数控直流电流源设计,毕业论文,毕业设计,数控,直流电源

延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）题目：数控直流稳压电源的设计专业：电子信息工程姓名：学号：指导教师：毕业时间：数控直流稳压电源的设计摘要：本设计针对对普通直流电源一般不可以调节或调节范围小的缺点设计出了一种可调节，宽调节范围的直流稳压电源。

该直流稳压电源系统以STC单片机公司的89C52RC单片机为核心，利用10位DA芯片TLC5615作为DA输出，由单片机由采样电阻对输出电压进行采样处理，采用C语言进行程序控制，输出0~9.9V，步进0.1V的精确稳压输出关键词：直流电流源；单片机；89C52RC；TLC5615High precision DC current source based on 51 MCUAbstract:For regular direct current voltage stabilizer accuracy is not high, and the adjusting range is small, we designed a direct voltage stabilizer with high precision and wide adjusting range. This system is based on the MCU of 89C52RC which product by STC. Using a chip TLC5615 which with 10 bit as DA output. By using the resister to process the output voltage. Use the C language to control the system. So that it can output 0~+9.9V, and stepping for 0.1V adjustment function.Key words: DC current;MCU;89C52RC;TLC5615目录1 引言 (1)2 设计原理 (1)3 单元电路的设计 (2)3.1DA的选择与论证 (2)3.2稳压输出方案选择与论证 (2)3.3显示模块的选择与论证 (3)3.4输入按键的选择与论证 (3)4 本系统核心器件简介 (3)4.1STC89C52单片机 (3)4.2TLC5615芯片 (4)4.3TLC431芯片 (5)4.4LM324芯片 (5)5 硬件电路设计 (6)5.1电源电路 (6)5.2DA输出电路 (6)5.3稳压输出电路 (7)5.4数码管显示电路 (7)5.5整体电路原理设计 (8)6 系统软件设计 (9)6.1主程序流程图 (9)6.2DA转换流程图 (9)7 系统调试与仿真 (10)7.1系统仿真 (10)7.2DA输出仿真： (11)7.3PCB制作 (12)7.4硬件调试 (14)7.5软件调试 (14)8 结束语 (15)参考文献 (17)致谢 (18)附录一程序清单 (19)1 引言当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路--电源电路。

数控直流电流源设计摘要AVR 系列的单片机不仅具有良好的集成性能, 而且都具备在线编程接口, 其中的Mega 系列还具备JTAG 仿真和下载功能; 含有片内看门狗电路、片内Flash、同步串行接口SPI; 多数AVR 单片机还内嵌了A/D 转换器、EEPROM、模拟比较器、PWM 定时计数器等多种功能; AVR 单片机的I/O 接口具有很强的驱动能力, 灌入电流可直接驱动继电器、LCD 等元件, 从而省去驱动电路, 节约系统成本。

关键词：直流稳压电源；AVR单片机；液晶显示。

一、前言数控电源是从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。

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，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，己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。

从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分。

电源采用数字控制，具有以下明显优点:1)易于采用先进的控制方法和智能控制策略，使电源模块的智能化程度更高，性能更完美。

2)控制灵活，系统升级方便，甚至可以在线修改控制算法，而不必改动硬件线路。

3)控制系统的可靠性提高，易于标准化，可以针对不同的系统(或不同型号的产品)，采用统一的控制板，而只是对控制软件做一些调整即可。

二、系统功能系统电压调节范围为0～12V，最大输出电流1A，具有过载和短路保护功能。

输出电压可用1602LCD液晶显示。

键盘设有6个键，复位键，步进增减1V两个键，步进增减0.1V两个键以及确认键。

复位键用于启动参数设定状态（5V），步进增减键用于设定参数数值，确认键用于确认输出设定值[2,3].电源开机设定电压输出默认值为5V。

数控直流电流源的设计1.设计思路本设计以ATmeｇa16Ｌ为核心，通过A/D、Ｄ/A转换、Ｖ/I转换及独特的算法实现高精度的,电流输出范围为20mＡ～2000mA的数控直流电流源。

该电流源具有电流可预置，1ｍA步进，同时显示给定值和实测值等功能。

2.方案设计2.1控制器模块方案利用ＡTmeｇa16Ｌ单片机将电流步进值或设定值通过换算由Ｄ/A转换,驱动压控恒流源电路实现电流输出。

输出电流经处理电路，作Ａ／D转换反馈到单片机系统,通过补偿算法调整电流的输出,以此提高输出的精度和稳定性。

D／A转换器选用１２位优质D／A转换芯片 TＬＣ5618,直接输出电压值，且其输出电压能达到参考电压的两倍，A/D转换器选用高精度16位模数转换芯片AD7705。

