全國電子設(shè)計大賽-F題-數(shù)控恒流源(個人整理比較詳細資料,附加程序)

數(shù)控直流電流源 <F題）一、任務(wù)設(shè)計并制作數(shù)控直流電流源。輸入交流200～240V，50Hz；輸出直流電壓≤10V。其原理示意圖如下所示。顯示器鍵盤 控制器 電流源 負載電源二、要求1、基本要求<1）輸出電流范圍：200mA～2000mA；<2）可設(shè)置并顯示輸出電流給定值，要求輸出電流與給定值偏差的絕對值≤給定值的1％+10mA；<3）具有“+、”“-”步進調(diào)整功能，步進≤10mA；<4）改變負載電阻，輸出電壓在10V以內(nèi)變化時，要求輸出電流變化的絕對值≤輸出電流值的1％+10mA；<5）紋波電流≤2mA；<6）自制電源。2、發(fā)揮部分<1）輸出電流范圍為20mA～2000mA，步進1mA；<2）設(shè)計、制作測量并顯示輸出電流的裝置(可同時或交替顯示電流的給定值和實測值>，測量誤差的絕對值≤測量值的0.1％+3個字；<3）改變負載電阻，輸出電壓在10V以內(nèi)變化時，要求輸出電流變化的絕對值≤輸出電流值的0.1％+1mA；<4）紋波電流≤0.2mA；<5）其他。1/9三、評分標準工程基 設(shè)計與總結(jié)報告：方案比較、設(shè)計與論證，理論分析與計算，電路圖及有關(guān)設(shè)計文件，測試方法與本要求發(fā) 完成第(2>項揮完成第(3>項部分 完成第(4>項其他四、說明1、需留出輸出電流和電壓測量端子；2、輸出電流可用高精度電流表測量；如果沒有高精度電流表，可在采樣電阻上測量電壓換算成電流；3、紋波電流的測量可用低頻毫伏表測量輸出紋波電壓，換算成紋波電流。2/9數(shù)控直流恒流源的設(shè)計與制作發(fā)表日期：2006 年5月1日 出處：本站原創(chuàng) 【編輯錄入：zouwenkun 】指導(dǎo)老師:王貴恩博士 制作人:彭浦能、梁星燎、林小濤《數(shù)控直流恒流源 》 《數(shù)控恒流源獲獎證書》摘要：本系統(tǒng)以直流電流源為核心， AT89S52單片機為主控制器，通過鍵盤來設(shè)置直流電源的輸出電流，設(shè)置步進等級可達 1mA，并可由數(shù)碼管顯示電流設(shè)定值和實際輸出電流值。本系統(tǒng)由單片機程控設(shè)定數(shù)字信號，經(jīng)過 D/A轉(zhuǎn)換器<AD7543）輸出模擬量，再經(jīng)過運算放大器隔離放大，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。單片機系統(tǒng)還兼顧對恒流源進行實時監(jiān)控，輸出電流經(jīng)過電流/電壓轉(zhuǎn)換后，通過A/D轉(zhuǎn)換芯片，實時把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)量，再經(jīng)單片機分析處理，通過數(shù)字量形式的反饋環(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。實際測試結(jié)果表明，本系統(tǒng)能有效應(yīng)用于需要高穩(wěn)定度的小功率恒流源的領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：壓控恒流源 智能化電源 閉環(huán)控制TheDigitalControlledDirectCurrentSourceAbstract:InthissystemtheDCsourceiscenterand89S52versionsinglechipmicrocomputer(SCM>ismaincontroller,outputcurrentofDCpowercanbesetbyakeyboardwhichsteplevelreaches1mA,whilethesetvalueandtherealoutputcurrentcanbedisplayedbyLED.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)域的擴展，現(xiàn)今社會，產(chǎn)品智能化、數(shù)字化已成為人們追求的一種趨勢，設(shè)備的性能、價格、發(fā)展空間等備受人們的關(guān)注，尤其對電子設(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。基于此，人們對數(shù)控恒定電流器件的需求越來越迫切．當今社會，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)才剛剛起步且有待發(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)社會發(fā)展的需求，研制出一種基于單片機的高性能的數(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，輸出電流可在20mA~2000mA范圍內(nèi)任意設(shè)定，不隨負載和環(huán)境溫度變化，并具有很高的精度，輸出電流誤差范圍±4mA，因而可實際應(yīng)用于需要高穩(wěn)定度小功率直流恒流源的領(lǐng)域。系統(tǒng)原理及理論分析1.1單片機最小系統(tǒng)組成單片機系統(tǒng)是整個數(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、實時采樣分析系統(tǒng)參數(shù)及對各部分反饋環(huán)節(jié)進行整體調(diào)整。主要包括AT89S52單片機、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809、12位數(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)部測量值）的關(guān)系。內(nèi)部測量值與實際測量值的關(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)部測量值的關(guān)系只能通過反復(fù)測量來得出它們的關(guān)系<要送多大的數(shù)才能使Ｄ/Ａ輸出與設(shè)定電流值相對應(yīng)的電壓值），再通過單片機乘除法再實現(xiàn)這個關(guān)系，基本實現(xiàn)設(shè)定值與內(nèi)部測量值相一致。但由于周圍環(huán)境等因素的影響，使設(shè)定值與內(nèi)部測量值的關(guān)系改變，使得設(shè)定值與內(nèi)部測量值不一致，有時會相差上百毫安，只能重新測量設(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到設(shè)定值與內(nèi)部測量值相一致，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，使程序簡單而不受周圍環(huán)境等因素的影響。