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基于单片机的数控直流电流源设计与仿真摘要：本文是采用AT89S52控制的数控恒流电流源进行研究设计的，然后使用Proteus进行仿真。
设计使用AT89S52单片机作为核心芯片，由键盘和显示模块，电压、电流转换装置等组成的数控直流电源。
运用Proteus软件仿真，验证了设计方法的正确性，节省了开发成本。
关键词：稳压电源；AT89S52；LCD显示；Proteus仿真0引言在现代测控技术中普遍使用数控电源，由于普通电源在工作时会产生的误差，系统的精确度受到了影响。
数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以升级。
微型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很好的发展条件，数控直流电流源是一种普遍使用的电子仪器，广泛应用于现代的教学实验和科学研究等领域。
1方案数控直流电源设计采用单片机作为核心控制，基本原理简单，实现比较方便，电源的电流值也可以调整到较精确的数值，同样的也是采用LCD进行显示。
此方案采用保持电阻恒定而改变输入电压的方法来改变电流的大小。
利用高精度D/A转换器在单片机程序控制下提供可变的高精度的基准电压，该基准电压经过V/I转换电路得到电流，再通过A/D转换器将输出电流反馈至单片机进行比较，调整D/A的输入电压，从而达到数控的目的。
该方案的难点在于稳定恒流源的设计和高精度电流检测电路的设计。
特点是可精确的控制电流的步进量，负载变化对电流输出的影响较小。
2硬件设计2.1单片机最小系统（1）AT89S52单片机。
AT89S52单片机是系统的核心部件，它是一种带8KB可擦除只读存储器的低电压，高性能的单片机。
AT89S52单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
此单片机共有4个8位的并行双向I/O口，分别记作P0、P1、P2、P3。
在本设计中P1口只作为通用数据I/O口使用，所以在电路结构上与P0口有些不同。
P2口地址为A0H，位地址为A0H～A7H。
P2口既可以作为系统高位地址线使用，也可以为通用I/O口使用，所以P2口电路逻辑与P0口类似。
基于单片机的数控直流稳压电源设计方案一、设计方案简介基于单片机的数控直流稳压电源设计方案主要是通过单片机控制开关电源的开关管，控制输出电压的稳定性和精度。
本设计方案采用闭环控制的方式，通过反馈电路将输出电压反馈给单片机，单片机根据反馈信号控制开关电源的开关管进行开关操作，以实现电源输出电压的稳定。
二、设计方案详细介绍1.系统总体设计：本设计方案将开关电源分为输入电源模块、控制模块和输出电源模块。
输入电源模块主要是对输入电压进行滤波和稳压，以保证输入电源的稳定性；控制模块主要是使用单片机进行控制，接收反馈电路的反馈信号，根据设定值进行比较，并控制开关电源的开关管进行开关操作；输出电源模块主要是将开关电源的输出电压经过滤波和稳压处理，以保证输出电压的稳定性和精度。
2.输入电源模块设计：输入电源模块主要是对输入电压进行滤波和稳压处理，保证输入电源的稳定性和安全性。
常用的电源滤波电路有LC滤波电路、RC滤波电路等。
同时，可以使用稳压芯片来实现输入电压的稳压。
3.控制模块设计：控制模块使用单片机进行控制，主要是通过反馈电路将输出电压反馈给单片机，并经过AD转换后与设定值进行比较。
根据比较结果，单片机控制开关电源的开关管进行开关操作，调整输出电压的稳定性。
在控制过程中，可以设置合适的控制算法，如PID控制算法，以提高控制的精度和稳定性。
4.输出电源模块设计：输出电源模块主要是对开关电源的输出电压进行滤波和稳压处理，以保证输出电压的稳定性和精度。
常用的电源滤波电路有LC滤波电路、RC滤波电路等。
可以使用稳压芯片或者反馈调节电路来实现输出电压的稳压。
5.电源保护设计：为了保护电源和设备的安全性，可以设计过压保护、欠压保护、过流保护、短路保护等保护电路。