2.2显示器模块方案采用19264Ｄ汉字图形点阵液晶显示模块同时显示电流给定值和实测值。

使用ＬCD显示。

ＬCD具有轻薄短小，可视面积大,方便的显示汉字数字,分辨率高，抗干扰能力强，功耗小，且设计简单等特点。

2.３键盘模块方案采用标准4X4键盘，此类键盘采用矩阵式行列扫描方式,优点是当按键较多时可降低占用单片机的I/O口数目，而且可以做到直接输入电流值而不必步进。

2.4压控电流源模块方案精密压控电流源是本数控电流源的关键之所在,针对设计要求和使用需求、结合设计思路,精密电流源模块必须具备以下指标:纹波小于2mA，误差小于0．1%,具有低的输出失调。

基于稳定性要求和以上考虑，电流源电路选择了经典的压控电流源电路，它负责与后级扩流模块连接，用电压控制后者,而使用电流反馈，这样可以保证有足够高的精度。

该部分采用了高性能、低温漂、低失调的运算放大器OP77和精密元件组成，保证性能指标的良好发挥。

2．5扩流模块方案为了克服传统扩流电路在高精度、高稳定性要求下的缺陷，追求一种精度高、稳定性好、对前级影响小的扩流电路,受到S类功率放大器的启发,本设计率先把S类放大器优秀的电压跟随器原理引入电流源电路之中。

2017毕业论文-数控恒流源的设计2017毕业论文-数控恒流源的设计兰州工业高等专科学校毕业论文摘要恒流源,是一种能够向负载提供恒定电流的电源。

恒流源的应用范围非常广泛,并且在许多情况下是必不可少的。

本文设计了一种基于单片机控制的数控直流恒流源。

该恒流源以AT89S52为控制核心，采用了高共模抑制比低温漂的运算放大器OP07和达林顿管TIP122构成恒流源的主体，配以高精度采样电阻及12位D/A芯片MAX532、16位A/D芯片AD7715，完成了单片机对输出电流的实时检测和实时控制。

人机接口采用4×4键盘及LED数码管显示器，控制界面直观、简洁，具有良好的人机交互性能。

在软件设计上采用增量式PID控制算法，即数字控制器的输出只是控制量的增量。

该系统已基本达到预期的设计目标，具有功能强、性能可靠、体积小、电路简单的特点，可以应用于需要高稳定度的小功率恒流源的领域。

关键词：恒流源；AT89S52；PID控制算法；数字控制。

The abstract Constant current, is one kind can provide theconstant current to the load the power source.The constant current application scope is extremely widespread, and in many situations is essential.This article has designed one kind the numerical control cocurrent constant current which controls based on the monolithic integrated circuit. This constant current take AT89S52 as the control core, has used operational amplifier OP07 and Darington which Gao Gongmu the rejection ratio low temperature floats manages the TIP122 constitution constant current the main body, matches by the high accuracy sampling resistance and 12 D/A chip MAX532, 16 A/D chip AD7715, has completed the monolithic integrated circuit to the output current real-time examination and the real-time control. The man-machine connection uses 4×4 the keyboard and the LED nixietube monitor, the control interface is direct-viewing, is succinct, has the good man-machine interaction es the increase type PID control algorithm in the software design, namely the digital controller output only is controls the quantity the increase. This system had achieved basically the anticipated design goal, has the function strongly, the performance reliable, the volume small, the electric circuit simple characteristic, may apply in needs the high stability the low power constant current domain. Key word: Constant current;AT89S52; PID control algorithm; Numerical control. 目录第1章绪论5 第2章系统的总体设计6 2.1 设计指标要求6 2.2 总体方案的选取及系统6 2.2.1 方案一：6 2.2.2 方案二：7 第3章系统的硬件设计8 3.1 单片机的功能介绍8 3.1.1 主要功能特性：8 3.1.2 引脚功能说明8 3.1.3 时钟电路及复位电路11 3.2 恒流源基本设计原理与实现方法13 3.2.1 引起稳定电源输出不稳定的主要原因13 3.2.2 恒流源的基本设计原理14 3.2.3 系统电源设计15 3.3 A/D 模块选择16 3.3.1 AD7715简介16 3.3.2 硬件电路设计18 3.4 D/A 模块选择19 3.4.1 MAX532简介19 3.4.2 硬件电路设计21 3.5 键盘接口电路设计22 3.5.1 键盘工作方式23 3.5.2 接口电路设计23 3.5.3 按键抖动及消除24 3.6 显示器接口电路设计25 第4章系统的软件设计27 4.1 控制算法27 4.2 软件流程图29 4.2.1 主程序流程图29 4.2.2 键盘中断子程序30 4.2.3 显示中断子程序31 第5章总结33 致谢34 参考文献35 附录A 总电路图36 第1章绪论恒流源,是一种能向负载提供恒定电流之电路。

