2003年全國電子設(shè)計大賽

1、數(shù)控直流電流源(F題)一、任務(wù)設(shè)計并制作數(shù)控直流電流源。輸入交流 200240V, 50Hz;輸出直流電壓< 10V。其原理示意圖如下所示。.、要求1基本要求(1) 輸出電流范圍：200mA2000mA;(2) 可設(shè)置并顯示輸出電流給定值，要求輸出電流與給定值偏差的絕對值 w給定值的1 % +10 mA;(3) 具有“ +”、“-”步進調(diào)整功能，步進w 10mA;(4) 改變負載電阻，輸出電壓在10V以內(nèi)變化時，要求輸出電流變化的絕 對值w輸出電流值的1% +10 mA;(5) 紋波電流w 2mA;(6) 自制電源。2、發(fā)揮部分(1) 輸出電流范圍為 20mA2000mA，步進1mA;(

2、2) 設(shè)計、制作測量并顯示輸出電流的裝置(可同時或交替顯示電流的給 定值和實測值)，測量誤差的絕對值w測量值的0.1% +3個字；(3) 改變負載電阻，輸出電壓在10V以內(nèi)變化時，要求輸出電流變化的絕 對值w輸出電流值的0.1% +1 mA;(4) 紋波電流w 0.2mA;(5) 其他。三、評分標準項目滿分基本要求設(shè)計與總結(jié)報告：方案比較、設(shè)計與論證，理論分析與計算， 電路圖及有關(guān)設(shè)計文件，測試方法與儀器，測試數(shù)據(jù)及測試結(jié) 果分析。50實際完成情況50發(fā)揮部分完成第(1)項4完成第(2)項20完成第(3)項16完成第(4)項5其他5四、說明1、需留出輸出電流和電壓測量端子；2、輸出電流可用咼精

3、度電流表測量；如果沒有咼精度電流表，可在米樣電 阻上測量電壓換算成電流；3、紋波電流的測量可用低頻毫伏表測量輸出紋波電壓，換算成紋波電流數(shù)控直流恒流源的設(shè)計與制作圍互發(fā)表日期：2006年5月1日岀處：本站原創(chuàng)【編輯錄入：zouwenkun】巫指導老師:王貴恩博士制作人:彭浦能、梁星燎、林小濤數(shù)控直流恒流源數(shù)控恒流源獲獎證書摘要：本系統(tǒng)以直流電流源為核心，AT89S52單片機為主控制器，通過鍵盤來設(shè)置直流電源的輸岀電流，設(shè)置步進等級可達1mA并可由數(shù)碼管顯示電流設(shè)定值和實際輸岀電流值。本系統(tǒng)由單片機程控設(shè)定數(shù)字信號，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器（AD7543輸岀模擬量，再經(jīng)過運算放大器隔離放大，控制輸出功率

4、管的基極，隨著功率管基極電壓的變化而輸出不同的電流。單片機系統(tǒng)還兼顧對恒流源進行實時 監(jiān)控，輸出電流經(jīng)過電流/電壓轉(zhuǎn)換后，通過 A/D轉(zhuǎn)換芯片，實時把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)量，再經(jīng)單片機分析處理，通過數(shù)字量形式的 反饋環(huán)節(jié)，使電流更加穩(wěn)定，這樣構(gòu)成穩(wěn)定的壓控電流源。實際測試結(jié)果表明，本系統(tǒng)能有效應(yīng)用于需要高穩(wěn)定度的小功率恒流源的 領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：壓控恒流源智能化電源 閉環(huán)控制The Digital Con trolled Direct Curre nt SourceAbstract: In this system the DC source is cen ter and 89S52 vers ion

5、sin gle chip microcomputer （SCM） is mai n con troller, output current ofDC power can be set by a keyboard which step level reaches 1mA, while the set value and the real outputcurre nt can be displayed by LED. I n the system, the digitally programmable sig nal from SCM is con verted to an alog value

6、by DAC （AD7543）, then the analog value which is isolated and amplified by operational amplifiers, is sent to the base electrode of power transistor, so an adjustable output current can be available with the base electrode voltage of power tra nsistor.On the other hand, The con sta nt curre nt source

