数控恒流源设计报告加程序(doc 37页)

数控恒流源实验报告设计摘要：本系统是以msp430单片机为控制器,由矩阵键盘、液晶显示器、D/A转换电路、恒流源电路、电流采样电路及直流稳压电源电路组成的数控恒流源实验电路。

该电流源具有输出电流稳定、可调范围输出电流与输入电压呈线性关系的特点。

系统基本工作原理为：键盘设定直流电源的输出电流，单片机通过D/A转换电路控制恒流源的输入电压，由于恒流源输入电压与负载电流的线性关系且负载电流只随输入电压变化而变化从而实现数控恒流的目的，另外单片机通过电流采样电路及A/D转换回检负载电流并通过液晶将采样电流值显示出来。

最后经实验验证，本系统输出电流稳定，不随负载变化而变化。

关键字：键盘、D/A、恒流源、采样电路、A/D一、方案论证与比较1.1直流稳压电源方案一：采用单极开关电源，由220V交流整理后，经开关电源稳压输出。

该方案的优点是电路效率高，但是此方案产生的直流纹波和干扰比较大，而且开关电源结构复杂。

方案二：采用交流电压经桥式电路整流滤波输出，直接进入稳压电路。

此方案的优点是电路简单、容易实现、方便调试，只是该方案功率损耗较大，但是在小型非连续工作系统中这些功耗可以承受。

综合考虑，选择方案二。

1.2恒流源模块方案一：由运算放大器、大功率场效应管、采样电阻、负载电阻等组成恒流源。

此方案既能满足输出电流达到2A的要求，也能较好地实现电压近似线性控制电流。

方案二：可通过由集成稳压器构成开关恒流源来构成恒流电路。

通过三端集成稳压器可构成开关稳压源。

当把电阻设为一定值时，当回路中负载发生变化时可有集成稳压器进行自动补偿从而使输出电流保持不变，但此电路带负载能力及调节精度存在一定难度。

综合考虑，本系统采用了方案一。

集成稳压器构成的开关恒流源电路图如下：二、系统设计2.1系统方案设计本系统以直流电流源为核心，msp430单片机为控制器，通过矩阵键盘来设置直流电源的输出电流，由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换模块输出模拟量，控制直流电流源的输入电压，随着输入电压的变化而输出不同的电流，设置步进等级可达1mA。

数控恒流源的设计摘要：本设计采用STC单片机STC12C5A60S2作为直流恒流源的控制、显示和输出电流检测核心，实现了0A到2A数控可调直流恒流源。

系统的显示部分采用数码管实时显示设定电流值和实测电流值；输出电流控制采用STC12C5A60S2单片机的D/A口输出模拟量；电流测量采用基本没有温度漂移的康锰铜电阻丝作为精密取样电阻，利用TLV2543的A/D输入口进行电流检测和监控。

硬件电路恒流部分的控制端采用多个精密运算放大OP07接成闭环反馈控制形式，受控部分采用达林顿管进行扩流、精确输出设定电流。

电源部分采用大功率变压器供电，多级电容滤除纹波干扰；电源输出采用三端稳压芯片进行稳压，并且利用大功率达林顿管进行扩流以满足后级功率需求。

关键字：STC12C5A60S2 恒流源一、方案论证如题目要求，系统主要由控制器模块、电源模块、电流源模块、负载模块及键盘显示模块构成，下面分别论证这几个模块的选择。

1、控制模块的选择方案方案一：采用AT89C51单片机进行控制。

本设计需要使用的软件资源比较简单，只需要完成数控部分、键盘输入以及显示输出功能。

采用AT89C51进行控制比较简单，但是51单片机内存只有2k，程序比较多时可能存储不够。

方案二：采用STC12C5A60S2单片机进行控制。

STC12C5A60S2单片机具有强大功能的16位微控制器，它内部集成10位ADC和2通道10位 DAC，可以直接用于电流测量时的数据采集，以及数字控制输出；I/O口资源丰富，可以直接完成对键盘输入和显示输出的控制；存储空间大，能配合LCD液晶显示的字模数据存储。

采用SPCE061A单片机，能将相当一部分外围器件结合到一起，使用方便，抗干扰性能提高。

鉴于上面分析，本设计采用方案二。

2、电流源模块的选择方案方案一：由晶体管构成镜像恒流源该电路的缺点之一在于电流的测量精度受到两个晶体管的匹配程度影响，其中涉及到比较复杂的工艺参数。

数控直流恒流源设计报告本系统以直流电流源为核心，AT89s52单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，设置步进等级可达1mA，并可由液晶显示电流设定值和实际输出电流值。