编号题目：数控恒流源的设计与制作学院：物理与机电工程学院专业：电子信息科学与技术作者姓名：指导教师：职称：完成日期：2013 年月日二〇一三年六月目录河西学院本科生毕业论文（设计）诚信声明 ........................................................................................ 河西学院本科生毕业论文（设计）开题报告 ........................................................................................ 摘要 .................................................................................................................................................. Abstract..............................................................................................................................................1 绪论...............................................................................................................................................1.1恒流源的意义及研究价值....................................................................................................................1.2恒流源的发展历程................................................................................................................................1.2.1 电真空器件恒流源的诞生......................................................................................................1.2.2 晶体管恒流源的产生和分类..................................................................................................1.2.3 集成电路恒流源的出现和种类..............................................................................................1.3数控恒流源的研究现状和发展趋势....................................................................................................2 系统设计 .........................................................................................................................................2.1设计要求............................................................................................. 错误!未定义书签。

简易数控直流电流源摘要基于STC89C52单片机作为整机的控制单元，通过功率放大电路、ICL7107电压测量等设计实现了一个简易数控直流电源。

其电压可预置，步进为0.1V，输出电压范围 0—9.9V。

输出电流为500mA。

步进调节输出电压幅度、预置电压和实测电压均可通过数码管显示。

本系统调整速度快，效率高，通用，输出纹波小等优点。

关键字：数控直流源步进加减功率放大数码管显示1引言在常规电路中，我们一般使用普通的自制电源。

输出电压V 15 。

然而却没有数码显示、电压预置和步进增减功能。

基于此，我们本次设计一个直流电流源。

该电源设计满足以下基本要求：（1）输出电压：范围0-9.9V ，步进0.1V 。

纹波不大于10mV ；（2）输出电流：500mA ；（3）输出电压值由数码管显示；（4）由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增减；（5）为实现上述几部件工作，自制一稳定直流电源，±15V 、± 5V 输出。

系统的设计框图如图1所示图（１）总体设计框图2方案设计2． 系统设计2.1设计思路采用单片机作为控制器的简易数控直流电源设计方案框图如图一所示。

STC89C52完成系统的数控功能。

运放电路为功率放大单元的输入级，通过OTL 电路进行功率放大。

ICL7107和数码管为实际电压测量的反馈单元，为了达到设计的要求，我们需进行功率放大和显示电压。

本次设计的关键在于对DAC0832的控制和ICL71017的应用。

2.2方案比较与选择通过以上分析我们拟定如下方案：方案一：此方案采用传统的调整管方案，主要采用一套计数器完成系统的控制功能，其中二进制计数器的输出经过D/A变换后去控制误差放大的基准电压，以控制输出步进。

十进制计数器通过译码后驱动数码管显示输出电压值，为了使系统工作正常，必须保证双计数器同步工作。

从而，难以控制单片机。

方案二：此方案的控制部分采用STC89C52单片机，输出部分采用ICL7107与数码管结合。

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)引言电镀，即采用电化学的方法使金属离子还原为金属，并在金属或非金属制品表面形成符合要求的平滑、致密的金属覆盖层。

电镀后的镀层性能在很大程度上取代了原来基体的性能，起装饰和防护作用，随着科学技术与生产的发展，电镀工艺已遍布各个领域。

电流通过镀槽是电镀的必要条件，镀件上的金属就是在电流流过电镀时引起电化学反映而形成的。

在电镀中产生电流的装置，称之为电镀电源。

电镀电源的发展主要经历了四个阶段：直流电机阶段；硅整流阶段；可控硅阶段；电镀的发展经历了4个发展阶段：直流电机阶段、硅整流阶段、可控硅阶段、晶体管阶段。

脉冲电镀是一项新的电镀技术。

它的特点是由脉冲电流对电极过程动力学的特效影响所决定的，其中最主要的是对传质过程的影响。

所谓数字脉冲电源，就是采用微处理器等数字电路对脉冲电源中的直流斩波进行控制，并实现数字显示与数字调节的一种脉冲电源。

它是当今最为现在金的电镀电源，也是电镀电源发展的方向。

随着现代社会的发展,数控电源技术已经用到了各种领域，首先我们先了解一下数控技术的发展情况，人们对电镀质量的要求越来越高。

但目前电镀技术仍存在某些缺陷，诸如加工时间长、镀层厚度均匀性差、镀层容易出现缺陷以及存在较大内应力等。

这些缺陷大大限制了电镀技术的应用和发展，不能适应当前的生产，尤其是精密制造的需要。

数控电源技术是对电解电源实现大电流、高频率、大工作比脉冲输出、环保、节电节时高效的技术。

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

一种数控直流电流源的设计数字控制电源是根据普通电源的缺陷改进的，数字化的电源可降低产品应用中的非确定因素和人为影响的环节，能很好的满足电源产品中的稳定性、转换效率和可靠性等技术性指标，大幅增强了产品效率和使用寿命。

