基于单片机的恒流源毕业论文
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：。
基于单片机的数控电流源的设计
南京邮电大学实验开放项目项目名称：基于单片机的数控电流源设计学院：光电工程学院导师：张胜姓名：石晓娜、梅阳阳、丁嘉毅、赵敏、朱振东二零一四年二月基于单片机的数控电流源的设计摘要恒流源,是一种能够向负载提供恒定电流的电源。
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。
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了广泛应用。
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STC-89C52为控制核心，采用了高共模抑制比低温漂的运算放大器LM324和自制达林顿管构成恒流源的主体，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LCD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。
在软件设计上采用增量式PWM控制算法，即数字控制器的输出只是控制量的增量。
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：恒流源、PWM控制算法、数字控制、单片机控制引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，设备和外围条件越优越，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。
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。
基于单片机的数控恒流源设计-----硬件设计(DOC)
典型的串联型稳压电路见下图2所示。是由调整环节，比较放大环节，基准 环节和取样环节所组成的电压负反馈闭环系统。
取样环节：由R1、R2和R组成的分压电路。它将输出电压U0的变化取回 一部分UF（称取样电压）送刀比较放大器的基极。
构成的电路来驱动。74LS164是高速硅门CMOS器件，与低功耗肖特基型TTL (LSTTL)器件的引脚兼容。74LS164是8位边沿触发式移位寄存器，串行输入 数据，然后并行输出。数据通过两个输入端(DSA或DSB)之一串行输入；任一 输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入。显示电路如下：
采用模/数转换芯片MC14433和电压跟随器实现数据采集模块。为了能够更好 地实现电路隔离，电压跟随器用运算放大器来构成， 使得其输入阻抗高，几乎不 从信号源吸收电流，输出阻抗低，可视为电压源。MC14433S片的最大输出电压
有199.9mV和1.999V两档，本系统设计选择1.999V档位
2.5辅助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。
最小系统的核心为STC89C52为了方便单片机引脚的使用，我们将单片机的引
数控恒流源的设计与制作毕业论文
编号题目：数控恒流源的设计与制作学院：物理与机电工程学院专业：电子信息科学与技术作者姓名：指导教师：职称：完成日期：2013 年月日二〇一三年六月目录河西学院本科生毕业论文（设计）诚信声明 ........................................................................................ 河西学院本科生毕业论文（设计）开题报告 ........................................................................................ 摘要 .................................................................................................................................................. Abstract..............................................................................................................................................1 绪论...............................................................................................................................................1.1恒流源的意义及研究价值....................................................................................................................1.2恒流源的发展历程................................................................................................................................1.2.1 电真空器件恒流源的诞生......................................................................................................1.2.2 晶体管恒流源的产生和分类..................................................................................................1.2.3 集成电路恒流源的出现和种类..............................................................................................1.3数控恒流源的研究现状和发展趋势....................................................................................................2 系统设计 .........................................................................................................................................2.1设计要求............................................................................................. 错误!未定义书签。
毕业设计(论文)-高效率恒流源电路的设计
毕业设计（论文）-高效率恒流源电路的设计泉州师范学院题目高效率恒流源电路的设计物信学院电子信息科学与技术专业 07级 1 班学生姓名学号指导教师职称教授完成日期 2011年4月教务处制1高效率恒流源电路的设计物信学院 07级电子信息科学与技术指导教师教授【摘要】本文设计并制作了由DC-DC变换器为核心的开关稳流电源。
该稳流电源可对手机锂离子进行充电～采用电流型脉宽调制器UC3843作为核心器件～实现输出电流可调的开关稳流电源电路～同时采用单片机C8051F410进行程控～使开关稳流电源具备更加完善的功能。
【关键词】 UC3843 ,DC-DC变换器 ,PWM, 单片机C8051F4102引言 ..................................................................... ........................................................................ . (4)1. 系统设计 ............................................................................................................................................. (4)1.1系统设计任务 ..................................................................... (4)1.2系统设计的基本要求 ..................................................................... (4)1.3系统设计方案 ..................................................................... . (4)1.3.1 DC/DC 变换器电路拓扑结构论证 ..................................................................... (4)1.3.2微控制器电路方案论证 ..................................................................... .. (4)1.3.3 系统设计框图 ..................................................................... ..................................................... 5 2. 