本系统由单片机程控设定数字信号，经过D/A转换器（tlv5618）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/电压转换后，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，通过数字量形式的反馈环节，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，本系统能有效应用于需要高稳定度的小功率恒流源的领域关键字压控恒流源智能化电源闭环控制设计任务与要求1.1设计任务设计并制作一个数控直流电流源。

输入的交流电压220～240V,50Hz；输出的直流电压≤10V。

其原理示意图1如下所示。

图1 设计任务示意图1.2技术指标基本要求：（1）要求电压输出范围：200～2000mA；（2）可设置并输出电流给定值，要求输出电流和给定电流的偏差的绝对值≤给定值的1%+10mA；（3）具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA；（4）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流的变化的绝对值≤ 输出电流的1%+10mA；（5）纹波电流≤ 2mA；（6）自制电源。

发挥部分：（1）输出电流范围为20~2000mA，步进为1mA；（2）设计、制作测量并显示输出电流的装置（可同时或交替显示电流的给定值或实测值），测量误差的绝对值≤测量值的0.1%+3个字；（3）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤ 输出电流的0.1%+1mA；（4）纹波电流≤0.2mA;（5）其他。

2．方案比较与论证2.1.1各种方案比较与选择方案一：采用中小规模集成电路构成的控制电路。

由三段可调式集成稳压器构成的恒流源。

数控恒压恒流源学校:电子科技大学中山学院指导老师：刘根据参赛队员：李俊龙、梁创学、黄立群2013年12月20日目录摘要 (3)1.方案论证与比较 (4)1.1系统总体框图及设置 (4)1.2控制方案的比较论证 (4)1.3 输出方案 (5)1.4按键选择方案 (5)1.5提高效率的方案 (5)1.6 MULTISIM软件仿真 (5)2.电路设计与参数计算 (5)2.1 系统总体设计原理图 (5)2.2主回路器件的选择及参数计算 (5)2.2.1开关管的选择 (6)2.2.2电感的选择 (6)2.2.3电容的选择 (6)2.2.4采样电路的选择 (6)2.3控制电路设计 (6)2.3.1控制回路采样信号的处理 (6)2.3.2 PWM波的产生 (6)2.4效率的分析 (6)4.测试方法与数据 (8)4.1测方法试 (8)4.2测试仪器 (8)4.3测试数据 (8)5.测试结果分析 (8)5.1恒压源 (8)5.2恒流源 (9)5.3改进方案 (9)附录1：整体程序 (10)附录2：设计原理图 (18)摘要本系统以STC12C5A60S2为核心，实现电压可预置，步进电压为100mV，输出电压范围为5V到10V，输出电流为100-1000mA。

可显示预置电压，实测电压，实测电流，实测效率。

该系统主要由STC12C5A60S2单片机系统，PWM信号控制芯片TL494，斩波主回路，按键，A/D以及D/A等组成。

系统通过键盘预置电压值送给TL494形成闭环反馈电路，采样精密电阻上的电压，采样康铜丝上的电压间接推算出其电流并显示。

本系统具有调整速度快，精度高，电压调整率低，负载调整率低，效率高，输出纹波小等优点。

关键词：STC12C5A60S2、TL494、恒压、恒流1.方案论证与比较1.1系统总体框图及设置通过按键单片机对主电路进行恒压或恒流功能的切换，并且经单片机给控制芯片TL494提供一个基准电压，与采样电压进行比较，从而改变TL494输出波形的占空比，进而控制IRF540的开启与截至，从而控制主电路电压的大小，达到设定值。

数控恒流源设计题目任务要求1、任务设计并制作数控直流电流源。

输入交流200～240V，50Hz；输出直流电压≤10V。

其原理示意图如下所示。

2、要求1>基本要求（1）输出电流范围：200mA～2000mA；（2）可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1％+10 mA；（3）具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤10mA；（4）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1％+10 mA；（5）纹波电流≤2mA；（6）自制电源。

2>发挥部分（1）输出电流范围为20mA～2000mA，步进1mA；（2）设计、制作测量并显示输出电流的装置(可同时或交替显示电流的给定值和实测值)，测量误差的绝对值≤测量值的0.1％+3个字；（3）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的0.1％+1 mA；（4）纹波电流≤0.2mA；（5）其他。