过压保护可以使用过压保护芯片，欠压保护可以使用欠压保护芯片，过流保护可以通过电流传感器实现，短路保护可以通过保险丝或者短路保护芯片实现。
三、设计方案的优势和应用1.优势：本设计方案采用闭环控制的方式，通过反馈电路将输出电压反馈给单片机，使得输出电压的稳定性和精度得到保证。
基于单片机的数控直流电流源设计摘要：本系统采用单片机作为核心，辅以带反馈自稳定的串调恒压源，可以连续设定20mA---2000mA的电流值，根据设定的电流值，单片机由A/D574对精密电阻康铜丝电压的监控，由D/A0832直接控制输出电流，形成闭环回路，保持恒流。
为了满足精度要求，采用单片机自动控制换档电路，形成粗调和微调结合，保证了精度。
由于使用了双闭环控制，不仅提高了系统的稳定性，而且，保证了调节电流源的精度。
系统的自我保护和报警功能，具有一定的智能性，同时，增加了其运行的安全性和可靠性。
关键词：数控；直流；单片机；电流源目录一引言 (1)二课题原理 (2)三设计方案 (3)3.1方案设计比较与论证 (3)3.2理论分析计算 (4)四系统总体设计 (6)4.1硬件设计 (6)五软件设计 (12)5.1系统软件流程图 (12)5.2模块软件流程图 (13)六调试 (15)6.1硬件调试 (15)6.2软件调试 (15)6.3联机调试 (15)七测试数据与结果分析 (15)八结束语 (17)参考文献 (18)附录1：核心板FPGA IO引脚分配表 (19)附录2：核心板FPGA 外扩IO引脚分配表 (23)附录2：汇编程序 (26)一、引言：科学技术是第一生产力,科技进步与创新是推动经济和社会发展的决定性因素。
科研与创新训练是培养创新意识、提高创新能力、培养创新型人才的有效途径。
科研与创新训练是大学生成长成才的内在需要，科研与创新训练有利于促进大学生专业知识和技能的学习与提高. 科研工作就其实质来说，就是一种发现新问题、提出新见解、拟定新对策的创造性活动。
而发现、分析和解决新问题的过程，正是一个人创新意识、创造性思维能力和创造能力及奉献科学精神的全面展现过程。
科研与创新训练有利于培养大学生刻苦钻研的精神.收集丰富的资料,研究最新的科技成果,掌握科学的方法论,才能具备一定的创造力,才能步入创造的天地。
PRACTICE区域治理基于单片机的数控直流稳压电源设计江苏大学京江学院 陈金华摘要：随着新时代的到来，我国整体国力有了很大提高，这也有利于我国电子技术产业的快速发展。
在电子技术领域当中，不管是任何类型的电子设施都有一个共同一致的电路，这就是电路电源，唯有取得了电路电源的支撑，才可以较好地使电子设施取到良好的运转以及工作。
直流稳压电源在电子技术领域占有十分重要的地位，这是当中不可或缺的主要设施之一。
本文章重要对基于单片机的数控直流稳压电源的设计实行了详细的研究，用单片机成为中心，对直流稳压电源实施了设计，一开始对系统硬件方面的设计进行了研究，其次，又对系统软件方面的设计实行了研究。
关键词：单片机；数控直流稳压；电源设计中图分类号：TL825 文献标识码：A 文章编号：2096-4595（2020）29-0207-0001电子技术产业是关系到社会生产和人民生活的非常主要产业，其发展始终受到社会各界的极度注重。
而直流稳压电源成为电子领域当中的一种不可或缺的设施，普遍地运用于教育、科学研究等行业。
以往的多性能直流稳压电源繁杂性能较高，并且在性能方面还较为单一，在可靠性方面很难得以保障，往往受到各种方面因素的干扰而带来一定的影响，很难得以控制。
另外，长时间运用直流电源还会产生各项在质量原因的相关问题，如波段导关与电位器发生的对接不合理等问题，这不只是影响到输出的准确性以及及时性问题，且还减少了直流稳压电源该拥有的运用时间。
单片机即单片微控制器拥有价格低、体格小等特征，将其利用于直流电源的设计当中，以确保直流电源的更新。
本文章重要是以单片机为关键，设计了一样精确度高智能化的直流稳压电源，详细状况如下。
一、直流稳压电源系统的性能特征科学地制定直流稳压电源的输出电压，以0V-9V较好，并制定输出电压。
本试验系统由AT89S51单片机、LCD1602显示电压模板与D/A变换模板、电压模板以及数据收集模板等合成，并可达到多样性能。
