一種基于單片機(jī)的數(shù)控直流恒流源的設(shè)計(jì)

3.3 數(shù)控部分

89C51單片機(jī)基本系統(tǒng)：數(shù)控核心采用89C55單片機(jī)與EEPROM ,RAM，地址鎖存器74LS373組成單片機(jī)的基本系統(tǒng)，并對(duì)P2口的P2.0經(jīng)74LS138地址譯碼后作為8279的選通信號(hào)。在89C51引腳X1和X2接入晶振Y1和微調(diào)電容C5,C6就構(gòu)成了時(shí)鐘電路，值為12MHZ[4-5]。

系統(tǒng)采用了上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。上電復(fù)位要求接通電源后，單片機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。手動(dòng)復(fù)位要求在電源接通的條件下，在單片機(jī)運(yùn)行期間，操作按鈕開(kāi)關(guān)10使單片機(jī)復(fù)位。上電自動(dòng)復(fù)位通過(guò)外部復(fù)位電容C4的充電來(lái)實(shí)現(xiàn)。按鍵手動(dòng)復(fù)位是通過(guò)復(fù)位端經(jīng)電阻和Vcc接通來(lái)實(shí)現(xiàn)。

鍵盤(pán)為8×2按鍵式鍵盤(pán)，當(dāng)有按下時(shí)，向CPU申請(qǐng)中斷，CPU在中斷程序中讀取鍵盤(pán)編碼，作相應(yīng)處理。0-9號(hào)按鍵用來(lái)輸入0.02～2A的預(yù)置電流，在輸出端輸出相對(duì)應(yīng)的電流，10號(hào)按鍵為單片機(jī)手動(dòng)復(fù)位清零鍵。

鍵盤(pán)/顯示接口電路：在設(shè)計(jì)鍵盤(pán)/顯示接口電路時(shí)，使用8279鍵盤(pán)/顯示控制器，它能實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤(pán)的自動(dòng)掃描，并對(duì)顯示器進(jìn)行自動(dòng)刷新。

4 電路測(cè)試與分析

4.1 測(cè)試方法

測(cè)試所用儀器：數(shù)字萬(wàn)用表，外接220V交流電源，低頻毫伏表。測(cè)試方法框圖如圖4所示。圖中RL為負(fù)載電阻，RS為取樣電阻，0.5Ω。

用萬(wàn)用表測(cè)1和2兩端的值為實(shí)測(cè)電流值;用低頻毫伏表測(cè)3和4兩端的值為輸出紋波電壓值。誤差百分率測(cè)試：為了比較測(cè)量值和真實(shí)值的誤差，我們?cè)?0～2000mA之間選定了六個(gè)值相比較，測(cè)量數(shù)據(jù)記錄如表1所示，誤差百分率計(jì)算公式為：

(2)

式中：I1為顯示值，I2為測(cè)量值。

圖4 測(cè)試方法框圖

4.2 測(cè)試結(jié)果記錄

負(fù)載為5Ω時(shí)，輸出電流預(yù)置值、顯示值和測(cè)試值的對(duì)照表，見(jiàn)表1所示。

表1 顯示值與測(cè)量值對(duì)照表(RL=5Ω)

當(dāng)改變負(fù)載電阻（R_L=20Ω）時(shí)對(duì)恒流值的影響，其測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所示。

表2　當(dāng)R_L=20Ω時(shí)，測(cè)試數(shù)據(jù)記錄表

4.3 誤差分析

從測(cè)量結(jié)果來(lái)看，系統(tǒng)的誤差主要來(lái)源于：

⑴ 運(yùn)算放大器和MOS管的電流放大倍數(shù)不夠大或者不穩(wěn)定;

⑵D/A 轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器存在一定的量化誤差;

⑶取樣電阻可能因溫度的變化引起了誤差;

⑷基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)漂引起的誤差。

5 結(jié)論

本文是以AT89C55單片機(jī)為核心控制部件，通過(guò)由運(yùn)算放大器和功率放大電路組成電流負(fù)反饋系統(tǒng)，來(lái)完成輸出電流的控制和恒定，從而提高了系統(tǒng)的精度。它的輸出電流可在0.02～2A之間變化，隨負(fù)載和環(huán)境溫度變化較小。該系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單、成本低、功耗小、可靠性高,具有較為廣闊的市場(chǎng)前景和應(yīng)用價(jià)值。

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