文档介绍：电子综合实践设计文档
选题: 数控直流电流源
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目录
一、设计任务与要求 3
一、任务 3
二、要求 3
1、基本要求 3
2、发挥部分 3
三、说明 4
二、总体设计方案 4
一、方案比较、设计与论证 4
1. 数控模块 4
2. 电流源部分 4
3. 供电电源部分 5
三、总体设计 6
主要单元电路设计、分析与计算 6
1、供电模块 6
2、数控模块和测量模块 7
3、A/D转换器ADC0809接口 9
4、恒流源模块 11
5、软件设计 12
1、软件流程图 12
2、软件模块分析 12
四、系统测试及整机指标 14
五、总结与心得 15
六、参考文献 15
附录1 主要软件清单 15
1、端口、地址初始化 15
2、按键处理函数 16
3、INT0中断初始化及中断函数 18
附录2 总原理图 18
附录3 元器件清单 20
一、设计任务与要求
一、任务
键盘
控制器
电流源
负载
显示器
电源
设计并制作数控直流电流源。输入交流200~240V,50Hz;输出直流电压≤10V。其原理示意图如下所示。
二、要求
1、基本要求
(1)输出电流范围:200mA~2000mA;
(2)可设置并显示输出电流给定值,要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1%+10 mA;
(3)具有“+”、“-”步进调整功能,步进≤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≤输出电流值的1%+10 mA;
(5)纹波电流≤2mA;
(6)自制电源。
2、发挥部分
(1)输出电流范围为20mA~2000mA,步进1mA;
(2)设计、制作测量并显示输出电流的装置(可同时或交替显示电流的给定值和实测值),测量误差的绝对值≤%+3个字;
(3)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≤%+1 mA;
(4)纹波电流≤;
(5)其他。
三、说明
1、需留出输出电流和电压测量端子;
2、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;
3、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。
二、总体设计方案
一、方案比较、设计与论证
根据题目要求,数控直流电源应该包括如下模块:电流源模块、测量模块、供电模块和数控模块等。
1. 数控模块
数控模块可采用传统逻辑电路组成,如采用数字电路和FPGA门阵列等,也可以采用单片机系统。单片机系统具有灵活的接口和在线编程能力,容易实现体重有关键盘设置、显示以及测量功能等。故本方案采用了以AT89s52单片机为核心的单片机习题完成对整个电路的控制。
2. 电流源部分
在小电流输出的电流源中,可采用晶体管构成的镜像电流源、微电流源等。本设计中要求的输出电流为200~2000mA,输出电流较大,在实现方案上常用如下三中方案。
方案一:以可调直流稳压电源为基础,如图1所示。当R2固定时,可保证流过负载的电流恒定,通过调节R2的大小,即可以实现改变负载电流的目的。该方案可以输出较大的电流,但难于实现数控要求。

Vin Vout
R
R2
R1
Rl
ADJ
Vin
图 1 可调稳压管实现恒流源
方案二:采用基于PWM控制的电流源,该方案采用脉冲宽度调制技术,通过改变控制脉冲的占空比实现输出电流的控制,该方案的有点是效率高,可输出的电流大。但由于功率管工作在开关状态,因此交流纹波较高。
方案三:采用基于运算放大器和晶体管构成的电流深度反馈电路。该方案在电路中引入了深度电流负反馈,因此可以保证输出电流具有很高的稳定性。电流源所需要的控制电压由高精度D/A转换器提供,易实现输出电流的小步进调节。该方案如图2所示。
D/A转换器
带有电流负反馈的直流电流源
Vc
单片机输出
Rl
电源
图 2 电流负反馈的直流电流源
综合上述分析,电流源部分采用方案三。
3. 供电电源部分
根据设计的要求,需要一个具有20V电压、2A以上电流输出的电流电源,对电源没有特别的要求。本设计采用了机遇可调三端稳压器的线性直流稳压电源。
综上所述,整个系统的硬件组成框图如图3所示。
MCU
AT89s52

单
片
机
D/A转换电路
I/V转换电路
输出
直流电源
调整电路
取样电路
A/D转换电路
液晶显示电路
键盘控制电路
电源模块
图 3 系统组成框图
三、总体设计