基于单片机数控直流电流源.doc

基于单片机的数控直流电流源设计 摘 要：本系统采用单片机作为核心，辅以带反馈自稳定的串调恒压源，可以连续设定20mA---2000mA的电流值，根据设定的电流值，单片机由A/D574对精密电阻康铜丝电压的监控，由D/A0832直接控制输出电流，形成闭环回路，保持恒流。为了满足精度要求，采用单片机自动控制换档电路，形成粗调和微调结合，保证了精度。由于使用了双闭环控制，不仅提高了系统的稳定性，而且，保证了调节电流源的精度。系统的自我保护和报警功能，具有一定的智能性，同时，增加了其运行的安全性和可靠性。 关键词：数控；直流；单片机；电流源 目 录 一 二 三 3.1方案设计比较与论证 3 3.2理论分析计算 4 四 4.1硬件设计 6 五 5.1系统软件流程图 12 5.2模块软件流程图 13 六 6.1硬件调试 15 6.2软件调试 15 6.3 15 七 15 八 17 参考文献 18 附录1：核心板FPGA IO引脚分配表 19 附录2：核心板FPGA 外扩IO引脚分配表 23 附录2：汇编程序 26 一、引 言： 科学技术是第一生产力,科技进步与创新是推动经济和社会发展的决定性因素。科研与创新训练是培养创新意识、提高创新能力、培养创新型人才的有效途径。科研与创新训练是大学生成长成才的内在需要，科研与创新训练有利于促进大学生专业知识和技能的学习与提高. 科研工作就其实质来说，就是一种发现新问题、提出新见解、拟定新对策的创造性活动。而发现、分析和解决新问题的过程，正是一个人创新意识、创造性思维能力和创造能力及奉献科学精神的全面展现过程。 科研与创新训练有利于培养大学生刻苦钻研的精神.收集丰富的资料,研究必威体育精装版的科技成果,掌握科学的方法论,才能具备一定的创造力,才能步入创造的天地。在创造过程中,肯定会遇到来自各方面的阻力和困难,有主观的也有客观的,这就要求我们树立起必胜的信念,用严谨的科技创新作风和认真钻研的科技创新态度去迎接困难、迎接挑战。高等学校自由、民主、浓郁的学术气氛必将对大学生起着感染、熏陶作用,有利于培养大学生刻苦钻研的精神。创新能力的培养至关重要,是对理论结合实践的能力,实际操作能力和科学作风、独立观察、发现问题、解决问题以及创新能力等进行培养的系统工程。需要扎实的基础理论、分析问题、解决问题的能力,还需要坚忍不拔、克服困难的勇气和决心,本着学有余力,富于钻研精神、不怕困难,具有一定创造性思维的原则20世纪80年代以来,在全球范围内出现的一种新的经济形态,是建立在知识的生产、分配与消费之上的一种新型经济,是以知识为资本的经济。知识的更新速度快、陈旧周期短是知识经济的基本特征之一。这就要求当代大学生必须具有学习新知识、运用新知识、创造新知识的能力。通过科研与创新训练，可以激发学习的兴趣和动力。在科研实践的过程中,需要对不同学科进行综合分析,解决问题,在实践的过程中学会自主学习。 二、课题原理： 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： 数控直流电流源原理框图 1、基本参数 （1）输出电流范围：200mA～2000mA； （2）可设置并显示输出电流给定值，输出电流与给定值偏差的绝对值小于等于给定值的1％+10 mA； （3）具有“+”、“-”步进调整功能，步进小于等于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小于等于输出电流值的1％+10 mA； （5）纹波电流小于等于2mA； ? 2、说明 （1）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； （2）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。 三、设计方案 3.1 方案设计比较与论证 数控直流电流源电路，主要由单片机最小系统、过程通道、检测、调节电路、显示和键盘电路设计等部分组成。通过对电压的控制间接控制电流。其重点部分在过程通道和检测调节电路的设计。 3.1.1 过程通道的设计 包括模数转换的设计和数模转换的设计，其设计的合理与否，直接影响系统的精度。 1）模数转换的设计 方案一：模数转换选用A/D0809，作为单片机输入的采样信号，虽然也能完成模数转换，但是，0809芯片速率较低，转换时间长.为100us，重要的是，0809的最高分辨率为8位，不能满足设计要求的精度。 方案二：模数转换选用芯片A/D574，A/D574为12为的模数转换，分辨率12位，远远高于0809，而且，转换时间短，为25us，完全能够满足设计要求的精度。 因此，方案二比较适合本次设计，能够满足精度的要求。 2）数模转换的设计 方案一：数模转换使用D/A0832，0832采用了先进的C-MO