基于单片机的高精度数控电流源的设计

２０１２正　第７期　仪表技术与传感器　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ａｎｄ　Ｓｅｎｓｏｒ　２０１２　Ｎｏ．７　

高精度程控电流源的设计　

王丽，康红明，谢东岩　

（黑龙江科技学院电信学院，黑龙江哈尔滨１５００２７）　

摘要：采用ＡＤｕＣ８１２单片机作为整机的控制单元，通过软件和外围电路设计，使程控直流电流源具备实时检测实际　

输出电流值的功能，并通过采样将实际输出反馈到单片机中，单片机对数据进行分析、处理后再重新调整Ｄ／Ａ输出的值，　从而达到稳流的目的。所设计的电流源还具有电流可预置、可步进调整以及可同时显示电流预置值和实测值等功能。该　

系统具有结构简单、工作稳定、纹波电流小、控制精度高、成本低廉、实用性强的特点。　

关键词：电流源；ＡＤｕＣＳｌ２；反馈　

中图分类号：ＴＰ２１２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００２—１８４１（２０１２）０７—０１０５—０２　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｓｏｕｒｃｅ　ｗｉｔｈ　Ｈｉｇｈ　Ａｃｃｕｒａｃｙ　

ＷＡＮＧ　Ｌｉ，ＫＡＮＧ　Ｈｏｎｇ—ｍｉｎｇ，ＸＩＥ　Ｄｏｎｇ—ｙａｎ　

（Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ　１５００２７，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ＤＣ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｏｕｒｃｅ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ａ　ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ　ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ　ＡＤｕＣＳｌ２　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　

ｈａｒｄｗａｒｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｗａｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｏｕｒｃｅ　ｃａｎ　ｍｅａｓｕｒｅ　ａｃｔｕａｌ　ｏｕｔｐｕｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ，ａｎｄ　ｏｕｔｐｕｔ　ｓｉｇｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｆｅｄ　ｂａｃｋ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐ　ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｉｎｇ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ．Ｔｈｅ　ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐ　ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ　

摘要

本文介绍了一种开环智能数控直流电流源的设计原理和实施方案，该方案采用D/A（MAX531）转换器、运算放大器等器件来控制场效应管导通状态的原理，达到了输出恒流的目的。整个系统采用AT89S52单片机作为主控部件，将预置电流值数据送入D/A转换器（MAX531），经硬件电路变换为恒定的直流输出，同时采用基本没有温度漂移的康锰铜电阻丝作为精密采样电阻。采用性能优于普通晶体管的场效应管作为恒流源的主要部件，大功率晶体管作为扩流电路的主要器件，结合三端稳压管和多层滤波使得整个系统性能提升了一个层次，从而实现了高精度恒流源的目的。系统还对输出电压进行实时采样，通过A/D转换器采样回单片机与用户给定的限压值进行比较，从而监控了输出电压。同时通过键盘的控制,实现了输出电流值和限压值可预置，可步进调整、输出的电流信号和电压信号可直接数字显示的功能，并具有输出电压实时监控限压报警并自动降低输出电流等功能。与以往的直流恒流源相比，此次所设计的恒流源具有精度高、结构简单、工作稳定、操作方便、成本低廉、带负载能力强等优点。

关键词： 恒流源 AT89S52单片机 MAX531 MAX187

Abstract This paper introduces a smart NC open-loop DC current source design

principle and the implementation of the programme, using the D / A

(MAX531) converters, op amp, and other devices to control FET on-state

principle, the output reached constant current purposes. AT89S52 the

entire system uses a single-chip microcomputer control components,

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籍魏誉滚霉滚舞设计　

●（常州工程职业技术学院。常州２１３１６４　Ｊ　梅笙李玮　厂　摘要：本文详述了如何利于单片机ＡＴ８９ｃ５２来设　计一个数控嵩流电流源。并给　了程序设计流程圈。　关键词：ＡＴ８９Ｃ５２；　控直流电流源：中斯　

１．１总体设计思路　设计并一个数控直流电流源，其输入交流２００～　２４０Ｖ，５０Ｈｚ；输出直流可在２００ｍＡ～２Ａ之间连续可　调。设计中采用单片机系统为核心的控制方式，通过　Ａ／Ｄ转换对电流源电流信号进行采样，再通过Ｄ／Ａ　转换控制电流源。用开关切换步进电流幅度（１０　ｍＡ　和ｌ　ｍＡ）。由两个按键分别实现”＋”、”一”增加和减少　恒流源输出电流的步进控制。　１．２系统组成　经过方案比较与论证，最终确定的系统组成框　图如图ｌ所示。由主电源、辅助电源、直流电流源、　Ｄ／Ａ转换器、Ａ／Ｄ转换器、单片机系统及显示与按　键组成。　２２Ｏ　

