需关闭电源！）分别找到负载的上限以及下限并记录数据。
本次测量采用间接测量法，忽略电阻随温度变化，通过测量两段电压是否改变判断电流是否稳定，是否达到恒流效果。
（2）误差分析
由于部分元器件连接点位焊接次数过多导致锡点包含过多杂质，阻碍电流，影响放大效果。
九，数据记录。