數(shù)控恒流源設(shè)計(jì)

數(shù)控恒流源設(shè)計(jì)目錄摘要……………………1前言……………………11系統(tǒng)原理及理論分析…………………21.1單片機(jī)最小系統(tǒng)組成……………21.2系統(tǒng)性能要點(diǎn)……………………21.3恒流原理………………………32總體方案論證與比較…………………53模塊電路設(shè)計(jì)與比較………………53.1恒流源方案選擇………………53.2反饋閉環(huán)方案選擇………………73.3控制單元方案選擇………………73.4電源方案選擇……………………73.5過壓報(bào)警功能設(shè)計(jì)………………84軟件設(shè)計(jì)…………94.1主程序模塊…………………94.2閉環(huán)比較子程序模塊……………94.3電流設(shè)置子程序模塊……………94.4鍵盤中斷子程序模塊……………94.5顯示中斷子程序模塊……………95數(shù)據(jù)測(cè)試及分析………………………145.1輸出電流測(cè)試…………………145.2步進(jìn)電流測(cè)試…………………155.3工作時(shí)間測(cè)試…………………155.4負(fù)載阻值變化測(cè)試…………………165.5紋波電流測(cè)試…………………166結(jié)束語…………………177致謝……………………17參考文獻(xiàn)…………………17PAGEPAGE20摘要：本系統(tǒng)以直流電流源為核心，AT89S52單片機(jī)為主控制器，通過鍵盤來設(shè)置直流電源的輸出電流，設(shè)置步進(jìn)等級(jí)可達(dá)1mA，并可由數(shù)碼管顯示實(shí)際輸出電流值和電流設(shè)定值。本系統(tǒng)由單片機(jī)程控輸出數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器（AD7543）輸出模擬量，再經(jīng)過運(yùn)算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電壓的變化而輸出不同的電流。單片機(jī)系統(tǒng)還兼顧對(duì)恒流源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，輸出電流經(jīng)過電流/電壓轉(zhuǎn)變后，通過A/D轉(zhuǎn)換芯片，實(shí)時(shí)把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)量，再經(jīng)單片機(jī)分析處理，通過數(shù)據(jù)形式的反饋環(huán)節(jié)，使電流更加穩(wěn)定，這樣構(gòu)成穩(wěn)定的壓控電流源。實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明，本系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用于需要高穩(wěn)定度小功率恒流源的領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：壓控恒流源智能化電源閉環(huán)控制Abstract:InthissystemtheDCsourceiscenterand89S52versionsinglechipmicrocomputer(SCM)ismaincontroller,outputcurrentofDCpowercanbesetbyakeyboardwhichsteplevelreaches1mA,whiletherealoutputcurrentandthesetvaluecanbedisplayedbyLED.Inthesystem,thedigitallyprogrammablesignalfromSCMisconvertedtoanalogvaluebyDAC(AD7543),thentheanalogvaluewhichisisolatedandamplifiedbyoperationalamplifiers,issenttothebaseelectrodeofpowertransistor,soanadjustableoutputcurrentcanbeavailablewiththebaseelectrodevoltageofpowertransistor.Ontheotherhand,TheconstantcurrentsourcecanbemonitoredbytheSCMsystemreal-timely,itsworkprocessisthatoutputcurrentisconvertedvoltage,thenitsanalogvalueisconvertedtodigitalvaluebyADC,finallythedigitalvalueasafeedbackloopisprocessedbySCMsothatoutputcurrentismorestable,soastablevoltage-controlledconstantcurrentpowerisdesigned.Thetestresultshaveshowedthatitcanbeappliedinneedareasofconstantcurrentsourcewithhighstabilityandlowpower.Keywords:voltage-controlledconstantcurrentsource,intelligentpower;closedloopcontrol前言隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電路應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，現(xiàn)今社會(huì)，產(chǎn)品智能化、數(shù)字化已成為人們追求的一種趨勢(shì)，設(shè)備的性能，價(jià)格，發(fā)展空間等備受人們的關(guān)注，尤其對(duì)電子設(shè)備的精密度和穩(wěn)定度最為關(guān)注。性能好的電子設(shè)備，首先離不開穩(wěn)定的電源，電源穩(wěn)定度越高，設(shè)備和外圍條件越優(yōu)越，那么設(shè)備的壽命更長(zhǎng)?；诖?，人們對(duì)數(shù)控恒定電流器件的需求越來越迫切．當(dāng)今社會(huì)，數(shù)控恒壓技術(shù)已經(jīng)很成熟，但是恒流方面特別是數(shù)控恒流的技術(shù)才剛剛起步有待發(fā)展，高性能的數(shù)控恒流器件的開發(fā)和應(yīng)用存在巨大的發(fā)展空間，本文正是應(yīng)社會(huì)發(fā)展的要求，研制出一種高性能的數(shù)控直流恒流源。本數(shù)控直流恒流源系統(tǒng)輸出電流穩(wěn)定，不隨負(fù)載和環(huán)境溫度變化，并具有很高的精度，輸出電流誤差范圍±5mA，輸出電流可在20mA~2000mA范圍內(nèi)任意設(shè)定，因而可實(shí)際應(yīng)用于需要高穩(wěn)定度小功率恒流源的領(lǐng)域。1系統(tǒng)原理及理論分析1.1單片機(jī)最小系統(tǒng)組成單片機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的核心部分，它主要用于鍵盤按鍵管理、數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)采樣分析系統(tǒng)參數(shù)及對(duì)各部分反饋環(huán)節(jié)進(jìn)行整體調(diào)整。主要包括AT89S52單片機(jī)、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片AD7543、數(shù)碼管顯示譯碼芯片74LS47與74LS138等器件。1.2系統(tǒng)性能本系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要由兩大關(guān)系所決定，設(shè)定值與Ａ/Ｄ采樣顯示值（系統(tǒng)內(nèi)部測(cè)量值）的關(guān)系。內(nèi)部測(cè)量值與實(shí)際測(cè)量值的關(guān)系，而后者是所有儀表所存在的誤差。在沒有采用數(shù)字閉環(huán)之前，設(shè)定值與內(nèi)部測(cè)量值的關(guān)系只能通過反復(fù)測(cè)量來得出它們的關(guān)系（要送多大的數(shù)才能使Ｄ/Ａ輸出與設(shè)定電流值相對(duì)應(yīng)的電壓值），再通過單片機(jī)乘除法再實(shí)現(xiàn)這個(gè)關(guān)系，從而基本實(shí)現(xiàn)設(shè)定值與內(nèi)部測(cè)量值相一致。但由于周圍環(huán)境等因素的影響，使設(shè)定值與內(nèi)部測(cè)量值的關(guān)系改變，使得設(shè)定值與內(nèi)部測(cè)量值不一致，有時(shí)會(huì)相差上百毫安，只能重新測(cè)量設(shè)定值與Ａ/Ｄ采樣顯示值的關(guān)系改變Ｄ/Ａ入口數(shù)值的大小才能重新達(dá)到設(shè)定值與內(nèi)部測(cè)量值相一致，也就是說還不穩(wěn)定。在采用數(shù)字閉環(huán)后。通過比較設(shè)定值與Ａ/Ｄ采樣顯示值，得出它們的差值，再調(diào)整Ｄ/Ａ的入口數(shù)值，從而使Ａ/Ｄ采樣顯示值逐步逼近設(shè)定值最終達(dá)到一致。