1、基于AT89C52單片機(jī)的數(shù)控電流源設(shè)計(jì)與調(diào)試摘 要 隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)電子儀器的要求也不斷提高。電源作為電路的動(dòng)力源泉更是扮演著越來(lái)越重要的角色，不管是學(xué)校實(shí)驗(yàn)室還是維修中心都離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)電流源，然而傳統(tǒng)的電流源不管是在控制精度還是輸出特性上都無(wú)法滿足要求。隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷開(kāi)展和D/A，A/D技術(shù)的不斷成熟使得數(shù)控電源成為可能，數(shù)控電流源不管是在控制精度還是在可操作性上都有傳統(tǒng)電源無(wú)法比較的優(yōu)勢(shì)。本文在參考傳統(tǒng)電流源以及普通數(shù)控電流源的根底上，在充分考慮性?xún)r(jià)比的同時(shí)極大地提高了數(shù)控電流源的準(zhǔn)確性，通過(guò)軟件修正以后在使用普通元件的情況下數(shù)控電流源的性能也到達(dá)了比較高的水平。關(guān)鍵字：A

2、T89C52； DAC0832；D/A轉(zhuǎn)換；恒流源； 軟件修正 Aelectric current source of machine control basedOn single-chip microcomputer Abstract: Progress unremittingly the request to the electronics instrument technically to also raise continuously along with the electronics, the power supply is the motive source of the ele

3、ctric circuit to play a more and more important role more, is the school a laboratory still repair centerses to all can not get away from an experiment power supply in spite of, however the traditional power supply is control accuracy or output the tops of the characteristic in spite of and cant sat

4、isfy a request.Along with single slice machine technical of develop continuously with the D/A, the A/D is technical continuously the maturity make the number control power supply to make possible, count to control the electric current source and is control accuracy in spite of still on the maneuvera

5、bility all there is traditional power supply cant compare to of advantage.This text in making reference to the foundation that the traditional electric current source and common number control the electric current source, at the full consideration price compare of in the meantime raised a number to

6、control the accuracy of the electric current source biggest, pass the software correction hereafter while use the circumstance of the common component the number controls the electric current source of the function also comes to a higher level.Key words: High accuracy；DAC0832；D/A converter；Constant；

7、 current resource 目次 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc138157847 摘 要 PAGEREF _Toc138157847 h I HYPERLINK l _Toc138157848 Abstract PAGEREF _Toc138157848 h II HYPERLINK l _Toc138157850 1.緒論 PAGEREF _Toc138157850 h 1 HYPERLINK l _Toc138157851 1.1.電流源簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc138157851 h 1 HYPERLINK l _Toc138157852

8、1.2.數(shù)控電流源的必要性 PAGEREF _Toc138157852 h 1 HYPERLINK l _Toc138157853 1.3.數(shù)控電流源的可行性 PAGEREF _Toc138157853 h 1 HYPERLINK l _Toc138157854 2.數(shù)控電流源硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc138157854 h 2 HYPERLINK l _Toc138157855 2.1.傳統(tǒng)電流源的設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc138157855 h 2 HYPERLINK l _Toc138157856 2.2.數(shù)控電流源方案 PAGEREF _Toc138157856

9、 h 2 HYPERLINK l _Toc138157857 2.3.數(shù)控電流源的方案比較 PAGEREF _Toc138157857 h 3 HYPERLINK l _Toc138157858 2.4.電流源的軟件系統(tǒng)組成 PAGEREF _Toc138157858 h 4 HYPERLINK l _Toc138157859 2.5.本系統(tǒng)的特點(diǎn) PAGEREF _Toc138157859 h 5 HYPERLINK l _Toc138157860 3.數(shù)控電流源硬件模塊設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc138157860 h 6 HYPERLINK l _Toc138157861 3.1.電源

