数控直流电流源F题
数控直流恒流源方案
一、方案论证根据题目要求，下面对整个系统的方案进行论证。
方案一：采用开关电源的恒流源采用开关电源的恒流源电路如图1.1所示。
当电源电压降低或负载电阻Rl降低时，采样电阻RS上的电压也将减少，则SG3524的12、13管脚输出方波的占空比增大，从而BG1导通时间变长，使电压U0回升到原来的稳定值。
BG1关断后，储能元件L1、E2、E3、E4保证负载上的电压不变。
当输入电源电压增大或负载电阻值增大引起U0增大时，原理与前类似，电路通过反馈系统使U0下降到原来的稳定值，从而达到稳定负载电流Il的目的。
图1.1 采用开关电源的恒流源优点：开关电源的功率器件工作在开关状态，功率损耗小，效率高。
与之相配套的散热器体积大大减小，同时脉冲变压器体积比工频变压器小了很多。
因此采用开关电源的恒流源具有效率高、体积小、重量轻等优点。
缺点：开关电源的控制电路结构复杂，输出纹波较大，在有限的时间内实现比较困难。
方案二：采用集成稳压器构成的开关恒流源系统电路构成如图1.2所示。
MC7805为三端固定式集成稳压器，调节，可以改变电流的大小，其输出电流为：，式中为MC7805的静态电流，小于10mA。
当较小即输出电流较大时，可以忽略，当负载电阻变化时，MC7805改变自身压差来维持负载通过的电流不变。
优点：该方案结构简单，可靠性高缺点：无法实现数控。
方案三：单片机控制电流源方案恒流源电路由N沟道的MOSFET、高精度运算放大器、采样电阻等组成，其电路原理图如图1.3所示。
利用功率MOSFET的恒流特性，再加上电流反馈电路，使得该电路的精度很高。
图1.3 恒流源电路该电流源电路可以结合单片机构成数控电流源。
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。
历年电子设计大赛题目_共10篇.doc
★历年电子设计大赛题目_共10篇范文一：历年电子设计大赛电源类题目汇总1994题目一简易数控直流电源一、设计任务设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。
其原理示意图如下：二、设计要求1．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，自制一稳压直流电源，输出±15V，＋5V。
2．发挥部分（1）输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值；（2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V 不变）；（3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。
三、评分意见1997A题直流稳定电源一、任务设计并制作交流变换为直流的稳定电源。
二、要求1．基本要求（1）稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化范围＋15%～－20%条件下：a．输出电压可调范围为+9V～+12Vb．最大输出电流为1.5Ac．电压调整率≤0.2%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到满载）d．负载调整率≤1%（最低输入电压下，满载）e．纹波电压（峰-峰值）≤5mV（最低输入电压下，满载）f．效率≥40%（输出电压9V、输入电压220V下，满载）g．具有过流及短路保护功能（2）稳流电源在输入电压固定为＋12V的条件下：a．输出电流：4～20mA可调b．负载调整率≤1%（输入电压＋12V、负载电阻由200Ω～300Ω变化时，输出电流为20mA时的相对变化率）（3）DC-DC变换器在输入电压为+9V～+12V条件下：a．输出电压为+100V，输出电流为10mAb．电压调整率≤1%（输入电压变化范围+9V～+12V）c．负载调整率≤1%（输入电压+12V下，空载到满载）d．纹波电压（峰-峰值）≤100mV（输入电压+9V下，满载）2．发挥部分（1）扩充功能a．排除短路故障后，自动恢复为正常状态b．过热保护c．防止开、关机时产生的“过冲”（2）提高稳压电源的技术指标a．提高电压调整率和负载调整率b．扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值（3）改善DC-DC变换器a．提高效率（在100V、100mA下）b．提高输出电压（4）用数字显示输出电压和输出电流三、评分意见2005数控直流电流源（F题）一、任务设计并制作数控直流电流源。
数控直流电流源(F题)
数控直流电流源（F题）设计者：彭浦能梁星燎林小涛指导教师：王贵恩摘要：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，并可由数码管显示实际输出电流值和电流设定值。
本系统由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（AD7543）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。