而我們無須關(guān)心Ｄ/Ａ入口數(shù)值的大小，從而省去了原程序中雙字節(jié)乘除的部分，使程序簡(jiǎn)單而不受周圍環(huán)境等因素的影響。內(nèi)部測(cè)量值與實(shí)際測(cè)量值的誤差是由于取樣電阻與負(fù)載電阻和晶體管的放大倍數(shù)受溫度的影響和測(cè)量?jī)x表的誤差所造成的，為了減少這種誤差，一定要選用溫度系數(shù)低的電阻來作采樣電阻，因此本系統(tǒng)選用錳銅電阻絲來作采樣電阻。1.3恒流原理數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片AD7543是12位電流輸出型，其中OUT1和OUT2是電流的輸出端。電流的輸出級(jí)別可這樣計(jì)算DX=式中：DX是控制級(jí)數(shù)電壓由集成運(yùn)算放大器U8A的1腳輸出，根據(jù)T型電阻網(wǎng)絡(luò)型的D/A轉(zhuǎn)換關(guān)系可知，存在如下通式：（1）式中：——輸出電壓(V)——參考電壓(V)；R——T網(wǎng)絡(luò)電阻()；——外接反饋電阻()。電流放大電路存在如下關(guān)系：（2）（3）式中： Ib——基極電流（mA）； Ui——輸入電壓（V）； IL——負(fù)載電流（mA）。由式（1）、（2）可得到：（4）由于電路中的放大系數(shù)值遠(yuǎn)大于1，而與保持恒定，所以可推出負(fù)載電流與輸入電壓存在如下關(guān)系：（5）由式(5)、（1）可得到:（6）其中，K為比例系數(shù)由式（6）可知，負(fù)載電流不隨外部負(fù)載的變化而改變。當(dāng)保持不變時(shí)(即AD7543的輸入數(shù)字量保持不變)，輸出電流維持不變，能夠達(dá)到恒流的目的。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)控的目的，可以通過微處理器控制AD7543的模擬量輸出，從而間接改變電流源的輸出電流。從理論上來說，通過控制AD7543的輸出等級(jí)，可以達(dá)到1mA的輸出精度。但是本系統(tǒng)恒流源要求輸出電流范圍是20mA~2000mA，而當(dāng)器件處于2000mA的工作電流時(shí)，屬于工作在大電流狀態(tài)，晶體管長(zhǎng)時(shí)間工作在這種狀態(tài)，集電結(jié)發(fā)熱嚴(yán)重，導(dǎo)致晶體管值下降，從而導(dǎo)致電流不能維持恒定。為了克服大電流工作時(shí)電流的波動(dòng)，在輸出部分增加了一個(gè)反饋環(huán)節(jié)來控制電流穩(wěn)定，減小電流的波動(dòng)，此反饋回路采用數(shù)字形式反饋，通過微處理器的實(shí)時(shí)采樣分析后，根據(jù)實(shí)際輸出對(duì)電流源進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。經(jīng)測(cè)試表明，采用常用的大功率電阻作為采樣電阻，輸出電流波動(dòng)比較大，而選用錳銅電阻絲制作采樣電阻，電流穩(wěn)定性得到了改善。電路反饋原理如圖1所示?？刂葡到y(tǒng)采樣電流/電壓轉(zhuǎn)換單元恒流輸出控制系統(tǒng)采樣電流/電壓轉(zhuǎn)換單元恒流輸出數(shù)據(jù)處理單元數(shù)據(jù)處理單元圖1電流輸出反饋電路原理2總體方案論證與比較方案一：采用各類數(shù)字電路來組成鍵盤控制系統(tǒng)，進(jìn)行信號(hào)處理，如選用CPLD等可編程邏輯器件。本方案電路復(fù)雜，靈活性不高，效率低，不利于系統(tǒng)的擴(kuò)展，對(duì)信號(hào)處理比較困難。方案二：采用AT89S52單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，通過改變AD7543的輸入數(shù)字量來改變輸出電壓值，從而使輸出功率管的基極電壓發(fā)生變化，間接地改變輸出電流的大小。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測(cè)實(shí)際輸出電流值的大小，可以將電流轉(zhuǎn)換成電壓，并經(jīng)過ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及顯示。此系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來解決數(shù)據(jù)的預(yù)置以及電流的步進(jìn)控制，使系統(tǒng)硬件更加簡(jiǎn)潔，各類功能易于實(shí)現(xiàn)，能很好地滿足題目的要求。