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1、數(shù)控恒流源設(shè)計(jì)報(bào)告背景數(shù)控恒流源是單片機(jī)運(yùn)用數(shù)字控制技術(shù)控制恒流源的一種設(shè)計(jì)方案。當(dāng)前，數(shù)字化數(shù)控恒流源的應(yīng)用，隨著電子技術(shù)的發(fā)展使用范圍越來(lái)越廣，在電子測(cè)量?jī)x器、激光、傳感技術(shù)、超導(dǎo)、現(xiàn)代通信等高新技術(shù)領(lǐng)域，恒流源都被廣泛應(yīng)用，且發(fā)展前景較為良好。同時(shí)，也不僅局限于此。電子領(lǐng)域，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)是有待發(fā)展，高性能的數(shù)控恒流器件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用存在巨大的發(fā)展空間。所以設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)控恒流源方案來(lái)提高恒流源的穩(wěn)定性、適用范圍以及精度很有必要。目錄第一章設(shè)計(jì)方案第二章恒流電路
2、第三章MSP430F149單片機(jī)及電源第四章AD模塊第五章DA模塊第六章鍵盤(pán)模塊和顯示模塊第七章軟件設(shè)計(jì)第八章實(shí)驗(yàn)總結(jié)第一章設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)控制的直流恒流源,分為以下幾個(gè)組成部分:單片機(jī)控制系統(tǒng)、A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊、電源模塊、恒流源模塊、負(fù)載及鍵盤(pán)液晶顯示模塊,系統(tǒng)框圖如圖所示。系統(tǒng)框圖用430單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，通過(guò)改變Ｄ/A轉(zhuǎn)換器的輸入數(shù)字量來(lái)改變輸出電壓值，從而間接地改變壓控恒流源的輸出電流大小。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測(cè)實(shí)際輸出電流值的大小，可以將電流轉(zhuǎn)換成電壓，并經(jīng)過(guò)A/
3、D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，用單片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行采樣，與輸入預(yù)期值比較，并通過(guò)430單片機(jī)進(jìn)行進(jìn)行數(shù)據(jù)處理微調(diào)輸出，提高精度實(shí)時(shí)顯示。第一章恒流電路數(shù)控直流電流源可以采用電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)，單由于其輸出電流的幅值一般在uA數(shù)量級(jí)，因此需要進(jìn)行電流放大若干倍才能達(dá)到所需要的要求電流值，電路實(shí)現(xiàn)很困難。若選擇電壓輸出型DAC，再通過(guò)V-I轉(zhuǎn)換電路變成與之成比例的電流信號(hào)，則電路實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，因此設(shè)計(jì)直流電源時(shí)常采用該種方案實(shí)現(xiàn)，在這種方案中，V/I轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。通常的V/I轉(zhuǎn)換有兩種方式，一種是
4、負(fù)載共地的方式，一種是負(fù)載共電源的方式。我們選用的是負(fù)載共地的方式，因?yàn)橛泻芏嚯娐坟?fù)載在連接的時(shí)候需要進(jìn)行共地。R6為電流反饋采樣電阻，R5為限流電阻，RL為負(fù)載電阻。R7為A/D轉(zhuǎn)換采樣電阻，R6采樣到的電流信號(hào)加到電路的輸入端，構(gòu)成電流并聯(lián)負(fù)反饋電路。由虛斷知，運(yùn)算放大器輸入端沒(méi)有電流流過(guò)， 則(Vi–V2)/R1=(V1–V4)/R2……a 同理(V3–V2)/R3=V2/R4……b 由虛短知V1=V2……c如果R1=R2=R4=R3，則由abc式得V3-V4=Vi上式說(shuō)明R6兩端的電壓和輸入
5、電壓Vi相等，則通過(guò)R7和RL的電流I=Vi/R6。如果負(fù)載RL<<100KΩ，且運(yùn)算放大器的放大增益足夠大時(shí)，通過(guò)負(fù)載RL的電流僅有輸入電壓Vi決定，并且I=Vi/R6。所以R1、R2、R3、R4選用100kΩ。為了方便采樣，我們選擇R6為1Ω電阻。Vi為0~1V，我們做的恒流源輸出電流在0~100mA，R6=1/0.1=10Ω。為了擴(kuò)大電流的輸出能力，在上電路的負(fù)反饋沒(méi)有通過(guò)電阻直接反饋，而是串聯(lián)了三極管的發(fā)射結(jié)，進(jìn)行電流放大。因?yàn)樵诤懔髟措娐分?MOSFET管的輸入電容太大,而一般運(yùn)放的輸出電阻都
6、在幾十歐姆以上,會(huì)造成閉環(huán)的延遲,而高增益的閉環(huán)負(fù)反饋中的遲延很容易振蕩,三極管的放大倍數(shù)選大些,也可以用復(fù)合管,實(shí)際上電阻的誤差比三極管基極電流的影響可能要大,還可以通過(guò)調(diào)節(jié)電阻的值來(lái)調(diào)節(jié).所以我們選用的是三級(jí)管而不是MOSFET管。第一章MSP430F149單片機(jī)及電源3.1MSP430F149單片機(jī)MSP430F149單片機(jī)是一個(gè)16位的、具有精簡(jiǎn)指令集的、超低功耗的混合型單片機(jī)。由于它具有極低的功耗、達(dá)到60KB的FLASH容量、豐富的片內(nèi)外設(shè)和相對(duì)較小的體積及方便靈活的開(kāi)發(fā)環(huán)境，已成為眾多單片
7、機(jī)系列中一顆耀眼的“芯星”。開(kāi)發(fā)板資源描述:【1】.板載MSP430F149芯片【2】.集成USB型BSL編程器（對(duì)自身或其他板子進(jìn)行bsl編程）【3】.提供32.768KHZ和8MHZ兩種晶振連接方式【4】.采用USB供電和程序下載，優(yōu)質(zhì)電容濾波【5】.采用標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口（14針），支持硬件仿真。【6】.所有IO口（包括AD電源等）均引出（未焊接排針，可自己向上或向下焊接）。【7】.4路彩色LED全部上拉，可以借此觀(guān)察程序運(yùn)行狀態(tài)?！?】.2個(gè)優(yōu)質(zhì)獨(dú)立按鍵?！?】.板載手動(dòng)復(fù)位電路?！?0】.板載蜂
8、鳴器電路，可做音樂(lè)實(shí)驗(yàn)等?！?1】.提供NRF24L01+無(wú)線(xiàn)模塊接口。【12】.板子集成USB轉(zhuǎn)串口功能?！?3】.向外提供3.3v和5v電源排針。?MSP430的端口有P1、P2、P3、P4、P5、P6、S和COM（型號(hào)不同，包含的端口也不僅相同，如MSP430X11X系列只有P1,P2端口，而MSP430X4XX系列則包含全部上述端口），它們都可以直接用于輸入/輸出。MSP430系統(tǒng)中沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的輸入/輸出指令，輸入/輸出操作通過(guò)傳送指
