數(shù)控直流恒流源設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　第1章 數(shù)控直流恒流源概述</p><p>　　1.1 數(shù)控直流恒流源的簡(jiǎn)介</p><p>　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電路應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，現(xiàn)今社會(huì)，產(chǎn)品智能化、數(shù)字化已成為人們追求的一種趨勢(shì)，設(shè)備的性能，價(jià)格，發(fā)展空間等備受人們的關(guān)注，尤其對(duì)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(kāi)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

2、的壽命更長(zhǎng)?；诖?，人們對(duì)數(shù)控恒定電流器件的需求越來(lái)越迫切．當(dāng)今社會(huì)，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，本文正是應(yīng)社會(huì)發(fā)展的要求，研制出一種高性能的數(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，不隨負(fù)載和環(huán)境溫度變化，并具有很高的精度，輸出電流誤差范圍±5mA，輸出電流可在20mA~2000mA范圍內(nèi)任意設(shè)定，因而可實(shí)際應(yīng)用于需要

3、高穩(wěn)定度小功率恒流源的領(lǐng)域。</p><p>　　1.1.1 恒流源的概念</p><p>　　恒流源是輸出電流保持恒定的電流源，而理想的恒流源應(yīng)該具有以下特點(diǎn)： </p><p>　　1、不因負(fù)載(輸出電壓)變化而改變；</p><p>　　2、不因環(huán)境溫度變化而改變；</p><p>　　3、內(nèi)阻為無(wú)限大（以使其

4、電流可以全部流出到外面）。</p><p><b>　　恒流源的基本原理：</b></p><p>　　基本的恒流源電路主要是由輸入級(jí)和輸出級(jí)構(gòu)成，輸入級(jí)提供參考電流，輸出級(jí)輸出需要的恒定電流。</p><p>　　1.1.2 構(gòu)成恒流源基本原則</p><p>　　1、對(duì)恒流源電路的要求：</p>&l

5、t;p>　　恒流源電路就是要能夠提供一個(gè)穩(wěn)定的電流以保證其它電路穩(wěn)定工作的基礎(chǔ)。即要求恒流源電路輸出恒定電流，因此作為輸出級(jí)的器件應(yīng)該是具有飽和輸出電流的伏安特性。這可以采用工作于輸出電流飽和狀態(tài)的BJT 或者M(jìn)OSFET來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　為了保證輸出晶體管的電流穩(wěn)定，就必須要滿(mǎn)足兩個(gè)條件：</p><p>　　a）其輸入電壓要穩(wěn)定——輸入級(jí)需要是恒壓源；</p&g

6、t;<p>　　b）輸出晶體管的輸出電阻盡量大（最好是無(wú)窮大）——輸出級(jí)需要是恒流源。</p><p>　　2、對(duì)于輸入級(jí)器件的要求：</p><p>　　因?yàn)檩斎爰?jí)需要是恒壓源，所以可以采用具有電壓飽和伏安特性的器件來(lái)作為輸入級(jí)。一般的PN結(jié)二極管就具有這種特性——指數(shù)式上升的伏安特性；另外，把增強(qiáng)型MOSFET的源-漏極短接所構(gòu)成的二極管，也具有類(lèi)似的伏安特性——拋物線式

7、上升的伏安特性。</p><p>　　在IC中采用二極管作為輸入級(jí)器件時(shí)，一般都是利用三極管進(jìn)行適當(dāng)連接而成的集成二極管，因?yàn)檫@種二極管既能夠適應(yīng)IC工藝，又具有其特殊的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于這些三極管，要求它具有一定的放大性能，這才能使得其對(duì)應(yīng)的二極管具有較好的恒壓性能。</p><p>　　3、對(duì)于輸出級(jí)器件的要求：</p><p>　　如果采用BJT，為了使其輸出電阻增大

8、，就需要設(shè)法減小Early效應(yīng)（基區(qū)寬度調(diào)制效應(yīng)），即要盡量提高Early電壓。</p><p>　　如果采用MOSFET，為了使其輸出電阻增大，就需要設(shè)法減小其溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)和襯偏效應(yīng)。因此，這里一般是選用長(zhǎng)溝道MOSFET，而不用短溝道器件。</p><p>　　1.2 數(shù)控直流恒流源的設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求</p><p>　　凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)送出相應(yīng)的

