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基于单片机探析数控直流电流源设计 　　摘 要： 本系统采用AT89S51单片机为控制核心，输以带反馈自稳定的串调恒压源，可以对200mA～2000mA的电流值进行设定，根据所设定的电流值，由A/D0832对精密电阻电压的监控，由DAC0832直接控制输出电流，形成闭环回路，最后由单片机设定的电流源基准电压与反馈值比较，得到输出值与设定值一致，实现数控输出。本系统主要由两大模块组成：① 大功率压控电流源模块；② 单片机应用系统模块。此外，本电流源采用LCD显示界面，使用直观方便 关键词：AT89S51单片机 D/A0832转换器 A/D0832转换器 LCD显示界面 中图分类号：TN8 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）05-0247-01 一、系统设计主要任务 1.设计要求 ①输出电流范围：200mA～2000mA，输出电压范围：0～30V ②可设置并显示输出电流给定值 ③可设置并显示输出电压给定值 ④具有“+”、“-”步进调整功能，电流步进≤10mA，电压步进≤0.1V 2.总体规划 本文利用单片机作为核心控制制作数控直流电流源。设计过程中最关键的两个部分：系统硬件的设计和软件实现 2.1硬件设计 系统硬件设计包括：单片机作为主要核心控制部件，通过键盘预置输出电流值并采用液晶模块实时显示，实时显示控制信息完成人机交互界面设计。整个系统硬件部分由微控制器、电压-电流转换、键盘、显示、直流稳压电源和系统电源设计几大模块。如何实现主控模块是整个系统中最关键的部分。主控模块由单片机及其相关软件组成，由程序对单片机的工作状态进行控制 2.2软件实现 深刻理解硬件特性，工作原理和工作过程，寻找出合理方案，最后采用C语言编写去控制被控对象，并且调试优化产品功能 总体设计规划框图如图1所示： 图1总体设计规划框图 二、设计思路与方案的确定 1.设计思路 根据本系统的基本要求分析，采用D/A转换后接运算放大器构成的功率放大，控制D/A的输入从而控制电流值的方法。系统主要由控制器、电源、V/I转换和电流检测等电路模块组成。控制器模块实现数码管显示、A/D和D/A转换、PID调节，控制电压输出等功能。V/I转换电路自身可以构建电流负反馈，以副控回路形式对负载电流进行快速调节；同时，负载电流经过A/D反馈给单片机系统，借助于PID算法则以主控回路形式对负载电路进行精确的控制。其原理示意图2如下所示 图2 系统结构原理图 2.总体设计 2.1系统组成：控制单元AT89S51单片机、A/D和D/A转换器、键盘、显示单元、电源系统、脉宽调制电路、负载 2.2设计原理：输入电压通过整流桥滤波整流电路，再经过脉宽调制电路，变压器等将电压转化为可控电压源。再加上采样电阻利用电压的可调调节输出电流。使输出电流在200mA～2000mA，并且可设置并显示输出电流给定值 3.系统硬件基本组成 为了实现输出电流范围在200mA～2000mA，采用软硬件结合的方法对产生的直流电流信号进行处理。其中硬件系统设计由以下五大模块组成 3.1数控核心设计：该系统采用单片机为核心，采用目前比较通用的 51 系列单片机。此单片机的运算能力强，软件编程灵活，自由度大，能够实现对外围电路的智能控制 3.2 D/A转换芯片DAC0832：典型的D/A转换芯片DAC0832，是采用CMOS工艺制造的8位单片D/A转换器。8位D/A，分辨率为1/256，选采样电阻为2欧姆，D/A输出分辨率为10mA的电流，实现步进10mA，完全能够满足本设计的要求 3.3A/D转换芯片ADC0832：ADC0832 与单片机的接口应为4条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端与DI端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO和DI 并联在一根数据线上使用 3.4键盘电路：在进行电流设定值的调整中仅需要4个按键，所以采用独立式按键的键盘接口，即可满足电路的设计要求 3.5显示电路：该系统要实现输出电流200mA～2000mA，为了实现同时显示电流的设定值与检测值，需要用LCD液晶显示器 4.软件设计的总体思路 在硬件连接部分都完成的情况下，结合软件，输入程序到单片机里面，完成相应硬件部分的功能测试。一般情况下，软件设计非常强调将各个功能部分单独编程，可以把每个功能模块用一个或几个程序来实现。软件设计非常忌讳不同功能模块的程序编写在一起，对各部分不进行区别的混合在一起，使得程序缺少灵活性，在程序出现错误的情况下，要对程序进行修改，就会非常的麻烦繁琐。所以，在进行软件设计时，编写程序时，首先要理