总体方案用单片机和FPGA数控恒流源。

通过键盘预置电流值，单片机输出相应的数字信号给D/A转换器，D/A转换器输出的模拟信号送到运算放大器，控制主电路电流大小。

实际输出的电流再通过采样电阻采样变成电压信号，A/D转换后将信号反馈到单片机中。

单片机将反馈信号与预置值比较，根据两者间的差值调整输出信号大小。

这样就形成了反馈调节，提高输出电流的精度。

本方案可实现题目要求，当负载在一定范围内变化时具有良好的稳定性，而且精度较高。

具体电路设计1.电源电路控制部分供电电源电路还需要大功率供电电源，专门为VMOS管供电。

因为负载中最大电流要达到2A，输出直流电压≤10V，所以该电源的输出功率至少要大于210=20W。

作为大功率电源，我们选用220V-16V/50W的变压器，稳压芯片是金属封装的三端可调稳压芯片LM317K STEEL P+，理论上安装散热片后最大输出电流可达3.4A，经实际测试，能够输出2A电流的指标。

数控恒流源一、方案摘要二、作品完成功能三、系统方案论证四、硬件结构设计及实现五、软件结构设计及实现六、作品测试数据七、不足及今后改进方向八、附录总设计电路图摘要：本方案采纳AT89S52单片机作为系统操纵核心，实现数控恒流源方案。

设计采纳大功率双极型三极管2SC3997以及外表放大器等构成闭环恒流源操纵电路，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操纵，实现了0mA~1500mA 范畴内步进20mA 恒定电流输出的功能，保证了纹波电流小于1mA,达到了较高的稳固度。

人机接口采纳4*4键盘以及LCD1602液晶显示器，操纵界面直观简洁，具有良好的人机交互性。

一 作品完成功能1.输出电流范畴：0mA ～1500mA ；2.可设置并显示输出电流给定值，输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值1％+10 mA ；3.具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤20mA ；4.纹波电流≤2mA ；5.自制电源二 系统方案论证1.系统总设计模块2.方案论证本系统设计关键在于恒流源模块方案，关于恒流源模块方案电压操纵的电流源模块，可采纳的方案有以下三种：①功率集成运放，如OPA501、OPA541、PA05等；② 运放＋晶体三极管放大；③ 可调集成稳压模块，如LM317。

方案一：直截了当使用功率集成运放。

特点：使用容易、性能稳固可靠。

常用的功率集成运放一样能够输出±40V ，10～15A 的功率，性能指标也较高，完全能够满足本题要求。

功率集成运放还能够双极性输出，但本题只需单极性输出，却需要为功率集成运放配置正负双电源。

方案二：利用三端可调直流稳压集成芯片，通过调整其输出电压来实现负载的恒流特性。

特点：直截了当利用稳压片提供所需功率，只需要添加相应操纵电路即可实现本题的大DA 转换模块部分要求，然而，其电流调整率指标只能达到0.5%～0.15%，不满足题目要求，方案三：采纳“运放＋功率三极管”的结构构成恒流源。

摘要本恒流源以单片机ATmega16为控制核心，由恒流源电路模块，D/A转换模块MAX532、A/D转换模块TLC2543、液晶显示模块等组成。

通过4x4键盘输入给定值，将A/D转换器输出的数字信号与给定值进行比较，由比较结果对D/A进行实时控制，从而调节了恒流源输入电压，达到控制输出电流的目的，最后利用晶体管平坦的输出特性得到恒定的电流输出。

本系统采用单闭环负反馈PID（比例、积分、微分）算法控制，缩短上升时间，减小超调量，减小了输出电流的偏差。

经试验结果表明，本设计符合题目中要求，达到了输出电流在0mA~2000mA 范围内步进可调，步进值1mA。

能够同步显示电流给定值以及实际输出电流值（差值5mA以内）以及实现了在负载电阻10Ω~15Ω可变时给定电压与输出电压值之差在5mA以内，并保证了恒流源效率在85%以上的设计要求。

恒流电源具有开路、短路保护及报警功能。

关键字：恒流源ATmega16 MAX532 TLC2543 PID1系统方案1.1方案选择与比较方案一：数模转换器采用通用的ＤＡＣ０８０９，摸数转换器采用ＡＤ０８３２，调整管用ＴＩＰ４１C．但是精度上达不到题目中的要求。