关键词：压控恒流源智能化电源闭环控制The Digital Controlled Direct Current SourceAbstract: For the system that DC source is center and 89S52 version single chip microcomputer (SCM) is main controller, output current of DC power can be set by a keyboard which step level of 1mA can be available, while the real output current and set value can be displayed by LED. In the system, the digital programmable signal from SCM is converted to analog value by DAC (AD7543), 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.Keywords: voltage-controlled constant current source ; intelligent power ; closed loop control总体方案论证与比较方案一：采用各类数字电路来组成键盘控制系统，进行信号处理，如选用CPLD等可编程逻辑器件。
数控直流电流源F
数控直流电流源（F题）设计与总结报告摘要：本设计基于单片机控制技术，系统以单片机AT89S51为核心，TLC5615，TLC1549，ZLG7289等元件构成辅助电路，采用D/A转换输出可变电压和利用压控恒流源，差动放大与信号调节电路实现对数控直流电流源的控制。
系统可预置输出电流,通过采样将实际输出反馈到单片机中构成闭环系统,进行比较、调整，提高了电流的输出精度。
关键词：单片机、压控恒流源、D/A转换Abstract:This design based on the Singlechip Control Technology. The system takes singlechip AT89S51 as the core, and takes the TLC5615, TLC1549, ZLG7289 and other devices to constitute the auxiliary circuit. It produces changeable voltage by using D/A conversion. It implements the control to the numerical controlled direct current source by using the voltage controlled constant current source, differential amplification and signal adjustment circuit. The system can preset output current, feed back the actual output through sampling to the singlechip to constitute the closed loop system, carry on comparison and adjustment, and increase the electric current output precision.Keywords: singlechip, voltage controlled constant current source, D/A conversion.目录1. 系统设计 (3)1.1 设计要求 (3)1.2 总体设计方案 (3)1.2.1 设计思路 (3)1.2.2 方案论证与比较 (3)1.2.3 系统组成 (5)2. 单元电路设计 (5)2.1 D/A转换电路 (5)2.2键盘显示电路 (6)2.3 压控恒流源电路 (6)2.4电源电路 (7)3. 软件流程设计 (8)4. 系统测试 (9)4.1 测试使用的仪器 (9)4.2 指标测试和测试结果 (9)4.2.1 输出电流的测试 (9)4.2.2输出电流与给定值偏差的绝对值的测试 (9)4.2.3 步进值的测试 (10)4.3 误差分析 (10)5. 结束语 (11)参考方献 (11)附录1 元器件明细表 (11)附录2 程序清单 (12)附录3 系统使用说明 (20)1.系统设计1.1设计要求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。
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数控直流电流源设计摘要本设计大致分五个模块：单片机控制模块、数模（D/A）转换模块、恒流源模块、模数（A/D）转换模块、显示模块。
单片机控制模块以单片机为核心，对输入电流信号进行转换成数字量输出；恒流源模块将D/A转换来的电压模拟量通过恒流源电路变成恒流；显示模块采用数码管显示译码芯片与74LS47设计成10进制4位数码动态显示电路。
键盘模块采用常见单路复位开关，做成4×4矩阵键盘，用动态扫描方式读取外部按键动作，这样设计可靠，配合凌阳AT89S52单片机，可以很轻松的实现按键输入。
此外，本设计可实现电流0-2A且有±1mA和±10mA的两种步进，同时有数码显示输入的电流值。
