【RS49】毕业论文：高精度数控恒流源设计论文文档

值，超出上限值则报警。

系统处于限压状态数秒后自动将输出电流值降低，保护用电器。

额定功率可达到。

系统的使用说明启动电源，系统开启散热系统并进入工作状态，系统先自动读出存储器保存的前次设定数据进行输出。

若用户需要不同的电流值和限压值，可以通过按键进行输入或按键盘上的键对当前值进行电流加减微调和限压值加减微调。

开机首先读出前次设定的电流值和限压值作为这次的电流输出值和限压值。

本文正是应社会发展的需求，研制出种基于单片机的高精度数控直流恒流源。

本数控直流恒流源系统输出电流稳定，输出电流可在范围内任意设定，不随负载和环境温度变化，并具有很高的精度，输出电流误差范围为，因而可实际应用于需要高稳定度小功率直流恒流源的领域。

第章系统结构及功能介绍系统工作原理概述本系统以公司生产的单片机为控制中心，用输出可调的模拟量来控制场效应管的导输出可调的模拟量来控制场效应管的导通状态，并控制保持采样电阻两端的电压，从而形成数控压控恒流源。

高的精度，输出电流误差范围为，因而可实际应用于需要高稳定度小功率直流恒流源的领域。

第章部分内容简介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，研制出种基于单片机的高精度数控直流恒流源。

本数控直流恒流源系统输出电流稳定，输出电流可在范围内任意设定，不随负载和环境温度变化，并具有很高的精度，输出电流误差范围为，因而可实际应用于需要高稳定度小功率直流恒流源的领域。

第章系统结构及功能介绍系统工作原理概述本系统以公司生产的单片机为控制中心，用输出可调的模拟量来控制场效应管的导通状态，并控制保持采样电阻两端的电压，从而形成数控压控恒流源。

开机首先读出前次设定的电流值和限压值作为这次的电流输出值和限压值。

经过转换器输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着场效应功率管基极电压的变化而输出不同的恒定电流。

采样电路采样回来的电压值通过转换把模拟量转化为数据量并显示出输出的电压值，和所设定的限压值进行比较，如果大于限压值则启动报警电路进行报警提示用户进行电流设定或限压值设定，若报警数秒后电压值仍高于限压值，系统则自动把输出电流值降为的微小电流，以免长时间工作在限压状态损坏用电器。

实际测试结果表明，本系统能有效应用于需要高稳定度的恒流源的领域。

通过键盘用户可以方便的输入所需电流值和限压值。

并可以通过按键和键进行微调。

从而省去了每次都要手动输入进行微调的工作。

系统的特点和使用系统的特点用户可以通过键盘直接输入所需电流值和限流值。

用户可以通过键盘上的和键进行电流值和限压值进行微调。

单键模式转换可以随时对电流值和限压值进行设定，方便使用。

显示实时输出电压值，并能对输出电压值设上限值，超出上限值则报警。

系统处于限压状态数秒后自动将输出电流值降低，保护用电器。

额定功率可达到。

系统的使用说明启动电源，系统开启散热系统并进入工作状态，系统先自动读出存储器保存的前次设定数据进行输出。

若用户需要不同的电流值和限压值，可以通过按键进行输入或按键盘上的键对当前值进行电流加减微调和限压值加减微调。

按下键盘上方的模式转换键即可以在电流值设定与限压值设定之间进行切换，省去用户多次按键的麻烦。

每当输完设定值后用户要按下键盘上的确定为用户所需值。

当用户设定好所需的电流值和限压值后，屏幕上会显示用户所设的值，同时屏幕上还显示此时系统的输出电压值方便用户随时查看。

系统按键说明数字输入键数字清除键输入电流值和输入限压值转换键电流值加或限压值加微调键电流值减或限压值减微调键确定键表系统按键说明系统显示屏显示区说明电流限压设定输入数值显示区电流值输出电流值显示区单位符限压值限压值显示区单位符电压值输出电压值显示区单位符表系统显示屏显示区说明第二章设计方案本项目要求设计种电流源，要想实现电流源必须先设计个稳定的电压源，其次再设计个恒流源，因此电压源恒流源是本项目的核心硬件基础。