10、模塊 PAGEREF _Toc138157861 h 6 HYPERLINK l _Toc138157862 3.1.1.電源原理 PAGEREF _Toc138157862 h 6 HYPERLINK l _Toc138157863 3.1.2.電源方案確定 PAGEREF _Toc138157863 h 7 HYPERLINK l _Toc138157864 3.1.3.電源模塊具體電路 PAGEREF _Toc138157864 h 8 HYPERLINK l _Toc138157865 3.1.4.電源模塊PCB設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc138157865 h 8 HYPERLIN

11、K l _Toc138157866 3.1.5.顯示模塊 PAGEREF _Toc138157866 h 9 HYPERLINK l _Toc138157867 3.2.D/A電路 PAGEREF _Toc138157867 h 10 HYPERLINK l _Toc138157868 3.2.1.DAC0832簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc138157868 h 10 HYPERLINK l _Toc138157869 3.2.2.具體電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc138157869 h 12 HYPERLINK l _Toc138157870 3.2.3.控制電壓產(chǎn)生電路 PAGERE

12、F _Toc138157870 h 14 HYPERLINK l _Toc138157871 3.3.電流輸出模塊 PAGEREF _Toc138157871 h 15 HYPERLINK l _Toc138157872 3.3.1.具體電路圖 PAGEREF _Toc138157872 h 16 HYPERLINK l _Toc138157873 3.3.2.電流輸出模塊Pcb圖 PAGEREF _Toc138157873 h 17 HYPERLINK l _Toc138157874 3.4.主控局部 PAGEREF _Toc138157874 h 17 HYPERLINK l _Toc13

13、8157875 3.4.1.AT89C52單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路 PAGEREF _Toc138157875 h 17 HYPERLINK l _Toc138157876 3.4.2.單片機(jī)時(shí)鐘脈沖電路 PAGEREF _Toc138157876 h 17 HYPERLINK l _Toc138157877 3.4.3.復(fù)位電路 PAGEREF _Toc138157877 h 17 HYPERLINK l _Toc138157878 3.4.4.主控局部具體電路 PAGEREF _Toc138157878 h 19 HYPERLINK l _Toc138157879 4.數(shù)控電流源的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

14、 PAGEREF _Toc138157879 h 20 HYPERLINK l _Toc138157880 4.1.具體模塊劃分 PAGEREF _Toc138157880 h 20 HYPERLINK l _Toc138157881 4.2.數(shù)值處理 PAGEREF _Toc138157881 h 21 HYPERLINK l _Toc138157882 5.系統(tǒng)測(cè)試 PAGEREF _Toc138157882 h 23 HYPERLINK l _Toc138157883 5.1.設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn) PAGEREF _Toc138157883 h 23 HYPERLINK l _Toc1381578

15、84 5.2.系統(tǒng)性能檢測(cè) PAGEREF _Toc138157884 h 23 HYPERLINK l _Toc138157885 5.2.1.減小紋波所采用的措施 PAGEREF _Toc138157885 h 24 HYPERLINK l _Toc138157886 5.2.2.紋波電流測(cè)試 PAGEREF _Toc138157886 h 24 HYPERLINK l _Toc138157887 5.3.誤差分析 PAGEREF _Toc138157887 h 26 HYPERLINK l _Toc138157888 6.結(jié)論 PAGEREF _Toc138157888 h 27 HYP

16、ERLINK l _Toc138157889 致謝 PAGEREF _Toc138157889 h 28 HYPERLINK l _Toc138157890 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc138157890 h 29 HYPERLINK l _Toc138157891 附錄1 PAGEREF _Toc138157891 h 30 HYPERLINK l _Toc138157892 附錄2 PAGEREF _Toc138157892 h 31 緒論電流源簡(jiǎn)介所謂恒流源就是輸出電流極其穩(wěn)定不隨負(fù)載變化。為了保證電流不變，輸出電壓必須始終符合V=I*R。即負(fù)載需要多大電壓，恒流源就必須輸出多大電