图１直流电源设计框图　漉　秘嘲阱。　２．１电流源电路的设计　

使用浮地电源的高输出电压一电流转换电路实　维普资讯 涣皿ｉ式技市　现电流源。如图２所示，主电源提供３０Ｖ左右的直流　电输入。被Ｕ５输入电阻和Ｒ５电阻分压后形成３～　３０Ｖ之间的电压。在Ｕ５反相端输入后，输出变正。然　后由Ｖ１～Ｖ３放大提高输出端电压。经负载电阻后，　输出稳定的电流。由于一般的恒流输出电路中，如果　负载电阻增大，使输出电流在负载电阻上产生的电　压超过电源电压，电路就不能在恒流状态下工作。而　这种电路采用浮地的两组电源，可以获得大于２００Ｖ　的负载电压。这样即使负载电阻增大，电流源仍然能　够在恒流状态下工作。　用接口引出。具体电路如图３所示。数码管显示是单　片机通过图中的Ｊ４与Ｐ０．３相连进行显示控制的。按　键”＋”、”一”的输出由图中的Ｊ３分别接入单片机的　ＩＮ０、ＩＮ１中断，两只模拟开关的输入信号则是通过经　由图中的Ｊ３分别与单片机中的定时器Ｔ１和ＴＯ连　接。用来控制电流源的Ｄ／Ａ转换电路由图中的Ｊ４与　单片机系统相连。取样电流经过ＡＩＤ转换电路，由图　中的Ｊ１引入单片机。　

第２２卷第３期２０１０年９月浙江水利水电专科学校学报Ｊ．ＺｈｅｊｉａｎｇＷａｔ．Ｃｏｎｓ＆Ｈｙｄｒ．ＣｏＵｅｇｅＶ０１．２２Ｎｏ．３Ｓｅｐ．２０１０

基于单片机ＳＰＣＥ０６１Ａ数控直流电流源的设计

徐柳娟，杨启尧（浙江水利水电专科学校，浙江杭州３１００１８）

摘要：采用单片机ＳＰＣＥ０６１Ａ为控制核心，实现Ｏ到２Ａ数控可调直流恒流源．电流测量采用康锰铜电阻丝作为精密取样电阻，利用Ａ／Ｄ输入口进行电流检测和监控．输出电流控制采用单片机的Ｄ／Ａ口输出模拟量；恒流部分的控制端采用闭环反馈控制形式，受控部分采用达林顿管进行扩流、采用ＬＣＤ点阵图液晶显示屏实时显示．该电流源可用于污水泵站的仪表中．关键字：ＳＰＣＦＸ）６ＩＡ；数控可调；直流恒流源；Ａ／Ｄ；Ｄ／Ａ中图分类号：ＴＭｌ３１．３文献标志码：Ａ文章编号：１００８—５３６Ｘ（２０１０）０３．００６１—０３

ＤｅｓｉｇｎｏｆＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｔｒｏｌＣｕｒｒｅｎｔＳｏｕｒｃｅＢａｓｅｄｏｎＭｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＳＰＣＥ０６１Ａ

ｘｕＬｉｕ—ｍｒ，，ＹＡＮＧＱｉ—ｒａｏ（ＺｈｅｊｉａｎｇＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｎｃｙａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＣｏｌｌｅｇｅ，Ｈａ／Ｉｇ吐ＯＵ３１００１８，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｄＪ０ｔａｌｃｏｎｔｒｏｌｃａｒｒｅｎｔ８０ｕｌ℃ｅ。ｗｈｉｃｈｉ８ｂａｓｅｄＯｉｌＭｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＳＰＣＥ０６１Ａ，ｅａｒｌｏｕｔｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔｆｒｏｍ０Ａｔｏ２Ａ．Ｔｈｅｍａｎｇａｎｅｆ，ｅｃｏｐｐｅｒｗｉｒｅｉｓｕｓｅｄ１ｔ８ｐｒｅｃｉｓｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏｄｅｔｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔ．ＴｈｅＡ／Ｄｉｎｐｕｔｐｅｒｔｉｓｕｓｅｄｔｏｄｅｔｅｃｔａｎｄｍｏｎｉｔｏｒｃｕｒ－ｒｅｎｔｗｈｉｌｅｔｈｅＤ／Ａｏｕｔｐｕｔｐｏｒｔｂｙｔｈｅｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｃｏｎｔｒｏｌｉｓｔｏｃｏｎｔｒｏｌｏｕｔｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔ．Ｃｏｎｓｔａｎｔｃｕｒｒｅｎｔｉｓｒｅｇｕｌａｔｅｄｂｙｆｅｅｄｂａｃｋ