单片机控制的恒流源方案设计总结报告.docx

单片机掌握的恒流源方案设计指导教师：XXX 完成人：XXX一、设计方案性能指标：1、输出电流：0-1A2、输出电压：0-10V3、设计三个按键掌握三个档位电流，分别为 0.2 A、0.5 A、1.0A，在每个电流档位，在输出电压 0-10V 范围内变化而电流保持不变二、设计方案系统框图+5V、+12V、—12V 电源键盘输入D/A 转换恒流源电负载显示单片机8051A/D 转换电压采样系统的工作原理如下:在通过键盘设定好需要输出的电流后，8051 单片机对设定值依据肯定的算法进展处理，然后掌握 D/ A 的输出电压使恒流源电路输出相应的电流值8051 单片机通过采样恒流源电路上串接的采样电阻的电压，计算出此时恒流源电路的输出电流值并与设定值进展比较，来转变 D/A 的输出从而实现对恒流源愉出电流的闭环调整，使输出电流能实时跟随设定值承受具有反响掌握的闭环掌握系统，提高了反响速度和精度，能够使误差保持在极低的水平2.1、硬件电路设计压控恒流源原理图恒流源电路由集成运放和达林顿管构成，RL 为负载,R1 为采样电阻图中运放工作在深度负反响状态，运放的同相输人端电压来源于 D/A 的输出，由于D/A 转换输出的模拟信号不稳定，加上 C3 稳定电压,反向输人端与采样电阻 R1 相连。

由于负反响的作用，D/A 的电压直接打算了采样电阻上通过的电流 I =UD/A利用R R1达林顿管的电流放大特性，可实现大电流的输出，其电流放大倍数为 1000～b15000 倍Ic = βI ，由于β值很大则Ic >> Ib ，那么Ic ≈ Ie转变达林顿B 管脚的电位可转变达林顿管集电极 C 管脚的电流，把达林顿管的 E 管脚和 OP07 的反相输入端相连，使功率电阻的电位送到 OP07，来钳位达林顿管基极 B 管脚的电位E 管脚电压需要采集送到单片机处理，接电容 C2 使采集电压更加稳定E管脚电压 U f = I eR，ΔU =U D / A −U f 当通过达林顿管的集电极C 和放射极 E 上的电流变大时，功率电阻上的电压上升，ΔU 为负值，则 B 管脚的电位降低，从而使流过达林顿管的集电极 C 和放射极电流降低当通过达林顿管的集电极 C和放射极 E 上的电流变小时，功率电阻上的电压降低，ΔU 为正值，则B 管脚的电位上升，从而使流过达林顿管的集电极 C 和放射极电流上升，当ΔU 为零时电流稳定不变，由此来到达恒流的目的当输出电流到达肯定程度时,R1 必定会发热引起自身阻值的变化。

这是影响恒流源输出电流值精度的一个关键因素为此，在设计中承受了温度系数比较小的康铜材料制作的阻值为 1Ω的电阻2.2 软件设计单片机负责对 D／A、A／D 的掌握，以及按键响应和 LED 的显示 需要附加外围设备为 3 个选择开关〔0.2A,0.5A 与 1A 输出电流值选择〕，八段数码管显示程序流程图系统初始化输入期望电流数扫描按键D/A 转换向运放输入电压采样，A/D 转换数码管显示具体掌握过程：启动单片机和恒流源，输入期望的电流数值〔目前只能利用开关进展粗选：0.2A，0.5A 和 1A，改进：可以承受全数字键盘输入也可利用接在运放同相输入端的滑动变阻器进展微调〕通过将期望电流值转换为二进制值，同时单片机扫描开关状态，确定输出电流数值，〔假设都未选择，则默认输出 0〕然后送至 DA 转换器向运放输出电压在该电压下，经过运放和达林顿管组成的恒流源电路，可以输出期望的恒流电源采样电路将输出电压送回至 AD 转换芯片 ADC0832 处理得到 8 位二进制值，通过单片机内部的 BCD 码转换程序形成相应的十进制数，再调用显示程序送至八段 LED 数码管显示出当前的输出电流值报告后面附程序源码。