基于单片机的数控直流稳压电源设计一、概述随着科技的飞速发展，电子设备在我们的日常生活和工业生产中扮演着越来越重要的角色。
这些设备的稳定运行离不开一个关键的组件——电源。
在各种电源类型中，直流稳压电源因其输出电压稳定、负载调整率好、效率高等优点，被广泛应用于各种电子设备和精密仪器中。
传统的直流稳压电源通常采用模拟电路设计，但这种方法存在着电路复杂、稳定性差、调整困难等问题。
为了解决这些问题，本文提出了一种基于单片机的数控直流稳压电源设计方案。
本设计采用单片机作为控制核心，通过编程实现对电源输出电压的精确控制和调整。
相比于传统的模拟电路设计，基于单片机的数控直流稳压电源具有以下优点：单片机具有强大的计算和处理能力，能够实现复杂的控制算法，从而提高电源的稳定性和精度单片机可以通过软件编程实现各种功能，具有很强的灵活性和可扩展性单片机的使用可以大大简化电路设计，降低成本，提高系统的可靠性。
本文将详细介绍基于单片机的数控直流稳压电源的设计原理、硬件电路和软件程序。
我们将介绍电源的设计原理和基本组成，包括单片机控制模块、电源模块、显示模块等我们将详细介绍硬件电路的设计和实现，包括电源电路、单片机接口电路、显示电路等我们将介绍软件程序的设计和实现，包括主程序、控制算法、显示程序等。
1. 数控直流稳压电源的应用背景与意义随着科技的快速发展，电力电子技术广泛应用于各个行业和领域，直流稳压电源作为其中的关键组成部分，其性能的稳定性和可靠性直接影响着整个系统的运行效果。
传统的直流稳压电源多采用模拟电路实现，其调节精度、稳定性以及智能化程度相对较低，难以满足现代电子设备对电源的高性能要求。
开发一种高性能、智能化的数控直流稳压电源具有重要意义。
数控直流稳压电源通过引入单片机控制技术，实现了对电源输出电压和电流的精确控制。
它可以根据实际需求，通过编程灵活调整输出电压和电流的大小，提高了电源的适应性和灵活性。
同时，数控直流稳压电源还具备过流、过压、过热等多重保护功能，有效提高了电源的安全性和可靠性。
基于单片机控制的直流恒流源的设计摘要目前电源技术已逐步发展成为一门多学科互相渗透的综合性技术学科，它对现代通讯、电子仪器、计算机、工业自动化、电力工程、国防及某些高新技术提供高质量、高效率、高可靠性的电源起着关键作用。
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。
本文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。
增量式控制虽然只是算法上作了一点改进，却带来了如下的优点：一是算式中不需要累加，控制增量的确定仅与最近三次的采样值有关，容易通过加权处理获得比较好的控制效果；其次是计算机每次只输出控制增量，即对应执行机构位置的变化量，故机器发生故障时影响范围小、不会严重影响生产过程。
文章最后对该恒流源的主要性能参数进行了测定，测试结果表明：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：单片机，数字控制，恒流源，PID 控制算法目录第一章绪论 (4)§1.1恒流源的应用 (4)1.1.1 在计量领域中的应用 (4)1.1.2 在半导体器件性能侧试中的应用 (4)1.1.3 在传感器中的应用 (5)1.1.4 现代大型仪器中稳定磁场的产生 (5)1.1.5 在其他领域中的应用 (5)§1.2 恒流源的发展历程 (5)1.2.1 电真空器件恒流源的诞生 (5)1.2.2 晶体管恒流源的产生和分类 (5)1.2.3 集成电路恒流源的出现和种类 (6)第二章方案选择及论证 (7)§2.1 总体设计方案及性能指标 (7)2.1.1 总体设计方案 (7)2.1.2 性能指标 (7)§2.2 恒流源基本设计原理与实现方法 (7)2.2.1 引起稳定电源输出不稳定的主要原因 (8)2.2.2 恒流源的基本设计原理 (8)2.2.3 器件的参数计算及选择 (10)§2.3 电源的计算机仿真技术 (11)第三章系统的硬件设计 (13)§3.1 单片机功能介绍 (13)§3.2 电源模块的设计 (18)§3.3 A/D 模块设计 (18)3.3.1 AD7715 简介 (18)3.3.2硬件电路设计 (21)§3.4 D/A 模块设计 (22)3.4.1 MAX532 简介 (22)3.4.2 硬件电路设计 (24)§3.5 键盘接口电路设计 (24)3.5.1 键盘的工作方式 (25)3.5.2 接口电路设计 (23)3.5.3 按键抖动及消除 (26)§3.6 显示器接口电路设计 (26)3.6.1数码管驱动芯片 MAX7219 简介 (27)3.6.2 硬件电路设计 (29)§3.7 印刷电路板的制作 (29)3.7.1 元器件的布局 (30)3.7.2 电源线、地线的设计 (30)3.7.3 去耦设计和布线设计 (31)第四章系统的软件设计 (33)§4.1 控制算法 (33)§4.2 软件流程 (34)4.2.1 主程序流程图 (34)4.2.2 键盘中断子程序 (35)4.2.3 显示中断子程序 (36)第五章系统功能测试与分析 (38)§5.1 测试仪器 (38)§5.2 测试数据及结果分析 (38)第六章总结与展望 (42)参考文献 (44)数控恒流源程序 (45)第一章绪论众所周知，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。
毕业设计论文基于单片机的数控直流稳压电源的设计指导老师姓名：专业名称：应用电子技术班级学号：论文提交日期： 2011年12月 16日论文答辩日期： 2011年12月 17日毕业设计论文单片机的数控直流稳压电源的设计摘要传统应用技术，由于功率器件性能的限制使开关电源性能的影响减至最小，为解决普通电源精度不高的问题，设计出性能优良的开关电源，十分必要。
本文介绍一种以STC12C5A60S2单片机为核心的数控直流稳压电源的设计。
该电路详细论述了本系统的总体结构、硬件和软件的设计。
采用STC系列单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变输出电压值，经集成运放放大和射极输出器输出，间接地改变输出电压的大小，设计出一种输出电压在 0～12V 之间并以0. 1V 为步进值，进行电压精确调整的数控直流稳压电源电路,并具有输出精度高和液晶显示直观等特点。
关键词STC；数控；稳压电源Abstract 毕业设计论文AbstractThe traditional application technology due to power the performance of the devices limit switch power supply to minimize the influence of performance ,to solve the problem of normal power supply …s low accuracy，design the good performance of switch power, is necessary. This paper introduces a STC12C5A60S2 numerical control dc voltage stabilizer.Furthermore，the paper elaborates this system overall the structure，the hardware and the softwaredesign．Based on STC12C5A60S2 series singlechip machine as the center, combined with digital reflect control technology, by changing the inside digital, via integrated operational and put some very output of output shot，change the voltage quality,in order to design a kind of output voltage in 0 ~ 12V and with 0.1 V for stepping value indirectly ,to adjust the regulated power supply .At last outputs are amplified by operational amplifier and circuit emitter output，it will indirectly alters output voltage．This source supply has the advantages of high accuracy on output and Liquid crystal display visual characteristic．Key WordsSTC; numerical—controlled; voltage-stabilized source毕业设计论文单片机的数控直流稳压电源的设计目录绪论 (1)第1章概述 (2)1.1系统研究方向 (2)1.2研究方法 (2)1.3研究步骤 (2)1.4设计要求 (3)1.5显示电路方案选择 (3)1.6系统框图图 (3)第2章原理设计 (4)2.1基准电压电路的设计 (4)2.2显示电路的设计 (4)2.3按键电路设计 (5)2.4运放电路的设计 (6)2.5电源电路的设计 (6)第三章主要器件介绍 (7)3.1 STC单片机 (7)3.2 DAC0832 (9)3.3 LCD1602 (11)3.4 键盘 (11)第4章软件设计 (13)4.1软件设计 (13)4.2软件设计流程图 (13)第5章调试过程 (14)5.1调试步骤及解决方法 (14)5.2数据测量 (14)第6章作品展示 (15)结论 (17)致谢 (18)参考文献 (19)附录A程序 (20)附录B 原理图 (26)毕业设计论文基于单片机的数控直流稳压电源的设计绪论数控电源是从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。
基于单片机的数控直流电流源的研制（二）-技术方案4 软件系统设计软件部分是实现系统功能的，软件的设计要兼顾功能的实现，同时也要考虑操作的方便性，体现人性化操作，要提示尽量详细的信息，并要有适当的保护功能，如规定输出电流2 000 mA,则键盘输入的数字量不要超过2 000 mA,以免过载烧掉功率管等，软件部分由以下几个大的模块组成.主程序要完成中断系统.定时器.用户单元的初始化工作，其主要任务是进行键盘扫描和完成显示.其具体流程如图6所示.定时器中断程序的任务是完成A/D 的采样（采样频率），同时完成闪烁等功能，中断程序流程如图7所示.5 系统测试由表1 测试结果可看出，本系统达到了以下两项指标：（1）输出电流范围：20~2 000 mA,并且线性良好.（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不大于给定值的2%+1 mA;由表2 测试结果可看出，本系统达到了下面的指标：具有“+”.“-”步进调整功能，步进≤2 mA;由表3 测试结果可看出，本系统达到以下的指标：改变负载电阻，输出电压在10 V 以内变化时，输出电流变化的不大于输出电流值的2%+1 mA;由表4测试可看出，本系统达到了以下的指标：纹波电流≤1 mA.通过表1~表4可知，该系统各项指标都达到了预定的要求，并且在软件管理上本系统实现了人性化.智能化管理，具体如下：键盘输入均有短音提示，数据采用移位输入，符合人们操作习惯；输入数据时，处于闪烁状态，可以用退格键取消刚输入的数据，按下“确认”键后，数据输出，同时停止闪烁；数据输入多4位，输入第5位后，会有长音提示，提醒操作人员；按下“确认”键时，如果输入数据超过20~2 000 mA（系统指标规定），会有长音提示，提醒操作人员，同时数据无效（不会输出）.当+1,-1操作时，当数据超过20~2 000 mA,同样会有长音提示，以提示操作人员，此时数据无效（不会输出）.6 结论系统输出实际测试结果表明，本系统输出电流稳定，不随负载和环境温度变化，输出电流误差范围±5 mA,输出电流可在20~2 000 mA 范围内任意设定.经测试，本系统稳定性好.精度较高.操作简单.人机界面友好.在科学研究和设备生产中，能够广泛应用到这种可靠性高.操作简单的数控电流源，不仅能够提高设备的性能，同时能够缩短研发周期，本系统具有较高实用性.。