方案二：数模转换器采用10位DA—TLC5615。

DA具有基准电压两倍的输出范围，且DAC使单调变化的。

方案三：采用12位D/A转换芯片MAX253，配合控制恒流源模块，达到输出电流可控，采用软件方法来解决数据的预置以及电流的步进控制，使系统硬件更加简洁，精度更高，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。

本方案的基本原理如图2所示。

1.2方案描述本设计优选方案三，主要由分解为如下几个设计部分，即：主控电路、恒流源电路、AD转换电路、DA转换电路、液晶显示电路等。

（1）主控电路以单片机为核心，完成基准电流和实际输出电流的比较并以此结果为依据来控制MAX253对恒流源进行精密调节，此模块是设计的核心部分，对整个系统有整体调节的能力。

代码：LG-3-本-D2021年TI杯四川省大学生电子设计竞赛设计报告书设计题目：高效数控恒流电源〔D题〕参赛队代码：LG-3-本-D竞赛时间：2021-7高效数控恒流电源〔D题〕摘要本数控恒流源系统主要由恒流源控制电路、DC/DC变换电路和单片机控制局部三个功能模块组成。

恒流源控制电路由硬件闭环稳流电路实现输出电流的稳定控制。

DC/DC转换模块采用单端正激式DC/DC变换电路，可实现降压和升压的功能，扩大输入电压范围至8-20V。

单片机控制模块以MSP430单片机为控制核心，结合键盘、DAC和LCD实现系统的控制和显示功能。

一、总体方案设计1、方案论证与比拟〔1〕恒流源电路方案方案1：采用软件闭环控制方式。

键盘预置电流值，经MCU处理后送入DAC将其转换为电压信号从而控制输出电流。

采样电路采集实际输出电流值，再经过ADC转换送回单片机，与预置电流值进行比拟并通过适当的控制算法，调整输出电流值使其与设定电流值相等，从而构成闭环控制系统。

方案2：采用硬件闭环控制。

硬件的闭环稳流的典型电路如图1所示，根据集成运放的虚短概念，可得到：I L≈Vi/R1式中I L为负载电流，R1为取样电阻，Vi为运算放大器同相端输入信号。

假设固定R1，那么I L完全由V i决定，此时无论Vcc或是R L发生变化，利用反应环的自动调节作用，都能使I L保持稳定。

方案1最大的问题是：假设输入电源电压或负载发生变化，都需要经过一段时间调整后才能使电流稳定。

而方案2硬件电路不仅简单而且又能快速得实现稳定的电流输出，故本系统采取方案2。

图1 硬件闭环稳流电路〔2〕DC/DC电压转换电路方案最根本的斩波电路如图2所示，斩波器负载为R。

当开关S合上时，U out=U r=U in，并持续t1时间。

当开关切断时U out＝U r＝0，并持续t2时间，T＝t1＋t2为斩波器的工作周期，斩波器的输出波形如图1〔b〕所示。

定义斩波器的占空比D＝t1／T，t1为斩波器导通时间，T 为通断周期。

目录一方案比较、设计与论证 (2)二理论分析与计算 (5)三系统框图及电路设计 (6)四单片机软件设计 (11)五校准、测试数据及结果分析 (13)六设计总结 (15)七参考资料 (16)八附件一（系统设计总电路图） (17)摘要本数控电流源由四部分组成：CPU主控及键盘显示电路、恒流源产生电路、信号检测电路和电源电路。

