数控直流电流源的设计

摘   要

利用单片机所具有的智能测控特点，设计制作了基于单片机的“数控直流电流源”。该电流源具有设定准确、输出电流稳定、可调范围全程线性等特点。本设计由两大模块组成：① 大功率压控电流源模块；② 单片机应用系统模块。前者是电流源的核心，起着恒流调节、抑制纹波电流的关键作用；后者则起着设定电流源输出、改善电流调节精度、消除小电流输出的非线性等作用。此外，还实现了变增益测量，提高了电流的测量精度。本电流源采用LCD显示界面，使用直观方便。

它以AT89S52作为核心控制器,包括电源、取样放大、A/D和D/A转换、键盘控制与显示等模块。可以直接通过键盘设置，修改系统的输出电流，使用方便；采用串行接口A/D、D/A器件进行检测和控制，控制部分电路简单明了,连线较少,结构紧凑；电源部分由基准源扩流而成，并加上多级滤波，大大提高了电源稳度和精度，电流输出较为平稳；综合测试表明，本恒流源功能较为齐全，输出电流精度较高，使用方便灵活，具有很高的性能价格比,全面实现了题目的要求。

关键词：电流源，数控，步进调节，纹波电流。

目 录  

1 设计指标 1

1.1 基本部分 1

1.2 发挥部分 1

2 方案比较及论证 2

2.1 基本部分总体方案确定 2

2.2 控制器方案的选择 3

2.3 数模转换模块的实现 3

2.4 电压电流转换的实现 3

2.5 模数转换模块的实现 5

2.6 电源电路 6

2.7 扩展部分 7

3 软件设计 9

3.1 基本部分的软件设计 9

3.2 加减计数器的设计 9

3.3 BCD码到二进制码转换电路和比较器 10

4 外围电路设计 12

4.1  数模转换 12

4.2 电压-电流转换电路 12

4.3 模数转换 14

4.4 电源电路 14

4.5 键盘设计 15

4.6 扩展部分实际电流测量显示电路 16

5  测试内容和测试方法 17

5.1 CPLD器件功能测试 17

5.2 数模转换功能测试 17

5.3 电压-电流转换电路功能测试 17

5.4 纹波电流似的测量 17

6 结果分析 20

参考文献 21

致谢 22