基于单片机的恒流源设计(00001)
基于单片机的数控恒流源电路的设计

基于单片机的数控恒流源电路的设计方式,一种是根据工业应用的需求,通过A/D 采样获取控制信号,根据在汇编程序中多次的数据实测,将固定的表格设计好,把控制数据通过查表给D/A 输出,使恒流源单元所产生的对应稳定电流得到控制。
利用手动输入的方式,对用户输入的理想电流值进行判断,然后根据查表,由D/A 来实现控制数据的输出,以此获得相应大小的电流,该功能还可以让电流的初值用户进行预设。
以上两种控制方法是不能同时起作用的,通过程序可以实现自动采样和键盘这两种不同控制方式进行自动切换。
在同时使用LED 交互显示时,为A/D 采样控制时,输出电流的大小要实时显示;为键盘控制时,用户的输入状况则要显示。
参照输入电压和恒流源输出电流的关系来制表,而且可以将一些非线性问题在指标过程与予以修正。
在制表的过程中由于还需要分写考虑到A/D的应用情况和键盘输入初值有差别所造成的情况。
以键盘初值为例来考虑:若10ma 是用户输入的电流,1v 为其所对应的控制电压,(00110010)2=(50)10 为间接对应的8 位二进制数,那么(00110010)2 则为软件表中所对应的值。
A/D 采样控制与键盘方式基本一致,只是多了一个对采样值的判断。
5 软件程序的设计首先对包括:8297 工作状态的初始化;自动采样控制标志位和标识键盘手动操作的初始化;中断初始化;一些用到的寄存器的初始化,整个系统进行初始化。
规定F0=1 时为A/D 采样控制,F0=0 时为键盘控制,初始写初始设定状态,此处为键盘的状态,LED 数码管显示为P,也是表示键盘状态,启动D/A 进行转换。
并等待键盘按下,开始循环等待。
当中还加入了一些如:。
基于单片机的数控恒流源设计

基于单片机的数控恒流源设计本文以基于单片机的数控恒流源设计为研究对象,针对数控恒流源设计中存在的问题,提出一种单片机控制的数控恒流源,以解决普通恒流源模块对负载变动敏感、性能稳定性较差的问题。
先,本文分析了数控恒流源设计中产生的问题,并讨论了现有的解决方案,以推导出设计的可行性。
其次,本文介绍了实施该设计的方法,包括单片机选择、负载检测以及恒流控制算法等。
最后,本文对该设计进行了仿真,结果表明,该设计在反应时间、负载变化范围和控制精度方面具有较高的性能。
在当今的数控电路中,数控恒流源的应用越来越广泛,它的功能是提供恒定的电流,以保证整个电路的正常工作。
然而,传统的数控恒流源模块存在一些问题,比如对负载变动的敏感性较高,性能稳定性较差,因此,如何有效解决这些问题,提高恒流源性能,成为当前研究的一个热点课题。
针对这一问题,本文提出一种基于单片机的数控恒流源,以提高精度和稳定性,并简化设计过程。
首先,本文从数控恒流源设计的角度出发,分析了引起数控恒流源失效的因素,从而推导出设计的可行性。
其次,本文介绍了实施该设计的方法,并详细描述了单片机选择、负载检测以及恒流控制算法等步骤。
本文选用单片机AT89C52作为主控芯片,结合PID算法实现恒流控制,并采用数字采样手段实现负载检测。
此外,本文还给出了恒流控制算法的完整流程,以便用户了解该设计的具体运行状况。
最后,本文利用Simulink进行仿真,结果表明,该设计的最大反应时间为1ms,负载变化范围是0-2A,控制精度达到1%,实现了数控恒流源的高效控制。
综上所述,本文针对数控恒流源设计中存在的问题提出了一种单片机控制的数控恒流源,提高了恒流源的结构精度和控制性能,在电路设计过程中具有重要意义。
未来研究将针对该设计进一步优化和开发,以改善控制技术性能。
基于单片机控制的直流恒流源的设计毕业论文

基于单片机控制的直流恒流源的设计毕业论文基于单片机控制的直流恒流源的设计摘要本文主要论述了一种基于单片机为核心控制器的数控直流电源的设计原理和实现方法。
该电源具有电压可预置、可步进调整、输出的电压信号和电流信号可同时显示功能。
文章介绍了系统的总体设计方案,其主要由微控制器模块、稳压控制模块、电压/电流采样模块、显示模块、键盘模块、电源模块五部分构成。
该系统原理是以单片机为控制单元,以数模转换芯片DAC0832输出参考电压控制电压转换模块LM3输出电压大小,同时输出稳压、恒流采用转换芯片C0832对采样的电压、电流转换为数字信号,再通过单片机闭环控制。
文章最后对数控直流电源的主要性能参数进行了测定,并对其发展前景进行了展望。
AbstractThe method of this paper based on the 51 microcontroller core of the numerical controller DC power supply design theory and realization. The power supply has some functions such as presetting voltage, stepping adjustment, displaying the output voltage signals and current signals at the same time. This paper introduces a general designing plan of the system, which is mainly consisted of micro-controller module, DC Regulators module, voltage/current