本设计以STC89C52RC单片机为控制核心，用数-模转换器DAC0832输出模拟参考电压，以该参考电压控制电压转换芯片LM350K的输出电压。

设计可靠，精度高。

标签：数控电流源；STC89C52；DAC0832；电压转换0 引言电源技术，特别是数控电源技术是一门工程性很强的技术科学，该技术应用于各种行业。

电力电子技术是数控电源的最佳应用场合之一。

现代电源技术融合了电气工程、电子信息、控制工程、材料科学等诸多学科。

以半导体和通信技术为先导发展而来的现代信息技术革命，为电力电子技术的发展打下了坚实的基础，同时也对电源技术提出了更高的要求。

数字化电源具有下列优点：（1）更加容易用高效的控制算法和智能化的控制策略，使数字电源的具有更高的智能化，拥有更强悍的性能。

（2）系统使用灵活，升级便捷，稳定性更高，易于标准化；系统维护方便，一致性好，性价比高，设计生产方便。

（3）各系统间容易组合成高可靠性的多模并联运行逆变电源系统。

易于在各子系统之间更好地进行控制和通信。

1 系统主体方案设计（1）系统供电电源部分。

系统供电采用线性电源的供电方案。

交流电压经桥式电路整流滤波输出，直接进入稳流电路。

这种方案的优点是，电路简单，容易实现，并且调试起来比较方便，只是功率损耗稍大，但是在这种小型非连续工作电源中这些功率损耗可以承受。

（2）稳流部分。

稳流部分采用单闭环负反馈的方案，在稳流部分加入一个负反馈，在DAC0832输出电压值之后与LM350K输出电压相比较，使其产生误差信号，运用负反馈原理降低误差，使输出性能较理想。

电路连接图如图1所示：2 主要元器件选择（1）HD7279A与8279。

键盘输入控制和发光二极管显示控制这两种功能，仅依靠单块8279芯片就能实现。

《关于单片机数控直流的电流源设计》要：本文介绍了基于单片机的数控直流电流源设计方案，给出了硬件组成及软件系统。

本系统以单片机AT89S52为核心部件，由键盘、显示、D/A及A/D转换，V/I转换、功率放大等模块组成。

采用负反馈闭环控制系统，单片机实时将预置值和实测值进行比较、调整控制，提高了电流源的输出精度。

所设计的数控直流电流源采用PID算法实现了量程可选、输出可调、步进精确、纹波电流极小的功能，而且可将输出电流预置值、实测值在LED上同时显示。

经实验证明具有较高的控制精度。

关键词：单片机，电流源，数控，Ｖ/Ｉ变换0引言低纹波、高精度稳定直流电流源是一种非常重要的特种电源，在现代科学研究和工业生产中得到了越来越广泛的应用。

普通电流源往往是用电位器进行调节，输出电流值无法实现精确步进。

有些电流源虽能实现数控但输出电流值往往比较小，且所设定的输出电流值是否准确不经测试无法知道等等[1,2]。

为此，结合单片机技术及Ｖ/Ｉ变换电路，采用反馈调整控制方案设计制作了一种新型的基于单片机高精度数控直流电流源。

它可实现以下功能：（1）具有多个量程,用户可根据实际需要选定。

(2)输出电流值可精确预置,最小步进为1ｍＡ，最大输出电流2000ｍＡ。

(3)纹波电流极小，小于0.1ｍＡ。

(4)LED可同时显示预置电流值、实测电流值及当前量程档，便于用户操作及进行误差分析。

1 硬件系统设计根据数控直流电流源的要求，由于要求有较大的输出电流范围和较精确的步进要求以及较小的纹波电流，所以不适合采用简单的恒流源电路FET和恒流二极管，亦不适合采用开关电源的开关恒流源，否则难以达到输出范围和精度以及纹波的要求[3]。

