4至20mA信号发生器.docVIP

辽 宁 工 业 大 学 单片机及接口技术课程设计（论文） 题目：直流4～20mA电流信号发生器 院（系）：电子与信息工程学院 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称： 讲 师 起止时间：2012.7.5—2012.7.13 课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电子与信息工程学院 教研室：电子信息教研室 学 号 090404014 学生姓名 专业班级 电子091 课程设计（论文）题目 直流4～20mA电流信号发生器 主要技术指标及要求： 1、直流电流信号在4～20mA之间可调，分辨率为1/250。 2、按键可选择输出电流。 3、显示器可显示输出电流。 设计内容： 1、分析设计要求，明确性能指标；查阅资料、设计方案分析对比。 2、论证并确定合理的总体设计方案，绘制总体结构框图，分析工作原理。 3、完成各单元具体电路的设计：单片机最小系统、DA转换、显示等电路。包括元器件选择、工作原理分析。 4、写出程序流程图及汇编源程序。 5、完成课程设计说明书。  目录 第1章 设计方案论证 1 1.1设计的应用意义 1 1.2设计方案选择 1 1.3总体设计方案框图及分析 1 控制模块： 2 显示电路模块： 2 压控恒流模块： 2 第2章 硬件电路设计 4 2.1单元电路设计与原理分析 4 显示部分 5 稳压电源部分 10 第3章 程序设计 11 3.1主程序流程图，如图3.1所示。 11 3.2 源程序清单 11 第4章 设计总结 14 参考文献 15 附录1： 16 附录2： 18  第1章 设计方案论证 1.1设计的应用意义 随着电子技术的发展、数字电路应用领域的扩展，在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的信号发生器。信号发生器是科研、教学试验及各种电子测量技术中很重要的一种信号源。在科学研究或在工厂的电子产品上有着广泛的应用。当今社会，数控恒压技术已经比较成熟，但是恒流方面特别是数控恒流的技术才刚刚起步且有待发展，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需求，研制出一种基于单片机的高性能的数控直流恒流源。本信号发生系统输出电流稳定，输出电流可在0～20mA范围内任意设定，不随负载和环境温度的变化，并具有较高的精度，因而可实际应用于需要高稳定度小功率的信号源的领域。 1.2设计方案选择 根据题目要求与提示，系统设计可划分为稳压电源、控制器、压控恒流源、显示模块四部分。压控恒流源是本系统的功率模块部分，主要起电流输出调整的作用。稳压电源主要是为压控电流源提供主电源以及为控制器提供辅助工作电源。采用51系列单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变输出电流值。采用软件方法来解决数据的预置，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现。本系统以51系列单片机为主控制器，通过键盘来设置并可由数码管显示电流设定值。利用单片机程序控制输出数字信号，经过D/A转换器（DAC0832）输出模拟量，再经过运算放大器放大， 改变输出电流。 1.3总体设计方案框图及分析 图 1.3 系统的基本框图 控制模块： 方案一：采用51系列单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变输出电流值。采用软件方法来解决数据的预置，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现。本系统以51系列单片机为主控制器，通过键盘来设置并可由数码管显示电流设定值。利用单片机程序控制输出数字信号，经过D/A转换器（DA0832）输出模拟量，再经过运算放大器放大， 改变输出电流。 方案二：本系统采用AVR系列单片机作为整机的控制单元， AVR单片机根据输入的电流值产生对应的PWM波，经过低通滤波器滤波和驱动放大电路，输出恒定的电流信号。单片机是根据采集到的值调整PWM输出，从而调整了输出电流。如此反复，直到电流达到设定要求。采用软件方法来解决数据的预置，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现。单片机通过内部产生PWM波来实现D/A转换，无需另接D/A转换器。通过键盘来设置电流的输出大小，并可由LED数码管显示电流设定值。 为了简化电路，节约成本，本次设计采用了方案一。 显示电路模块： 显示电路主要用于显示输出信号的设定值，通常的显示方法有很多，下面分别对数码管的动态显示和静态显示的特点作出分析和选择。 方案一：采用数码管静态显示。静态显示是指当显示器显示某一字符时，发光二极管的位选（选择第几个数码管显示）始终被选中。在这种显示方式下，每一个LED数码管显示器都需要一个8位的输出口进行控制。由于单片机本身提供的