sampling module, display module, keyboard module, power supply module. The system is based on the principle of single-chip microcomputer to control the unit STC89C52 to DAC0832 digital-to-analog converter chip reference voltage to control the output voltage LM317 output voltage conversion module size, while the output voltage regulator, current use of analog-to-digital converter ADC0832 chip sampling of voltage and current converted to digital signals, and then through the single-chip closed-loop control to achieve. Article on the main DC power supply CNC performance parameters were measured and summarized, and their development prospects.Keywords:microcontroller MCU , the Digital to Analog DAC ,the Analog to Digital ADC , the closed-loop control目录摘要Abstract目录第一章绪论 11.1研究背景及意义 11.2 国内外研究现状 11.3 单片机概述、应用及发展2单片机发展概述 3单片机的应用领域 5单片机的发展趋势 6单片机应用系统开发简介7单片机开法方式的发展81.4 恒流源的发展历程9电真空器件恒流源的诞生9晶体管恒流源的产生和分类9集成电路恒流源的出现和种类10 1.5 国内外研究现状101.6 课题的主要内容10第二章方案与设计基础知识122.1方案设计与论证122.2主控单片机 MCU 14STC89C52 简介14引脚说明 152.3 液晶显示屏(1602)15 LCD1602简介 15口说明162.4 三端可调稳压器172.5 运算放大器OP07 1818介 182.6数模转换芯片18A/D转换芯片ADC0832介绍19ADC0832接口说明20第三章系统电路原理及硬件实现 21 3.1 系统总体框图 213.2 系统模块电路设计21单片机控制模块21稳压控制模块22电压与电流采样模块23块 26电源模块 27键盘模块 273.3 系统整体原理图28第四章系统的软件设计294.1 软件设计思路 294.2 系统软件流程 29模块29较程序模块31第五章系统测试与误差分析325.1 系统测试32试 32硬件测试 32体测试。
基于单片机的高性能数控恒流源设计与实现

基于单片机的高性能数控恒流源设计与实现数控恒流源是一种功能比较强大的电子元器件。
它能够为其他电子元器件提供稳定的电流输出,这对很多电子设备的正常运行起到了重要的保障作用。
在工业生产领域,尤其是半导体、电路板等领域,数控恒流源的应用相当广泛。
在本文中,我将介绍一种基于单片机的高性能数控恒流源,让我们一起来看看吧。
一、设计原理该数控恒流源主要由单片机、操作界面、甄别功放和恒流稳压器四部分组成。
单片机和操作界面相连,利用程序控制电流的大小,同时可以显示电流大小和一些操作信息。
甄别功放是用来放大输出电流的,而恒流稳压器则是保证输出电流的稳定性。
二、具体实现1. 单片机电路在本设计中,我们选择了AVR单片机,主要是因为其性价比高以及易于编程的特点。
使用单片机所需的周边电路如晶振、电源电路等,这里就不再赘述。
2. 操作界面我们选择了一个12864的液晶显示器,以及四个按键,分别为上、下、左、右。
通过这些按键来选择电流大小和操作模式等。
3. 甄别功放甄别功放主要是用来放大输出电流的,我们选择了OPA548T 作为甄别功放。
其最大音量及输出功率分别为24V和200W,应该足够满足在工业生产领域的需求。
4. 恒流稳压器稳压芯片使用的是LM317,它可以输出1.2V至37V的电压,并可以有一个电流稳定的输出。
在本设计中,我们将其设置为输出1A的电流。
并用一个调节电阻来实现输出电流的调节。
三、总结本文介绍了一种基于单片机的高性能数控恒流源。
它具有功能强大、精度高、控制方便等优点。
在工业生产领域中,它有着广泛的应用。
希望本文能够对大家在这一领域里的设计和实现提供一些启示和帮助。
基于单片机的数控恒流源设计

基于单片机的数控恒流源设计
基于单片机的数控恒流源设计是指利用单片机控制程序实现数字恒流源。
可以用于研究实验室中的电路测试,工厂自动化测试,航空电子测量,通讯等各种设备中对电流源做准确测量。
数控恒流源有效控制了输出电流大小,从而使电路中恒流保持在规定的电流值。
基于单片机的数控恒流源的设计,首先要选择单片机,单片机的功能越强大,能控制的电流越精确,相应的性能越好,如常用的均为大功率晶体管 MOS6553,MOSFET等。