7、 can be mon itored by the SCMsystem real-timely, its work processis that output curre nt is con verted voltage, the n its an alog value is con verted to digital value by ADC, fin ally the digital value as a feedback loop is processed by SCMso that output curre nt is more stable,so a stable voltage-c

8、 on trolledconstant current power is designed. The test results have showed that it can be applied in need areas of constant current source with high stability and low power.Keywords: voltage-c on trolled con sta nt curre nt source, in tellige nt power,closed loop con trol刖言隨著電子技術(shù)的發(fā)展、數(shù)字電路應(yīng)用領(lǐng)域的擴展，現(xiàn)今社

9、會，產(chǎn)品智能化、數(shù)字化已成為人們追求的一種趨勢，設(shè)備的性能、價 格、發(fā)展空間等備受人們的關(guān)注，尤其對電子設(shè)備的精密度和穩(wěn)定度最為關(guān)注。性能好的電子設(shè)備，首先離不開穩(wěn)定的電源，電源穩(wěn) 定度越高，設(shè)備和外圍條件越優(yōu)越，那么設(shè)備的壽命更長?；诖?，人們對數(shù)控恒定電流器件的需求越來越迫切當今社會，數(shù)控恒 壓技術(shù)已經(jīng)很成熟，但是恒流方面特別是數(shù)控恒流的技術(shù)才剛剛起步且有待發(fā)展，高性能的數(shù)控恒流器件的開發(fā)和應(yīng)用存在巨大的發(fā) 展空間。本文正是應(yīng)社會發(fā)展的需求，研制出一種基于單片機的高性能的數(shù)控直流恒流源。本數(shù)控直流恒流源系統(tǒng)輸出電流穩(wěn)定，輸 岀電流可在20mA2000m范圍內(nèi)任意設(shè)定，不隨負載和環(huán)境溫度變化

10、，并具有很高的精度，輸岀電流誤差范圍士4mA因而可實際應(yīng)用于需要高穩(wěn)定度小功率直流恒流源的領(lǐng)域。1系統(tǒng)原理及理論分析1.1單片機最小系統(tǒng)組成單片機系統(tǒng)是整個數(shù)控系統(tǒng)的核心部分，它主要用于鍵盤按鍵管理、數(shù)據(jù)處理、實時采樣分析系統(tǒng)參數(shù)及對各部分反饋環(huán)節(jié)進行 整體調(diào)整。主要包括AT89S52單片機、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809 12位數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片AD7543數(shù)碼管顯示譯碼芯片74LS47與74LS138 等器件。1.2系統(tǒng)性能本系統(tǒng)的性能指標主要由兩大關(guān)系所決定，設(shè)定值與A/ D采樣顯示值（系統(tǒng)內(nèi)部測量值）的關(guān)系。內(nèi)部測量值與實際測量值的關(guān)系，而后者是所有儀表所存在的誤差。在沒有采用數(shù)字閉環(huán)之前，設(shè)定

11、值與內(nèi)部測量值的關(guān)系只能通過反復測量來得岀它們的關(guān)系（要送多大的數(shù)才能使D/ A輸岀與設(shè)定電流值相對應(yīng)的電壓值），再通過單片機乘除法再實現(xiàn)這個關(guān)系，基本實現(xiàn)設(shè)定值與內(nèi)部測量值相一致。但由于周圍環(huán)境等因素 的影響，使設(shè)定值與內(nèi)部測量值的關(guān)系改變，使得設(shè)定值與內(nèi)部測量值不一致，有時會相差上百毫安，只能重新測量設(shè)定值與A/ D采樣顯示值的關(guān)系改變D /A入口數(shù)值的大小才能重新達到設(shè)定值與內(nèi)部測量值相一致，也就是說還不穩(wěn)定。程序部分數(shù)控恒流源程序#include <reg52.h>#include <absacc.h>#include<string.h>#inclu

12、de<intrins.h>#define unit unsigned int#define uchar unsigned char#define DELAY_TIME 60#define TRUE 1#define FALSE 0uchar keyup;uchar keydown;uchar keyupstate;uchar keydownstate;static unsigned int s=0;static unsigned int b=1;static unsigned int q=0;static unsigned int c=0;static unsigned int a