三、系统仿真本次综合设计我们承受 Proteus 仿真软件，通过单片机三个按键选择电流档位，变化负载电阻硬件电路的输出电流保持不变单片机掌握恒流源电路图：3 2 1DIPSW_3DSW24 5 6+5v1k R16-5P20P2P12P223WRP1.3+5vP1.38 7 6 5 4 3 2 180C513130299 18 19U1CRXYS1TAL109 8 7 6 5 4 3 2 1DAC0832 U9GNRDFVBRDEIF0DI1DI2DI3GNWDRC1S1 1974HC2459 8 7 6 5 4 3 2U6P1P.71P.61P.51P.41P.31P.21P.11.0EAALPESENRSTXTAL2 XTAL115p C215p C1ILE(BY1/BY2)ABC/BEA A7A6A5A4A3A2A1A0IOUIOTU1T2XFWERR2 VCCB7B6B5B4B3B2B1B01112131415161718P3P.73/R.6D/WRP3P.33/IP.N23/TIP.N13/TT.0X/RPDX2P.D72/AP.612/A5P.512/A4P.412/A3P.312/A2.21/A110 P0P.70/AP.6D0/AP.75D0/AP.64D0/AP.53D0/AP.42D0/AP.31D0/A.20D/A1D0DI7DI6DI5DI411121314151617181920P2P726 P24P3P.53/T.41/T0P2P.12/A.09/A8P25+5WR 171615141312111028272625242322213233343536373839P2P726 P2P32P221+5vP2P524P20 P0P70P60P504 P02 P00P03 P011P00 2P301RERSPPA1CK-86 511 4+128 7 5 6ADC0832 U4VCCCLDKI DO1 1174HC573OELE9 8 7 6 5 4 3 2U2D7D6D5D4D3D2D1D0Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1Q0P402 P503 P604 P705 P806 P907LM324722uC4U8:BVolt+s4.98CHC0HG1ND CS1 2 3 4+5v1 1974HC24512131415161718199 8 7 6 5 4 3 2U320k R17ABC/BEA A7A6A5A4A3A2A1A00.1Cu 3100RR9B7B6B5B4B3B2B1B01ND401011ND40201+5v11121314151617181001R00R1R080R1R070R1R060R1R050R1R040R1R030RR2R110k40%RV3+12v67 4OP77AP U73 2-12vU1:A(V-)2 311OP462P1100Cu 5 u4U1:AVolt+s1.001k R141k R18mA 0.00(+)470Cu 7TIPQ1232Amp+s1.00Amp+s1.001 R19TIPQ1242RL10uC8V=C0.89(927) 385%03101u C6Volt+s2.99仿真结果：仿真结果选取每个档位的 3 欧姆、6 欧姆、9 欧姆负载时截取系统运行状况。

1A 电流档负载为 3 欧姆时仿真结果(+)+1.00Amps RL3010%C6 +2.991u VoltsR181k0.00mAQ3TIP122Q4TIP122C7470uR191 C810u+1.00AmpsC8(2) V=0.997385负载为 6 欧姆时仿真结果(+)+1.00Amps RL601%0 C61u+5.98Volts0.00mAQ3TIP122Q4TIP122C7470uR191 C810u+1.00AmpsC8(2) V=0.997385负载为 9 欧姆时仿真结果(+)+1.00Amps RL901%0 C61u+8.98Volts0.00mAQ3TIP122Q4TIP122C7470uR191 C810u+1.00AmpsC8(2) V=0.9973850.5A 电流档负载为 3 欧姆时仿真结果(+)+0.50Amps RL301%0 C61u+1.49Volts0.00mAQ3TIP122Q4TIP122C7470uR191 C810u+0.50AmpsC8(2) V=0.498292负载为 6 欧姆时仿真结果(+)+0.50Amps RL601%0 C61u+2.99Volts0.00mAQ3TIP122Q4TIP122C7470uR1。