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《數(shù)控恒流源設(shè)計(jì)報(bào)告》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。
1、數(shù)控恒流源的設(shè)計(jì)摘要：本設(shè)計(jì)采用STC單片機(jī)STC12C5A60S2作為直流恒流源的控制、顯示和輸出電流檢測(cè)核心，實(shí)現(xiàn)了0A到2A數(shù)控可調(diào)直流恒流源。系統(tǒng)的顯示部分采用數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示設(shè)定電流值和實(shí)測(cè)電流值；輸出電流控制采用STC12C5A60S2單片機(jī)的D/A口輸出模擬量；電流測(cè)量采用基本沒有溫度漂移的康錳銅電阻絲作為精密取樣電阻，利用TLV2543的A/D輸入口進(jìn)行電流檢測(cè)和監(jiān)控。硬件電路恒流部分的控制端采用多個(gè)精密運(yùn)算放大OP07接成閉環(huán)反饋控制形式，受控部分采用達(dá)林頓管進(jìn)行擴(kuò)流、精確輸出設(shè)定電流
2、。電源部分采用大功率變壓器供電，多級(jí)電容濾除紋波干擾；電源輸出采用三端穩(wěn)壓芯片進(jìn)行穩(wěn)壓，并且利用大功率達(dá)林頓管進(jìn)行擴(kuò)流以滿足后級(jí)功率需求。關(guān)鍵字：STC12C5A60S2恒流源一、方案論證 如題目要求，系統(tǒng)主要由控制器模塊、電源模塊、電流源模塊、負(fù)載模塊及鍵盤顯示模塊構(gòu)成，下面分別論證這幾個(gè)模塊的選擇。1、控制模塊的選擇方案方案一：采用AT89C51單片機(jī)進(jìn)行控制。本設(shè)計(jì)需要使用的軟件資源比較簡(jiǎn)單，只需要完成數(shù)控部分、鍵盤輸入以及顯示輸出功能。采用AT89C51進(jìn)行控制比較簡(jiǎn)單，但是51單片機(jī)內(nèi)存只
3、有2k，程序比較多時(shí)可能存儲(chǔ)不夠。。方案二：采用STC12C5A60S2單片機(jī)進(jìn)行控制。STC12C5A60S2單片機(jī)具有強(qiáng)大功能的16位微控制器，它內(nèi)部集成10位ADC和2通道10位DAC，可以直接用于電流測(cè)量時(shí)的數(shù)據(jù)采集，以及數(shù)字控制輸出；I/O口資源豐富，可以直接完成對(duì)鍵盤輸入和顯示輸出的控制；存儲(chǔ)空間大，能配合LCD液晶顯示的字模數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。采用SPCE061A單片機(jī)，能將相當(dāng)一部分外圍器件結(jié)合到一起，使用方便，抗干擾性能提高。鑒于上面分析，本設(shè)計(jì)采用方案二。2、電流源模塊的選擇方案方案一：由晶
4、體管構(gòu)成鏡像恒流源該電路的缺點(diǎn)之一在于電流的測(cè)量精度受到兩個(gè)晶體管的匹配程度影響，其中涉及到比較復(fù)雜的工藝參數(shù)。另一缺點(diǎn)在于，集電極最大輸出電流約為幾百毫安，而題目要求輸出電流為10～2000mA，因此由晶體管構(gòu)成的恒流源不適合采用。?方案二：由運(yùn)算放大器構(gòu)成恒流電路運(yùn)算放大器構(gòu)成的恒流電路擺脫了晶體管恒流電路受限于工藝參數(shù)的缺點(diǎn)。但是只由運(yùn)放構(gòu)成的恒流電路，輸出電流同樣只能達(dá)到幾十毫安，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計(jì)要求，因此必須加上擴(kuò)流電路。方案三：由運(yùn)算放大器加上擴(kuò)流管構(gòu)成恒流電路采用運(yùn)算放大器加上擴(kuò)流管構(gòu)成
5、恒流電路，既能利用運(yùn)算放大器準(zhǔn)確的特性，輸出又能達(dá)到要求。采用高精度運(yùn)算放大器OP07，更能增加其準(zhǔn)確的性能；采用場(chǎng)效應(yīng)管IRF540進(jìn)行擴(kuò)流，具有很大的擴(kuò)流能力，兩者結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)比較精確的恒流電路。鑒于上面分析，本設(shè)計(jì)采用方案三。3、電流取樣電阻的選擇方案產(chǎn)生電流可以采用在電阻兩端加電壓的方法，測(cè)量電流一般采用的方法是測(cè)量電流流經(jīng)電阻兩端的電壓進(jìn)行間接計(jì)算得到的。因此在產(chǎn)生電流或者測(cè)量電流值時(shí)，取樣電阻的選擇非常重要。方案一：采用普通電阻。在電流比較小的情況下，普通的1/4W或者1/8W的電阻可以
6、被用作電流測(cè)量，但是本題需要測(cè)量的是電流源的輸出電流，最大需要達(dá)到2A。因此即使是比較小的電阻，如1Ω電阻，通過2A電流時(shí)功率也已經(jīng)達(dá)到4W，大大超過普通電阻的額定功率，電阻將被燒斷。因此在本系統(tǒng)中，測(cè)量電流的取樣電阻不能使用普通電阻。方案二：采用大功率電阻。為了滿足流過大電流的要求，可以采用大功率電阻，如1Ω/10W的電阻，通過2A電流時(shí)一定不會(huì)被燒斷。但是此時(shí)流過的大電流將會(huì)使電阻大量發(fā)熱，導(dǎo)致電阻溫度急劇上升。一般的大功率電阻在溫度很高時(shí)，將產(chǎn)生比較嚴(yán)重的阻值溫度漂移。在產(chǎn)生電流的情況下，由于電
7、壓值與實(shí)際的電流值并非一一對(duì)應(yīng)，將產(chǎn)生錯(cuò)誤的電流；在測(cè)量電流的情況下，測(cè)量電流也會(huì)隨著阻值的溫度漂移而產(chǎn)生嚴(yán)重的變化，將產(chǎn)生很大的測(cè)量誤差。因此用于這些情況下的取樣電阻也不能使用溫度漂移嚴(yán)重的普通大功率電阻。方案三：采用水泥電阻。水泥電阻是電流測(cè)量中很常用取樣電阻，其特點(diǎn)在于溫度漂移量非常小。經(jīng)過測(cè)試，在0.1Ω的康錳銅電阻絲上通過約2A電流，由于產(chǎn)生的熱量引起的升溫，只會(huì)引起0.02Ω左右的阻值變化，對(duì)電流的穩(wěn)定起了很重要的作用。另一方面，1Ω的康錳銅電阻絲約長(zhǎng)1m，由于和外界接觸面積大，即使通過大
8、電流也能很快的散熱，進(jìn)一步的減小溫度漂移帶來的影響。鑒于上面分析，本設(shè)計(jì)采用方案三。4、顯示模塊的選擇方案采用LED數(shù)碼管顯示。由于要求顯示測(cè)量值，用數(shù)碼管顯示已經(jīng)足夠。二、詳細(xì)軟硬件設(shè)計(jì)根據(jù)題目要求和以上論證，本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框圖如圖2.1所示，系統(tǒng)工作過程如下：自制電源為電源電路，提供給各模塊；STC12C5A60S單片機(jī)通過檢測(cè)鍵盤輸入，經(jīng)過運(yùn)算相應(yīng)改變12位DAC的輸出值，控制電流源電路輸出的電流值；電流源輸出經(jīng)過負(fù)載取出電壓值，由STC12C5A6