采用128×64点阵LCD汉字显示使显示更为直观。

MAX531 12位D/A转换器作数控电流源控制，具用1/4096的分辨率。

采用高性能运算放大器使电流源的调节范围达到了2~2200mA，步进为1mA，最大负载电压可以大于10V，负载变化对电流无影响。

使用具有双路检测功能的16位Σ-ΔA/D转换器AD7705作为测量部件，测量精度达到了0.01%。

在信号处理时用标准表测量数据和数字恒流源显示数据相比对的方法对数控电流源的误差进行修正，从根本上消除了系统误差。

系统采用线性直流稳压电源，减小了纹波电流。

CPU 采用89C51，软件用C51编写。

整体技术指标达到了题目的全部要求并有所创新。

关键词：数控恒流源；串联稳压电源；数字校准AbstractThe NC current supply comes in four parts: CPU and keyboards circuits and displaying circuits; constant-current source; signal detecting circuits of current and voltage; power circuits. It has more intuitive displaying by using 128×64 dot matrix LCD. MAX531, 12 bits D/A converter with 1/4096 resolution, controls NC current supply. Higher performance operational amplifier adjusts current range from 2 to 2200mA, in which current step is set 1mA. The change of load does not affect current, when the maximum of load voltage less or equal to 10V. Measurement components use 16 bits Σ-Δ A/D converter AD7705 with two-way detecting function, and its accuracy arrives 0.01%. By comparing standard meter measuring data with NC current supply displaying data, the system corrects error of the NC current source in processing signals in order to eliminate systematic errors radically. The system reduces ripple current by using DC regulated power supply.The CPU uses 89C51 MCU. The software is programmed by C51. The whole technology data has met entirely the needs of this subject and has some innovation.Key Words: Numeric control constant current source; Series-wound regulated power supply; Numeric calibration一方案比较、设计与论证⒈恒流源电路的选择根据题目要求，设计一个输出电流范围在20～2000mA、负载电压在10V以内变化的受控恒流源，我们构想了如下三个方案：方案一：图1-1为固定恒流源，如果把基准源LM336-2.5 上的基准电压替换成D/A转换器上的输出电压，此恒流源就是一个受控电流源。

基于单片机的数控恒流源设计精编W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】本科毕业论文（设计）题目（中文）基于单片机的数控恒流源设计（英文）Design of constant current voltage source based on SCM 完成日期 2016 年 4 月摘要恒流源是一种高精度的电源，具有响应速度快，恒流精度高，能长期稳定工作，适合各种性质负载等优点，而具有了越来越广泛的应用。

本文主要论述了一种基于51单片机为控制核心的数控直流源的设计与实现。

本电源具有可预设电流，电流步进，显示电流的功能。

主要由单片机控制模块、键盘输入模块、A/D转换模块、恒流源模块、D/A转换模块和显示模块六部分组成。

系统由单片机设定预置电流信号，经过D/A转换器TLC5615输出模拟电压信号，该信号控制达林顿管的基极，使其集电极输出相应的电流。

再通过A/D转换芯片，实时把采样电路上的模拟信号转换成数字信号，形成反馈，显示出实际的输出电流。

关键词：压控恒流源；单片机；数控电源AbstractConstant current source is a kind of common power source with highprecision with fast response, high precision of constant current. It can alsowork stably for a long time and has various properties of the load. So now itis used more and more widely. This paper mainly discusses the design andimplementation of a digital constant current source based on 51 MCU as the control core of the system. The power supply has a preset current, current step, current display function. It has 6 parts: Control module, keyboard input module, A/D transform module, D /A transform module , display module and constant current source module. The current signal set by the SCM. Then it through D / A converter TLC5615 , which output to the voltage analog signal and control the Darlington tube base, and output the corresponding current. Finally through the A/D conversion chip, real-time sampling circuit analog signal is converted into digital quantity, feedback form, show the actual output current.Keywords: voltage controlled constant current source; single chip microcomputer; digital power supply目录上海师范大学本科毕业论文（设计）诚信声明 (I)上海师范大学本科毕业论文（设计）选题登记表 (II)上海师范大学本科毕业论文（设计）指导记录表 (Ⅳ)中文摘要及关键词 (Ⅴ)英文摘要及关键词 (Ⅵ)1 前言 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)2 基本原理与方案对比 (2)2.1 总体框图 (2)2.2 恒流源方案对比 (3)2.2.1 晶体管恒流源 (3)2.2.2 场效应管恒流源 (4)2.2.3 集成电路恒流源 (5)2.2.4 总结………………………………………………………………………5 2.3 单片机简介 (6)2.4 液晶显示屏简介 (8)2.5 数模转换芯片 (9)2.6 模数转换芯片 (9)3 各模块实现 (10)3.1 键盘模块 (10)3.2 液晶显示模块 (11)3.3 D/A转换模块 (12)3.4 A/D转换模块 (12)3.5 恒流源模块 (13)3.6 电路整体工作原理 (14)4 系统软件实现 (15)4.1 综述 (15)4.2 键盘输入流程图 (16)4.3 A/D转换流程图 (17)4.4 D/A转换流程图 (18)4.5 液晶显示流程图 (19)5 整体测试与分析 (20)6 总结与展望 (22)参考文献 (23)附录A 仿真原理图 (24)附录B 程序部分 (25)1 前言1.1 研究背景及意义随着电子技术的发展，我们身边出现了越来越多的智能化数字化的精密电子设备，消费者在关注设备的性能、价格、功能、设计的同时，设备的质量和稳定性越来越成为人们关注的重点。