9、數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換、信號(hào)放大、電平轉(zhuǎn)換、壓控恒流源，再輸出所需電流；實(shí)際輸出的電流經(jīng)過(guò)精密電阻變成取樣電壓信號(hào)，經(jīng)高輸入阻抗放大器、A/D轉(zhuǎn)換器，將信號(hào)反饋到凌陽(yáng)SPCE061A單片機(jī)中構(gòu)成閉環(huán)控制；通過(guò)液晶顯示器顯示此信號(hào)的值。最終達(dá)到以下幾點(diǎn)要求：</p><p>　　1、輸出電流范圍為20mA～2000mA，步進(jìn)1mA。 </p><p>　　2、輸出電壓范圍為0V～24V。

10、</p><p>　　3、可同時(shí)顯示電流的給定值和實(shí)測(cè)值。 </p><p>　　4、改變負(fù)載電阻，輸出電壓在24V以?xún)?nèi)變化時(shí)，輸出電流變化的絕對(duì)值≤輸出電流值的0.1%+1mA。 </p><p>　　5、紋波電流≤0.2mA。</p><p><b>　　第2章 設(shè)計(jì)方案</b></p><p&

11、gt;　　對(duì)于數(shù)控制流恒流源的設(shè)計(jì)，我們考慮了三個(gè)設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　根據(jù)題目要求，下面對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的方案進(jìn)行論證。</p><p>　　2.1 方案一： 采用開(kāi)關(guān)電源的恒流源</p><p>　　采用開(kāi)關(guān)電源的恒流源電路如圖2-1所示。當(dāng)電源電壓降低或負(fù)載電阻Rl降低時(shí)，采樣電阻RS上的電壓也將減少，則SG3524的12、13管腳輸出方波的占空比增大，

12、從而B(niǎo)G1導(dǎo)通時(shí)間變長(zhǎng)，使電壓U0回升到原來(lái)的穩(wěn)定值。BG1關(guān)斷后，儲(chǔ)能元件L1、E2、E3、E4保證負(fù)載上的電壓不變。當(dāng)輸入電源電壓增大或負(fù)載電阻值增大引起U0增大時(shí)，原理與前類(lèi)似，電路通過(guò)反饋系統(tǒng)使U0下降到原來(lái)的穩(wěn)定值，從而達(dá)到穩(wěn)定負(fù)載電流Il的目的。</p><p>　　圖2-1 采用開(kāi)關(guān)電源的恒流源</p><p>　　方案一的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：</p><

13、;p>　　優(yōu)點(diǎn)：開(kāi)關(guān)電源的功率器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，功率損耗小，效率高。與之相配套的散熱器體積大大減小，同時(shí)脈沖變壓器體積比工頻變壓器小了很多。因此采用開(kāi)關(guān)電源的恒流源具有效率高、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　缺點(diǎn)：開(kāi)關(guān)電源的控制電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸出紋波較大，在有限的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)比較困難。</p><p>　　2.2 方案二： 采用集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的開(kāi)關(guān)恒流源</p&g

14、t;<p>　　系統(tǒng)電路構(gòu)成如圖2-2所示，MC7805為三端固定式集成穩(wěn)壓器，調(diào)節(jié) ，可以改變電流的大小，其輸出電流為： ，式中為MC7805的靜態(tài)電流，小于10mA。當(dāng)較小即輸出電流較大時(shí)，可以忽略，當(dāng)負(fù)載電阻變化時(shí)，MC7805改變自身壓差來(lái)維持通過(guò)負(fù)載的電流不變。</p><p>　　圖2-2 采用集成穩(wěn)壓器件的恒流源電路</p><p>　　方案二的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：&l

15、t;/p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高。</p><p>　　缺點(diǎn)：無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)控。</p><p>　　2.3 方案三： 單片機(jī)控制電流源</p><p>　　該方案恒流源電路由N溝道的MOSFET、高精度運(yùn)算放大器、采樣電阻等組成，其電路原理圖如圖2-3所示。利用功率MOSFET的恒流特性，再加上電流反饋電路，使得該電路的精度很

