資源描述：
《數(shù)控恒流源設(shè)計報告》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、數(shù)控恒流源的設(shè)計摘要：本設(shè)計采用STC單片機STC12C5A60S2作為直流恒流源的控制、顯示和輸出電流檢測核心，實現(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)碼管實時顯示設(shè)定電流值和實測電流值；輸出電流控制采用STC12C5A60S2單片機的D/A口輸出模擬量；電流測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輸入口進行電流檢測和監(jiān)控。硬件電路恒流部分的控制端采用多個精密運算放大OP07接成閉環(huán)反饋控制形式，受控部分采用達林頓管進行擴流、精確輸出設(shè)定電流
2、。電源部分采用大功率變壓器供電，多級電容濾除紋波干擾；電源輸出采用三端穩(wěn)壓芯片進行穩(wěn)壓，并且利用大功率達林頓管進行擴流以滿足后級功率需求。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、負載模塊及鍵盤顯示模塊構(gòu)成，下面分別論證這幾個模塊的選擇。1、控制模塊的選擇方案方案一：采用AT89C51單片機進行控制。本設(shè)計需要使用的軟件資源比較簡單，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進行控制比較簡單，但是51單片機內(nèi)存只
3、有2k，程序比較多時可能存儲不夠。。方案二：采用STC12C5A60S2單片機進行控制。STC12C5A60S2單片機具有強大功能的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量時的數(shù)據(jù)采集，以及數(shù)字控制輸出；I/O口資源豐富，可以直接完成對鍵盤輸入和顯示輸出的控制；存儲空間大，能配合LCD液晶顯示的字模數(shù)據(jù)存儲。采用SPCE061A單片機，能將相當一部分外圍器件結(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之一在于電流的測量精度受到兩個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：由運算放大器構(gòu)成恒流電路運算放大器構(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。但是只由運放構(gòu)成的恒流電路，輸出電流同樣只能達到幾十毫安，遠遠不能滿足設(shè)計要求，因此必須加上擴流電路。方案三：由運算放大器加上擴流管構(gòu)成恒流電路采用運算放大器加上擴流管構(gòu)成
5、恒流電路，既能利用運算放大器準確的特性，輸出又能達到要求。采用高精度運算放大器OP07，更能增加其準確的性能；采用場效應(yīng)管IRF540進行擴流，具有很大的擴流能力，兩者結(jié)合，可以實現(xiàn)比較精確的恒流電路。鑒于上面分析，本設(shè)計采用方案三。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，測量電流一般采用的方法是測量電流流經(jīng)電阻兩端的電壓進行間接計算得到的。因此在產(chǎn)生電流或者測量電流值時，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、被用作電流測量，但是本題需要測量的是電流源的輸出電流，最大需要達到2A。因此即使是比較小的電阻，如1Ω電阻，通過2A電流時功率也已經(jīng)達到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電流時一定不會被燒斷。但是此時流過的大電流將會使電阻大量發(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，將產(chǎn)生比較嚴重的阻值溫度漂移。在產(chǎn)生電流的情況下，由于電
7、壓值與實際的電流值并非一一對應(yīng)，將產(chǎn)生錯誤的電流；在測量電流的情況下，測量電流也會隨著阻值的溫度漂移而產(chǎn)生嚴重的變化，將產(chǎn)生很大的測量誤差。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。水泥電阻是電流測量中很常用取樣電阻，其特點在于溫度漂移量非常小。經(jīng)過測試，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，只會引起0.02Ω左右的阻值變化，對電流的穩(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，進一步的減小溫度漂移帶來的影響。鑒于上面分析，本設(shè)計采用方案三。4、顯示模塊的選擇方案采用LED數(shù)碼管顯示。由于要求顯示測量值，用數(shù)碼管顯示已經(jīng)足夠。二、詳細軟硬件設(shè)計根據(jù)題目要求和以上論證，本設(shè)計的系統(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單片機通過檢測鍵盤輸入，經(jīng)過運算相應(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)過負載取出電壓值，由STC12C5A6