然后确定电路,它拥有使能、放大两个部分,使能部分实现电流控制,当控制信号为高电平时,使能部分的电源开启,否则保持在空闲状态;放大部分实现电流的分配和调整,以此来调节输出的电流大小。
完成电路设计之后,根据电路原理编写单片机控制程序,使之可以按照所要求的电流进行调节,最后实现电路的连接,做好容错措施,便可以完成数控恒流源的设计。
基于单片机的数控恒流源设计不仅易于操作,而且可以精确控制输出电流,具备稳定可靠的特性,是我们在实际应用中的绝对优势之一。
基于单片机的恒流源设计

基于单片机的恒流源设计摘要:随着电子技术的发展,产品数字化已经成为一种发展趋势,电子设备的精密度和稳定度备受关注。
性能好的电子设备,首先离不开稳定的电源,基于此,人们对数控恒定电流器件的需求越来越迫切。
本文介绍了一种数控恒流源的设计原理和实施方案,该方案运用D/A转换器(MAX531)、运算放大器等器件来控制场效应管输出电流的原理,以达到输出恒流的目的。
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。
系统还对输出电流进行实时采样,通过A/D (MAX187)转换器采样回单片机与用户设定的电流值进行比较,实现了对输出电流的监控。
同时通过键盘的控制,实现了输出电流值的预置,可步进调整、输出的电流信号可直接数字显示的功能,并具有输出电流实时监控超限报警等功能。
本设计与以往的恒流源相比,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;MAX187Constant current source design based on MCUAbstract:With the development of electronic technology, digital products has become a trend,the precision and stability of electronic equipment received extensive attention. Good performance of electronic equipment depends on a stable power supply first of all, based on this, people's demands on CNC constant current device is more and more pressing needs.This paper introduces a smart NC open-loop DC current source design principle and the implementation of the programmer, 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, preferences current value data will be sent to the D/A converters (MAX531), the hardware circuit for the constant transformation of DC output, but not using the basic temperature drift Concord Managing resistor Silk as a sophisticated sampling resistor. Performance is better than the ordinary use of the FET transistor as a constant current source of major components, high-power transistors as expanding the main circuit device, the combination of three-terminal regulators and the multi-filter makes the whole system a performance boost levels to achieve a high-precision constant current source purposes. Output current of the system to conduct real-time sampling, through the A/D converters with sampling to MCU users to set limit current to compare pressure to control the output current. At the same time, the keyboard control and realized the value of output current can be preset, stepping adjustment, the current signal can be directly figures show that the function, and real-time monitoring of the output current values, such as over-current alarm function.In the past compared to DC current source, the