16、高。</p><p>　　該電流源電路可以結(jié)合單片機(jī)構(gòu)成數(shù)控電流源。通過(guò)鍵盤(pán)預(yù)置電流值，單片機(jī)輸出相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)給D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號(hào)送到運(yùn)算放大器，控制主電路電流大小。實(shí)際輸出的電流再通過(guò)采樣電阻采樣變成電壓信號(hào)，A/D轉(zhuǎn)換后將信號(hào)反饋到單片機(jī)中。單片機(jī)將反饋信號(hào)與預(yù)置值比較，根據(jù)兩者間的差值調(diào)整輸出信號(hào)大小。這樣就形成了反饋調(diào)節(jié)，提高輸出電流的精度。本方案可實(shí)現(xiàn)題目要求，當(dāng)負(fù)載在一定范圍內(nèi)

17、變化時(shí)具有良好的穩(wěn)定性，而且精度較高。</p><p>　　基于上述方案比較和題目的要求，采用了方案三。</p><p>　　圖2-3 恒流源電路</p><p>　　第3章 方案硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 詳細(xì)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)題目要求和上述論證，確定的系統(tǒng)框圖如圖3-1。</p&

18、gt;<p><b>　　圖3-1 系統(tǒng)框圖</b></p><p><b>　　3.2 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.2.1 單片機(jī)控制電路</p><p>　　本系統(tǒng)采用SPCE061A單片機(jī)作為控制核心。SPCE061A是16位單片機(jī)，指令周期短，工作速率快，功耗低，具有豐富的片上資源，

19、集成了可編程音頻處理電路，可以在線下載，易于調(diào)試。尤其是其語(yǔ)音播放功能對(duì)增加語(yǔ)音報(bào)警功能提供了很大的方便。</p><p>　　硬件連接圖如圖3-2，本系統(tǒng)中SPCE061A的IOA8～15，IOB12～15為復(fù)用端口。</p><p>　　3.2.2 A/D，D/A接口設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)題目要求，數(shù)控直流恒流源的精度為1mA，所以至少需要11位的A/

20、D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換采用BB公司的ADS7816構(gòu)成的轉(zhuǎn)換電路，如圖3-3。ADS7816是12位串行模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，采樣頻率高達(dá)200kHz，轉(zhuǎn)換所需時(shí)間短，轉(zhuǎn)換精度高。ADS7816轉(zhuǎn)換器將采樣電阻上的電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)反饋給單片機(jī)，單片機(jī)將此反饋信號(hào)與預(yù)置值比較，根據(jù)兩者間的差值調(diào)整輸出信號(hào)大小。這樣就形成了反饋調(diào)節(jié)，提高輸出電流的精度。同時(shí)，A/D采樣回來(lái)的電流經(jīng)過(guò)單片機(jī)

21、處理傳送到LCD，可以顯示當(dāng)前的實(shí)際電流值。</p><p>　　D/A轉(zhuǎn)換采用12位DAC7625P構(gòu)成的轉(zhuǎn)換電路，如圖3-4。DAC7625P具有較高的精度。D/A轉(zhuǎn)換電路主要負(fù)責(zé)把單片機(jī)輸出的控制信號(hào)送給高精度運(yùn)算放大器，控制電流源輸出電流大小。</p><p>　　圖3-2 系統(tǒng)硬件連接圖</p><p>　　圖3-3 A/D接口電路</p&

22、gt;<p>　　圖3-4 D/A接口電路</p><p>　　設(shè)D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓為，鍵盤(pán)輸入數(shù)字量為D，D/A轉(zhuǎn)換輸出的模擬電壓： </p><p>　　選擇參考電壓=2.5V，采樣電阻=1.2207。當(dāng)輸入數(shù)字量加1，模擬增加量：</p><p><b>　　則輸出電流變化：</b></p>&l

