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1、目录一、 方案摘要要二、 作品完成成功能三、 系统方案案论证四、 硬件结构构设计及及实现五、 软件结构构设计及及实现六、 作品测试试数据七、 不足及今今后改进进方向八、 附录 总设计计电路图图摘要：本本方案采采用ATT89SS52单单片机作作为系统统控制核核心，实实现数控控恒流源源方案。设计采用大功率双极型三极管2SC3997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0mA1500mA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。人机接口采用4*4键盘以及LCD1602液晶显示器，控制
2、界面直观简洁，具有良好的人机交互性。一 作品品完成功功能1.输出出电流范围：0mA15000mAA；2.可设设置并显显示输出出电流给给定值，输出电流与给定值偏差的绝对值给定值1+10 mA；3.具有有“+”、“-”步进调调整功能能，步进进20mAA；4.纹波波电流2mAA；5.自制制电源二 系统统方案论论证1.系统统总设计计模块人机界面主控制模块AT89S52单片机AD转换模块DA转换模块恒流源模块自 制 电 源2.方案案论证本系统设设计关键键在于恒恒流源模模块方案案，关于于恒流源源模块方方案电压控制制的电流流源模块块，可采采用的方方案有以以下三种种： 功率率集成运运放，如如OPAA5011、
3、OPPA5441、PPA055等； 运放放晶体体三极管管放大； 可调调集成稳稳压模块块，如LLM3117。方案一：直接使使用功率率集成运运放。特特点：使使用容易易、性能能稳定可可靠。常常用的功功率集成成运放一一般能够够输出40VV，100155A的功功率，性性能指标标也较高高，完全全能够满满足本题题要求。功功率集成成运放还还可以双双极性输输出，但但本题只只需单极极性输出出，却需需要为功功率集成成运放配配置正负负双电源源。方案二：利用三三端可调调直流稳稳压集成成芯片，通通过调整整其输出出电压来来实现负负载的恒恒流特性性。特点点：直接接利用稳稳压片提提供所需需功率，只只需要添添加相应应控制电电路即
4、可可实现本本题的大大部分要要求，但但是，其其电流调调整率指指标只能能达到00.5%0.15%，不满满足题目目要求，方案三：采用“运放功率三三极管”的结构构构成恒恒流源。特特点：性性能满足足本题要要求，同同时可以以通过选选用功率率三极管管的不同同容量来来满足不不同的应应用要求求。鉴于上述述原因，我我们选用用方案三三。另外，本本方案中中涉及AAD,DDA芯片片。ADD,DAA芯片的的选择直直接关系系到系统统的精度度以及方方案的成成本。综综合考虑虑精度与与成本，我我们选择择了常用用的8位位DA芯芯片DAAC08832与与8位AAD芯片片ADCC08332.三 硬件件结构设设计及实实现1. 压控恒流流
5、源电路路及电路路分析电压控制制的电流流源电路路如图所所示。压压控电流流源模块块主要由由给定与与比较放放大单元元、功率率放大单单元和电电流反馈馈单元组组成。给给定与比比较放大大单元由由U1（OOP077）及其其外围阻阻容器件件组成，起起着计算算给定电电流与实实际输出出电流偏偏差并进进行放大大的作用用。与RR2并联联的电容容器C99起加速速反馈的的作用，与与运放反反馈电阻阻并联的的电容器器C100起滤波波作用，二二极管DD1起电电压钳位位作用，用用以保护护运算放放大器；功率放放大单元元由Q11、Q22和Q33及其配配套阻容容器件组组成，为为满足最最大输出出容量（110V，220000mA）的的要求
6、，选选取最严严重工况况（负载载端短路路且输出出20000mAA）计算算Q3的的功率损损耗：（11055）V2A330W式式中，55V是考考虑电流流源输出出10VV电压，输输出2AA电流时时，为QQ3留出出的cee极间电电压。为为可靠起起见，留留有足够够的功率率裕量和和安全系系数，选选择Q33的型号号为2SSC39997.其主要要技术参参数如下下:8000V,20AA,允许许管耗2250WW。C14起起纹波抑抑制作用用，二极极管D33用以保保护功率率三极管管Q3，防防止其承承受反压压而损坏坏；电流流反馈单单元由仪仪用放大大器ADD6200和低噪噪声运放放OP007构成成，前者者对串联联在负载载回