13、;code unsigned char table19= 11,17,23,28,34,39,45,51,56,62,68,73,79,84,90,96,101,107,113;/ 用十code unsigned char Seg7Code11= 六進數(shù)作為數(shù)組下標，可直接取得對應(yīng)的七段編碼字節(jié) 0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0xBF;sbit SCL=P1A4;sbit SDA=PM5;void DELAY(unsigned int t) /* 延時函數(shù) */while(t!=0)t-;void I2C_Start(voi

14、d)/*啟動I2C總線的函數(shù)，當SCL為高電平時使SDA產(chǎn)生一個負跳變*/SDA=1;SCL=1;DELAY(DELAY_TIME);SDA=0;DELAY(DELAY_TIME);SCL=0;DELAY(DELAY_TIME);void I2C_Stop(void)/*終止I2C總線，當SCL為高電平時使SDA產(chǎn)生一個正跳變*/SDA=0;SCL=1;DELAY(DELAY_TIME);SDA=1;DELAY(DELAY_TIME);SCL=0;DELAY(DELAY_TIME);void SEND_0(void) /* SEND ACK */*發(fā)送0,在SCL為高電平時使SDA言號為低*/

15、SDA=0;SCL=1;DELAY(DELAY_TIME);SCL=0;DELAY(DELAY_TIME);void SEND_1(void)/*發(fā)送1,在SCL為高電平時使SDA言號為高*/SDA=1;SCL=1;DELAY(DELAY_TIME);SCL=0;DELAY(DELAY_TIME);bit Check_Acknowledge(void)/* 發(fā)送完一個字節(jié)后檢驗設(shè)備的應(yīng)答信號 */SDA=1;SCL=1;DELAY(DELAY_TIME/2);F0=SDA;DELAY(DELAY_TIME/2);SCL=0;DELAY(DELAY_TIME);if(F0=1)return FA

16、LSE; return TRUE;void WriteI2CByte(char b)reentrant/* 向 I2C 總線寫一個字節(jié) */ char i;for(i=0;i<8;i+) if(b<<i)&0x80)SEND_1(); elseSEND_0();char ReadI2CByte(void)reentrant/* 從 I2C 總線讀一個字節(jié) */char b=0,i;for(i=0;i<8;i+)SDA=1;/* 釋放總線 */SCL=1;/* 接受數(shù)據(jù) */DELAY(10);F0=SDA;DELAY(10);SCL=0;if(F0=1)b=b&

17、lt;<1; b=b|0x01;elseb=b<<1;return b;以下為讀寫 24c02 的函數(shù) */void Write_One_Byte(char addr,char thedata)bit acktemp=1;/*write a byte to mem*/ I2C_Start(); WriteI2CByte(0xa0); acktemp=Check_Acknowledge();WriteI2CByte(addr);/*address*/acktemp=Check_Acknowledge();WriteI2CByte(thedata);/*thedata*/ ack

18、temp=Check_Acknowledge();I2C_Stop();char Read_One_Byte(char addr) bit acktemp=1;char mydata;/*read a byte from mem*/I2C_Start();WriteI2CByte(0xa0);acktemp=Check_Acknowledge();WriteI2CByte(addr);/*address*/ acktemp=Check_Acknowledge(); I2C_Start();WriteI2CByte(0xa1); acktemp=Check_Acknowledge();mydat

19、a=ReadI2CByte();acktemp=Check_Acknowledge();return mydata;I2C_Stop();void DisplayBrush( void ) / 顯示輸出函數(shù)unit m;P0=0xff;P0 = Seg7Code 10 ;P1=0xfe;for(m=0;m<1000;m+);P0 = Seg7Code s ;P1=0xfd; for(m=0;m<1000;m+);P0 = Seg7Code b ;P1=0xfb; for(m=0;m<1000;m+);P0 = Seg7Code q ;P1=0xf7;for(m=0;m<1000;m+);void jisuan (void) s=a/100;b=(a/10)%10; q=a%10;/ 按void delays(void) 鍵去斗延時函數(shù) uchar i;for(i=300;i>