恒流源16组.doc

设 计 报 告 设计题目：数控直流电流源 摘要：本设计主要以PIC16F877A为核心,由数字控制电路、直流电流源、扩流电路和采样电路组成。在一定的基准电压下，由PIC16F877A控制数字控制电路中数字电位器的阻值而达到控制输出电压的目的。输出的电压经过由运放构成的恒流源电路转化成一定值的电流，为了输出较大的电流，使电流经过扩流电路。最后再对电流进行采样，通过单片机内部的A/D转换器转换后显示出来。 关键词: PIC16F877A 数字电位器 恒流源 目录 1. 系统设计 4 1.1 设计要求 4 1.1.1 基本要求 4 1.1.2 发挥部分 4 1.2 设计方案 4 1.2.1 设计思路 4 1.2.2 方案论证与比较 4 2. 单元电路设计 5 2.1 D/A转换模块 5 2.1.1 电路组成 5 2.1.2 工作原理 6 2.2 恒流源模块 6 2.2.1 电路组成 6 2.2.2 工作原理 6 2.2.3 参数选择 7 2.3 采样电流模块 7 2.3.1 电路组成 7 2.3.2 工作原理 7 2.3.3 参数选择 7 3 软件设计 8 3.1 软件平台和开发工具 8 3.2 软件实现的功能 8 3.3 主程序设计 8 4. 系统测试 9 4.1 测试仪器 9 4.2 数据测量 9 4.2 数据分析 10 5. 结论 10 6. 参考文献 10 7.附录 11 7.1 元器件清单 11 7.2 原理图和PCB图 11 1. 系统设计 1.1 设计要求 1.1.1 基本要求 （1）输出电流范围:200mA～2000mA； （2）可显示设置及输出电流值,要求输出电流与设置值偏差的绝对值≤给定值的1﹪+10mA； （3）具有实时 “+”、“-”步进调整功能，≤10mA； （4）改变负载电阻(1～5Ω)，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﹪+10mA； （5）纹波电流≤2mA。 1.1.2 发挥部分 要有自动跟踪电流变化的反馈系统。 1.2 设计方案 1.2.1 设计思路 系统的设计框图如图1所示,系统以PIC16F877A为核心，由数据电位器MCP41010构成 D/A转换电路，运放实现电压到电流的转换和电流的采样，达林顿管实现电流扩流，同时，电路中还包含了按键模块和显示模块。通过单片机控制D/A输出电压，使输出电压经过恒流源电路，将电压转化成恒定的电流。恒定电流经过达林顿管后放大了电流，使负载电流可达设计要求的最大值。按键模块可以对输出电流按每次10mA进行加减，显示模块分别显示设定的电流和采样电流值。 1.2.2 方案论证与比较 （1）单片机控制模块 ATMEL公司的AT89C51单片机作为系统的控制器。89系列单片机算术运算功能强，软件编写灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并有功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点。但89C51单片机外围资源少，指令多为双周期，抗干扰能力不强。 : 采用PIC16F877A单片机作为系统控制器。PIC单片机具有89C51单片机的上述优点。PIC系列单片机指令系统设计精炼，且具有性能完善、功能强大、开发应用方便以及人机界面友好等突出优点，系统具有更高的性价比。 （2）数字控制模块 方案一: 采用数字电位器MCP41010实现A/D转换，数字电位器MCP41010是一种常用的数模转换器件。它采用SPI接口而且直接采用数字式电子器，只需要用到一个差动电压放大电路，不用再其它的硬件设备，数据传输时所需要的I/O口仅3个。在静态工作时功率损耗小、转换精度速度设计需求。: 采用DAC0832进行A/D转换，它是8位并行的D/A转换器，可同时输出8位数据，具有输出速度快、产生纹波小、编程简单的特点，但其需要多个I/O口作为输入口，虽然在设计中用到的PIC16F877A作为控制单片机，I/O口资源较为丰富，但考虑到硬件的可扩展性，故不把其列入考虑范围。 基于以上分析采用方案一。 （3）恒流源模块 方案一: 可用稳压管与电阻并联构成恒流电路，电流等于稳压管的稳压值与电阻的比值，此恒流电路虽简单但电流不可调，因为电阻两端电压被稳压管稳定为一个定值。 方案二: 由同相放大组成的恒流电源电路。只要通过控制同相放大器的同相端输入电压，就可以控制恒流的大小，结构简单，控制方便，可以达到较理想的恒流效果。 基于以上分析采用方案二。 2. 单元电路设计 2.1 D/A转换模块 2.1.1 电路组成 该模块的电路原理图如图1所示。 2.1.2 工作原理 MCP41010中的PW0、PBO、PAO实为一电位器，