高精度數(shù)控恒流源設(shè)計(jì)論文

摘要
本文介紹了一種開環(huán)智能數(shù)控直流電流源的設(shè)計(jì)原理和實(shí)施方案，該方案采用D/A（MAX531）轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器等器件來控制場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通狀態(tài)的原理，達(dá)到了輸出恒流的目的。整個(gè)系統(tǒng)采用AT89S52單片機(jī)作為主控部件，將預(yù)置電流值數(shù)據(jù)送入D/A轉(zhuǎn)換器（MAX531），經(jīng)硬件電路變換為恒定的直流輸出，同時(shí)采用基本沒有溫度漂移的康錳銅電阻絲作為精密采樣電阻。采用性能優(yōu)于普通晶體管的場(chǎng)效應(yīng)管作為恒流源的主要部件，大功率晶體管作為擴(kuò)流電路的主要器件，結(jié)合三端穩(wěn)壓管和多層濾波使得整個(gè)系統(tǒng)性能提升了一個(gè)層次，從而實(shí)現(xiàn)了高精度恒流源的目的。系統(tǒng)還對(duì)輸出電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，通過A/D轉(zhuǎn)換器采樣回單片機(jī)與用戶給定的限壓值進(jìn)行比較，從而監(jiān)控了輸出電壓。同時(shí)通過鍵盤的控制,實(shí)現(xiàn)了輸出電流值和限壓值可預(yù)置，可步進(jìn)調(diào)整、輸出的電流信號(hào)和電壓信號(hào)可直接數(shù)字顯示的功能，并具有輸出電壓實(shí)時(shí)監(jiān)控限壓報(bào)警并自動(dòng)降低輸出電流等功能。與以往的直流恒流源相比，此次所設(shè)計(jì)的恒流源具有精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、操作方便、成本低廉、帶負(fù)載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞： 恒流源  AT89S52單片機(jī)  MAX531  MAX187 

Abstract
This paper introduces a smart NC open-loop DC current source design principle and the implementation of the programme, using the D / A (MAX531) converters, op amp, and other devices to control FET on-state principle, the output reached constant current purposes. AT89S52 the entire system uses a single-chip microcomputer control components, preferences current value data will be sent to the D / A converters (MAX531), the hardware circuit for the constant transformation of DC output, but not using the basic temperature drift Concord Manganin resistor Silk as a sophisticated sampling resistor. Performance is better than the ordinary use of the FET transistor as a constant current source of major components, high-power transistors as expanding the main circuit device, the combination of three-terminal regulators and the multi-filter makes the whole system a performance boost levels to achieve a high-precision constant current source purposes. Output voltage of the system to conduct real-time sampling, through the A / D converters with sampling to MCU users to set limit values to compare pressure to control the output voltage. At the same time, the keyboard control and realized the value of output current and voltage-limiting values can be preset, stepping adjustment, the current signal and the output voltage signal can be directly figures show that the function, and real-time monitoring of the output voltage, such as over-voltage alarm function. In the past compared to DC current source, the design of a high-precision constant current source, simple structure and work stability, and easy to operate, low cost, with a payload capacity, and other advantages.

Key words:  Current source AT89S52MCU MAX531 MAX187

目錄
摘要 I
前言 1
第一章 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能介紹 2
1.1系統(tǒng)工作原理概述 2
1.2系統(tǒng)的特點(diǎn)和使用 2
1.2.1 系統(tǒng)的特點(diǎn) 2
1.2.2 系統(tǒng)的使用說明 3
第二章 設(shè)計(jì)方案 4
2.1方案比較 4
2.1.1整體方案 4
2.1.1.1 方案一 4
2.1.1.2 方案二 5
2.1.1.3 方案三 5
2.1.2恒流源方案 6
2.1.2.1  方案一 6
2.1.2.2  方案二 6
2.1.2.3  方案三 7
2.2 最終選用方案 7
第三章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8
3.1 系統(tǒng)硬件基本組成 8
3.2  各模塊單元電路設(shè)計(jì) 8
3.2.1 電源電路 8
3.2.2 擴(kuò)流電路 9
3.2.2.1  電路的優(yōu)點(diǎn). 9
3.2.2.2  電路工作原理 10
3.2.3 恒流電路 10
3.2.4 采樣電路 11
3.3 系統(tǒng)主要芯片介紹 12
3.3.1  AT89S52單片機(jī) 12
3.3.2  MAX531 12
3.3.3  MAX187 13
3.3.4  AT24C16 14
第四章 軟件設(shè)計(jì) 18
4.1概述 18
4.2 主程序結(jié)構(gòu) 18
4.3 各模塊子程序設(shè)計(jì)原理 20
4.3.1  MAX531工作原理 20
4.3.2  MAX187工作原理 20
4.3.2  鍵盤掃描原理 21
4.3.3  LCD 12864顯示 22
第五章 系統(tǒng)調(diào)試 23
5.1硬件設(shè)計(jì)要點(diǎn) 23
5.1.1 共地問題 23
5.1.2 采樣電阻選擇 23
5.1.3  D/A及A/D電路處理 24
第六章 數(shù)據(jù)測(cè)試及分析 25
6.1    輸出電流測(cè)試 25
6.2    步進(jìn)電流測(cè)試 26
6.3 工作時(shí)間測(cè)試 27
6.4 負(fù)載阻值變化測(cè)試 28
6.5 輸出電壓值測(cè)試 29
第七章 結(jié)束語 31
參考文獻(xiàn) 32
附錄 33
一、 系統(tǒng)電路原理圖： 33
圖1.1 系統(tǒng)電源原理圖 33
圖1.2 系統(tǒng)恒流源電路原理圖 33
圖1.3 系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 34
圖1.4 系統(tǒng)D/A、A/D原理圖 34
圖1.5 系統(tǒng)顯示電路及存儲(chǔ)電路 35
二、系統(tǒng)部分程序設(shè)計(jì) 35
2．1  MAX531子程序 35
2．2  MAX187子程序 36
2．3  鍵盤掃描子程序 37
2．4  AT24C16子程序 38
2．5  LCD12864子程序 42
致謝 45