本项目同时要求电流源可数控，实现数控的常规方法有数字逻辑器件构成可编程器件单片机等。

具体方案的对比和选择如下。

方案比较整体方案方案方案如图所示，采用计数器和转换器等数字逻辑器件完成系统的控制。

此方案使用套十进制计数器，方面完成电压的译码显示，另方面其输出作为的地址输入，而由的输出经变换后控制误差放大的基准电压来实现输出步进。

但由于此方案使用开环控制策略，电路简单，成本低，但是对最后的输出结果不能进行较好的调整和修正，使得输出电流精度不高，且控制数据烧录在中，使系统设计灵活性降低，自适应能力差。

图方案电压源调整管误差放大步进加步进减计数器译码显示转换方案二此方案如图所示，主要是以单片机为核心构建控制器，通过键盘对电流值进行预置，单片机输出相应的数字信号，经过转换信号放大电平转换压控恒流源，输出电流信号。

实际输出的电流再利用精密电阻采样变成电压信号，经过高输入阻抗差动放大器转换，将信号反馈到单片机将输出反馈信号再与预置值比较，送出调整信号，再输出新的电流，这样就形成了闭环调节，锁定输出电流，提高了输出电流的精度和稳定度。

本方案采用单片机进行控制显示预置数，使得系统灵活方便，电流输出精度和稳定度较高。

但此方案存在稳定性受限于单片机处理数据的能力。

图方案二方案三此方案如图所示，整体原理框图与方案二大致相同，采用公司的芯片构成片上系统，利用Ⅱ位嵌入式软核处理器进行总体控制算法运算显示和置数等功能，配合语言设计数字硬件控制模块进行控制，具有运行速度快，工作稳定可靠的特点。

键盘显示单片机放大压控恒流源采样电阻负载差动放大稳压源图方案三恒流源方案方案采用恒流二极管或者恒流三极管，精度比较高，但这种电路能实现的恒流范围很小，只能达到十几毫安，不能达到题目的要求。

方案二采用四端可调恒流源，这种器件靠改变外围电阻元件参数，从而使电流达到可调的目的，这种器件能够达到毫安的输出电流。

改图系统显示电路及存储电路二系统部分程序设计子程序子程序开始转换等待转换结束下降沿有效，开始读数据，键盘扫描子程序，子程序端口定义脉冲延时开始位停止位地址，数据，写个字节发送接收确认信号送八位数据接收八位数据按位或地址，数据，写个字节，写时序发送起始信号发送从器件地址从器件发送应答信号发送数据在从器件内的存储地址从器件发送应答信号发送数据到被寻址单元从器件发送应答信号从器件发送停止信号地址，数据，读个字节读时序发送起始信号发送从器件地址从器件发送应答信号，表示无确认，再次发送发送被读的数据在中的存储地址从器件发送应答信号主器件再次发送起始信号发送从器件地址此时置从器件发送应答信号从器件输出数据主器件发送非应答信号主器件发送停止信号子程序液晶端口定义液晶屏地址写指令子程序延时写数据子程序延时显示基本操作指令开显示，关光标，不闪烁清除显示指定在资料写入或读取时，光标的移动方向光标闪烁致谢在本设计的设计和制作过程中，我得到了学校系老师和同学的大力帮助和支持。

学校和系里的领导给我们提供了及其便利的工作环境，特别感谢钟乃元老师在百忙之中抽出宝贵的休息时间，仔细耐心为我指导。

同时感谢计算机与电子信息工程系的领导和老师，他们教我许多知识，他们课堂理论的教导使我受益匪浅。

在设计开发的同时，和同学们之间的相互探讨也给我得到了知识上的长进，他们在我的毕业设计调试过程中都给了我很大的帮助。

在此特向给予我帮助的所有人表示诚挚的谢意。

论文可能还有许多不尽如人意的地方，希望能够得到老师和同学们的批评和指导意见。

导师严谨求实的治学精神及对学生的耐心教诲宽厚待人和无微不至的关怀，都将是我以后工作和学习的榜样。

最后，我还要感谢各位评审老师在百忙之中，抽出时间来阅读我的论文。

摘要本文介绍了种开环智能数控直流电流源的设计原理和实施方案，该方案采用转换器运算放大器等器件来控制场效应管导通状态的原理，达到了输出恒流的目的。

整个系统采用单片机作为主控部件，将预置电流值数据送入转换器，经硬件电路变换为恒定的直流输出，同时采用基本没有温度漂移的康锰铜电阻丝作为精密采样电阻。

采用性能优于普通晶体管的场效应管作为恒流源的主要部件，大功率晶体管作为扩流电路的主要器件，结合三端稳压管和多层滤波使得整个系统性能提升了个层次，从而实现了高精度恒流源的目的。