design of a high-precision constant current source, simple structure and work stability, and easy to operate, low cost, with a payload capacity, and other advantages.Key words:Current source ;AT89S52MCU ;MAX531;MAX187目录1 系统结构及功能介绍 (1)1.1系统工作原理概述 (1)1.2系统的设计要求与内容 (2)2 设计方案 (3)2.1方案比较 (3)2.2最终方案的选用 (5)3 硬件系统设计 (6)3.1系统硬件基本组成 (6)3.2各模块单元电路设计 (6)3.3系统主要芯片的选择 (9)4 软件设计 (17)4.1概述 (18)4.2主程序结构 (19)4.3各模块子程序设计 (21)5 系统设计要点 (23)5.1硬件设计要点 (23)5.2共地问题 (24)5.3采样电阻的选择 (24)5.4D/A及A/D电路处理 (25)5.4软件调试 (25)6 数据测试及分析 (25)6.1输出电流测试 (25)6.2步进电流测试 (26)6.3工作时间测试 (26)6.4负载阻值变化测试 (26)7 误差分析及功能改进 (26)参考文献 (28)附录1 (30)1 系统电路原理图 (30)2 系统程序设计 (32)附录2 (37)随着电子技术的发展、数字电路应用领域的扩展,现今社会,产品智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势,设备的性能、价格、发展空间等备受人们的关注,尤其对电子设备的精密度和稳定度最为关注。
基于单片机的数控恒流源设计-----硬件设计(DOC)

经初步分析设计要求,得出总体电路由以下几部分组成:电源模块,MCI微
控制器、键盘、显示模块、D/A转换模块、恒流源模块、数据采集模块,以下就 各电路模块给出设计方案。
2.1MCU控制方案
采用单片机作为控制模块核心。单片机最小系统简单,容易制作PCB算术
功能强,软件编程灵活、 可以通过ISP方式将程序快速下载到芯片, 方便的实现 程序的更新,自由度大,较好的发挥C语言的灵活性,可用编程实现各种算法和 逻辑控制,同时其具有功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点。
方案二:采用串行D/A转换芯片
采用串行数/模转换芯片TLC561来构成D/A转换模块。TLC5618是带有缓冲基 准输入的双路12位数模转换器,通过CM0兼容的3线串行总线,可对TLC561釀现 数字控制。器件接收的用于编程的16位字的前4位产生数据的传送模式,后12位 产生模拟输出。输出电压为基准电压的两倍.且单调变化。数字输入端带有斯密
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。但本系统的设计只需要显示电流的数值, 对其他的没有什么要求,故不采用本方案。
方案二:使用LED数码管显示。
由于LED数码管具有显示清晰、亮度高、使用电压低寿命长等特点,因此在 单片机应用系统中,通常使用它显示各种数字和字符。 在本系统的设计中,只需 要显示电流的数值,使用多位LED数码管能够满足要求,故采用LED数码管显示
“0”和“1”,开关的一端(列线)通过电阻接VCC,而接地是通过程序输出数 字“0”实现的。键盘处理程序的任务是:确定有无键按下,判断哪一个键按下, 键的功能是什么;还要消除按键在闭合或断开时的抖动。 两个并行口中,一个输 出扫描码,使按键 逐行动态接地,另一个并行口输入按键状态,由行扫描值和 回馈信号共同形成键编码而识别按键,通过软件查表,查出该键的功能。其电
基于单片机的数控直流恒流源的设计毕业设计开题报告

基于单片机的数控直流恒流源的
设计毕业设计开题报告
毕业设计(论文)开题报告
随着电子技术的发展,数字电路应用领域的扩展,现今社会产品智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势,设备的性能、价格、发展空间等备受人们的关注,尤其对电子设备的精密度和稳定度最为关注。
性能好的电子设备,首先离不开稳定的电源, 电源稳定度越高,外围条件越优越,那么设备的寿命更长。
基于此,人们对数控恒定电流器件的需求越来越迫切。
当今社会,数控恒压技术已经很成熟,但是恒流方面特别是数控恒流的技术才刚刚起步有待发展,高性能的数控恒流器件的开发和应用存在巨大的发展空间,本文正是应社会发展的要求,研制出一种高性能的数控直流恒流源。
二、设计(论文)主要研究的内容、预期目标:(技术方案、路线)
设计思路是:以单片机为主控制器,通过键盘来设定输出电流值,并由LCD显示电流设定值和实际输出值。
本系统由单片机程控设定数字信号,经过D/A转换输出模拟量,控制电流的变化。
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字量,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,这样构成稳定的恒流源。
系统整体框图如下所示:
三、设计(论文)的研究重点及难点: 设计的难点重点是:。