高效数控恒流电源一、任务设计并制作以DC-DC变换器为核心的数控恒流电源，电路框图如图1所示。

图1 电路框图二、要求在输入电压U i为15V/DC(波动范围12V~18V)及电阻负载条件下，使电源满足：1．基本要求（1）输出电流I o可调范围：200mA～2000mA；最大输出电压U omax：10V；（2）U i从12V变到18V时，电流调整率S I ≤4%（I o＝1000mA，负载为5Ω的条件下测试）；（3）改变负载电阻，输出电压在10V以内变化时，负载调整率S R≤4%（U i=15V， I o＝1000mA，负载在1Ω～5Ω条件下测试）；（4）输出噪声纹波电流≤30mA（U i =15V，U o=10V，I o=2000mA）；（5）整机效率 ≥70%（U i=15V，U o=10V，I o=2000mA）；（6）具有过压保护功能，动作电压U oth=11±0.5 V（U i=15V，I o=1000mA）；2．发挥部分(1)能数字设定并控制输出电流，步进≤10mA，要求输出电流与给定值的相对误差≤±2%；(2)输出噪声纹波电流≤15mA（U i =15V，U o=10V，I o=2000mA）；(3)整机效率η≥80%（U i=15V，U o=10V，I o=2000mA）；(4)排除过压故障后，电源能自动恢复为正常状态；(5)具有输出电流的测量和数字显示功能；(6)其它（如：扩大输入电压波动范围为8V~20V；具有上电前输出开路检测并报警显示功能等。

）。

三、评分标准四、说明1.图1中DC-DC变换器不允许使用成品模块，但可使用开关电源控制芯片。

2. DC-DC 变换器、控制、显示电路只能由U i 供电，不得另加辅助电源，但控制器电源允许使用DC-DC 成品模块。

3. 本题中的输出噪声纹波电流是指输出电流中的所有非直流成分，要求用毫伏表测量输出纹波电压，再换算成输出纹波电流值。

数控直流恒流源的设计摘要直流恒流源是提供稳定直流电流的电源装置，是科学实验和设备调试中的一种必备设备。

本文介绍了采用AT89C51单片机为主控制器，通过键盘来设置直流恒流源的输出电流，并由数码管显示电流设定值的数控直流恒流源。

本系统由单片机程控设定数字信号经过D/A转换器输出模拟量，再经过V/I转换电路的转换输出不同的电流。

输出电流范围为10～100mA，电流设置步进为1mA，输出电流调整率≤2%。

本文主要分析了数控直流恒流源系统的设计需求，阐述了数控直流恒流源的软硬件的设计原则，介绍了数控直流恒流源各模块电路的功能及设计思路，完成了数控直流恒流源系统的全部设计，给出了完整的电路图和程序。