7、路的的康铜丝丝两端电电压进行行取样，康康铜丝是是一种温温度特性性佳的阻阻性元件件，其两两端电压压正比于于流过的的电流，因因此该电电压的反反馈就是是负载电电流的反反馈。仪仪用放大大器具有有极强的的抗共模模干扰的的能力，特特别适合合对小信信号进行行放大。OOP077作为二二级放大大且其输输入端设设置一个个反馈系系数调节节用的精精密电位位器，起起着输出出电流校校正之功功用。2. DA转换换电路DA转换换电路根根据单片片机指令令输出控控制电压压，芯片片采用88位DAA芯片DDAC008322,基准准电压采采用三端端稳压管管78005输出出的+55V,DDAC为为负压输输出，输输出范围围0-5V3. A
8、D转换换电路AD转换换电路采采样康铜铜丝电阻阻两端电电压，仪仪表放大大器与电电压跟随随器组成成信号调调理电路路，信号号经过信信号调理理电路后后送入AAD芯片片转换，转转换数据据送入单单片机处处理。AAD芯片片采用88位串口口芯片AADC008322,基准准电压+5V，详细电路如下图所示4. 人机界面面电路设设计键盘采用用4*44键盘，键键盘控制制用到单单片机的的P1口口液晶显示示采用LLCD116022显示，LLCD控控制用到到81555的PPA口与与PC口口5. 自制电源源电路自制电源源一套，输输出+55V给单单片机供供电，+15VV与-115V给给放大器器芯片以以及DAA芯片供供电，+20
9、VV给恒流流源电路路供电。+5V电电源 给给单片机机供电+15VV-155V电源源 给DDA芯片片及放大大器芯片片供电+20VV电源 给恒流流源电路路供电（功功能未实实现）四 软件件结构设设计及实实现程序设计计流程图图开始 系统初初始化 扫描键键盘 有有键按下下？ No YYes步进+ 步进进- 确确认 前前进 后后退 重置置键 数字 步进+处处理 步进进-处理理 确认处处理 前进进处理 后退处处理 重重置处理理 数数字处理理液晶显示示程序程序代码码见代码码文件五 作品品测试数数据（尚未测测试）六 不足足及今后后改进方方向1. 恒流源模模块恒流源模模块线性性输出范范围目前前只能达达到01500
10、0毫安安，分析析原因可可能是大大功率三三极管功功率不够够。另外外恒流源源模块线线路输出出电流极极大，导导线电阻阻对接地地点之间间影响较较大。板板子的整整体布线线及做工工对精度度也有影影响。这这是今后后改进方方向。2. AD,DDA芯片片模块目前本方方案所采采用的AAD,DDA芯片片均为88位。这这一模块块改进方方向自然然是提高高芯片位位数，芯芯片位数数直接决决定整个个系统精精度。事事实上，一一开始我我们努力力追求用用12位位的芯片片以确保保整个系系统精度度。但是是由于插插件的112位芯芯片价格格均都比比较高。南南京地区区此类芯芯片较少少。网购购芯片质质量又没没有保证证。最终终由于进进度原因因不
11、得不不选择88位芯片片。但是是现在看看来，AAD,DDA芯片片位数虽虽然重要要，但是是这是建建立在恒恒流源精精度的基基础之上上的，如如果恒流流源电流流精度不不高，即即使采用用了122位芯片片，也是是难以达达到理想想效果。3.自制制电源模模块自制电源源模块电电路图都都是固定定的。其其中+115V，-15VV，+55V电源源是给芯芯片供电电，输出出功率不不大，不不必说。最最核心的的是+220V电电源，给给恒流源源电路供供电。事事实上，整整个电路路的电流流输出都都是由+20VV提供的的，所以以+200V电源源必须能能够输出出足够大大功率，足足够稳定定。首先先对电路路有要求求，其次次对变压压器也有有要求。变变压器应应选用大大功率变变压器，功功率至少少50WW。电路路里用到到的器件件，也多多应为大大功率，特特殊要求求的器件件，由于于经费问问题，这这部分电电路虽然然实现，但但是功能能未能实实现。仍仍存在诸诸多问题题，包括括稳定性性以及功功率问题题。目前前+200V电源源暂时用用实验室室直流源源代替。其余部分分实现均均比较理理想，没没有较大大问题出出现。七 附录录总设计电电路图见见附件
