单片机论文关于基于单片机数控直流电流源的设计论文范文参考资料

单片机论文关于基于单片机数控直流电流源的设计论文范文参考资料 摘要： 本系统采用AT89S51 单片机为控制核心，输以带反馈自稳定的串调恒压源，可以对200mA2000mA 的电流值进行设定，根据所设定的电流值，由A/D0832 对精密电阻电压的监控，由DAC0832 直接控制输出电流，形成闭环回路，最后由单片机设定的电流源基准电压与反馈值比较，得到输出值与设定值一致，实现数控输出。本系统主要由两大模块组成： 大功率压控电流源模块； 单片机应用系统模块。此外，本电流源采用LCD 显示界面，使用直观方便。 关键词：AT89S51 单片机 D/A0832 转换器 A/D0832 转换器 LCD 显示界面 ：TN8 ：A ：1003-9082 （xx） 05-0247-01 1.设计要求 输出电流范围：200mA2000mA，输出电压范围：030V。 可设置并显示输出电流给定值。 可设置并显示输出电压给定值。 具有“+”、“-”步进调整功能，电流步进10mA，电压步进0.1V。 2.总体规划 本文利用单片机作为核心控制制作数控直流电流源。设计过程中最关键的两个部分：系统硬件的设计和软件实现。 2.1 硬件设计 系统硬件设计包括：单片机作为主要核心控制部件，通过键盘预置输出电流值并采用液晶模块实时显示，实时显示控制信息完成人机交互界面设计。整个系统硬件部分由微控制器、电压- 电流转换、键盘、显示、直流稳压电源和系统电源设计几大模块。如何实现主控模块是整个系统中最关键的部分。主控模块由单片机及其相关软件组成，由程序对单片机的工作状态进行控制。 2.2 软件实现 深刻理解硬件特性，工作原理和工作过程，寻找出合理方案，最后采用C 语言编写去控制被控对象，并且调试优化产品功能。 总体设计规划框图如图1 所示： 图1 总体设计规划框图 1.设计思路 根据本系统的基本要求分析，采用D/A 转换后接运算放大器构成的功率放大，控制D/A 的输入从而控制电流值的方法。系统主要由控制器、电源、V/I 转换和电流检测等电路模块组成。控制器模块实现数码管显示、A/D 和D/A 转换、PID 调节，控制电压输出等功能。V/I 转换电路自身可以构建电流负反馈，以副控回路形式对负载电流进行快速调节；同时，负载电流经过A/D 反馈给单片机系统，借助于PID 算法则以主控回路形式对负载电路进行精确的控制。其原理示意图2 如下所示。 图2 系统结构原理图 2.总体设计 2.1 系统组成：控制单元AT89S51 单片机、A/D 和D/A 转换器、键盘、显示单元、电源系统、脉宽调制电路、负载。 2.2 设计原理：输入电压通过整流桥滤波整流电路，再经过脉宽调制电路，变压器等将电压转化为可控电压源。再加上采样电阻利用电压的可调调节输出电流。使输出电流在200mA2000mA，并且可设置并显示输出电流给定值。 3.系统硬件基本组成 为了实现输出电流范围在200mA2000mA，采用软硬件结合的方法对产生的直流电流信号进行处理。其中硬件系统设计由以下五大模块组成。 3.1 数控核心设计：该系统采用单片机为核心，采用目前比较通用的51 系列单片机。此单片机的运算能力强，软件编程灵活，自由度大，能够实现对*电路的智能控制。 3.2 D/A 转换芯片DAC0832：典型的D/A 转换芯片DAC0832，是采用CMOS 工艺制造的8 位单片D/A 转换器。8 位D/A，分辨率为1/256，选采样电阻为2 欧姆，D/A 输出分辨率为10mA 的电流，实现步进10mA，完全能够满*设计的要求。 3.3A/D 转换芯片ADC0832：ADC0832 与单片机的接口应为4 条数据线，分别是CS、CLK、DO、DI。但由于DO 端与DI 端在通信时并未同时有效并与单片机的接口是双向的，所以电路设计时可以将DO 和DI 并联在一根数据线上使用。 3.4 键盘电路：在进行电流设定值的调整中仅需要4 个按键，所以采用独立式按键的键盘接口，即可满足电路的设计要求。 3.5 显示电路：该系统要实现输出电流200mA2000mA，为了实现同时显示电流的设定值与检测值，需要用LCD 液晶显示器。 4.软件设计的总体思路 在硬件连接部分都完成的情况下，结合软件，输入程序到单片机里面，完成相应硬件部分的功能测试。一般情况下，软件设计非常强调将各个功能部分单独编程，可以把每个功能模块用一个或几个程序来实现。软件设计非常忌讳不同功能模块的程序编写在一起，对各部分不进行区别的混合在一起，使得程序缺少灵活性，在程序出现错误的情况下，要对程序进行修改，就会非常的麻烦繁琐。所以，在进行软件设计时，编写程序时，首先要理清思路，分清系统各部分有那几部分组成，对系统进行模块化，分模块时，要根据实际情况来，系统模块不应分的过少，不然系统软硬件依然存在灵活性小的问题，当然，系统分的模块过多，会使得系统过于复杂，过于分散，同样也是不利于系统整体功能的测试与实现。分好模块之后，针对某一个模块，以及模块的特定功能，进行编程。由于各部分的程序编写是针对各个功能模块的，其实是针对各个硬件部分功能的实现，所以调试时，硬件和软件的模块化作用就非常突出了。问题出现时，是软件还是硬件问题，都可以比较方便的检测出来。完成好各个模块的软硬件功能之后，将各个模块程序连接起来一起进行调试，最后构成整个控制系统的软件系统。 按照这种方式来是实现系统的软件设计，在有利于系统的测试的同时，也有利于系统的维护和