17、壓，“無(wú)條件予以滿足。從外部看，就是Ro=。如果R，那么V。所以理想恒流源都不允許輸出開(kāi)路。對(duì)于實(shí)際電路，當(dāng)R大到一定程度，電壓輸出能力就會(huì)不夠，輸出電流必然下降，不再恒定。在一般恒流電路中大多采用電流負(fù)反應(yīng)來(lái)恒定電流負(fù)反應(yīng)的作用就是“使之穩(wěn)定。通過(guò)時(shí)刻“檢查控制對(duì)象的狀態(tài)，并進(jìn)行調(diào)整。發(fā)現(xiàn)小了，就設(shè)法使之增大，發(fā)現(xiàn)大了，就設(shè)法使之減小。形象地說(shuō)，電流負(fù)反應(yīng)電路那么是采樣輸出電流，計(jì)算誤差，據(jù)此調(diào)節(jié)自身狀態(tài)，使輸出電流穩(wěn)定，因而，輸出特性接近恒流源。衡量“接近程度的指標(biāo)就是輸出電阻R遠(yuǎn)大于零。一般希望Ro。只能接近，不可能完全到達(dá)數(shù)控電流源的必要性作為常用的電子儀器在學(xué)校和研發(fā)和檢測(cè)部門(mén)都有者

18、相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，特別在電路原理實(shí)驗(yàn)和電子元件老化測(cè)試中都離不開(kāi)電流源。隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步對(duì)電子儀器的要求不斷提高，電源作為電路的動(dòng)力源泉更是扮演著越來(lái)越重要的角色，不管是學(xué)校實(shí)驗(yàn)室還是維修中心都離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)電源，然而傳統(tǒng)的電源不管是在控制精度還是輸出特性上都無(wú)法滿足要求。首先從精度上來(lái)看傳統(tǒng)電流源的調(diào)整大多采用旋轉(zhuǎn)電位器的方式，在調(diào)整時(shí)電流值主要從電位器的刻度讀出，容易產(chǎn)生讀數(shù)誤差。從可操作性來(lái)看傳統(tǒng)電流原電位器上的刻度有限，不可能非常精細(xì)，僅僅靠電位器的幾個(gè)刻度對(duì)操作者的技巧要求比較高，同時(shí)誤差也比較大。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)電源亟待改良電源。數(shù)控電流源的可行性由于單片機(jī)技術(shù)的不斷開(kāi)展和D/A，A/D

19、元件的普及使得數(shù)控電源成為可能，數(shù)控電源不管是在控制精度還是在可操作性上都有傳統(tǒng)電源無(wú)法比較的優(yōu)勢(shì)，由于單片機(jī)的平民化，使得數(shù)控電源與傳統(tǒng)電源的本錢(qián)日益接近。另外，SMT技術(shù)也是飛速開(kāi)展，使得數(shù)控電源體積和重量都大大減小，為其在特殊領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了根底。數(shù)控電流源硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)傳統(tǒng)電流源的設(shè)計(jì)方案電源作為常用的實(shí)驗(yàn)儀器，在電子領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，傳統(tǒng)的電流源的控制局部一般采用模擬電路，即用電位器對(duì)基準(zhǔn)電壓源進(jìn)行分壓，再進(jìn)行電壓電流轉(zhuǎn)化，其電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，制造本錢(qián)低廉，該電路原理框圖如:電壓/電流變換基準(zhǔn)電壓源電位器放大電路電流表傳統(tǒng)電流源方案從框圖我們不難發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的電流源方案存在著非常明顯

20、的缺點(diǎn)，首先，輸出電流無(wú)法精確掌握。早期的電流源輸出電流僅僅靠標(biāo)在電位器或者指針表的讀數(shù)讀出，不僅讀取很不方便.度數(shù)誤差比較大,從實(shí)用的角度考慮,現(xiàn)在有些模擬電流源也使用了數(shù)字電流表作為電流顯示,提高了其精確性.但是在可操作性方面依然存在一定的缺乏.另外用電位器產(chǎn)生參考電位的方法是不恰當(dāng)?shù)?在電子元件中電位器是最容易產(chǎn)生噪聲的,對(duì)干擾也最為敏感,而且在使用一段時(shí)間以后,電位器作為機(jī)械元件會(huì)出現(xiàn)磨損的情況,此時(shí)該電流源的輸出電流將變得不穩(wěn)定,噪聲大幅度提高,如不更換電位器該電流源將無(wú)法正常使用。在可控升級(jí)方面?zhèn)鹘y(tǒng)的電流源方案電路一旦確定可更改的余地較小，可升級(jí)性能差。幾乎不存在什么升級(jí)的可能數(shù)控