本方案的基本原理如圖2所示。測(cè)試通道恒流輸出輸出調(diào)整單元整流濾波交流輸入測(cè)試通道恒流輸出輸出調(diào)整單元整流濾波交流輸入芯片供電部分芯片供電部分D/A轉(zhuǎn)換器反饋通道D/A轉(zhuǎn)換器反饋通道A/D轉(zhuǎn)換器單片機(jī)及外圍電路A/D轉(zhuǎn)換器單片機(jī)及外圍電路數(shù)碼管顯示鍵盤數(shù)碼管顯示鍵盤 圖2系統(tǒng)原理框圖比較以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，方案二簡(jiǎn)潔、靈活、可擴(kuò)展性好，能達(dá)到題目的設(shè)計(jì)要求，因此采用方案二來實(shí)現(xiàn)3模塊電路設(shè)計(jì)與比較3.1恒流源方案選擇方案一：采用恒流二極管或者恒流三極管，精度比較高，但這種電路能實(shí)現(xiàn)的恒流范圍很小，只能達(dá)到十幾毫安，不能達(dá)到題目的要求。方案二：采用四端可調(diào)恒流源，這種器件靠改變外圍電阻元件參數(shù)，從而使電流達(dá)到可調(diào)的目的，這種器件能夠達(dá)到1~2000毫安的輸出電流。改變輸出電流，通常有兩種方法：一是通過手動(dòng)調(diào)節(jié)來改變輸出電流，這種方法不能滿足題目的數(shù)控調(diào)節(jié)要求；二是通過數(shù)字電位器來改變需要的電阻參數(shù)，雖然可以達(dá)到數(shù)控的目的，但數(shù)字電位器的每一級(jí)步進(jìn)電阻比較大，所以很難調(diào)節(jié)輸出電流。方案三：壓控恒流源，通過改變恒流源的外圍電壓，利用電壓的大小來控制輸出電流的大小。電壓控制電路采用數(shù)控的方式，利用單片機(jī)送出數(shù)字量，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)，再送到大功率三極管進(jìn)行放大。單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)輸出電流進(jìn)行監(jiān)控，采用數(shù)字方式作為反饋調(diào)整環(huán)節(jié)，由程序控制調(diào)節(jié)功率管的輸出電流恒定。當(dāng)改變負(fù)載大小時(shí)，基本上不影響電流的輸出，采用這樣一個(gè)閉路環(huán)節(jié)使得系統(tǒng)一直在設(shè)定值維持電流恒定。該方案通過軟件方法實(shí)現(xiàn)輸出電流穩(wěn)定，易于功能的實(shí)現(xiàn)，便于操作，故選擇此方案。電路原理圖如圖3所示。圖3壓控恒流源電路原理3.2反饋閉環(huán)方案選擇方案一：采樣電阻上的電壓，可知輸出電流與采樣電阻存在近似線性關(guān)系，因此可以從檢測(cè)電阻上電壓的大小來直接增減反饋深度。方案二：從采樣電阻上得到一個(gè)反饋電壓，由于采樣電阻阻值比較小，在該電阻上的壓降相應(yīng)也小，為了提高系統(tǒng)控制的靈敏度，采用一級(jí)運(yùn)算放大器對(duì)采樣電壓進(jìn)行放大，再送到ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)由單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)處理，為了達(dá)到1mA步進(jìn)，選用12位串行D/A轉(zhuǎn)換器件AD7543可以滿足題目要求，而且該芯片是采用串行數(shù)據(jù)傳送方式，硬件電路簡(jiǎn)單。同時(shí)反饋系統(tǒng)控制靈活，易于達(dá)到1mA的步進(jìn)要求。3.3控制單元方案選擇由于要實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，至少要有10個(gè)數(shù)字按鍵和兩個(gè)步進(jìn)按鍵，考慮到還要實(shí)現(xiàn)其它的功能鍵，選用16按鍵的鍵盤來完成整個(gè)系統(tǒng)控制。顯示部分采用8位LED數(shù)碼管，而且價(jià)格便宜，易于實(shí)現(xiàn)?？紤]到單片機(jī)的I/O端口有限，為了充分優(yōu)化系統(tǒng)，采用外部擴(kuò)展一片8155來實(shí)現(xiàn)鍵盤接口與顯示功能。電路原理如圖4所示。圖4鍵盤及顯示電路3.4電源方案選擇方案一：用開關(guān)穩(wěn)壓電源給整機(jī)供電，此方案能夠完成本作品電流源的供電，但開關(guān)電源比較復(fù)雜，而且體積也比較大，制作不便，因而此方案難以實(shí)現(xiàn)。