23、t;p>　　即D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)字輸入量每增加數(shù)值1，恒流源輸出電流增加0.5mA。因此為實(shí)現(xiàn)步進(jìn)功能，每按一次步進(jìn)"+"鍵，單片機(jī)送給D/A轉(zhuǎn)換器的輸入數(shù)字量D加2，從而輸出電流加1mA，實(shí)現(xiàn)了電流步進(jìn)1mA的要求。步進(jìn)減1mA同理。當(dāng)鍵盤(pán)設(shè)置輸出電流大小為I時(shí)，單片機(jī)送給D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量為2×I，使得電流源電路輸出電流為I。然而這只是理想情況，實(shí)際電路由于種種原因，實(shí)際輸出電流不會(huì)完全等于理論計(jì)算

24、值，此時(shí)電流反饋控制起了關(guān)鍵作用。單片機(jī)通過(guò)分析A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)值，得到電路實(shí)際輸出的電流大小，對(duì)D/A轉(zhuǎn)換器的給定數(shù)字量進(jìn)行調(diào)整，使得輸出電流大小更精確。</p><p>　　3.2.3 恒流源電路</p><p>　　恒流源電路是系統(tǒng)的重要組成部分，其電路原理圖如圖3-5所示。主要由高精度運(yùn)算放大器，MOSFET，采樣電阻等組成。</p><p>　　圖3-5

25、恒流源電路</p><p>　　根據(jù)運(yùn)放特性可得： </p><p>　　MOSFET的電流： </p><p>　　D/A轉(zhuǎn)換器輸出的控制電壓加在運(yùn)算放大器正輸入端，控制負(fù)載中流過(guò)的電流。</p><p>　　采樣電阻選用康銅絲,以減少因溫度變化而引起的采樣電阻阻值的變化。采樣電阻將輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，供A/D轉(zhuǎn)換用。</p>

26、;<p>　　設(shè)計(jì)中A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的參考電壓都為2.5V，電路中流過(guò)的電流最大值為2000mA，因此正常情況下電阻阻值應(yīng)為2500mV/2000mA=1.25 。</p><p>　　考慮到系統(tǒng)的步進(jìn)功能，當(dāng)D/A轉(zhuǎn)換的數(shù)字輸入加1時(shí)，其模擬輸出增加量為：</p><p>　　與此同時(shí)采樣電阻上的電壓也相應(yīng)增加相同的數(shù)值，令其輸出電流增加0.5mA，則計(jì)算得采樣電阻阻值

27、為：</p><p>　　運(yùn)算放大器的輸出控制著MOSFET的VGS，因此運(yùn)算放大器輸出的穩(wěn)定性將直接決定系統(tǒng)輸出電流的穩(wěn)定性；同時(shí)，運(yùn)算放大器還決定著系統(tǒng)輸出電流的精度。為了滿(mǎn)足系統(tǒng)的精度及紋波要求，選用精密運(yùn)算放大器OP07C。</p><p>　　3.2.4 鍵盤(pán)及LCD顯示電路</p><p>　　系統(tǒng)中采用普通的4×4鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)電流的設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)。

28、4×4鍵盤(pán)原理圖如圖3-7所示。 鍵盤(pán)包括下列功能：S1：程序復(fù)位；S2：液晶復(fù)位；Set：設(shè)定；0～9預(yù)置輸入；"+ "：電流上調(diào)；"-"：電流下調(diào)；Enter：確認(rèn)。從0～9預(yù)置鍵中輸入預(yù)置電流值，確認(rèn)后便可通過(guò)液晶顯示出預(yù)置電流值。上調(diào)鍵 "+"和下調(diào)鍵 "－"分別用來(lái)控制電流以步進(jìn)1mA增減，電流變化通過(guò)液晶顯示出來(lái)。</p>

29、<p>　　圖3-7 液晶接口電路</p><p>　　3.2.5 系統(tǒng)電源　　</p><p>　　由于系統(tǒng)對(duì)電流的精度及紋波要求較高，而系統(tǒng)電源的精度及穩(wěn)定度在很大程度上決定了系統(tǒng)的性能，因此系統(tǒng)電源的設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)中的重要部分?！　?lt;/p><p>　　為了防止恒流源電路中的較大電流對(duì)控制部分產(chǎn)生干擾，將控制部分的電源和恒流源電路電源分成獨(dú)立的兩