摘要本实验设计了一个以单片机89C51为基本控制核心的简易数控直流电源。
该设计包括直流电源输入及输出两部分，可完成0~15V之间各不同幅值的电压的输出，能够预置数，能够自动扫描输出电压并直接显示到LED数码显示管上，并可扩展输出三角波等波型。
其中电压输出部分，既可手动的每按”+””-”键一下进行每0.1V大小的上下调整，也可长按”+””-”键使其自动的递增或者递减，直到需要的数值。
预置数时用切换键切换预置个位或小数位，按”+””-”键进行微调。
单片机编程部分是基于WAVE6000软件上设计，并在实物上进行仿真。
.该系统具有抗干扰性能好，可靠性高，及最终输出电压值与真实显示值精确度较高等优点。
关键词: 89C51；直流电压输出；直流电压输入目录绪论 (1)一、设计任务要求和方案选择 (3)(一）设计任务 (3)（二）设计方案一 (3)（三）设计方案二 (4)（四）方案的优缺点及选择 (5)二、硬件部分设计 (5)（一）单片机部分 (5)（二）数模转换部分 (9)（三）放大器部分 (11)（四）电源输入部分 (12)（五）稳压器部分 (13)（六）按键部分 (15)（七）数码显示输出部分 (15)三、系统软件部分设计 (17)（一）主程序流程图 (17)（二）预置数流程图 (19)四、系统调试测验 (20)（一）系统调试 (20)（二）系统测试 (21)（三）系统误差分析 (22)（四）误差调整 (22)总结 (23)参考文献 (25)致谢 (26)附录 (27)绪论随着电力电子技术的高速发展，电子电力设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。
开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。
邮局订阅号：82-946360元/年技术创新单片机开发与应用《PLC 技术应用200例》您的论文得到两院院士关注基于单片机的数控直流源设计The design of program control DC power supply based on single chip microcomputer(菏泽学院)康鸿雁魏钦冰KANG Hong-yan WEI Qin-bing摘要:本设计方案本着简单、可靠、功能完备、高精度的原则出发,采用了以单片机为核心部件,由键盘和显示模块、D/A,A/D 转换模块,V/I 转换和功率放大模块、精密整流模块组成数控直流电源。
设计了稳定性较强的电源模块。
系统结构较优化,具有较高的控制精度。
关键词:数控直流源;单片机;设计中图分类号:TP368.1文献标识码:AAbstract:Take the simplicity,reliability,all -round function,high precision of this device into account ,the program control DC power supply use single-chip microcomputer 89C52as the center key system,and consists keyboard and display module,digital-ana -log transformation and analog-digital transformation module,V/I transformation ,power magnifier module,and precise commute mod -ule.We designed higher stable performance power supply system,has relatively high control precision.Key words:program control DC power supply;single-chip microcomputer;design文章编号:1008-0570(2009)09-2-0099-02引言直流电流源是电子仪器中常用的能量供给部分,广泛应用于各种电子设备中。