根据系统要求采用D/A转换后接运算放大器构成的功率放大，控制D/A的输入从而控制电流值的方法。

系统的原理框图如图1所示。

图1 系统的原理框图1.1 数控部分设计（1）89S52单片机基本系统：数控部分的核心采用89S 52。

西安工业大学北方信息工程学院本科毕业设计(论文)题目：数控直流稳压电源的设计系别：电子信息系专业：电气工程及其自动化班级：Bxxxxxx学生：xxxxxx学号：B12xxxxxx指导教师：xxxx2021年05月西安工业大学北方信息工程学院本科毕业设计(论文)题目：数控直流稳压电源的设计系别：电子信息系专业：电气工程及其自动化班级：B12xxxx学生：xxxxxx学号：B12xxxxxx指导教师：xxxx2021年05月毕业设计〔论文〕任务书系别电子信息系专业电气工程及其自动化班级B120309 姓名马陈浩学号B120309174.设计的根本要求及进度安排〔含起始时间、设计地点〕：设计的根本要求如下:1)了解单片机的相关知识2)理解直流稳压电源的工作原理3)掌握单片机、电力电子等相关知识4)编写单片机程序进度安排第10~12周进行计算机绘制全部电路图第12~13周进行编程与调试。

第13~14周进行论文的撰写，打算辩论。

5.毕业设计〔论文〕的工作量要求*或实习〔天数〕：90天①实验〔时数〕*：A4②图纸〔幅面和张数〕③其他要求：论文字数1.5万字左右；外文翻译：3000字以上指导教师签名：年月日学生签名：年月日系〔教研室〕主任审批：年月日说明：1本表一式二份，一份由学生装订入附件册，一份教师自留。

2 带*项可根据学科特点选填。

数控直流稳压电源的设计摘要文章设计制作了一款新颖有用的数字操纵直流稳压电源。

该数控直流电源以AT89C51单片机为核心操纵系统，以数模转换器DAC0832将单片机输出的数字信号转换为模拟信号，再经过集成运算放大器LM324进行放大，然后经比拟电路比拟,最后由LM317输出稳定、步进可调的直流电压。

设计实践说明,该源具有体积小、重量轻、效率高、抗干扰性能好、负载能力强等优点。

电源是现代通信、航空航天、生物技术、计算机等高科技领域内电子设备的动力支撑，它被誉为电子设备的心脏。

为了适应现代电子技术设备对多种电压和电流的需求,笔者设计制作了一款新颖的数字操纵直流电源。

1?引言直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。

传统的多?功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。

普?通直...1 引言直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。

传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。

普通直流稳压电源品种很多．但均存在以下问题：输出电压是通过粗调（波段开关)及细调(电位器)来调节。

这样，当输出电压需要精确输出，或需要在一个小范围内改变时（如1.02~1．03V)，困难就较大。

另外，随着使用时间的增加，波段开关及电位器难免接触不良，对输出会有影响。

常常通过硬件对过载进行限流或截流型保护，电路构成复杂，稳压精度也不高。

本文设计与实现了一种以单片机为核心的智能化高精度简易直流电源，克服了传统直流电压源的缺点，具有很高的应用价值。

2 系统硬件设计与实现2.1 系统总体结构本系统是以AT89S51 单片机为核心控制器，具有电压可预置、可步进调整、输出的电压信号和预置的电压信号可同时显示的数控直流电源，其硬件原理方框图如图1 所示。

系统由AT889S51 控制电路、键盘电路、电源电路、D/A 电路、功放电路、短路保护及报警电路、稳压输出电路、LED 显示电路八部分组成。

系统通过“开关”、“+”、“-”三个按键来控制预置电压的升降，并通过数码管显示。

AT89S51 单片机送出相应的数字信号，在D/A 转换之后输出电流，经集成运放LM358 转换、三极管放大、RC 网络滤波，最终稳定。

同时由LED 数码管显示输出电压；由数字电压表测量实测值。

2.2 数控部分主要由AT89S51 最小系统控制，它要完成键盘控制、预置电压显示控制、短路保护控制及报警控制等功能。

AT89S51 最小系统如图2 所示。

2.2.1 键盘接口电路键盘接口电路如图 3 所示。

键盘设计与实现由三个按键控制即：“开关”键、“+”键、“-”键，并外接三个上拉电阻控制键盘去抖。

摘要利用单片机所具有的智能测控特点，设计制作了基于单片机的“数控直流电流源”。

该电流源具有设定准确、输出电流稳定、可调范围全程线性等特点。

本设计由两大模块组成：①大功率压控电流源模块；②单片机应用系统模块。

前者是电流源的核心，起着恒流调节、抑制纹波电流的关键作用；后者则起着设定电流源输出、改善电流调节精度、消除小电流输出的非线性等作用。

本系统由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（TLC5615）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电压的变化而输出不同的电流。