21、電流源方案 隨著單片機(jī)的日益成熟，其穩(wěn)定性不斷提高，價(jià)格不斷下降使得數(shù)控電流源成為可能，從原理圖來(lái)看，數(shù)控電流源和傳統(tǒng)電流源相似。不同的是數(shù)控電流源是由單片機(jī)控制的D/A提供參考電壓，取代了傳統(tǒng)電流源的電位器，使得不管是在控制精度還是使用壽命上都有很大的提高。另外單片機(jī)具有可編程性，可以進(jìn)行更為復(fù)雜的控制，如輸出特定的波形，和電腦通訊，實(shí)現(xiàn)智能化控制等，這些功能都是傳統(tǒng)電流源難于實(shí)現(xiàn)的。該電路原理框圖如: 經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)展，傳統(tǒng)電流源的電流控制電路已經(jīng)相當(dāng)成熟，在用D/A替代了電位器以后，其性能有很大的提高。D/A變換緩沖電壓/電流變換放大電路A/D變換MCU鍵盤(pán)LED顯示器數(shù)控電流源的方案比較

22、方案一：通過(guò)編碼開(kāi)關(guān)來(lái)控制存儲(chǔ)器的地址；根據(jù)地址輸出對(duì)應(yīng)的數(shù)字量送數(shù)模D/A進(jìn)行轉(zhuǎn)換；再根據(jù)輸出的電壓量來(lái)控制電流的變化；同時(shí)；通過(guò)四個(gè)編碼開(kāi)關(guān)的BCD碼送給4511及數(shù)碼管顯示。此方案的優(yōu)點(diǎn)是電路原理簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大且存儲(chǔ)器存儲(chǔ)容量有限，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)編碼開(kāi)關(guān)不穩(wěn)定，所以不宜采用。其電路方框圖如下圖：圖 方案一方框圖方案二：采用以89C52為核心的單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)控制D/A的數(shù)據(jù)的輸入并將其轉(zhuǎn)換成模擬量輸出同時(shí)單片機(jī)把輸入的預(yù)值電流送數(shù)碼管顯示，再改變輸出的電壓量來(lái)控制電流的變化，此方案的優(yōu)點(diǎn)是本錢(qián)低，電路簡(jiǎn)單，可升級(jí)性強(qiáng)。所以在電路設(shè)計(jì)和制作中采用方案三。其電路方框圖如圖2.4所示：圖

23、方案三方框圖電流源的軟件系統(tǒng)組成相對(duì)來(lái)說(shuō)本設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，主流程圖如下圖軟件主流程圖本系統(tǒng)的特點(diǎn)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比，在電源模塊采用了有源慮波，并且使用兩個(gè)8位D/A來(lái)提高其分辨率，使得系統(tǒng)可以輸出五萬(wàn)多個(gè)電流值，通過(guò)軟件修正后可以非常準(zhǔn)確的輸出相應(yīng)電流值，較以往的數(shù)控電流源大大提高。同時(shí)得益于有源慮波的引入，其輸出紋波也大大減小。數(shù)控電流源硬件模塊設(shè)計(jì)電源模塊電源原理穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成，如圖3.1 圖 電源方框及波形圖a 整流和濾波電路：整流作用是將交流電壓U2變換成脈動(dòng)電壓U3。濾波電路一般由電容組成，其作用是脈動(dòng)電壓U3中的大局部