当电路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时,普通的直流电源很难满足要求。
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。
运算放大器的开环增益很高,而且有宽的共模输入电压范围和高的共模抑制比,让其工作在深度负反馈状态很适合构成恒流源。
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来实现数控直流电流源,并且以单片机为核心,实现智能控制,从而使仪器简单、可靠、功能完备和具有较高精度。
1系统的总体设计本系统设计的数控直流源的工作原理是:根据由键盘设定的电流值,经单片机转换后送DAC,将预置数字的大小转换成对应的控制电压的大小,经电压-电流转换电路、功率放大电路后输出设定的电流,经输出电流采样电路和纹波电流采样电路,将模拟电流转换成数字信号,与设定的基准电流相比较,做出相应的调整反应,从而能够得到较为稳定和纹波电流较小的直流电流。
图1系统总体结构系统组成分为五部分:键盘及显示模块、D/A 转换和V/I 转换以及功率放大模块、中央处理模块、输出电流采用和纹波电流采样模块、电源模块。
2数控直流源的硬件设计1、数控部分(1)89C52单片机基本系统数控部分的核心采用89C52。
晶振、复位、74LS245组成单片机的基本系统。
并用P2.7,P2.6,P2.5,P2.4分别作为D/A 的片选,A/D 的高位字节选择,A/D 的片选,A/D 的转换完成信号。
(2)89C52与D/A 转换芯片TLV5618的接口电路TLV5618是串行输入的12位高精度快速双口D/A 转换器,能够输出二倍基准电压的电压信号。
其基准电压是由MC1403提供的2.5V 电压,因此CPU 送出的数据经D/A 转换后的输出为0~5V 。
编程口包括一根串行输入线,一根编程时钟输入线,和一根片选线,因此与单片机的接口电路为简单,连线较少,电路简洁,编程较为方便,12位D/A,能够分辨4096个数字量,经过调整,可以让1个数字量代表1mV,2mv 代表1mA,实现步进1mA,使其能够满足较小的步进要求。
由于以上特点,所以本系统采用此芯片作为D/A 转换芯片。
(3)89C52与A/D 转换芯片MAX197的接口电路MAX197是8路输入、+5V 单电源供电、内有参考电压的12位快速A/D 转换器。
8位数据线分时使用,因此接口电路较为简单,且内部带有精准参考电源。
由于本设计只有输出电流和纹波电流的采集,8路输入通道,完全能够满足设计要求。
2、电源设计:因为对纹波电流提出了严格的要求且要求的输出电流的范围较大,故设计了三组直流电源,以满足不同的需要。
+15V 电源主要是为负载提供电源,在设计+15V 电源时,采用两个78H15并联的方式,以满足输出2A 电流的需要,并采用了10000μF/36V 的滤波电容,以满足纹波电流的要求。
+5V 电源主康鸿雁:讲师硕士99--技术创新《微计算机信息》(嵌入式与SOC )2009年第25卷9-2期360元/年邮局订阅号：82-946《现场总线技术应用200例》单片机开发与应用要满足单片机以及其外围芯片和D/A 、A/D 转换器的需要,对其来说纹波要求不是太高,对运算放大器来说纹波属于公模信号,可以被抑制掉,所以可以采用传统的设计电路。
+18V 和-18V 电源用为运算放大器提供电源,以提升运算放大器的饱和电压。
交流变压器也采用了不同的电压/电流输出值,满足输出较大电流的要求。
3、键盘/显示电路键盘/显示电路采用了数码管驱动及键盘控制芯片CH451,用CH451扩展键盘显示接口,具有接口简单、占用CPU 资源少、外围器件简单、性能价格比高等优点,可在各种单片机系统中得到广泛的应用。
4、电压-电流转换和功率放大电路图2是能向负载提供恒流的数控电流源电路,运算放大器U2A 和晶体管Q1、Q2组成电压-电流转换器,U1A 、U1B 和电阻R1-R8利用D/A 的输出实现对电压进行数控。