硬件电路设计及工作原理 ..................................................................... .. (5)2.1主器件的介绍 ..................................................................... (5)2.1.1电流型脉宽调制器UC3843简介 ..................................................................... (5)2.1.2 DC-DC变换电路设计 ..................................................................... (7)2.2元件参数选择 ..................................................................... (7)2.2.1 储能电感 ..................................................................... . (7)2.2.2 续流二极管 ..................................................................... (7)2.2.3 功率开关管 ..................................................................... (7)3. 数据测量及数据分析 ..................................................................... (7)3.1测试仪器 ..................................................................... ........................................................................ .. 73.2测试方法 ..................................................................... ........................................................................ .. 73.3数据测试 ..................................................................... ........................................................................ .. 83.4数据分析 ..................................................................... ........................................................................134. 设计总结 ..................................................................... ........................................................................ (13)致谢 ..................................................................... ........................................................................ .. (13)参考文献 ..................................................................... ........................................................................ (13)附录: .................................................................... ........................................................................ .. (15)3引言随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备为人们生活带来了极大的便利，而电子设备都离不开可靠的电源，而稳流电源在工作时产生的误差直接影响着电池的使用寿命，导致影响整个系统的稳定性。
毕业设计论文：基于单片机控制的直流电流源电路
单片机原理与应用技术课程设计报告题目:基于单片机控制的直流电流源专业班级：姓名：时间：指导教师：基于单片机控制的直流电流源一.设计要求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。
（一）基本功能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。
（二）扩展功能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；二．计划完成时间三周1.第一周完成软件和硬件的整体设计，同时按要求上交设计报告一份。
2.第二周完成软件的具体设计和硬件的制作。
3.第三周完成软件和硬件的联合调试。
目录1引言 (1)2总体设计方案 (1)2.1设计思路 (1)2.1.1硬件系统设计 (1)2.1.2软件系统设计 (2)2.2总体设计框图 (2)3设计组成及原理分析 (2)3.1单片机最小系统 (2)3.2键盘电路 (2)3.3D/A转换电路 (2)3.4A/D转换电路 (3)3.5电压－电流转换和功率放大电路 (3)3.6输出电流采样电路 (4)3.7显示电路设计 (4)3.8程序流程图 (5)4结束语 (6)参考文献 (6)附录 (7)基于单片机控制的直流电流源摘要：本设计基于单片机的数控直流电流源设计方案，给出了硬件组成及软件系统。
基于51单片机恒压恒流源的设计
用于为系统提供准确的时间
4.5 1602液晶显示屏
4.5.1液晶显示的原理
液晶显示材料最常见的用途是电子表和计算器的显示板，为什么会显示数字呢？原来这种液态光电显示材料，利用液晶的电光效应把电信号转换成字符、图像等可见信号。液晶在正常情况下，其分子排列很有秩序，显得清澈透明，一旦加上直流电场后，分子的排列被打乱，一局部液晶变得不透明，颜色加深，因而能显示数字和图象。
恒压、恒流源的设计
学 校:
专 业：电气工程及其自动化
带队教师:
参赛队员:
第一章前言…………………………………………………3
第二章方案论证……………………………………………4
第三章整体设计思路………………………………………5
1〕、整体主电路框图
2)、整体框图
3)、电源主体
4〕、控制电路
第四章单元电路…………………………………………7
6.1实物图
6.2使用方法
本设计通过液晶显示当前输出电压、电流值，并通过外界两点触按钮实现电压的上下调节，使用简单。电路设计过流保护，自动控制电流上限。
6.3 性能测试
1〕纹波大小〔测试环境：负载20Ω/50W〕输出12V纹波
输出波形
空载纹波
带载纹波
结 论
自申请本设计以来经过分析问题，查找资料，制作实物，编写程序阶段工作，直到系统成型，一共经过了四个多月的时间，其间尝试了两种主电路设计〔一是mos管作为开关电路，二是三极管作为开关电路〕，尝试了avr、51等系列的单片机控制，驱动电路的选择〔用不用驱动芯片，光耦隔离〕等，最后我们选择了TIP41作为开关电路，51单片机作为控制芯片，三极管放大电路作为驱动电路作为最终的方案。
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。
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. . . . .. .. .. 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，输出电流误差围很小，输出电流可在一定围任意设定，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，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iu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，iu 存在如下通式：
nREFfnREFnnnniVBRRVbbbbu22)22.......22(0012211 （1）
式中：iu——输出电压(V)
REFV——参考电压(V)； R ——T网络电阻()；
fR——外接反馈电阻()。 电流放大电路存在如下关系： 554)1()(RRRRuIWib （2） bLII （3） 式中： Ib——基极电流（mA）； Ui——输入电压（V）； IL——负载电流（mA）。 由式（1）、（2）可得到： . . . . .. .. .. 554)1()(RRRRuIWiL （4） 由于电路中的放大系数值远大于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：
4RuIiL （5）
由式(5) 、（1）可得到: 42RVkBInREFL （6） 其中，K为比例系数 由式（6）可知，负载电流LI不随外部负载LR的变化而改变。当iu保持不变时(即AD7543的输入数字量保持不变)，输出电流LI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（系统部测量值）的关系。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，使设定值与部测量值的关系改变，使得设定值与部测量值不一致，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。 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