一種基于單片機的數控直流恒流源的設計

3.3 數控部分

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

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

鍵盤(pán)為8×2按鍵式鍵盤(pán)，當有按下時(shí)，向CPU申請中斷，CPU在中斷程序中讀取鍵盤(pán)編碼，作相應處理。0-9號按鍵用來(lái)輸入0.02～2A的預置電流，在輸出端輸出相對應的電流，10號按鍵為單片機手動(dòng)復位清零鍵。

鍵盤(pán)/顯示接口電路：在設計鍵盤(pán)/顯示接口電路時(shí)，使用8279鍵盤(pán)/顯示控制器，它能實(shí)現對鍵盤(pán)的自動(dòng)掃描，并對顯示器進(jìn)行自動(dòng)刷新。

4 電路測試與分析

4.1 測試方法

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

用萬(wàn)用表測1和2兩端的值為實(shí)測電流值;用低頻毫伏表測3和4兩端的值為輸出紋波電壓值。誤差百分率測試：為了比較測量值和真實(shí)值的誤差，我們在20～2000mA之間選定了六個(gè)值相比較，測量數據記錄如表1所示，誤差百分率計算公式為：

(2)

式中：I1為顯示值，I2為測量值。

圖4 測試方法框圖

4.2 測試結果記錄

負載為5Ω時(shí)，輸出電流預置值、顯示值和測試值的對照表，見(jiàn)表1所示。

表1 顯示值與測量值對照表(RL=5Ω)

當改變負載電阻（R_L=20Ω）時(shí)對恒流值的影響，其測試數據如表2所示。

表2　當R_L=20Ω時(shí)，測試數據記錄表

4.3 誤差分析

從測量結果來(lái)看，系統的誤差主要來(lái)源于：

⑴ 運算放大器和MOS管的電流放大倍數不夠大或者不穩定;

⑵D/A 轉換器和A/D轉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基準電壓的穩漂引起的誤差。

5 結論

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

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