30、部分，分別由兩組變壓器供電，電路如圖3-8所示。</p><p>　　控制部分：220V電壓經(jīng)變壓器輸出兩組獨(dú)立的交流10V電源和一個(gè)交流15V電源。其中一路交流10V電源經(jīng)整流、濾波、7805穩(wěn)壓后輸出+5V電壓，給CPU和LCD供電；第二路交流10V電源經(jīng)整流、濾波、7805穩(wěn)壓后輸出-5V（正端接地）電壓為運(yùn)算放大器提供負(fù)工作電源。交流15V輸出電壓經(jīng)整流、濾波、7812穩(wěn)壓輸出+12V電壓，為運(yùn)算放大器提

31、供正工作電源，同時(shí)此+12V電源經(jīng)過(guò)參考電源芯片MC1403，輸出+2.5V電壓做為A/D，D/A的參考電壓。</p><p>　　圖3-8 自制電源原理圖</p><p>　　恒流源電路電源：220V電源經(jīng)變壓器降壓輸出交流19V電壓，再經(jīng)過(guò)整流、濾波、78H15穩(wěn)壓后輸出+15V電壓，直接作為恒流源電路電源。</p><p><b>　　第4章 軟件

32、設(shè)計(jì)</b></p><p>　　軟件系統(tǒng)的任務(wù)主要有A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、步進(jìn)加減、鍵盤(pán)掃描、液晶顯示、語(yǔ)音報(bào)警等功能。為了將所有任務(wù)有序的組織起來(lái)，軟件系統(tǒng)采用前后臺(tái)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　SPCE061A單片機(jī)擁有獨(dú)立的時(shí)基發(fā)生器，無(wú)需占用定時(shí)器。系統(tǒng)設(shè)置了一個(gè)1024Hz的時(shí)基中斷，為整個(gè)系統(tǒng)提供一個(gè)統(tǒng)一的運(yùn)行節(jié)拍，保證了各個(gè)任務(wù)能有條不紊的工作。</p&g

33、t;<p>　　對(duì)時(shí)間沒(méi)有實(shí)時(shí)要求的任務(wù)如鍵盤(pán)掃描、液晶顯示，放在主循環(huán)中。A/D，D/A轉(zhuǎn)換任務(wù)需要定周期運(yùn)行，放在時(shí)基中斷服務(wù)子程序中運(yùn)行。有效的保證了重要任務(wù)能及時(shí)被執(zhí)行。</p><p>　　圖4-1 主程序流程圖</p><p><b>　　4.1 主程序</b></p><p>　　系統(tǒng)加電后，主程序首先完成系統(tǒng)初始

34、化，其中包括I/O口，中斷系統(tǒng)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等工作狀態(tài)的設(shè)置，系統(tǒng)變量賦初值等工作；完成系統(tǒng)初始化后打開(kāi)中斷；隨之進(jìn)入鍵盤(pán)掃描程序。鍵盤(pán)掃描獲取鍵值后根據(jù)鍵值，完成設(shè)定預(yù)置電流值，步進(jìn)加減，并通過(guò)LCD顯示輸出電流值及系統(tǒng)是否正常工作信號(hào)。主程序流程圖如圖4-1所示。</p><p>　　4.2 時(shí)基中斷服務(wù)子程序</p><p>　　時(shí)基中斷服務(wù)子程序流程圖如圖4-2所示。在此中斷服

35、務(wù)程序中控制進(jìn)行A/D和D/A轉(zhuǎn)換。</p><p>　　圖4-2 時(shí)基中斷服務(wù)子程序</p><p>　　4.3 A/D轉(zhuǎn)換程序</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換器ADS7816的接口形式為位串行接口，因此在對(duì)ADS7816進(jìn)行操作時(shí)需要考慮到時(shí)序問(wèn)題，ADS7816的控制流程圖如圖4-3所示。</p><p>　　4.4 系統(tǒng)的保護(hù)及其