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基于单片机的恒流源设计(00001)前言随着电子技术的发展,数字电路应用领域的扩展,现今社会,产品智能化、数字化已经成为人们追求的一种趋势,设备的性能、价格,发展空间等备受人们关注,尤其对电子设备的精密度和稳定度最为关注。
性能好的电子设备,首先离不开稳定的电源,电源稳定度越高,设备和外围条件就越优越,那么设备的寿命就更长。
基于此,人们对数控恒定电流器件的需要越来越迫切。
电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术,服务于各行各业。
电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。
当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。
随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命,给电力电子技术提供了广阔的发展前景,同时也给电源提出了更高的要求。
随着数控电源在电子装置中的普遍使用,普通电源在工作时产生的误差,会影响整个系统的精确度。
电源在使用时会造成很多不良后果,世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。
只有满足产品标准,才能够进入市场。
随着经济全球化的发展,满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。
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。
这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。
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。
目前在电力电子器件方面,几乎都为旋纽开关调节电压,调节精度不高,而且经常跳变,使用麻烦。
数字化智能电源是针对传统电源的不足设计的,数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数,有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题,极大地提高生产效率和产品的可维护性。
当今社会,数控恒压技术已经很成熟,但是恒流源方面特别是数控恒流源的技术菜刚刚起步有待发展,高性能的数控横流器件的开发和应用存在巨大的发展空间。
本数控直流恒流源系统输出电流稳定,不随负载和环境变化,并且有很高的精度,输出电流误差范围很小,输出电流可在一定范围内任意设定,因而可实际应用于需要稳定度小功率横流源的领域。
第一章绪论1.1 恒流源的意义恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源,一次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。
例如在通用的充电器对蓄电池充电时,随着蓄电池端电压的逐渐升高,充电电源就会相应的减少,为了保证恒流充电,必须随时提高充电器的输出电压,但采用恒流源充电后就可以不必调整期输出电压,从而使劳动强度降低,生产效率得到提高。
恒流源还被广泛应用于测量电路中,例如电阻器阻值的测量和分级,电缆电阻的测量等,且电流越稳定,测量就越准确。
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,并且在差动放大电路、脉冲产生电路中得到广泛应用。
除此之外,现行扫描锯齿波的获得,有线通信工电源,电泳、点解、电镀等化学加工装置电源,电子束加工机、离子注入机等电子光化学设备中的供电电源也都必须用用恒流源!1.2 恒流源的发展历程1.2.1 电真空器件恒流源的诞生世界上最早的恒流源,大约出现在20世纪50年代早期。
当时采用的电真空器件是镇流管,优于镇流管有稳定电流的功能,所以有用于交流电路,常被用来稳定电子管的灯丝电流。
电子管通常不能单独作为横流元件,但可用它来构成各种横流电路。
由于电子管是高雅小电流器件,因此用简单的晶体管电路难于获得高雅小电流恒流源,用电子管电路却容易实现,并且性能相当好!1.2.2 晶体管横流源的产生和分类进入60年代,随着半导体技术的发展,设计和制造出了各种性能优越的晶体管和恒流源,并在实际中获得可广泛的应用。
晶体管恒流源电路可封装在同一外壳内,成为一个具有横流功能的独立器件,用它可构成直接调整型恒流源。
用晶体管做调整元件的各种开环和闭环的恒流源,在许多电子电路中得到了应用。
但晶体管恒流源的恒流源的电流稳定度一般不高,且最大输出电流也不活几安培。
它适用于那些对稳定度要求不太高的场合。
1.2.3 集成电路恒流源的出现和种类到了70年代,半导体集成技术的发展,使得恒流源的研制进入了一个新的阶段。
长期以来采用分离元件组装的各种恒流源,现在可以集成在一块很小的硅片上面仅需外接少量的元件,集成电路恒流源不仅减小了体积和重量,简化了设计和调试步骤,而且提高了稳定性和可靠性。
在各种恒流源电路中,集成电路恒流源的性能堪称最佳。
第二章 系统原理及理论分析2.1 恒流实现原理数模转换芯片AD7543是12位电流输出型,其中OUT1和OUT2是电流的输出端。