单片机系统还兼顾对恒流源进行实时监控，输出电流经过电流/电压转变后，通过A/D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，再经单片机分析处理，通过数据形式的反馈环节，使电流更加稳定，这样构成稳定的压控电流源。

实际测试结果表明，本系统输出电流稳定，不随负载和环境温度变化，并具有很高的精度，输出电流误差范围±5mA，输出电流可在20mA~2000mA范围内任意设定，因而可实际应用于需要高稳定度小功率恒流源的领域。

此外，还实现了变增益测量，提高了电流的测量精度。

本电流源采用LCD显示界面，使用直观方便。

关键词：单片机，数控，转换，PID控制AbstractBy making good use of the intelligent measure and control function of the Microprogrammed Control Unit(MCU), the numerical-controlled direct current source is designed and made. This direct current source not only can steadily output, but also can be accurately initialized, and adjusted linearly at a wide range. The design is composed of two basic modules: ①The high-power voltage-controlled current source module; ②The MCU application system module. The former one is the hard core of the current source, while keeping the output current steadily and restraining its ripple. The latter one controls the initialization of the output, improves the precision of the output signal and eliminates the nonlinear effect at the low output terminal made by small signals. In addition, the design realizes the measurement to make the gain variable. In the system, the digital programmable signal from SCM is converted to analog value by DAC (TCL5615),then the analog value that is isolated and amplified by operational amplifiers, is sent to the base electrode of power transistor, so an adjustable output current can be available with the base electrode voltage of power transistor. On the other hand, The constant current source can be monitored by the SCM system real-timely, its work process is that output current is converted voltage, then its analog value is converted to digital value by ADC, finally the digital value as a feedback loop is processed by SCM so that output current is more stable, so a stable voltage-controlled constant current power is designed. The test results have showed that the system can output a stable current, which has no influence with load and environment temperature, and can output a precise current of ±5mA error with a width, which can be set liberally in 20mA~2000mA, so it can be applied in need areas of constant current source with high stability and low power.so that we improve the measure precision of the current source. Besides, using LCD makes the direct current source more convenient to use.KEY WORDS: MCU gital-control, transition, PID control arithmetic目录摘要 (I)Abstract ..................................................................................................................... I I 目录 .. (1)第一章绪论 (3)1.1课题研究的重要意义 (3)1.2数控直流电流源的应用 (3)1.2.1 在计量领域中的应用 (3)1.2.2 在半导体器件性能测试中的应用 (4)1.2.3 在传感器中的应用 (4)1.2.4 现代大型仪器中稳定磁场的产生 (5)1.2.5 在其它领域中的应用 (5)1.3 数控直流电流源的发展历程 (6)1.3.1 电真空器件数控直流电流源的诞生 (6)1.3.2 晶体管数控直流电流源的产生和分类 (6)1.3.3 集成电路数控直流电流源的出现和种类 (6)1.4 国内外研究现状 (6)第二章系统总体方案设计 (8)第三章系统硬件电路设计 (10)3.1 电源模块 (10)3.2 单片机主模块 (12)3.3 V/I转换电路和功率放大电路 (12)3.4 输出电流采样电路 (13)3.5 D/A转换电路 (14)3.5.1 TLC5615功能简介 (15)3.5.2 TLC5615工作原理 (16)3.5.3 TLC5615与AT89C51单片机接口 (17)3.6 A/D转换电路 (18)3.7 数码管显示电路 (20)3.7.1 ZLG7289 简介 (21)3.7.2 控制指令 (23)第四章PID控制算法和控制目标的产生 (30)第五章系统的软件设计 (32)5.1 软件主模块 (32)5.2 按键显示 (32)5.3数值处理原理 (33)5.4 程序流程方框图 (34)5.4.1 主程序流程图: (34)5.4.2 PID算法程序流程图 (35)5.4.3 中文液晶显示： (35)5.5 主要程序 (36)5.5.1 MAIN_DISPLAY (36)5.5.2 NUM_CHANGE (37)5.5.3 DA_change (37)第六章性能分析与测试 (39)6.1输出电流波形测试 (39)6.2输出电流测试 (39)6.3纹波电流测试 (40)总结 (42)致谢 (44)参考文献 (45)附录：第一章绪论1.1课题研究的重要意义众所周知，许多科学实验都离不开电源，并且在这些实验中经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求，然而目前实验所用的直流电源大多输出精度和稳定性不高；在测量上，传统的电源一般采用指针式或数码管来显示电压或电流，搭配电位器来调整所要的电压及电流输出值：使用上若要调整精确的电压或者电流输出，须搭配精确的显示仪表监测，又因电位器的阻值特性非线性，在调整时，需要花费一定的时间，况且还要当心漂移，使用起来非常不方便。