24、紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓U4。b 穩(wěn)壓電路：由于得到的輸出電壓U4受負(fù)載、輸入電 壓 和 溫度的影響不穩(wěn)定，為了得到更為穩(wěn)定電壓添加了穩(wěn)壓電路，從而得到穩(wěn)定的電壓U0。仿真電路圖如下:圖電源仿真電路圖protel99仿真結(jié)果圖3.3 protel仿真結(jié)果本設(shè)計(jì)共用到電源有三種：即5V +5V +21V.+5V其中+5 V給AD0832供電以及單片機(jī)AT89C52、數(shù)碼顯示包括74LS595,CC7107、鍵盤(pán)；-5V為AD0832參考電壓。由于要求輸出的電流最大值為2000mA，而且取樣電阻為1歐所以要求AD0832輸出的電壓至少為2伏，通過(guò)計(jì)算-5伏的電壓足夠?qū)崿F(xiàn)上述要求。提供的

25、21V的電源用于LM358和 VCC . 由于為了保證電路的性能采用線性穩(wěn)壓、濾波方式，從電路的可靠性以及性?xún)r(jià)比考慮采用標(biāo)準(zhǔn)的7812擴(kuò)流輸出方案。電源方案確定待選方案：方案一：采用線性恒流電路，該方案具有噪聲干擾小，電路簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定的特點(diǎn)，但是由于功率器件工作于線性狀態(tài)功率損耗大，發(fā)熱較大，在滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)在極限條件下功率管的消耗功率接近20W。方案二：采用開(kāi)關(guān)恒流方式進(jìn)行電流控制，由于功率管只工作于翻開(kāi)或者關(guān)閉狀態(tài)，功率管損耗較低。發(fā)熱量很小，但是由于開(kāi)關(guān)管對(duì)強(qiáng)電流進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作，干擾大大高于線性恒流源。結(jié)論：作為試驗(yàn)儀器，在一般情況下對(duì)儀器的體積要求相對(duì)小于對(duì)儀器性能的要求，而“干凈的電

26、源對(duì)于電流源來(lái)說(shuō)非常重要，所以在設(shè)計(jì)中采用線性電流源方案，并在其根底上參加有源慮波，使得電源更為“干凈所以采用方案二。電源模塊具體電路如下圖，+5V其中+5 V給AD0832供電以及單片機(jī)AT89C52、數(shù)碼顯示包括74LS595,ICL7107、鍵盤(pán)；-5V為AD0832參考電壓。由于要求輸出的電流最大值為2000mA，而且取樣電阻為1歐所以要求AD0832輸出的電壓至少為2伏，通過(guò)計(jì)算-5伏的電壓足夠?qū)崿F(xiàn)上述要求。提供的21V的電源用于LM358和 VCC . 由于為了保證電路的性能采用線性穩(wěn)壓、濾波方式，從電路的可靠性以及性?xún)r(jià)比考慮采用標(biāo)準(zhǔn)的7812擴(kuò)流輸出方案。圖3.4 電源原理圖電源

27、模塊PCB設(shè)計(jì)電源模塊為整個(gè)電路提供電源，具有電流大，發(fā)熱高的特點(diǎn)，所以在pcb設(shè)計(jì)時(shí)采用的較粗的導(dǎo)線，并在大電流的地方渡錫處理。具體模辦設(shè)計(jì)如下圖顯示模塊74LS595為串行輸入并行輸出的移位存放器，可以作為靜態(tài)顯示器接口，接在89C52的串行口上用于數(shù)碼的顯示。數(shù)碼顯示模塊如下圖。 圖 3.5預(yù)值數(shù)碼顯示模塊原理圖實(shí)際電流顯示利用CC7107A/D轉(zhuǎn)換器組裝成3.5位數(shù)字電壓表, 該電路為CC7107,LED和假設(shè)干無(wú)源元件組成的數(shù)字電壓表電路。該電路采用標(biāo)準(zhǔn)的3.5位顯示電路進(jìn)行顯示，其中最高位可以顯示千位的 “1和顯示負(fù)號(hào)。此外，由于該電路的兩個(gè)輸入端即COM 與V+端的電位差具有很高

