淺談基于單片機(jī)的數(shù)控直流電流源設(shè)計(jì)與仿真論文
單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效，常在產(chǎn)品名稱(chēng)前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機(jī)等。以下是學(xué)習(xí)啦小編為大家精心準(zhǔn)備的：淺談基于單片機(jī)的數(shù)控直流電流源設(shè)計(jì)與仿真相關(guān)論文。內(nèi)容僅供參考，歡迎閱讀!
淺談基于單片機(jī)的數(shù)控直流電流源設(shè)計(jì)與仿真全文如下：
在現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)中普遍使用數(shù)控電源，由于普通電源在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生的誤差，系統(tǒng)的精確度受到了影響。數(shù)控電源主要的發(fā)展方向，是針對(duì)上述缺點(diǎn)不斷加以升級(jí)。微型單片機(jī)技術(shù)及電壓轉(zhuǎn)換模塊的出現(xiàn)為精確數(shù)控電源的發(fā)展提供了很好的發(fā)展條件，數(shù)控直流電流源是一種普遍使用的電子儀器，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代的教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究等領(lǐng)域。
1、方案
數(shù)控直流電源設(shè)計(jì)采用單片機(jī)作為核心控制，基本原理簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)比較方便，電源的電流值也可以調(diào)整到較精確的數(shù)值，同樣的也是采用LCD 進(jìn)行顯示。此方案采用保持電阻恒定而改變輸入電壓的方法來(lái)改變電流的大小。利用高精度D/A 轉(zhuǎn)換器在單片機(jī)程序控制下提供可變的高精度的基準(zhǔn)電壓，該基準(zhǔn)電壓經(jīng)過(guò)V/I 轉(zhuǎn)換電路得到電流，再通過(guò)A/D 轉(zhuǎn)換器將輸出電流反饋至單片機(jī)進(jìn)行比較，調(diào)整D/A 的輸入電壓，從而達(dá)到數(shù)控的目的。該方案的難點(diǎn)在于穩(wěn)定恒流源的設(shè)計(jì)和高精度電流檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)。特點(diǎn)是可精確的控制電流的步進(jìn)量，負(fù)載變化對(duì)電流輸出的影響較小。
2、硬件設(shè)計(jì)
2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)
(1) AT89S52 單片機(jī)。AT89S52 單片機(jī)是系統(tǒng)的核心部件，它是一種帶8KB 可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能的單片機(jī)。AT89S52 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。此單片機(jī)共有4 個(gè)8 位的并行雙向I/O 口，分別記作P0、P1、P2、P3。在本設(shè)計(jì)中P1 口只作為通用數(shù)據(jù)I/O 口使用，所以在電路結(jié)構(gòu)上與P0 口有些不同。P2 口地址為A0H, 位地址為A0H~A7H。P2 口既可以作為系統(tǒng)高位地址線(xiàn)使用，也可以為通用I/O 口使用，所以P2 口電路邏輯與P0 口類(lèi)似。這里面使用的是P3的第二功能信號(hào)。
(2)鍵盤(pán)模塊。鍵盤(pán)模塊使用的是4×4 鍵盤(pán)，這種鍵盤(pán)是行列掃描方式，它具有當(dāng)按鍵較多時(shí)可降低占用單片機(jī)的I/O 口數(shù)目等優(yōu)點(diǎn)，而且可以做到不必步進(jìn)就能直接輸入電流值。本方案的設(shè)計(jì)要求是按鍵的次數(shù)比較多結(jié)合該按鍵的優(yōu)點(diǎn)，所以采用此種鍵盤(pán)，它可以對(duì)0 ～ 9 數(shù)字輸入、“+”、“-”、“OK”、“SET”、“DEL”、“RESET/ON”等功能的實(shí)施。
(3)顯示模塊。使用LCD 液晶顯示，LCD 具有輕薄短小，可視面積大，方便的顯示數(shù)字，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)，功耗小，且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，芯片名稱(chēng)是 LM016L，該模塊采用HD44780 作為驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。
3、仿真分析
3.1輸出電流范圍的仿真
該方案的程序設(shè)計(jì)電流輸出范圍上限為20 ～ 2000mA，電壓值限定了小于10V, 如果給定值在量程內(nèi)時(shí)顯示“OK!”;當(dāng)給定值超過(guò)量程時(shí)將顯示“ERROR! RESET!”。仿真時(shí)，如果在范圍內(nèi)，則可以任意輸入4 位數(shù)字，若不在范圍里，則系統(tǒng)顯示“ERROR!RESET!”報(bào)警。
3.2步進(jìn)調(diào)整仿真
在步進(jìn)調(diào)整仿真，通過(guò)加減按鈕進(jìn)行1mA 步進(jìn)調(diào)整，可觀察到顯示器的顯示結(jié)果。通過(guò)鍵盤(pán)DEL 鍵可以修改上一步輸錯(cuò)的數(shù)字。
3.3輸出電流仿真
仿真最低電流200mA 負(fù)載電阻為2.0 時(shí)的狀態(tài)，根據(jù)顯示器顯示內(nèi)容可知，設(shè)定輸出電流值為200mA，實(shí)測(cè)電流值為201mA，輸出電壓為0.400V，負(fù)載電阻為2.0，都滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
4、總結(jié)
這款數(shù)控直流電流源是以單片機(jī)系統(tǒng)為核心而設(shè)計(jì)制造出來(lái)的，具有電路簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，而且單片機(jī)具有精確的計(jì)算和控制功能，從而能夠減少和排除各種誤差的產(chǎn)生，高效的提高穩(wěn)壓電源輸出電壓精度。利用仿真技術(shù)可以在設(shè)計(jì)中調(diào)試電路，這樣就為做成實(shí)物提供了很大的便利，同時(shí)節(jié)約了開(kāi)發(fā)成本。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明本設(shè)計(jì)是可行的，并能夠做成實(shí)物。
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