方案二：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制系統(tǒng)以及外圍芯片供電采用78系列三端穩(wěn)壓器件，通過全波整流，然后進(jìn)行濾波穩(wěn)壓。電流源部分由于要給外圍測(cè)試電路提供比較大的功率，因此必須采用大功率器件。考慮到該電流源輸出電壓在10V以內(nèi)，最大輸出電流不大于2000mA，由公式P=U*I可以粗略估算電流源的功耗為20W。同時(shí)考慮到恒流源功率管部分的功耗，需要預(yù)留功率余量，因此供電電源要求能輸出30W以上。為了盡量減少輸出電流的紋波，要求供電源要穩(wěn)定，因此采用隔離電源，選用由LM338構(gòu)成的高精度大電流穩(wěn)壓電源。此方案輸出電流精度高，能滿足題目要求，而且簡(jiǎn)單實(shí)用，易于自制，故選用方案二。穩(wěn)壓電源原理如圖5所示。圖5穩(wěn)壓電源原理3.5過壓報(bào)警功能設(shè)計(jì)為了使本數(shù)控直流電流源進(jìn)一步智能化，考慮到題目要求輸出電壓不大于10V，因此系統(tǒng)測(cè)試部分設(shè)計(jì)了一個(gè)過壓報(bào)警電路，用于對(duì)電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦有過壓現(xiàn)象，控制器響應(yīng)后會(huì)發(fā)出報(bào)警控制信號(hào)。電路原理參見圖3。4軟件設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際的硬件電路，為了有效地減小紋波電流，用軟件方法實(shí)現(xiàn)去峰值數(shù)值濾波，以減小環(huán)境參數(shù)對(duì)輸出控制量的影響。軟件設(shè)計(jì)主程序流程圖和閉環(huán)比較子程序流程圖，電流設(shè)置子程序流程圖，鍵盤中斷子程序流程圖顯示中斷子程序流程圖，分別如下圖所示。根據(jù)本系統(tǒng)的實(shí)際要求軟件設(shè)計(jì)可分為以下幾個(gè)功能模塊：4.1主程序模塊MAIN：流程圖如圖6所示。主程序負(fù)責(zé)與各子程序模塊的接口和檢查鍵盤功能號(hào)。4.2閉環(huán)比較子程序模塊BIHUAN：流程圖如圖7所示。通過調(diào)用閉環(huán)比較子程序得出實(shí)際值與設(shè)定值的差值，如果是實(shí)際值大于設(shè)定值則將原來的Ｄ/Ａ的入口數(shù)值減去這個(gè)差值再送去D/A轉(zhuǎn)換，如果是實(shí)際值小于設(shè)定值則把原來的Ｄ/Ａ的入口數(shù)值加上這個(gè)差值再送去轉(zhuǎn)換。如果輸出值與設(shè)定值仍然不一致，再將差值和設(shè)定值相加送D/A轉(zhuǎn)換，以逐步逼近的形式使實(shí)際值和設(shè)定值相一致后通過LED把穩(wěn)定的實(shí)際值顯示出來。而逐步逼近過程中的實(shí)際值不送顯示因此減少了實(shí)際顯示值的不穩(wěn)定。這也是結(jié)構(gòu)化程序的要點(diǎn)（合理設(shè)置程序的順序結(jié)構(gòu)）。4.3電流設(shè)置子程序模塊SETUP：流程圖如圖8所示。通過鍵盤設(shè)置電流的大小，因?yàn)楸鞠到y(tǒng)最大輸出電流是2000mＡ，所以該子程序兼有電流設(shè)置合法性，也就是說設(shè)置電流不能大于2000mＡ。4.4鍵盤中斷子程序模塊KEYSCAN：流程圖如圖9所示。本系統(tǒng)采用外部中斷1來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)掃描，使程序及時(shí)響應(yīng)按鍵請(qǐng)求而無需顧慮其它程序模塊運(yùn)行情況。4.5顯示中斷子程序模塊LED：流程圖如圖10所示。本系統(tǒng)采用定時(shí)中斷0來實(shí)現(xiàn)逐位動(dòng)態(tài)顯示，每位顯示間隔固定為2ms，使LED輸示非常穩(wěn)定，無法考慮定時(shí)刷新顯示，使得該顯示子程序簡(jiǎn)單靈活，適用性廣。