28、的穩(wěn)定性，可以作為參考電壓源。因此，可以通過(guò)分壓的方法來(lái)擴(kuò)大它的量程。由于兩個(gè)輸入端最大承受電壓為200mV因此要實(shí)現(xiàn)最大值為2000mV的顯示可以用以下分壓形式本設(shè)計(jì)所采用的如圖2.6所示：圖3.6 數(shù)字電壓表的外接電路通過(guò)上面的電路可以測(cè)量最大值為2000mV的電壓，而在本設(shè)計(jì)中的采樣電阻為1k歐所以被測(cè)電壓值即為被測(cè)電流值.圖D/A電路由于采用了粗調(diào)和細(xì)調(diào)分段控制使得系統(tǒng)，以及軟件修正，使得電流輸出精度大大提高，從本錢(qián)和元件采購(gòu)方面綜合考慮，采用DAC0832電路作為D/A轉(zhuǎn)化電路DAC0832簡(jiǎn)介DAC0832是一個(gè)8位D/A轉(zhuǎn)換器芯片，單電源供電，從+5V+15V均可正常工作，基準(zhǔn)電

29、壓的范圍為10V，電流建立時(shí)間為1s，CMOS工藝，低功耗20mA。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖，它由1個(gè)8位輸入存放器、1個(gè)8位DAC存放器和1個(gè)8位D/A轉(zhuǎn)換器組成和引腳排列如下圖。 圖3.8 0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖3.9 DAC0832管腳圖該D/A轉(zhuǎn)換器為20引腳雙列直插式封裝，各引腳含義如下：(1)D7D0轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入。(2)CS片選信號(hào)輸入，低電平有效。(3)ILE數(shù)據(jù)鎖存允許信號(hào)輸入，高電平有效。(4)WR1第一信號(hào)輸入，低電平有效。該信號(hào)與ILE 信號(hào)共同控制輸入存放器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式：當(dāng)ILE=1和XFER=0時(shí)，為輸入存放器直通方式；當(dāng)ILE=1和WR1 =1時(shí)，為輸入存

30、放器鎖存方式。(5) WR2 第2寫(xiě)信號(hào)(輸入),低電平有效.該信號(hào)與信號(hào)合在一起控制DAC存放器是數(shù)據(jù)直通方式還是數(shù)據(jù)鎖存方式:當(dāng) WR2=0和XFER=0時(shí),為DAC存放器直通方式; 當(dāng)WR2=1和XFER=0時(shí),為DAC存放器鎖存方式。 (6)XFER數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)(輸入),低電平有效 。 (7)Iout2電流輸出“1”。當(dāng)數(shù)據(jù)為全“1”時(shí)，輸出電流最大；為全“0”時(shí)輸出電流最小。(8)Iout2電流輸出“2”。 DAC轉(zhuǎn)換器的特性之一是：Iout1 +Iout2=常數(shù)。(9)Rfb反應(yīng)電阻端 即運(yùn)算放大器的反應(yīng)電阻端，電阻15K已固化在芯片中。因?yàn)镈AC0832是電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換

31、器，為得到電壓的轉(zhuǎn)換輸出，使用時(shí)需在兩個(gè)電流輸出端接運(yùn)算放大器，Rfb 即為運(yùn)算放大器的反應(yīng)電阻，運(yùn)算放大器的接法如圖9.3所示。(10)Vref基準(zhǔn)電壓，是外加高精度電壓源，與芯片內(nèi)的電 阻網(wǎng)絡(luò)相連接，該電壓可正可負(fù)，范圍為-10V+10V.(11)DGND數(shù)字地(12)AGND模擬地DAC0832利用WR1 、 WR2 、ILE、XFER 控制信號(hào)可以構(gòu)成三種不同的工作方式。1) 直通方式 WR1= WR2 =0時(shí)，數(shù)據(jù)可以從輸入端經(jīng)兩個(gè)存放器直接進(jìn)入D/A轉(zhuǎn)換器。2)單緩沖方式 兩個(gè)存放器之一始終處于直通，即WR1=0或WR2=0，另一個(gè)存放器處于受控狀態(tài)。3)雙緩沖方式 兩個(gè)存放器均處

