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1、基于单片机的数控电流源设计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。性能好的电子设备，首先就离不开稳定的电源，电源的稳定度越高，电子设备机器外围条件越优越，设备的寿命就更长。而各种不同的电子设备所需要的供电电源不是统一的，所以，对于数控恒定电流源的研究与开发就显得相当重要了。现在数控恒压技术已经很成熟，但在恒流方面尤其是在数控恒流方面的技术还有待发展，高性能的数控电流源的研究与开发非常重要。本文介绍了一种基于单片机的数控电流源的设计方法，系统以AT89S51单片机为中心控制器，利用按键设置输出电流，单片机将该电流值送数码管显示，同时，通过与D/A转
2、换器的数据通信端口将输出电流的数字量送入D/A转换器，D/A转换器将数字量转换为为模拟量后输出，再通过压控恒流电路得到稳定输出的电流。D/A转换器采用DAC0832。本文提供的数控电流源具有很高的精度值，可满足多种电流源的试验要求，且电路精炼、简单易懂、成本低廉、实用价值和开发价值大。关键字：数控电流源，AT89S51，D/A转换器 Based on SCM of nc source current design AbstractAs electronic technology in recent years, electronic devices and electronic equipme
3、nt work will need to have the power of electricity. the performance of electronic equipment is first and foremost from a stable source of stability, the higher the external condition, an electronic device, machine equipment of the more, it will be long. And a variety of electronic equipment needed t
4、he supply of power is not unified, so for nc constant current research and development is very important. it is a constant pressure nc technology have a ripe, constant flow in the field, especially at a constant stream nc skills to development, performance nc current research and development is very
5、 important.This article describes a revivification of nc current design methods and systems to at89s51 monolithic integrated circuits to control, the button for the output, the current monolithic integrated circuits current take the tube, At the same time, and d a converter data communications port
6、output of the current number of tier d a converter, d a converter will be converted to numbers measure for simulating after the output, run by a constant flow of electrical a steady output of electricity. d a converter adopt dac0832.This article provides nc current source of very high precision, a n
7、umber of current trials, circuits, refining, simplicity, low cost, or useful value. DevelopingKeywords：Numerical controlled current source; AT89S51; Digital-To- Analog conversion不要删除行尾的分节符，此行不会被打印目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 技术发展历程11.3 本文的研究目的意义及主要工作21.4 小结3第2章 方案设计42.1 方案比较与论证42.1.2系统设计方案选择42
8、.1.2压控恒流源的选择52.1.3显示方案选择52.2 设计方案62.3本章小结7第3章 硬件电路设计83.1 电源电路设计83.1.1 TL7660简介93.1.2 电源电路设计103.2 控制电路103.2.1 单片机时钟电路113.2.2 单片机复位电路123.2.3 控制电路设计133.3 D/A转换电路153.4 压控恒流源电路163.4.1 LM324简介163.4.2压控恒流源电路设计173.5 显示电路183.5.1 74LS164简介183.5.2 显示电路设计203.6 本章小结21第4章 软件程序设计224.1 主程序设计流程224.2 程序设计244.2.1 按键扫描
9、244.2.2 D/A转换254.2.3 数码管显示274.3 本章总结30第5章 硬件制作315.1元器件清单315.2硬件制作31结论33致谢34参考文献35附录A 基于AT89S51单片机的电路原理图36附录B 基于AT89S51单片机的源程序37千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行第1章 绪论1.1 课题背景在现实生活中，人们经常要用到电子器件，而电子电路要正常工作，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，尤其在带有感
10、性负载的电路和设备中，对电源的性能要求更高。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，服务于各行各业。电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。近年来，随着电力电子技术的不断发展，数控电源在以往使用线性电源的场合中也获得日益广泛的应用。在一些工业场合需要提供电压源和电流源，而且要求范围广，纹波低。如果采用多台功能单一电源设备，体积和重量都会增加很多，不经济，也不能满足工作的要求。因此研究开发多功能、宽范围
11、、可调节的数控电源很有意义。性能好的电子设备，首先离不开稳定的电源，电源稳定度越高，设备和外围条件越优越，那么设备的寿命更长。基于此，人们对数控恒定电流器件的需求越来越迫切当今社会，数控恒压技术已经很成熟，但是恒流方面特别是数控恒流的技术才刚刚起步有待发展，高性能的数控恒流器件的开发和应用存在巨大的发展空间。1.2 技术发展历程数控电源是从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，
12、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
13、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。
14、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。1.3 本文的研究目的意义及主要工作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，但是传统的电源不论是在控制精度还是输出特性上都不能满足要求。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源电位器上的刻度有限
15、，读书范围不大，不可能非常精细，仅仅靠电位器上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。由于单片机技术的不断发展和D/A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，由于单片机使用的普遍化，使得数控电源与传统电源的成本日益接近。本设计中需要完成了以下几项内容：1. 单片机控制按键设定输出电流值；2. 设定的电流值还将通过数码管显示电路显示；3. 本设计通过压控恒流电路输出稳定的电流；4. 最终输出的电流值为1-500mA；1.4 小结本章说明了基于单片机的数控电流源的课题背景，随后介绍了数控电流源的技术发展历程，最后提到研制基于AT89S51单片机的意义和本设计所要满足课题要求。第2章 方案设计2.1 方案比较与论证2.1.2系统设计方案选择方案一：采用各类数字电路来组成调节设置输出电流的电路，通过信号处理实现数控电流源，如选用CPLD等可编程逻辑器件，设计方框图如图2-1所示。 本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于系统的扩展，对信号处理比较困难，而且CPLD器件普遍比较昂贵，设计成本高。方案二：采用AT89S51单片机作为系统的控制单元，通过D/A转换将预定值送压控恒流源得到恒定电流，同时通过A/D送单片机显示实际值，系统还可实现步进控制功能。此