数控开关电源设计_毕业论文毕业论文数控开关电源设计1导言1.1课题研究背景开关电源是一种由开关方式控制的直流稳压电源。

由于其体积小、效率高、重量轻，被广泛应用于各种电子设备中。

开关电源控制部分绝大多数是根据模拟信号设计和工作的，抗干扰能力不强，信号失真。

电源作为各种电子设备的重要组成部分，其性能直接影响到整个电子系统的性能指标。

随着科学技术的发展，电子设备不断更新，其种类越来越多，对电源的性能指标要求也越来越高。

此外，不同的电子设备对电源有不同的要求，这给电源的研究带来了许多新的研究课题。

在传统的电力电子技术中，DC/DC变换器的控制部分是根据模拟信号设计和工作的。

20世纪六七十年代，电力电子技术完全基于模拟电路。

然而，近年来，随着数字信号处理技术的日益完善和成熟，微处理器/微控制器和数字信号处理器的性价比不断提高，数字控制在功率变换器中得到了广泛应用。

它使开关电源朝着数字化、智能化、多功能的方向发展。

这无疑提高了开关电源的性能和可靠性。

例如，电机和不间断电源（UPS）的控制电路选择各种数字信号处理器或微处理器作为其核心控制元件。

通过模拟控制和模数混合控制，功率变换器已经进入全数字控制阶段。

与模拟控制相比，数字控制有许多优点[1]：（1）数字控制可以实现各种复杂的控制策略，提高控制系统的性能。

由于开关器件的存在，功率变换器是强非线性系统。

传统的模拟控制是在功率变换器近似线性模型的基础上，利用线性系统的各种设计方法来设计补偿网络，这种方法设计简单且容易实现。

但随着对电源性能指标的要求不断提高，这种设计方法很难提高系统的控制性能。

而数字控制可以实现各种非线性控制策略，使得控制系统的性能大大提高。

（2）数字控制系统具有很强的抗干扰能力。

模拟元件容易受到环境和温度变化的影响，因此模拟控制器的稳定性较差。

数字控制器受设备老化、环境或参数变化的影响较小。

它比模拟控制器稳定可靠，抗干扰能力强。

（3）数字控制系统灵活性高，数字化极大地简化了变换器控制的硬件。

数控直流电流源设计摘要AVR 系列的单片机不仅具有良好的集成性能, 而且都具有在线编程接口, 其中的Mega 系列还具有JTAG 仿真和下载功能; 含有片内看门狗电路、片内Flash、同步串行接口SPI; 多数AVR 单片机还内嵌了A/D 转换器、EEPROM、模拟比较器、PWM 按时计数器等多种功能; AVR 单片机的I/O 接口具有很强的驱动能力, 灌入电流可直接驱动继电器、LCD 等元件, 从而省去驱动电路, 节约系统本钱。

关键词：直流稳压电源；AVR单片机；液晶显示。

一、前言数控电源是从80年代才真正的进展起来的，期间系统的电力电子理论开始成立。

在以后的一段时刻里，数控电源技术有了长足的进展。

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、靠得住性较差的缺点。

因此数控电源要紧的进展方向，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显现为精准数控电源的进展提供了有利的条件。

新的变换技术和操纵理论的不断进展，各类类型专用集成电路、数字信号处置器件的研制应用，到90年代，己显现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W 的数控电源。

从组成上，数控电源可分成器件、主电路与操纵等三部份。

电源采纳数字操纵，具有以下明显优势:1)易于采纳先进的操纵方式和智能操纵策略，使电源模块的智能化程度更高，性能更完美。

2)操纵灵活，系统升级方便，乃至能够在线修改操纵算法，而没必要改动硬件线路。

3)操纵系统的靠得住性提高，易于标准化，能够针对不同的系统(或不同型号的产品)，采纳统一的操纵板，而只是对操纵软件做一些调整即可。

二、系统功能系统电压调剂范围为0～12V，最大输出电流1A，具有过载和短路爱惜功能。

输出电压可用1602LCD液晶显示。

键盘设有6个键，复位键，步进增减1V两个键，步进增减0.1V两个键和确认键。

复位键用于启动参数设定状态（5V），步进增减键用于设定参数数值，确认键用于确认输出设定值[2,3].电源开机设定电压输出默许值为5V。

数控直流电流源一、设计任务和技术要求1. 设计一个数控直流电流源。

2. 输出电流0～99mA，手动步进1mA增、减可调，误差不大于0.01mA。

3. 具有输出电流大小的数码显示。

4. 负载供电电压+12V，负载等效阻值100Ω。

5. 电路应具有对负载驱动电流较好的线性控制特性。

6. 设计电路工作的直流供电电源电路。

二、系统原理概述本设计要求设计出一个数控的直流电源，并且输出电流为0～99mA ，可以手动控制增减。

在此采用数模转换的原理，只要产生与0～99mA 电流相对应的数字量（我们取数字量为0～99），再使用D/A转换器转换为模拟电压量，最后再用V/I 转换器将电压量转换为与电压量相对应的电流量即可。