36、抗干擾設(shè)計(jì)</p><p><b>　?。?）系統(tǒng)的保護(hù)</b></p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)工作不正常導(dǎo)致輸出電流過(guò)大時(shí)，若無(wú)保護(hù)功能，將造成嚴(yán)重后果。因此，在硬件方面，選取帶有過(guò)流、過(guò)熱、短路保護(hù)功能的集成線性穩(wěn)壓電路LM78H15K；在軟件方面，當(dāng)鍵盤(pán)設(shè)定電流超過(guò)2010mA或者A/D轉(zhuǎn)換器采樣得到的電流值超過(guò)2000mA時(shí)，控制系統(tǒng)輸出的控制信號(hào)會(huì)切換為0，則主

37、電路輸出的電流也相應(yīng)為0，同時(shí)液晶顯示"系統(tǒng)工作不正常"。這樣系統(tǒng)得到雙重保護(hù)，能確保其工作安全可靠。</p><p>　　圖4-3 A/D轉(zhuǎn)換程序</p><p>　?。?）系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)工作于較強(qiáng)的電磁輻射環(huán)境中，容易受到各種干擾的影響。輕則使電流輸出不穩(wěn)定，紋波電流增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)工作不正常。因此，本系統(tǒng)

38、從硬件和軟件兩方面采取抗干擾的措施，以保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。</p><p><b>　　a、硬件抗干擾設(shè)計(jì)</b></p><p>　　主電路和控制電路的電源由兩個(gè)獨(dú)立的變壓器供電，消除了主電路對(duì)控制電路的電源干擾。</p><p>　　在220V電源進(jìn)線端設(shè)置電源濾波器，消除電網(wǎng)上的各類(lèi)高頻干擾，防止電網(wǎng)電壓突變對(duì)系統(tǒng)造成沖擊。</p&

39、gt;<p>　　在運(yùn)算放大器的輸入端加設(shè)濾波電容，對(duì)抑制紋波電流起到至關(guān)重要的作用。</p><p>　　合理布置接地系統(tǒng)中的數(shù)字地與模擬地，避免了數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬信號(hào)的干擾。</p><p><b>　　b、軟件抗干擾設(shè)計(jì)</b></p><p>　　系統(tǒng)中采用看門(mén)狗技術(shù)，若程序出現(xiàn)死循環(huán)或者跑飛現(xiàn)象，凌陽(yáng)單片機(jī)內(nèi)部的看門(mén)狗將使

40、單片機(jī)復(fù)位，將單片機(jī)重新拉回有序的工作狀態(tài)。</p><p>　　對(duì)A/D的轉(zhuǎn)換結(jié)果采用數(shù)字濾波技術(shù)，保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定。</p><p>　　第5章 系統(tǒng)測(cè)試說(shuō)明</p><p>　　5.1 測(cè)試儀器　　</p><p>　　本系統(tǒng)的測(cè)試儀器見(jiàn)表5-1。</p><p><b>　　表5-1 測(cè)試儀器&

41、lt;/b></p><p>　　5.2 測(cè)試電路與測(cè)試方法 </p><p>　　測(cè)試電路如圖5-1。</p><p>　　圖5-1 測(cè)試電路示意圖</p><p>　　測(cè)試方法：采用4 位數(shù)字萬(wàn)用表的電流檔測(cè)試輸出電流IL，用低頻毫伏表測(cè)負(fù)載RL兩端的電壓值VL。負(fù)載采用滑線變阻器。</p><p&g

42、t;　　5.3 測(cè)試數(shù)據(jù)及結(jié)果分析 </p><p>　?。?）輸出電流范圍：10mA～2000mA，達(dá)到發(fā)揮部分要求。</p><p>　?。?）輸出電流與給定值偏差。</p><p>　　測(cè)試數(shù)據(jù)如表5-2。</p><p>　　表5-2 輸出電流與給定值偏差測(cè)試數(shù)據(jù)</p><p>　　圖5-2 絕對(duì)誤差比較圖