32、于受控狀態(tài)。這種工作方式適合于多模擬信號(hào)同時(shí)輸出的應(yīng)用場(chǎng)合。 具體電路設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)中采用直通方式。電路圖如所示。圖3.10 D/A轉(zhuǎn)化電路其中Vx、Vy分別為粗調(diào)和精調(diào)電壓輸出。Pcb板圖控制電壓產(chǎn)生電路該電路由兩個(gè)運(yùn)算放大器組成，對(duì)Vx、Vy進(jìn)行 Vout=Vx+0.005*Vy 運(yùn)算，使得控制精度到達(dá)1/51200，到達(dá)高精度控制的目的，同時(shí)也使得軟件修正成為可能。仿真電路如下圖:圖 控制電壓產(chǎn)生電路其中U1a用于運(yùn)算，U1b用于緩沖，及其濾波，V2為假定干擾源仿真結(jié)果入下列圖所示: 圖 控制電壓產(chǎn)生電路仿真圖protel從圖中我們可以看到該電路對(duì)于高頻干擾具有較好的抑制性，這對(duì)提高電流源的

33、輸出性能具有一定的幫助。電流輸出模塊利用圖3.14所示的恒流源電路 ,運(yùn)放的輸出端通過(guò)三極管與反向輸出端相連，構(gòu)成負(fù)反應(yīng)電路，由于運(yùn)放的同相輸入端與反相輸入端在理論上是虛短的，且運(yùn)放的輸入電阻無(wú)窮大，因此反相端和同相端的電位相等，即,又由于三極管的發(fā)射極與集電極電流僅相差微小的基極電流，可視為兩者相等即。因此可以通過(guò)改變同相輸入端的電壓來(lái)調(diào)整輸出電流的大小。例如： 時(shí)，但是在測(cè)試對(duì)的控制比預(yù)期效果差，總是小于理論值。同時(shí)R2也是負(fù)反應(yīng)電阻，當(dāng)電路電流受外界影響而減小的時(shí)候，R2的端電壓也隨之降低，三極管的Ibe也會(huì)上升。由于三極管的驅(qū)動(dòng)電流較大，在試驗(yàn)中輸出電流偏小，達(dá)不到要求精度，所以采用方

34、案二，用場(chǎng)效應(yīng)管代替三極管輸出，與三極管相比場(chǎng)效應(yīng)管具有驅(qū)動(dòng)電流小，電流噪聲底，輸出電流大的特點(diǎn)。仿真電路如圖3.14所示。仿真波形圖如圖3.15所示。 圖恒流源電路原理圖圖3.14恒流源電路仿真波形圖protel99具體電路圖在protel仿真結(jié)果的根底上設(shè)計(jì)了電流輸出模塊，圖3.15電流輸出原理圖電流輸出模塊Pcb圖主控局部AT89C52單片機(jī)系統(tǒng)及外圍電路在電路設(shè)計(jì)中我選擇最常見(jiàn)的ATMEL公司的AT89C52單片機(jī)。此單片機(jī)與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容，由8K字節(jié)可重擦寫(xiě)Flash閃速存儲(chǔ)器，256*8字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)可編程I/O口線，2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和6個(gè)中斷源。并

35、且該單片機(jī)經(jīng)濟(jì)實(shí)用，使用廣泛。單片機(jī)時(shí)鐘脈沖電路AT89C52單片機(jī)的最高時(shí)鐘脈沖頻率已經(jīng)到達(dá)了24MHz ，它內(nèi)部已經(jīng)具備了振蕩電路，只要在AT89C52的兩個(gè)引腳即19、18腳連接到簡(jiǎn)單的石英振蕩晶體的2端即可，晶體的2個(gè)管腳也要用30pF的電容耦合到地。復(fù)位電路89C52的復(fù)位引腳Reset是第9腳，當(dāng)此引腳連接高電平超過(guò)2個(gè)機(jī)器周期，即可產(chǎn)生復(fù)位的動(dòng)作。以12MHz的時(shí)鐘脈沖為例，每個(gè)時(shí)鐘脈沖為1s，兩個(gè)機(jī)器周期為2s，因此，在第9腳上連接一個(gè)4s的高電平脈沖，即可產(chǎn)生復(fù)位動(dòng)作。最簡(jiǎn)單的就是只要一個(gè)電阻跟一個(gè)電容的復(fù)位電路，如下圖。圖 通電瞬間復(fù)位電路圖 89C52的根本外部電路主控局