開始圖6主程序流程圖D/A子程序YNYYYNNN是＂-＂鍵是＂+＂鍵調(diào)用電流減1子程序調(diào)用電流加1子程序調(diào)用電流設(shè)定子程序是設(shè)置鍵取鍵號(hào)啟報(bào)報(bào)警標(biāo)志置位是滿載空載A/D子程序調(diào)用閉環(huán)比較子程序初始化開始圖6主程序流程圖D/A子程序YNYYYNNN是＂-＂鍵是＂+＂鍵調(diào)用電流減1子程序調(diào)用電流加1子程序調(diào)用電流設(shè)定子程序是設(shè)置鍵取鍵號(hào)啟報(bào)報(bào)警標(biāo)志置位是滿載空載A/D子程序調(diào)用閉環(huán)比較子程序初始化圖7閉環(huán)比較子程序流程圖雙字節(jié)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD碼調(diào)用拆字程序?qū)?shí)際值裝入顯示暫存ＹＮＮＮ返回恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)把結(jié)果裝入Ｄ/Ａ入口地址Ｄ/Ａ入口數(shù)-差值ＹＹ置負(fù)標(biāo)志位并求補(bǔ)碼Ｄ/Ａ入口數(shù)+差值負(fù)標(biāo)志位為１保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)差值大于4實(shí)際－設(shè)定（結(jié)果為負(fù)）圖7閉環(huán)比較子程序流程圖雙字節(jié)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為BCD碼調(diào)用拆字程序?qū)?shí)際值裝入顯示暫存ＹＮＮＮ返回恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)把結(jié)果裝入Ｄ/Ａ入口地址Ｄ/Ａ入口數(shù)-差值ＹＹ置負(fù)標(biāo)志位并求補(bǔ)碼Ｄ/Ａ入口數(shù)+差值負(fù)標(biāo)志位為１保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)差值大于4實(shí)際－設(shè)定（結(jié)果為負(fù)）Ｎ圖8電流設(shè)置子程序流程圖ＹＮＹ鍵號(hào)大于2Ｎ置電流千位位送2000給顯示緩沖區(qū)鍵號(hào)等于2刷新顯示緩沖區(qū)ＹＹ循環(huán)次數(shù)到ＹＮ恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)返回循環(huán)次數(shù)減1清空鍵號(hào)暫存顯示暫存指針加1電流千位位＝0鍵號(hào)小于10取鍵號(hào)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)Ｎ圖8電流設(shè)置子程序流程圖ＹＮＹ鍵號(hào)大于2Ｎ置電流千位位送2000給顯示緩沖區(qū)鍵號(hào)等于2刷新顯示緩沖區(qū)ＹＹ循環(huán)次數(shù)到ＹＮ恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)返回循環(huán)次數(shù)減1清空鍵號(hào)暫存顯示暫存指針加1電流千位位＝0鍵號(hào)小于10取鍵號(hào)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)ＮＮ顯示中斷鍵盤中斷顯示中斷鍵盤中斷保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)送顯示消抖延時(shí)送顯示消抖延時(shí)有鍵按下Ｎ顯示暫存指針加1有鍵按下Ｎ顯示暫存指針加1ＹＮ顯示完八位ＹＮ顯示完八位求取鍵號(hào)求取鍵號(hào)ＹＹ清空顯示指針恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)清空顯示指針恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)中斷返回恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)中斷返回中斷返回中斷返回圖10顯示中斷子程序流程圖圖9鍵盤中斷子程序流程圖圖10顯示中斷子程序流程圖圖9鍵盤中斷子程序流程圖5數(shù)據(jù)測(cè)試及分析數(shù)據(jù)測(cè)試是反映系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。因此本測(cè)試進(jìn)行了全面的測(cè)試，分別為輸出電流測(cè)試、步進(jìn)電流測(cè)試、工作時(shí)間測(cè)試、負(fù)載阻值變化測(cè)試、紋波電流測(cè)試。本系統(tǒng)測(cè)試采用的儀表如下：當(dāng)測(cè)試系統(tǒng)電流0～200ｍＡ和200ｍＡ~2000ｍＡ，分別采用數(shù)字表ＤＴ9801的200ｍＡ檔和10Ａ檔。測(cè)試電壓采用數(shù)字表ＸＢ－9208Ｂ的2Ｖ檔和20Ｖ檔。測(cè)試.紋波電流采用低頻毫伏表DA—16D來測(cè)試紋波電壓，當(dāng)測(cè)量值與對(duì)應(yīng)量程相差較大時(shí)，會(huì)有一定的誤差。