本文设计的重点是单片机主控系统和D/A转换电路，设计的难点是高线性、高稳定度的电压/电流转换电路（V/I转换电路）。

测试结果表明，本系统能满足需要高稳定度的小功率直流恒流源领域的应用要求。

关键词数控恒流源 V/I转换ABSTRACTNumerical control DC constant current source is to provide a stable DC power devices, and equipment for scientific experiments debugging necessary equipment. This paper instructed the numerical control DC constant current source which makes use of the AT89C51 version single chip microcontroller is the main controller in this system, while the set value and the real output current can be displayed by LED. In this system, the digitally programmable signal from Single Chip Micro controller is converted to analog value by D/A converter, and then transited by voltage/current converter circuit, so adjustable output different current. Output current range of 10~100mA, current set of 1mA step, the output current adjustment rate of less than 2%.This paper analyzes the numerical control DC constant current source system design needs, expounded numerical-controlled DC constant current source of the hardware and software design principles, instructed the numerical-controlled DC constant current source circuit of the module function and design ideas, completed the numerical-controlled DC current source of all design, and the circuit is complete and procedures. This paper focuses on the design of the control system microcontroller and D/A Conversion Circuit, The difficulty in the design of high linearity, high stability of the voltage/current converter circuit (V/I Conversion Circuit). The test results have showed that it can be applied in need areas of constant current source with high stability and low power.KEY WORDS numerical control constant current source V/I convert目录前言 (1)第1章系统总体设计 (2)1.1 系统设计任务与要求 (2)1.1.1 系统设计任务 (2)1.1.2 系统设计要求 (2)1.2 重点研究内容与实现方法 (2)1.2.1 重点研究内容 (2)1.2.2 实现途径及方法 (3)1.3 系统总体方案设计 (3)1.3.1 主控模块 (3)1.3.2 键盘与显示模块 (4)1.3.3 恒流源模块 (4)1.3.4 存储器扩展模块 (4)1.3.5 电源模块 (5)1.3.6 系统原理框图 (5)第2章系统硬件各功能模块的设计 (6)2.1 主控模块的设计 (6)2.1.1 AT89C51单片机简介 (6)2.1.2 D/A转换电路的设计 (7)2.1.3 恒流源电路的设计 (9)2.1.4 数据存储器的扩展 (10)2.1.5 系统资源分配 (11)2.2 人机接口的设计 (12)2.2.1 键盘的设计 (12)2.2.2 显示电路的设计 (14)2.3 系统抗干扰设计 (15)2.3.1 看门狗电路的设计 (15)2.3.2 电源供电系统的设计 (16)2.3.3 基准电压的设计 (17)第3章控制软件的设计 (19)3.1 主程序的设计 (19)3.1.1 读写EEPROM子程序的设计 (19)3.1.2 键盘处理子程序的设计 (20)3.1.3 D/A转换子程序的设计 (20)3.2 键盘中断服务程序的设计 (21)3.3 显示中断服务程序的设计 (21)3.1.1 正常显示程序模块 (21)3.1.2 闪烁显示程序模块 (21)第4章系统调试 (28)4.1 硬件仿真调试 (28)4.2 软件的调试 (31)4.3 数据测试及误差分析 (35)第5章结论 (41)致谢 (42)参考文献 (43)附录1：电路原理图 (44)附录2：源程序 (48)附录3：英文原文 (62)附录4：中文译文 (69)前言直流恒流源是提供稳定直流电流的电源装置，是科学实验和设备调试中的一种必备设备。

高效数控恒流源设计报告一、引言数控恒流源（Numerical Control Constant Current Source）是一种广泛应用于电子设备和工业生产中的电源设备，主要用于稳定输出恒定的电流信号。

在很多应用场景中，对电流的精确控制和稳定性要求较高。

本文将介绍一种高效数控恒流源的设计方案，并详细讨论其工作原理、电路结构和性能指标。

二、设计方案2.1 工作原理数控恒流源的工作原理基于负反馈机制，通过对输出电流进行监测并与设定值进行比较，调整反馈回路中的控制信号，使输出电流保持在设定值附近。

典型的数控恒流源由四个主要部分组成：直流电源、电流检测电路、比较器和功率调节器。

2.2 电路结构本设计方案采用基本的电流控制回路，电路结构如下：电路示意图电路示意图主要组成部分包括：•直流电源：提供基准电压以供电路工作。

•电流检测电路：通过高精度电流传感器对输出电流进行实时监测，并输出检测信号。

•参考电流源：提供设定值参考电流作为比较器的输入。

•比较器：将检测信号与设定值参考电流进行比较，并产生误差信号。

•误差放大器：对比较器输出的误差信号进行放大，以提供足够的调节信号给功率调节器。

•功率调节器：根据误差信号的大小和方向，控制输出电流的大小和稳定性。

2.3 性能指标为了评估数控恒流源的性能，我们需要考虑以下指标：•稳定性：输出电流的稳定性是衡量数控恒流源性能的重要指标，要求输出电流在设定值附近波动幅度小。

•精度：指数控恒流源输出的电流与设定值之间的偏差程度，要求尽可能小。

•响应速度：数控恒流源对于设定值的改变能够快速响应并调整输出电流，要求响应速度较快。

•效率：数控恒流源的电能转换效率，要求尽可能高。

三、实验步骤3.1 集成电路选择和布局设计为了实现高效的数控恒流源设计，我们首先需要选择适合的集成电路并进行布局设计。

考虑到稳定性和性能需求，我们选择了XXX型号的集成电路，并根据电路结构进行布局设计。

3.2 元器件选型和连接根据设计方案，选择适合的元器件，并根据电路结构进行连接。

高效数控恒流源设计报告最终版本报告主要介绍了一种高效数控恒流源的设计方案，该方案采用了一种基于集成电路控制的恒流源电路，其具有响应速度快、精度高、稳定性好等优点，可以用于正负载电压变化大的场合，能够有效地提高恒流源的输出精度和稳定性。