43、  </p><p>　　測(cè)試結(jié)果分析：如圖5-2，實(shí)測(cè)絕對(duì)誤差曲線在發(fā)揮要求的曲線下方。輸出電流滿(mǎn)足發(fā)揮部分的誤差精度要求。同時(shí)，電流值小時(shí)，輸出電流更接近給定電流。電流值較大時(shí)，由于系統(tǒng)散熱性能不夠優(yōu)良導(dǎo)致恒流源電源性能下降，引起誤差增大。誤差存在的原因主要是采樣電阻制作誤差，同時(shí)系統(tǒng)工作時(shí)采樣電阻發(fā)熱，阻值變化引起誤差。但總的看來(lái)，該電流源有較好的精度特性。</p><

44、;p><b>　?。?）步進(jìn)電流</b></p><p>　　設(shè)定電流500mA，測(cè)得步進(jìn)電流數(shù)據(jù)如表5-3和表5-4。</p><p>　　表5-3 步進(jìn)電流數(shù)據(jù)一</p><p>　　表5-4 步進(jìn)電流數(shù)據(jù)二</p><p>　　測(cè)試結(jié)果分析：可實(shí)現(xiàn)步進(jìn)2mA，滿(mǎn)足≤10mA的基本要求。</p>

45、<p>　?。?）改變負(fù)載電阻，輸出電壓在10V以?xún)?nèi)變化時(shí)，輸出電流值的情況。</p><p>　　a、 給定電流Id=200mA時(shí)，</p><p>　　Id×0.1％＋1mA＝1.2(mA)</p><p>　　Id×1％＋10mA＝12(mA) </p><p>　　表5-5 給定電流200mA時(shí)輸出電流數(shù)

46、據(jù)</p><p>　　b、 給定電流Id=1000mA時(shí)，</p><p>　　Id×0.1％＋1mA＝2(mA)</p><p>　　Id×1％＋10mA＝20(mA) </p><p>　　c、 給定電流Id=1800mA時(shí)，</p><p>　　Id×0.1％＋1mA＝2

47、.8(mA)</p><p>　　Id×1％＋10mA＝28(mA) </p><p>　　圖5-3 200mA恒流特性圖</p><p>　　表5-6 給定電流1000mA時(shí)輸出電流數(shù)據(jù)</p><p>　　圖5-4 1000mA恒流特性圖</p><p>　　表5-7 給定電流1800mA時(shí)輸出電流數(shù)據(jù)&

48、lt;/p><p>　　圖5-5 1800mA恒流特性圖</p><p>　　測(cè)試結(jié)果分析：如圖5-5，負(fù)載電壓變化，給定電流在200mA時(shí)，滿(mǎn)足發(fā)揮部分要求，恒流特性較理想。給定電流在1000mA及1800mA時(shí)，輸出電流變化絕對(duì)值較大，恒流特性變差，主要由于采樣電阻不夠精確引起，但仍可滿(mǎn)足基本部分要求。</p><p><b>　　（5）紋波電流</

49、b></p><p>　　取負(fù)載電阻RL=9.82Ω，紋波電流＝紋波電壓/負(fù)載電阻。測(cè)試數(shù)據(jù)如表5-8。</p><p>　　表5-8 紋波電流測(cè)試數(shù)據(jù)</p><p>　　圖5-6 紋波特性圖</p><p>　　測(cè)試結(jié)果分析：如圖5-6，系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，主電路和控制電路獨(dú)立供電，自制電源進(jìn)行了穩(wěn)壓處理，同時(shí)進(jìn)行了高頻濾波，

50、因此系統(tǒng)的紋波特性較理想。</p><p><b>　　第6章 結(jié) 論</b></p><p>　　本系統(tǒng)以16位SPCE061A單片機(jī)控制與調(diào)整主電路的輸出電流，并通過(guò)液晶顯示電流值，完成了數(shù)控恒流源的制作。實(shí)現(xiàn)了輸出電流可調(diào)，步進(jìn)加，減功能。除很好地滿(mǎn)足了基本要求和較好地完成了發(fā)揮部分的要求外，電源濾波器的加入，有效地濾去了電網(wǎng)的高次諧波，保證了恒流源輸出較小