电流的输出级别可这样计算DX=122式中:DX 是控制级数电压i u 由集成运算放大器U8A 的1脚输出,根据T 型电阻网络型的D/A 转换关系可知,i u 存在如下通式:nREF f n REF n n n n i V B R R V b b b b u 22)22.......22(0012211-=****+*++*+*-=---- (1) 式中:i u ——输出电压(V)REF V ——参考电压(V);R ——T 网络电阻(Ω);f R ——外接反馈电阻(Ω)。
电流放大电路存在如下关系:554)1()(R R R R u I W i b ++⋅-=β (2) b L I I β= (3)式中: I b ——基极电流(mA );U i ——输入电压(V ); I L ——负载电流(mA )。
由式(1)、(2)可得到:ββ⋅++⋅-=554)1()(R R R R u I W i L (4) 由于电路中的放大系数β值远大于1,而R 与1R 保持恒定,所以可推出负载电流与输入电压存在如下关系:4R u I i L κ-= (5) 由式(5) 、(1)可得到:42R V kB I n REF L = (6) 其中,K 为比例系数由式(6)可知,负载电流L I 不随外部负载L R 的变化而改变。
当i u 保持不变时(即AD7543的输入数字量保持不变),输出电流L I 维持不变,能够达到恒流的目的。
为了实现数控的目的,可以通过微处理器控制AD7543的模拟量输出,从而间接改变电流源的输出电流。
从理论上来说,通过控制AD7543的输出等级,可以达到1mA 的输出精度。
但是本系统恒流源要求输出电流范围是20mA~2000mA ,而当器件处于2000mA 的工作电流时,属于工作在大电流状态,晶体管长时间工作在这种状态,集电结发热严重,导致晶体管β值下降,从而导致电流不能维持恒定。
为了克服大电流工作时电流的波动,在输出部分增加了一个反馈环节来控制电流稳定,减小电流的波动,此反馈回路采用数字形式反馈,通过微处理器的实时采样分析后,根据实际输出对电流源进行实时调节。
经测试表明,采用常用的大功率电阻作为采样电阻0R ,输出电流波动比较大,而选用锰铜电阻丝制作采样电阻,电流稳定性得到了改善。
2.2 系统性能本系统的性能指标主要由两大关系所决定,设定值与D/A采样显示值(系统内部测量值)的关系。
内部测量值与实际测量值的关系,而后者是所有仪表所存在的误差。
在没有采用数字闭环之前,设定值与内部测量值的关系只能通过反复测量来得出它们的关系(要送多大的数才能使D/A输出与设定电流值相对应的电压值),再通过单片机乘除法再实现这个关系,从而基本实现设定值与内部测量值相一致。
但由于周围环境等因素的影响,使设定值与内部测量值的关系改变,使得设定值与内部测量值不一致,有时会相差上百毫安,只能重新测量设定值与A/D采样显示值的关系改变D/A入口数值的大小才能重新达到设定值与内部测量值相一致,也就是说还不稳定。
在采用数字闭环后。
通过比较设定值与A/D采样显示值,得出它们的差值,再调整D/A的入口数值,从而使A/D采样显示值逐步逼近设定值最终达到一致。
而我们无须关心D/A入口数值的大小,从而省去了原程序中双字节乘除的部分,使程序简单而不受周围环境等因素的影响。
内部测量值与实际测量值的误差是由于取样电阻与负载电阻和晶体管的放大倍数受温度的影响和测量仪表的误差所造成的,为了减少这种误差,一定要选用温度系数低的电阻来作采样电阻,因此本系统选用锰铜电阻丝来作采样电阻。
2.3 单片机最小系统组成单片机系统是整个数控系统的核心部分,它主要用于键盘按键管理、数据处理、实时采样分析系统参数及对各部分反馈环节进行整体调整。
主要包括AT89S52单片机、模数转换芯片ADC0809、数模转换芯片AD7543、数码管显示译码芯片74LS47与74LS138等器件。
下图为组成第三章总体方案论证与比较3.1方案一方案一原理如下图,采用 EPROM和D\A转换器等数字器件完成的控制。
次方案使用计数器,一方面完成电压的译码显示,另一方面其输出作为EOROM的地址输入,而由EPROM得输出经D\A变换后控制误差放大的基准电压来实现输出步进。
但由于此方案使用开环控制策略,电路简单,成本低,对最后的输出结果不能进寻根建好的调整和修正,使得输出电流精度不高,且控制数据烧录在EPROM中,是系统设计灵活降低,子适应能力差。
此方案如下图,主要是以单片机为核心构建控制器,通过对电流值进行预置,单片机输出相应数字信号,经过D\A转换、信号放大、电平转换、压控恒流源,输出电信号。
实际输出的电流再利用精密采样电阻转换成电压信号,经过高输入阻抗差动放大器、D\A转换,将信号反馈到单片机中,再将输出反馈信号于设定值比较,送出调整信号,最后输出新的电流值,这样就形成了闭环调节,锁定输出电流,提高了输出电流的精度和稳定度。
本方案采用单片机进行控制、显示、预置,使得系统灵活方便,电流输出精度和稳定度较高。
但在此方案存在稳定性受限于单片机处理数据的能力。
方案图如下所示,整体原理框图于方案二大致相同,进行总体控制、算法运算、显示和置数的等功能。
配合VHDL,语言设计数字硬件控制模块进行控制,具有运行速度快,工作稳定可靠的特点。
3.4 最终方案确定1)方案一采用横流二极管或者横流三极管,精度比较高,但这种电路能实现的恒流源范围很小,智能达到几十毫安,不能达到设计的要求。
2)方案二采用四端可调恒流源,这种器件考改变外围电阻元件参数,从而使电流达到可调的目的,这种器件能够满足20--2000毫安的电流输出要求。