36、部具體電路 數(shù)控電流源的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)具體模塊劃分?jǐn)?shù)據(jù)處理以及顯示模塊其具體流程圖如下圖:數(shù)據(jù)處理以及顯示模塊其具體流程圖按鍵處理程序模塊如下圖:按鍵處理程序流程圖數(shù)值處理考慮到運(yùn)算放大器的工作點(diǎn)偏差問(wèn)題輸出控制采用鏈表方式，調(diào)整電路使得在兩個(gè)D/A均為最大輸出時(shí)，輸出電流為2000mA，然后遞減粗調(diào)和細(xì)調(diào)D/A同時(shí)用高精度電流表檢測(cè)電流，當(dāng)調(diào)整到適宜的電流時(shí)即將輸出狀態(tài)記錄，并與輸出電流相關(guān)聯(lián)，從而修正D/A線性，運(yùn)算放大器靜態(tài)電流等問(wèn)題造成的偏差，同時(shí)在參加溫度探測(cè)電路以后可以方便的對(duì)溫度影響進(jìn)行補(bǔ)償。系統(tǒng)具有良好的可升級(jí)性。鍵盤(pán)對(duì)單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)，所要得到的電流值，單片機(jī)將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化

37、成D/A轉(zhuǎn)換器AD0832所需要的數(shù)字信號(hào)。假設(shè)鍵盤(pán)輸入的電流值為I,由于AD0832為8位的D/A轉(zhuǎn)換器，待轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)最大值為2 8-1=255,考慮到數(shù)值連續(xù)性問(wèn)題細(xì)調(diào)D/A只采用200檔，所以該系統(tǒng)最大分辨率為255*200=51000，在最大輸出電流為2000mA時(shí)分辨率為2000/51000，小于0.1mA。采用軟件修正后，使得最小步進(jìn)為1mA，優(yōu)于設(shè)計(jì)要求。系統(tǒng)測(cè)試設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)鑒于市場(chǎng)上高位D/A價(jià)格高，并且購(gòu)置困難，在電路設(shè)計(jì)中將采用，兩個(gè)八位D/A經(jīng)過(guò)運(yùn)算得到高精度的電壓輸出，并采用查表的方式對(duì)D/A進(jìn)行控制，在不同的環(huán)境下采用不同的鏈表，從而對(duì)元器件的非線性以及溫度的影響進(jìn)

38、行高精度補(bǔ)償。采用有源慮波的方法降低電源雜波，純潔的電源供應(yīng)為良好的輸出性能提供了保障。系統(tǒng)性能檢測(cè)1測(cè)試儀器雙蹤示波器，數(shù)字示波器，萬(wàn)用表 2指標(biāo)測(cè)試輸出電流范圍：20mA-2000mA可以通過(guò)按鍵設(shè)置電流值，并且實(shí)際輸出值與給定值之間的偏差=給1%+10mA。具有“+“-步進(jìn)調(diào)整功能，步進(jìn)電流10mA。本設(shè)計(jì)要求輸出電流范圍為1mA2000mA，根據(jù)圖2.10恒流源模塊可知，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；然后輸出模擬量。下面列出局部電流值及其對(duì)應(yīng)的理論和實(shí)際的數(shù)字量如表表5.1 預(yù)值測(cè)量值電流值 mA實(shí)際值mA偏差mA顯示值mA偏差mA10.02221561101112021110010225005000503310001000010033150014991149