51、的紋波。</p><p>　　難點(diǎn)分析：在恒流源的設(shè)計(jì)與制作過(guò)程中，本方案遇到的主要難點(diǎn)在于如何減少紋波，通過(guò)仔細(xì)研究與分析，確定要使紋波盡可能小，需要運(yùn)算放大器的電源和輸入端信號(hào)要穩(wěn)定，因此對(duì)運(yùn)算放大器我們采用獨(dú)立電源供電，保證了放大器有穩(wěn)定電源電壓，進(jìn)而使輸出較小的紋波電流成為可能。然而，當(dāng)將控制電路與主電路結(jié)合在一起時(shí)，輸出紋波電流的增大又成為一大問(wèn)題。這是由于控制電路的輸出有紋波，加到運(yùn)算放大器的輸入端將

52、紋波放大，導(dǎo)致輸出電流紋波加劇，為解決這一問(wèn)題，我們?cè)谶\(yùn)放輸入端并聯(lián)電容，以達(dá)到濾波的目的，從而較好的解決紋波問(wèn)題。</p><p>　　除了上述功能外，我們還考慮了其他功能，如語(yǔ)音報(bào)警，過(guò)載保護(hù)，開(kāi)路保護(hù)，以及散熱性能的加強(qiáng)，由于時(shí)間與資源的限制沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，另外，有些功能的實(shí)現(xiàn)方式還有待于進(jìn)一步優(yōu)化。</p><p><b>　　致 謝</b></p>

53、<p>　　光陰荏苒，日月如梭，在xx機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校的三年學(xué)習(xí)時(shí)間即將過(guò)去。在漫長(zhǎng)的人生旅程中，三年時(shí)間并不算長(zhǎng)，但對(duì)我而言，是磨礪青春、揮灑書(shū)生意氣的三年，也是承受師恩、增長(zhǎng)才干、提高學(xué)識(shí)的三年。我將以一個(gè)新xx機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)生的面貌，重新投入到火熱的工作和事業(yè)中。在此，謹(jǐn)對(duì)培育我的母校、教導(dǎo)我的老師、幫助我的同學(xué)們致予最誠(chéng)摯的謝意和敬意。</p><p>　　在此，我特別要感謝我的論文指導(dǎo)老

54、師xx老師。老師是xx機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校眾多老師學(xué)人中的佼佼者，他學(xué)識(shí)淵博，專(zhuān)業(yè)精通，對(duì)教育事業(yè)懷著深厚的感情；他誨人不倦，與同學(xué)們保持著良好的溝通并經(jīng)常給予科學(xué)的指導(dǎo)和熱心的勉勵(lì)。就本篇畢業(yè)論文總結(jié)報(bào)告而言，從提綱、草擬、修改到最后定稿，xx老師都給予了一而再、再而三的精心批閱，每個(gè)環(huán)節(jié)都凝結(jié)老師努力的付出和辛勞的汗水。毋庸諱言，老師的道德文章將成為我人生的座標(biāo)和里程碑。</p><p>　　我還要感謝給予我很多

55、關(guān)心和幫助的同學(xué)們，三年學(xué)習(xí)生活使我們結(jié)下深厚的友誼。俗話(huà)說(shuō)天下沒(méi)有不散之筵席，在畢業(yè)之際，我衷心地同學(xué)和朋友們?cè)谝院蟮娜松缆飞显阶咴綄拸V，也深深相信在未來(lái)的日子里我們將一路攜手前行，會(huì)有很多的碰撞和交流，我們將始終記得我們?cè)谝黄鸬纳钆c學(xué)習(xí)，這將是我克服困難、不斷前進(jìn)的精神動(dòng)力。</p><p>　　最后對(duì)老師，同學(xué)和家人再次致以我最衷心的感謝！</p><p><b>　

56、　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 劉守義. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002</p><p>　　[2] 王福瑞．單片微機(jī)測(cè) 控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1998</p><p>　　[3] 曾　波．?dāng)?shù)控恒流源．電子世界，第九期，2005</p><p>　　[4]

57、何希才．電子電路．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003</p><p>　　[5] 李義府．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)．長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)出版社，2004</p><p>　　[6] 李朝青．單片機(jī)原理及接口技術(shù)．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994</p><p>　　[7] 黃小平,藍(lán)德良,孫宏暉等. 精密多功能恒流源. 計(jì)量技術(shù),2001.</p>