关键词单片机键盘控制D/A转换恒流源A/D转换译码显示Constant Current Resource Digital ControlledABSTRACTThe design is divided into five modules: Single-chip control, digital-to-analog (D / A) conversion module, constant current source module, the output display module. To single-chip single - chip control module as the core of the input current signals to digital output; Constant current source modules will be D / A converter to the voltage analog circuit through the constant current source into a constant current; display module display digital 74LS47 decoder chip designed with 10-band digital dynamic display four circuits. Common use of the keyboard module reset single switch, make 4 * 4 matrix keyboard, using dynamic scanning button to read the external action, so that the design of reliable, with Sun plus AT89S52 microcontroller, can easily achieve the keystrokes. In addition, the design can achieve the current 0-2A and a ± 10mA and ± 1mA Step two, at the same time digital display of the current input.KEY WORDS Single - chip Keyboard control D / A converter A / D conversion Decoding show目录中文摘要 (I)英文摘要 (II)1 绪论 (1)1.1概述 (1)1.2课题的背景和意义 (1)1.3数控直流恒流源简介 (2)1.4恒流源的应用 (2)2 数控直流电流源整体设计 (3)2.1整体结构设计与论证 (3)2.2系统原理与基本框图 (5)3 硬件电路设计 (6)3.1单片机模块的设计 (6)3.1.1 单片机的选择 (6)3.1.2 单片机最小系统组成及AT89S52介绍 (6)3.1.2.1 AT89S52单片机功能特性描述 (6)3.1.2.2 AT89S52引脚功能描述 (7)3.2D/A转换模块设计 (11)3.2.1 D/A转换方案 (11)3.2.2 12位串行D/A转换芯片MAX538介绍 (11)3.2.2.1 性能特点 (11)3.2.2.2 主要参数 (12)3.2.2.3 内部结构 (12)3.2.2.4 引脚结构 (12)3.2.2.5 输入接口 (13)3.2.3 D/A转换模块电路 (14)3.3V/I转换模块设计 (14)3.3.1 V/I转换方案 (14)3.3.2 V/I转换电路 (15)3.4A/D转换模块设计 (17)3.4.1 A/D转换方案 (17)3.4.2 12位串行A/D转换芯片MAX197介绍 (18)3.4.2.1 MAX197的特性 (18)3.4.2.2 MAX197的结构 (18)3.4.3 A/D转换模块电路 (20)3.5显示模块设计 (21)3.5.1 显示电路方案 (21)3.5.2 译码器74LS47简要介绍 (21)3.5.3 LED显示器的工作原理 (23)3.5.4 显示模块电路 (25)3.6键盘模块设计 (26)3.6.1 键盘电路方案选择 (26)3.6.2 键盘模块的电路 (26)3.7电源模块设计 (28)3.7.1 稳压电路电源方案 (28)3.7.2 电源原理 (28)3.7.3 LM7805、LM7812简要介绍 (28)3.7.4 电源模块电路 (29)4 软件设计 (30)总结 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录 (36)1绪论1.1概述随着科学技术的迅速发展，人们对物质需求也越来越来高，特别是一些高新技术产品。
全国大学生电子设计竞赛历届题目(整理)详解
（2）调幅收音机输入回路线圈和磁性天线；
（3）变容二极管，型号：SVC341；
（4）本振线圈；
（5）用于电调谐的锁相频率合成器集成电路，型号：LC7218（可选件）；
30
实际完成情况
50
总结报告
20
发挥部分
完成第一项
5
完成第二项
15
完成第三项
20
一、设计任务
设计一个八路数据采集系统，系统原理框图如下：
主控器能对50米以外的各路数据，通过串行传输线（实验中用1米线代替）进行采集的显示和显示。具体设计任务是：
（1）现场模拟信号产生器。
（2）八路数据采集器。
（3）主控器。
二、设计要求
