基于单片机的简易恒流源系统的设计
简易数字控制恒流源系统的设计和开发
简易数字控制恒流源系统的设计和开发摘要：设计了一种以单片机C8051F020 为控制核心的简易数控恒流源系统，实现了电流从-2A 到2A 数字控制可调的直流恒流系统。
系统电源部分采用大功率变压器供电，采用多级电容、π网络滤除纹波干扰；电源输出部分采用三端稳压芯片进行稳压，并且利用大功率达林顿管进行扩流以满足后级功率需求。
恒流源部分采用多个精密运算放大器OP07 构成闭环反馈控制形式，从而提高控制精度。
受控部分采用达林顿管进行扩流和精确设定输出电流。
电流测量部分采用康锰铜电阻丝作为精密取样电阻，而不受外界温度变化的影响；系统的显示部分采用128 乘以64 点阵式液晶显示屏实时显示设定电流值和实测电流值。
数控恒流源具有控制界面直观、简洁的特点，具有良好的人机交互性能。
关键词：恒流源；C8051F020；数字控制；稳压；扩流0 引言所谓恒流源就是输出电流非常稳定的电源，但是这个稳定是相对的，而非绝对一成不变的，只是它的变化率小到在实际应用中可以忽略。
输出电流发生变化的原因主要有以下几个方面：1)恒流源本身条件所决定的。
构成恒流源的元器件质量失效或者参数发生变化时，参数就有可能引起电流波动。
2)恒流源系统受外界环境的影响而使电流输出发生变化。
3)电网供电电压不稳定所致。
4)供电负载发生变化。
比如负载短路或者空载时，负载电流非常大或没有。
在本文中数控恒流源系统设计中主要针对以上第一和第二个因素设计了基于数字控制的恒流源系统，从而提高恒流源输出电流的精度。
1 简易数制电流源系统工作原理介绍本论文设计了基于单片机的数控恒流源，此系统由恒流源主电路和单片机最小系统组成，外围电路还包括自制电源供电电路、LCD 显示电路、R232 接口电路以及4 乘以4 矩阵键盘设置电路，系统结构框图如图1 所示。
其中单片机控制系统采用单片机C8051F020，单片机内部自带A／D 和D／A 转换电路，单。
基于C8051F单片机的恒流源的设计
基于C8051F单片机的恒流源的设计摘要由于恒流源的设计多种多样，通常采用AT89C52单片机和AD来实现，要实现其高分辨率，电路设计又趋于复杂，所以本设计采用LM358运放和C8051F设计，其性能稳定`，分辨率高，电路简单的特点。
关键词：电流源恒流源数控电源电源技术ⅠAbstractSince the design of a variety of current source, usually achievedAT89C52 microcontroller and AD, to achieve its high resolution, circuit design has become more complex, so the design uses a LM358 op amp and C8051F design, its performance is stable `, resolution rate, the characteristics of the circuit is simple.Keywords ：LM358 C8051F LCD1602 AD/DAⅡ目录摘要 (I)Abstract (Ⅱ)1、设计指标 (1)2、方案设计 (1)恒流源的设计 (1)、 C8051F的选择 (2)显示方案的设计 (3)2.3.1 液晶1602 (3)3、系统的电路图 (4)4、系统框图 (4)5、经验体会 (5)参考文献 (5)1、设计指标(1). 输出：电流输出：0~20mA；(2). 全量程分辨率：电流：；(3). 精确度：电流输出：满量程的%；(4). 输出显示：液晶或LED显示；(5). 输出控制：采用上，下键调节输出；2、方案的设计恒流源设计（1）、LM358内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。
C8051FF330D单片机程控恒流源设计
C8051FF330D单片机程控恒流源设计设计概述：C8051FF330D单片机程控恒流源是一种通过单片机控制的电流源，用于对电路进行恒流驱动。
该设计采用C8051FF330D单片机作为控制主控芯片，通过主控芯片控制外部电路的电流输出。
设计中包括电流采样电路、恒流驱动电路和主控芯片控制电路。
一、电流采样电路设计电流采样电路用于采集被控电路的电流值，并将电流值转换为电压信号，供后续的主控芯片进行处理。
电流采样电路的设计要求采集准确度高、波动小。
一种常用的电流采样电路设计方案是使用电流互感器和运算放大器。
电流互感器将被控电路的电流传感变为电压变化，运算放大器将电压放大并转化为适合单片机ADC输入的电压范围。
二、恒流驱动电路设计恒流驱动电路用于将主控芯片输出的数字信号转换成恒定的电流驱动被控电路。
设计中，可以使用二极管和电阻串联的方式实现电流的恒定驱动。
通过改变电流采样电路采集到的电流值，主控芯片可以根据设计要求来调整电阻的电压，进而变化电流。
三、主控芯片控制电路设计主控芯片控制电路设计中，C8051FF330D单片机作为主控芯片，通过控制IO口来实现对恒流驱动电路的控制。
设计中，单片机需要采集电流值，并通过内部定时器，进行控制算法的运算，然后控制IO口输出相应的数字信号，以实现对恒流驱动电路的控制。
四、软件设计在主控芯片控制电路设计中，软件设计起到了至关重要的作用。
主要包括控制算法的设计、定时器的设置和IO口的控制。
控制算法的设计中，可以根据实际需求采用PID控制或者其他的控制算法，根据电流采集到的数值进行判断和调整。
定时器的设置主要涉及到控制算法的执行周期，根据实际需求进行设置。
IO口的控制主要用于触发恒流驱动电路的开关，根据控制算法的输出结果进行控制。
五、系统性能评估在设计完成后，需要对系统进行性能评估，包括电流采样电路的准确度、恒流驱动电路的稳定性和主控芯片控制电路的控制精度。