5.１輸出電流測(cè)試給電流源上電，通過按鍵設(shè)定輸出電流值，對(duì)應(yīng)D/A轉(zhuǎn)換輸出電壓、晶體管基極電壓，電流源自身檢測(cè)到實(shí)際輸出電流值以及通過外部電流表測(cè)量的電流值，相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。由表可知設(shè)定值的線性增大，相關(guān)數(shù)據(jù)也相應(yīng)增大，但由于取樣電阻負(fù)載電阻和晶體管的放大倍數(shù)受溫度的影響和測(cè)量?jī)x表的誤差而造成大電流時(shí)實(shí)際值比設(shè)定值略小，小電流時(shí)實(shí)際值比設(shè)定值略大。所以實(shí)際調(diào)試時(shí)只能拿中間值1000毫安來作基準(zhǔn)。鍵盤設(shè)定值/mAD/A轉(zhuǎn)換輸出電壓/V基極電壓/V顯示輸出值/mA外部測(cè)量值/A200.5950.555160.03500.6440.614480.061000.7050.691960.102000.8240.8052000.213000.9250.9212960.304001.0321.0264000.405001.1311.1375040.506001.2341.2336000.607001.3221.3316960.708001.4311.4278000.809001.5291.5329040.9010001.6401.63810001.0011001.8001.79811041.1012001.9021.90012001.2013002.002.0012961.3014002.102.1014001.4015002.202.2114961.5016002.372.3716001.6017002.462.4716961.7018002.572.5818001.8019002.722.7219041.9020002.822.8320002.00表1輸出電流測(cè)試表5.2步進(jìn)電流測(cè)試由上面系統(tǒng)方案分析可知本系統(tǒng)由于現(xiàn)有器件限制只能采用8位的Ａ/Ｄ作閉環(huán)反饋。則要Ａ/Ｄ轉(zhuǎn)換回來的數(shù)乘以8才能達(dá)到2000mＡ，即顯示輸出值是每隔8毫安跳變的，而外部測(cè)量值也是８毫安跳變的，所以理論上設(shè)定值與實(shí)際值的最大誤差為4mＡ。表2步進(jìn)電流測(cè)試表鍵盤設(shè)定值/mA顯示輸出值/mA外部測(cè)量值/mA鍵盤設(shè)定值/mA顯示輸出值/mA外部測(cè)量值/mA454861.4145144156.1464861.4146144156.1474861.4147144156.1484861.4148144156.1494861.4149152163.3504861.4150152163.3514861.4151152163.3524861.4152152163.3535670.9153152163.3545670.9154152163.35.3工作時(shí)間測(cè)試由表3可知，當(dāng)系統(tǒng)工作在大電流時(shí)，電流外部測(cè)量值隨著系統(tǒng)工作時(shí)間延長(zhǎng)略有減小，而顯示輸出值不變。造成這種誤差主要是因?yàn)殡S著系統(tǒng)工作時(shí)間延長(zhǎng)，系統(tǒng)器件溫度不斷升高，采樣電阻與負(fù)載電阻有所增大，且晶體管的放大倍數(shù)有所減小，因而造成輸出電流減少而采樣電阻兩端電壓不變。表3工作時(shí)間測(cè)試表設(shè)定值/mＡ?xí)r間/Min顯示輸出值/mA外部測(cè)量值設(shè)定值/mＡ?xí)r間/Min顯示輸出值/mA外部測(cè)量值/A1501501501501501500152163.0mA100010001000100010001000010001.001152162.7mA110001.002152162.5mA210001.003152162.6mA310001.004152163.2mA410000.995152162.5mA510000.9950050050050050050005040.49Ａ200020002000200020002000020002.0014960.49Ａ120001.9924960.49Ａ220001.9935040.49Ａ320001.9844960.48Ａ420001.9855040.49Ａ520001.975.4負(fù)載阻值變化測(cè)試測(cè)試結(jié)果表明，無論是大電流還是小電流，負(fù)載阻值的改變對(duì)系統(tǒng)的影響都是比較小，說明系統(tǒng)達(dá)到恒流這一基本要求。表4負(fù)載