图2电压-电流转换和功率放大电路U1A 的输出为:,由于R 5=R 4=R 2=10K,故,经过U1B 的反相作用,故U2A 的同相输入端的电压为,根据运算放大器虚短的特点,U2A 的同相电压等于U2A 的反相电压,故负载RL 上的电流为:R9采用2欧姆精密电阻,在U DA 输出为0时调节可变电阻R1,即调节U 0的值,使U 0的值为11V,即可达到I RL =2A 。
在此项目中要求20mA~2000mA,可以算出系数K,根据公式得出D/A 转换器的输入值,进而得出准确的输出电流值。
本设计方案中之所以使用U0和U DA 与运算放大器U1A 构成加法器的形式,主要是利用其抬高U1点的电压,在D/A 输出为0时,将U1点的电位抬高到11V,从而使R9上得到2A 的电流。
如直接利用D/A 的输出经运算放大器直接输出,则当D/A 的输出电压较低时,U1点的电压过低,从而在R9上产生较强的电流,不能满足项目的要求。
所以我们采用上述电路,较好的满足了项目的要求。
5、纹波电流采样的精密整流电路负载上的电流采样后,经电容耦合进入精密整流电路,电路图如图3所示:图3精密整流电路1运算放大器U1A 、二极管D1、D2和电阻R5、R3组成半波精密整流电路,运算放大器U1B 将U1A 的输出值进行二倍放大后送入U1C 进行高通滤波,从而形成较精确的值送入MAX197进行A/D 转换。
6、输出电流采样电路:图4输出电流采样电路1对电阻R7两端的电压值进行采样,经过运算放大器U1A 和U2B 电压跟随后,送入U2A 进行电压的反相放大,再经反相后送入A/D 转换器MAX197进行转换。
由于U1点的电压固定在11V,所以R7两端的电压在0~4V 的范围内变化,满足A/D 转换的要求和系统设计的精度要求。
由于R7是2欧姆的精密电阻,所以可以测量0~2000mA 的电流范围。
3数控直流源的软件设计4结束语本课题是作者参加电子设计大赛的一个实际项目,具有较高的实用价值。
本文设计的基于单片机的数控直流源,实现了设计目标,达到了预期的目的,整个电路本着简单可靠,选用低价格、高精度、通用元器件的原则完成了设计任务。
设计具有较高的性价比,并简单可靠。
可以适应较宽的输出电流范围和较精确的控制场合,克服了传统直流电源的缺点,具有较高的使用价值。
(下转第71页)100--邮局订阅号：82-946360元/年技术创新嵌入式操作系统应用《PLC 技术应用200例》您的论文得到两院院士关注4.4波形显示本系统的数据传输线程与波形显示线程之间的同步使用了Windows CE 上的事件对象机制,显示程序采用了EVC 的MFC 库中类来实现波形的显示。
由于数据传输线程与波形显示线程执行时间不一致,而数据接收线程对时间要求很严格,故这两个线程要严格同步。
5系统测试测试系统前端数据采集模块,通过串口向系统发送采集的数据来测试实际的数据传输与处理能力及波形显示效果。
在系统运行的过程中数据传输流畅,波形绘制平滑。
通过系统测试运行的结果可以得出,本系统的设计与实现达到了当初的设计要求。
程序存储的瞬时胎心率数据如下所示:表1瞬时胎心率数据6结论胎音检测在医学研究和临床诊断中发挥着越来越重要的作用。
在基于嵌入式系统理解的基础上,设计与实现的一款胎音检测器数据处理及显示平台。
主要完成硬件平台的设计、操作系统的定制和移植、应用软件的开发、系统测试等几方面工作。
由于采用了高性能的PXA270微处理器和成熟的Windows CE 操作系统,从测试运行的结果来看,此系统达到了预期效果和设计要求。
本文作者创新点:设计实现了基于XScale PXA270微处理器和Windows CE 操作系统的一种胎音检测系统,具有胎音信号采集、波形显示和数据传送功能。
参考文献[1]吴钢.心率信号分析的进展.计算机医学应用.[2]庄天戈.计算机在生物医学中的应用.北京:科学出版社,2000.[3]张孝桂.基于嵌入式系统的便携式心音分析仪的研究.仪器仪表学报.[4]刘军.心音信号与心电信号回放与分析系统.电子测量技术.[5]梅一珉.基于单片机的胎儿心率信号检测处理方法.浙江工业大学学报.[6]邓川云,樊庆文,任德均.基于嵌入式WinCE 的远程数据采集系统.微计算机信息.2009,6-1:p94-95作者简介:张建伟,(1971-),男,汉族,河南高等商业专科学校副教授,主要从事计算机软件、嵌入式方向等方面的研究。