通过实际的电流输出和实际需求进行对比，评估系统的性能是否满足设计要求。
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AVR单片机的恒流源设计
0 引言智能阀门定位器以DCS 系统提供的4-20mA 电流信号作为工作电源，实现气动阀门开度控制。
在生产和调试过程中，需要使用高精度的可调恒流源代替DCS 系统给阀门定位器提供控制信号进行功能验证和测试。
为此，本文以压控恒流电路为基础，设计了基于AVR 单片机的低成本、高精度的数控恒流源。
该恒流源输出电流具有“+”、“-”步进调整功能，在0～20mA 范围内精确可调；使用LCD 模组中文显示，人机交互非常友好。
1 系统组成系统结构如图1所示，按照功能可分为V/I 转换模块、数控模块、稳压电源几个部分。
V/I 转换模块基于压控恒流的电路原理将电压基准信号转换成恒定电流输出，是本系统恒定电流的生成部分，决定着整个系统的精确性、稳定性和负载能力。
数控模块包含单片机最小系统、D/A 转换电路和人机交互电路，将设置的输出电流数值经过线性化比例换算后由D/A 转换电路输出对应的基准电压，进而对V/I 电路的输出进行控制，实现输出电流的可调和可视。
稳压电源主要是为V/I 转换、单片机最小系统等各电路模块提供高质量的工作电源。
2 硬件电路设计2.1 V/I 转换电路V/I 转换电路是本设计中的核心模块，如图2所示。
自恢复保险丝F1与TVS 管D1组成输出接口保护电路，防止静电或者用户错接高压而对恒流电路造成损坏。
共模电感L1滤除共模干扰，提高电路工作的可靠性。
运放U1A 组成比较放大电路，根据控制信号Vref 与电流反馈信号的差值，改变输出电压，控制三极管Q1调节输出电流的大小。
从图中可以看到，运放U1A 的输出反馈回路中既有负反馈又有正反馈，二者彼此平衡时，进入稳定工作状态。
为了提高运放高增益回路的稳定性，防止电路发生振荡，在反馈回路适当位置需要增加补偿网络，电容E1和C4便是起到相位补偿的作用。
该电路中，U2A 和U2B 是电压跟随器，起到缓冲和电流隔离的作用；U2A 可防止正反馈电路对输出电流分流而产生误差，U2B 可防止因V/I 转换电路对前级电路的影响而造成控制电压Vref 不稳定。
基于单片机的简易恒流源系统的设计_荣军.pdf
第 36 卷第 2 期电子器件Vol． 36 No． 2Chinese Journal of Electron Devices2013 年 4 月Apr． 2013 The Design of Simple Constant-Current Source System Based on SCM* RONG Jun*，YANG Xuehai，CHEN Chao，YANG Chao ( Department of Information and Communication Engineering，Hunan Institute of Science and Technology，Yueyang Hunan414006，China)Abstract: The paper designs a digital control constant-current source based on microprocessor，and realizes that the current is adjustable from 0 mA to 2 000 mA． The power part adopts self-making supply power，and provides the stablevoltages of 3． 3 V and 5 V． The constant-current part uses the operational amplifier with external extension tube toachieve the function of the large and stable output current． The control part uses the high precision MCU of C8051F020，and realizes the digital quantity that can be arbitrarily set． The magnitude of output current is completely knowable，the size can be arbitrarily set，and the control precision is high． The whole constant-current source of digital control has the feature of intuition and simplicity，and has good performance of human-computer interaction．Key words: constant-current source; digital control; sampling; ripple currentEEACC: 1260; 8110doi: 10． 3969 /j． issn． 1005－9490． 2013． 02． 020基于单片机的简易恒流源系统的设计*荣军*，杨学海，陈超，杨超( 湖南理工学院信息与通信工程学院，湖南岳阳414006)摘要: 设计了基于微处理的数字控制恒流源系统，实现了电流从0到 2 000 mA可调的直流恒流源。
基于单片机控制的直流恒流源的设计
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。
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。