本报告结合具体设计实例，详细介绍了该恒流源电路的设计原理、电路结构、参数选择等关键技术，以及在实验验证中的性能表现。

本文旨在为电子工程师和研究人员提供参考，供其在设计和应用过程中参考。

一、方案设计原理在电子设备中，恒流源作为一种重要的电源单元，通常用于需要稳定电流输出的场合，例如电池充电、LED 灯驱动、电流测量等等。

传统的恒流源通常采用电阻调节电流大小，但这种方式存在电流漂移大、电阻热耗大、温度漂移大等缺陷。

为解决这些缺陷，本设计方案采用了一种基于集成电路控制的电路方案。

该电路的基本原理是利用采样电阻将负载电流转化为一个电压信号，然后经过运算放大器等电路进行放大，再利用控制器对输出电压进行控制，以保证输出电流的大小。

其中，控制器可以选用数字型或模拟型，数字型采用微处理器或FPGA芯片，更能提高设备的灵活性和精度；而模拟型则采用集成运算放大器，实时控制输出电流。

这种电路方案具有响应速度快、精度高、稳定性好等优点，能够满足大部分恒流源的应用需求。

二、方案设计细节1. 采样电阻的选取采样电阻是恒流源电路中的重要元器件之一，它起到将负载电流转化为电压信号的作用。

为保证其响应速度和精度，需要选用阻值尽可能小、精度尽可能高的采样电阻。

同时，为避免采样电阻过小导致的功耗过大和温度漂移过大，还需根据负载电流和制程工艺等因素进行合理的选择。

2. 运算放大器的设计由于采样电阻的阻值较小，其输出电压也相应很小，需要经过放大才能得到较大的量级。

因此，在电路中采用高精度的运算放大器进行放大，并对其负载容量、增益稳定等因素进行严格控制，以保证输出电压与输入电流之间的比值达到恒定。

3. 控制器的选取恒流源的控制器可以选择数字型或模拟型，其中数字型采用微处理器或FPGA 芯片，更能提高设备的灵活性和精度；而模拟型则采用集成运算放大器，实时控制输出电流。

数控恒流源程序#include <reg52.h>#include <absacc.h>#include<string.h>#include<intrins.h>#define unit unsigned int#define uchar unsigned char#define DELAY_TIME 60#define TRUE 1#define FALSE 0uchar keyup;uchar keydown;uchar keyupstate;uchar keydownstate;static unsigned int s=0;static unsigned int b=1;static unsigned int q=0;static unsigned int c=0;static unsigned int a;code unsigned char table[19]={11,17,23,28,34,39,45,51,56,62,68,73,79,84,90,96,101,107,113};code unsigned char Seg7Code[11]= //用十六进数作为数组下标，可直接取得对应的七段编码字节{0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0xBF};sbit SCL=P1^4;sbit SDA=P1^5;void DELAY(unsigned int t) /*延时函数*/{while(t!=0)t--;}void I2C_Start(void){/*启动I2C总线的函数，当SCL为高电平时使SDA产生一个负跳变*/SDA=1;SCL=1;DELAY(DELAY_TIME);SDA=0;DELAY(DELAY_TIME);SCL=0;DELAY(DELAY_TIME);}void I2C_Stop(void){/*终止I2C总线，当SCL为高电平时使SDA产生一个正跳变*/SDA=0;SCL=1;DELAY(DELAY_TIME);SDA=1;DELAY(DELAY_TIME);SCL=0;DELAY(DELAY_TIME);}void SEND_0(void) /* SEND ACK */{/*发送0，在SCL为高电平时使SDA信号为低*/SDA=0;SCL=1;DELAY(DELAY_TIME);SCL=0;DELAY(DELAY_TIME);}void SEND_1(void){/*发送1，在SCL为高电平时使SDA信号为高*/SDA=1;SCL=1;DELAY(DELAY_TIME);SCL=0;DELAY(DELAY_TIME);}bit Check_Acknowledge(void){/*发送完一个字节后检验设备的应答信号*/SDA=1;SCL=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总线写一个字节*/char i;for(i=0;i<8;i++)if((b<<i)&0x80)SEND_1();elseSEND_0();}char ReadI2CByte(void)reentrant{/*从I2C总线读一个字节*/char b=0,i;for(i=0;i<8;i++){SDA=1; /*释放总线*/SCL=1; /*接受数据*/DELAY(10);F0=SDA;DELAY(10);SCL=0;if(F0==1){b=b<<1;b=b|0x01;}elseb=b<<1;}return b;}/**********以下为读写24c02的函数**********/ void Write_One_Byte(char addr,char thedata)。