为控制输出电流手动步进为1mA 增、减可调，我们只要保证数字量（0～99）——电压量（0～9.9V）——电流量（0～99mA）相对应，通过控制数字量手动增减步进为 1 可调即可。

综上，整个系统的原理框图如图一所示：图一系统原理框图三、方案论证1. 直流稳压电源电路单元小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤 波电路和稳压电路四 个部分组成。

如图二所示：图二 稳压电源组成示意图方案一： 输出可调的开关电 源开关电源的功能元件工作在开关状态，因 而效率高，输 出功率大；且 容 易实现短路保护与过流保护，但 是电路比较复杂，设计繁琐，在低输出电压 时开关频率低，纹波大，稳定度极差，因此在本设计中不适合此方案。

方案由固定式三端稳压器组成由固定式三端稳压器（7805、7812、7912）输出脚 V 0、输入脚 V i 和接地 脚 GND 组成，它 们的输入端接电 容可以进一步滤波，输出端接 电容可以改善 负载的瞬间影响，并且此电路也比较稳定，实现简单。

因此在此采用方案二，电路原理图如图三所示：2.手动增减数字量产生单元图三 固定三端式直流稳压电源电路方案一：74LS163为可预置的 4 位二进制同步加法计数器。

数控直流电源1简易数控直流电源摘要：随着时代的发展，数字电子技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，本文将介绍一种数控直流稳压电源，本电源由模拟电源、显示电路、控制电路、数模转换电路、放大电路四部分组成.准确说就是模拟电源提供各个芯片电源、数码管、放大器所需电压;显示电路用于显示电源输出电压的大小。

同时分析了数字技术和模拟技术相互转换的概念。

与传统的稳压电源相比具有操作方便，电源稳定性高以及其输出电压大小采用数码显示的特点。

关键词：单片机AT89C51 ，数模转换DAC0832 ，串行输入并行输出74LS164The simple number controls direct current power supply-----89C51 system error margin is analyticalAuthor: Yu QuanhaoThtor : Zhang qinglinAbstractAlong with the development of the ages, the numerical electronics technique has already make widely available to our life, work, research, each realm, this text will introduce a kind of number to control direct current steady press power supply, this power supply from imitate power supply,show electric circuit,control electric circuit,few molds conversion electric circuit and enlarge electric circuit to constitute for four-part cent.Accurate say be imitate power supply to provide each electric voltage that chip power supply,the figures tube,enlarger need;the manifestation electric circuit used for showing the power supply outputs electric voltage of size.Analyzed a numerical technique and imitates the concept that the technique converts mutually in the meantime.With traditional steady press power supply to compare to have an operation convenience, the power supply stability high characteristics, its exportation electric voltage size adoption figures show.Keyword:SCM AT89C51 74 LS164 D/A C目录1 绪论1.1研究背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3课题的研究方法 (2)2 基础知识2.1 芯片的原理及应用2.1.1 AT89C51简介 (3)2.1.2 HA17741 (5)2.1.3 TL082 (6)2.1.4 74LS1364 (7)2.1.5. DAC0832............................................. ...... (9)2.1.6 7805、7812管脚图 (9)2.1.7 7915管脚图.................................... (10)2.2多位LED显示的串口实现原理2.2.1 实现方式 (11)2.2.2 引脚功能............................................................ (11)3 电路原理和硬件实现3.1 电路框图............................................................ (12)3.2 整体电路图................................................... .................. (13)3.3 内部电路及原理分析3.3.1电路组成............................................................... (14)4 程序设计4.1 程序流程图................................. ........................ ......... (21)4.2程序运行原理............................................................... (23)5 电路的调试5.1 实验仪器........................................................................... (24)5.2 电路测试数据.............................. ..................... ......... ...... (24)6 系统误差分析................................................... ......... ......... (25)7．结论 (25)8. 参考文献 (27)9．附录附录A：源程序........................................................................ (27)附录B：材料清单..................................................................... (32)1 绪论1.1研究背景及意义直流稳压电源是电子技术常用的设备之一,广泛的应用于教学、科研等领域。