1．基本要求
（1）现场模拟信号产生器：自制一正弦波信号发生器，利用可变电阻改变振荡频率，使频率在200Hz～2kHz范围变化，再经频率电压变换后输出相应1～5V直流电压（200Hz对应1V，2kHz对应5V）。
（2）八路数据采集器：数据采集器第1路输入自制1～5V直流电压，第2～7路分别输入来自直流源的5，4，3，2，1，0V直流电压（各路输入可由分压器产生，不要求精度），第8路备用。将各路模拟信号分别转换成8位二进制数字信号，再经并/串变换电路，用串行码送入传输线路。
（3）在1Hz～1MHz范围内及测量误差≤1%的条件下，进行小信号的频率测量，提出并实现抗干扰的措施。
三、评分意见
项目
得分
基本要求
设计与总结报告：方案设计与论证，理论分析与计算，电路图，测试方法与数据，对测试结果的分析
50
实际制作完成情况
50
发挥部分
基于89C51单片机的数控直流电源外围电路设计_闫俊岭
设计要点 2。OP 放大器输出接调整管 B 极，因 此 OP 输出电压要比电源设计的输出 最 大 值 高 出 1． 2 V（ 2 个 PN 结 UBE数值） ，因此 OP 放大器供电设 计 ± 15 伏，则输出范围 ± 12 V，可以实现调整管输 出 10． 8 V。如果设计要求超出此范围，则电路需要 改动，如图华
（ 重庆科创职业学院 机电技术中心，重庆 402160）
摘 要： 对基于 89C51 单片机的数控直流电源外围电路设计做了介绍。采用 proteus 互动仿真手段，多方案比较解
析电流源与电压源设计要领，对 DAC 与 ADC 接口、调整管控制、电压与电流采样、比较放大器的电路设计进行了分
直流稳压电源按照功率管工作状态，分为线性 稳压电源、开关稳压电源 2 种。鉴于电类专业课程 设计的需要，本文重点解析线性稳压电源之关键设 计，如与 OP 放大器设计联系密切的部分，希望对读 者制作该项目或写论文有所帮助。
1 设计要求的性能指标与测试方法
稳压电源的技术指标分为 2 种［1］： 一种是特性 指标，包括允许的输入电压、输出电压、输出电流及 输出电流调节范围等； 另一种是质量指标，用来衡量 输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数（ 或电压
第 40 卷第 4 期 2013 年 8 月 25 日
数字通信 Digital Communication
DOI： 10． 3969 / j． issn． 1001-3824． 2013． 04． 016
基于12位DA转换器实现数控直流电流源的设计
基于12位D/A转换器实现数控直流电流源的设计电流源是一种能向负载提供恒定电流的电路，它既可以为各种放大电路提供偏流以稳定其静态工作点，又可以作为其有源负载以提高放大倍数，在差动放大电路，脉冲产生电路中得到了广泛应用。
2005年全国大学生电子设计竞赛的F题就是数控直流电流源设计。
设计题目要求设计并制作数控直流电流源，输入交流为200V－240V，50Hz，输出电流电压≤10V，具体技术指标如下：输出电流范围：20mA－2000mA，步进1mA；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 ≤给定值的0.1％＋1mA，可显示电流的实测值，要求测量误差的 ≤测量值的0.1％＋3个字。
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 ≤输出电流值的0.1％＋1mA；纹波电流≤0.2mA。
根据上述设计要求，实现电流调节范围20mA－2000mA（输出电流电压≤10V），并顾及器件极限功耗的局限，电流源采用TIP122型普通功率放大器和OP07型达林顿管相结合的方案，间接控制电流大小，其主回路电路如图1所示。
基于12位D/A转换器实现数控直流电流源的设计图1中负载端的 电压值（10V）决定了负载的 电阻值（5Ω），它又决定了电流源工作电源的 电压值及所用功率器件的极限电压参数。
后级R0为采样电阻器，选用大功率的康铜电阻丝自行绕制而成，阻值为5.00Ω，RL为负载电阻器（0Ω－5Ω），选用大功率滑线变阻器，由此可知负载电流IL≈VIN/R0，与RL无关，当VIN恒定不变时，改变采样电阻R0的阻值大小，可改变IL的恒定值，OP07输出端接TIP122的基极，由于基极的电流很小，电流极限和功耗极限都满足，同时TIP122能满足5A大电流的要求，电流调整率小且稳定。
由于输出电流调整采用步进方式，其电流调整率≤1‰，即1mA（输出电流电压≤10V）的指标，经计算，12位D/A转换器的转换 达0.0024V，满足系统要求的 ，笔者采用DAC1201KP－V型12位D/A转换器作为电流输出控制的转换 。
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数控直流电流源（F题）
一、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。
二、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。
三、评分标准
四、说明
1、需留出输出电流和电压测量端子；
2、输出电流可用高精度电流表测量；如果没有高精度电流表，可在采样电阻上测量电
压换算成电流；
3、纹波电流的测量可用低频毫伏表测量输出纹波电压，换算成纹波电流。