內(nèi)部測量值與實際測量值的誤差是由于取樣電阻與負載電阻和晶體管的放大倍數(shù)受溫度的影響和測量儀表的誤差所造成的，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)選用錳銅電阻絲來做采樣電阻。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。電流的輸出級別可這樣計算DX=式中：DX是控制級數(shù)3/9電壓由集成運算放大器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）程序部分數(shù)控恒流源程序#include<reg52.h>#include<absacc.h>#include<string.h>#include<intrins.h>#defineunitunsignedint#defineucharunsignedchar#defineDELAY_TIME60#defineTRUE1#defineFALSE0ucharkeyup。ucharkeydown。ucharkeyupstate。ucharkeydownstate。staticunsignedints=0。staticunsignedintb=1。staticunsignedintq=0。staticunsignedintc=0。staticunsignedinta。codeunsignedchartable[19]={11,17,23,28,34,39,45,51,56,62,68,73,79,84,90,96,101,107,113}。codeunsignedcharSeg7Code[11]=//用十六進數(shù)作為數(shù)組下標，可直接取得對應(yīng)的七段編碼字節(jié){0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0xBF}。sbit SCL=P1^4 。sbitSDA=P1^5。void DELAY(unsigned int t> /* 延 時 函 數(shù) */{while(t!=0>t-- 。}void I2C_Start(void>{/*啟動I2C總線的函數(shù)，當 SCL為高電平時使SDA產(chǎn)生一個負跳 變 */4/9SDA=1SCL=1DELAY(DELAY_TIME>SDA=0DELAY(DELAY_TIME>SCL=0DELAY(DELAY_TIME>

。。。。。。。}voidI2C_Stop(void>{/*終止I2C總線，當SCL為高電平時使SDA產(chǎn)生一個正跳變*/SDA=0。SCL=1。DELAY(DELAY_TIME>。SDA=1。DELAY(DELAY_TIME>。SCL=0。DELAY(DELAY_TIME>。}voidSEND_0(void>/*SENDACK*/{/*發(fā)送0，在SCL為高電平時使SDA信號為低*/SDA=0。SCL=1。DELAY(DELAY_TIME>。SCL=0。DELAY(DELAY_TIME>。}voidSEND_1(void>{/*發(fā)送1，在SCL為高電平時使SDA信號為高*/SDA=1。SCL=1。DELAY(DELAY_TIME>。SCL=0。DELAY(DELAY_TIME>。}bitCheck_Acknowledge(void>{/*發(fā)送完一個字節(jié)后檢驗設(shè)備的應(yīng)答信號*/SDA=1。5/9SCL=1 。DELAY(DELAY_TIME/2> 。F0=SDA 。DELAY(DELAY_TIME/2> 。SCL=0 。DELAY(DELAY_TIME> 。if(F0==1>return FALSE 。return TRUE 。}void WriteI2CByte(char b>reentrant{/* 向 I2C 總 線 寫 一 個 字 節(jié) */char i 。for(i=0 。 i<8 。 i++>if((b<<i>&0x80>SEND_1(> 。elseSEND_0(> 。}char ReadI2CByte(void>reentrant{/* 從 I2C 總 線 讀 一 個 字 節(jié) */char b=0,i 。for(i=0 。 i<8 。 i++>{SDA=1。 /* 釋 放 總 線 */SCL=1 。 /* 接 受 數(shù) 據(jù) */DELAY(10> 。F0=SDA 。DELAY(10> 。SCL=0 。if(F0==1>{b=b<<1 。b=b|0x01 。}elseb=b<<1 。}6/9return b 。}/**********以下為讀寫24c02的函數(shù)**********/voidWrite_One_Byte(charaddr,charthedata>{bitacktemp=1。/*writeabytetomem*/I2C_Start(>。WriteI2CByte(0xa0>。acktemp=Check_Acknowledge(>。WriteI2CByte(addr>。/*address*/acktemp=Check_Acknowledge(>。WriteI2CByte(thedata>。/*thedata*/acktemp=Check_Acknowledge(>。I2C_Stop(>。}charRead_One_Byte(charaddr>{bitacktemp=1。charmydata。/*readabytefrommem*/I2C_Start(>。WriteI2CByte(0xa0>。acktemp=Check_Acknowledge(>。WriteI2CByte(addr>。/*address*/acktemp=Check_Acknowledge(>。I2C_Start(>。WriteI2CByte(0xa1>。acktemp=Check_Acknowledge(>。mydata=ReadI2CByte(>。acktemp=Check_Acknowledge(>。returnmydata。}I2C_Stop(>。voidDisplayBrush(void>//顯示輸出函數(shù){unitm。P0=0xff。P0=Seg7Code[10]。7/9P1=0xfe。for(m=0。m<1000。m++>。P0=Seg7Code[s]。P1=0xfd。for(m=0。m<1000。m++>。P0=Seg7Code[b]。P1=0xfb。for(m=0。m<1000。m++>。P0=Seg7Code[q]。P1=0xf7。for(m=0。m<1000。m++>。}voidjisuan(void>{s=a/100。b=(a/10>%10。q=a%10。}voiddelays(void>//按鍵去斗延時函數(shù){uchari。for(i=300。i>0。i-->。}voidmain(