基于AT89S52的多功能數(shù)控電流源設(shè)計(jì)
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D／A轉(zhuǎn)換的電路如圖3所示。
1．4 V／I轉(zhuǎn)換部分
V／I轉(zhuǎn)換電路采用高精度集成運(yùn)放OP07作為比較放大器，DA的輸出電壓經(jīng)跟隨器與比較器的同向端相連，比較器的反向端與采樣電阻的相連，使電流預(yù)設(shè)值與測(cè)量值直接進(jìn)行比較，±12 V電源為OP07提供電源電壓，運(yùn)放的輸出電壓信號(hào)控制達(dá)林頓復(fù)合三極管的導(dǎo)通，經(jīng)模擬閉環(huán)反饋調(diào)整使電流達(dá)到設(shè)定值，TIP41(10 A)是大功率PNP三極管，在本設(shè)計(jì)中的主要功能是實(shí)現(xiàn)功率放大。
采樣電阻將電流信號(hào)以電壓的形式加到運(yùn)放的輸入端，由此構(gòu)成的電流并聯(lián)負(fù)反饋電路，可以減輕后級(jí)電路對(duì)D／A的干擾，從而得到恒流輸出，大大提高了電流源的穩(wěn)定性。
根據(jù)運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)可知，負(fù)載電流僅與輸入電壓和采樣電阻的阻值有關(guān)，而與負(fù)載電阻的大小無(wú)關(guān)。當(dāng)輸入電壓保持不變時(shí)，負(fù)載電阻在一定范圍內(nèi)變化，而輸出電流將保持不變，由此構(gòu)成恒流源電路。本設(shè)計(jì)方案的一個(gè)主要特點(diǎn)是，采用康銅絲做采樣電阻，康銅絲的溫度系數(shù)約為5 ppm／℃，當(dāng)有電流流過(guò)電阻是引起的溫度升高對(duì)其阻值影響不會(huì)太大，其溫度特性較好。電路中各電阻均應(yīng)選用精密電阻，以達(dá)到能高的V／I轉(zhuǎn)換精度。V／I轉(zhuǎn)換部分電路圖如圖4所示。
1．5 人機(jī)接口
為了能夠更好地顯示更多信息，且能直接輸入電流值。使用4x4鍵盤(pán)和LCD顯示屏構(gòu)成人機(jī)接口。使用AT89S52、薄膜鍵盤(pán)和LCD顯示屏YM12864R構(gòu)成人機(jī)接口。
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的主程序流程圖如圖5所示，由主程序?qū)崿F(xiàn)整體控制，系統(tǒng)的功能子程序主要包括A／D轉(zhuǎn)換子程序，A／D轉(zhuǎn)換處理子程序，延時(shí)子程序，鍵盤(pán)處理子程序，液晶顯示子程序等。
程序開(kāi)始運(yùn)行后，首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，顯示初始設(shè)定的電流值和實(shí)際采樣得到的電流值，然后檢測(cè)是否有鍵按下，若有則進(jìn)入按鍵處理子程序。由于采樣電阻隨溫度變化，因此軟件設(shè)計(jì)中需根據(jù)實(shí)際測(cè)得的變差數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際電流與電流理論值直接的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行溫度補(bǔ)償，使實(shí)際輸出電流值與預(yù)設(shè)電流值之間的變差保持在誤差允許范圍內(nèi)。
2．1 D／A轉(zhuǎn)換部分
D／A轉(zhuǎn)換器選用TLV5618，TLV5618是串行輸入的12位高精度快速D／A轉(zhuǎn)換器，能夠輸出二倍于基準(zhǔn)電壓的電壓信號(hào)。其基準(zhǔn)電壓是由MC1403提供的2．5 V電壓，因此經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換后得到的輸出為0～5 V。12位D／A轉(zhuǎn)換器，分辨率為1／4 096，選采樣電阻為0．1Ω，D／A輸出分辨率為1 mA的電流，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)10 mA，能夠滿足本設(shè)計(jì)的要求。
TLV5618的時(shí)序轉(zhuǎn)換圖如圖6所示。
根據(jù)上述時(shí)序圖，編寫(xiě)DA轉(zhuǎn)換子程序，其流程圖如圖7所示。
評(píng)論