LED可控恒流源驅動(dòng)系統設計方案

3.2LED驅動(dòng)電路

圖4所示的電路可以很方便地實(shí)現電壓/電流的轉換。運放U1A構成比較器，U1C構成電壓跟隨器，起負反饋作用。輸入信號Vi與反饋信號Vf比較，在比較器U1A的輸出端可得輸出電壓V1，V1控制運放U1B的輸出電壓V2，從而改變三極管Q1的輸出電流IL，而輸出IL又影響反饋電壓Vf，到達跟蹤輸入電壓Vi的目的。輸出電流IL的計算式為IL=Vf/R13，因負反饋使Vi=Vf，故而IL=Vi/R13.若R13取值為10Ω，則可實(shí)現0~5V/0~500mA的V/I轉換；若所選擇器件的性能參數穩定，運放UA1，UA2的放大倍數足夠大，則其轉換精度較高。V13的電壓由單片機配合D/A輸出控制，可很方便實(shí)現數字恒流源輸出。

3.3D/A轉換電路

DA轉換電路如圖5所示。

4 軟件設計

軟件系統的任務(wù)主要有D/A轉換、步進(jìn)加減、鍵盤(pán)掃描、液晶顯示、時(shí)鐘等功能。為了將所有任務(wù)有序的組織起來(lái)，軟件系統采用前后臺結構。其中鍵盤(pán)掃描、液晶顯示，放在主程序中，D/A轉換任務(wù)需要定周期運行，放在時(shí)基中斷服務(wù)子程序中運行，有效的保證了重要任務(wù)能及時(shí)執行。

系統采用看門(mén)狗技術(shù)，若程序出現死循環(huán)或者跑飛現象，單片機內部的看門(mén)狗將使單片機復位，將單片機重新拉回有序的工作狀態(tài)。

4.1主程序

系統上電復位后，主程序首先完成系統初始化，其中包括I/O口，中斷系統，定時(shí)器/計數器等工作狀態(tài)的設置，系統變量賦初值等工作。

完成系統初始化后打開(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，根據鍵值完成設定預置電流值、步進(jìn)加減、時(shí)鐘調節等，并通過(guò)LCD顯示輸出電流值和時(shí)間。主程序流程圖如圖6所示。

4.2D/A轉換程序

D/A轉換器DAC0832的接口形式為并行接口，因此在對DAC0832進(jìn)行操作時(shí)需要考慮到時(shí)序問(wèn)題。D/A的控制流程圖如圖7所示。

4.3時(shí)鐘程序

由于時(shí)鐘沒(méi)有借助任何外圍器件，僅依靠單片機內部定時(shí)器來(lái)完成時(shí)鐘運行，因此對定時(shí)器進(jìn)行操作時(shí)采用溢出中斷法，秒、分、時(shí)的過(guò)渡采用累加跳轉處理法。時(shí)鐘的控制流程如圖8所示。

5 測試結果與分析

5.1測試儀器

本系統的測試儀器為4位半數字萬(wàn)用表（勝利VC9806+），示波器。

5.2測試數據

測試數據如表1所示。

測試結果分析：由表1可知輸出電流滿(mǎn)足要求，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)，由于系統散熱性能不夠優(yōu)良導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)系統工作時(shí)采樣電阻與LED燈發(fā)熱引起誤差，但總的看來(lái)，該電流源有較好的精度。

5.3難點(diǎn)分析

恒流源的設計與制作過(guò)程遇到的主要難點(diǎn)在于如何減少紋波。通過(guò)仔細分析，確定要使紋波盡可能小，需要運算放大器的電源和輸入端信號要穩定。因此。采用獨立電源供電，保證了放大器有穩定電源電壓，進(jìn)而使輸出較小的紋波電流成為可能。然而，當將控制電路與主電路結合在一起時(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，加到運算放大器的輸入端將紋波放大，導致輸出電流紋波加劇。為解決這一問(wèn)題，我們在運放輸入端并聯(lián)電容，以達到濾波的目的，從而較好的解決紋波問(wèn)題。

本系統以8位STC89C52單片機控制、調整主電路輸出電流，并通過(guò)液晶顯示電流值，完成了數控恒流源的制作。驅動(dòng)電路是由運算V/I轉換電路構成電流閉環(huán)反饋控制系統構成，根據運算V/I轉換電路構成電流閉環(huán)反饋控制系統計算出的值和測試結果非常接近，恒流特性較好。通過(guò)按鍵調節D/A輸出電流，實(shí)現了輸出電流可調，步進(jìn)加、減等功能。該驅動(dòng)硬件電路簡(jiǎn)單，可靠性好，實(shí)時(shí)性強，調整方便，性?xún)r(jià)比高。該方案稍加改造即可實(shí)現各類(lèi)容量的直流恒流系統。