数控电流源(程序+原理图+测量数据)

1、 数控电源设计(程序+原理图+测试数据)目 录摘要21. 方案设计、比较与论证3 1.1 方案设计与论证3 1.2 方案论证 42. 系统硬件电路设计5 2.1 电源模块 5 2.2 数控模块6 2.3 稳压输出模块 93. 软件设计 11 3.1 主流程图11 3.2 电压步进增减流程图124. 系统测试结果 13 4.1 测试仪器13 4.2 测试方法 13附录1:源程序14摘要本系统以AT89S52高档8位单片机为核心处理器，主要控制输出电压，最后显示在LED上。在简易数控直流电源中，通过两个按键控制电压步进增减，单片机将数值信号送到DAC0832，转换成模拟信号，经过OP-07和LF3

2、56运算放大器，在经过TIP122和TIP127构成闭环推挽输出电路，将电压输出。AT89S51主要是控制输出电压，信号处理，LED显示。关键字：单片机，数模转换，数控电源. 简易数控直流电源设计1. 方案设计、比较与论证1.1 方案设计与论证方案一： 为了完成题目的所要设计的各种功能，将整个电源分成三个部分：数控部分、稳压输出部分和供电系统。框图如图1所示： 图1： 方案一原理图方框图数控部分 主要由数字电路构成，它要完成键盘控制，预置拔码开关输入控制、电压控制字输出，数码管显示控制、电流过流时的软件保护及报警等功能。由于数控部分功能较多，选用了新华公司的8位单片机C8051F020。C80

3、51F020实现数控功能的框图如图2所示： 图2： 方案一数控部分 数控部分的核心是一个C8051F020最小应用系统。 用两个键盘作为输入控制,键盘接到C8051F020的P3的两个端口。控制输出电压。在通过LED显示。 预置电压输入电路有8个开关组成。接到P1口。四个开关接到P1口的低四位，表示预置电压的整数，四个开关接到P1口的高四位，表示预置电压小数位。电源加电时，在初始化程序中CPU从P1口读入预置值，根据预置值输出电压控制字，实现开机预置。然后通过LED显示。输出电压通过万用表测出与输入的电压是否一样。软件过渡保护和报警通过中断实现。稳压输出电路含有过流检测电路，当电源过流时，过流

4、检测电路输出低电平，送到CPU的INT1申请中断，CPU接收后，延时0.5s，再次检测是否过流，若仍然过流，并行以下气操作：电压控制字置为0；控制数码管全灭全亮，交替闪烁；CPU的P3.脚送出约1KHz的方波,经三极管驱动后推动蜂鸣器发出报警声。 数控部分与稳压输出部分的接口有两个：一个是由数控部分到稳压部分的电压控制字宽度为8位；另一个稳压部分给数控部分的过渡指示信号。方案二：此方案采用ATMEL 公司的8位单片机AT89S52作为控制处理器。89S52实现数控功能的框图如图3所示：该方案与方案一控制与供电部分的原理大同小异。只是控制芯片不同过流保护 报警基准电压 输出电压放大DAC0832

5、2LED显示2个按键 89S52。 图3： 方案二的数控部分1.2 方案论证 两个方案均可行。 方案一采用了C8051F020作为控制芯片，C8051F020I/O口有8个，不要扩展外接口，特殊功能寄存器有100个，程序存储器空间有64K字节，数据存储器空间有4K+256字节，处理速度快。可是在在软件编程的时候特殊寄存器设置麻烦，有些端口不能位选，价格比较贵。方案二采用89S52作为控制芯片。89S52I/O口只有四个，程序员存储器空间有8K字节，数据存储器空间有256字节。处理速度一般。I/O口可以实现设计所要的端口，程序存储器和数据存储器空间都够用了，处理速度可以满足硬件处理要的速度。而且

6、软件编程简单，价格便宜。 相比之下，选用方案二。 2.系统硬件电路设计本系统的硬件电路设计共包括4个模块：1、电源模块2、数控模块3、稳压输出模块。2.1 电源模块 设计的芯片供电的电源电路如图4所示：电源部分输入220V/50Hz交流电,输出全机所需要的三种电压:+5V,+15V和-15V。+5V主要提供数控部分和D/A转换芯片使用，电流最大约为400mA；+15V作为运放的正电源，同时也是稳压输出电路的主电源，最大电流约650mA；-15V作为运放的负电源同时也给基准电压源（LM336，-5V）供电，该电流较小，不超过50mA， 电路中7805和7815负载重，功耗大，应加装散热片。图4：

7、 电源模块 2.1.1 电源(0.6A) 15V电源电路如图4所示。 对于滤波电容的选择，要考虑三点：整流管的压降；7815/7915最小允许压降Ud；电网波动10。由此而计算得允许纹波的峰-峰值 按近似电流放电计算，并没=（通角），则 C= 故选取滤波电容C=2200uF/30V 2.1.2 +5V电源(1A) +5V电源电路如图4所示。计算允许的最大纹波峰-峰值 故选取滤波电容C=4700uF/16V。2.2 数控模块主要由数字电路构成，要完成键盘控制、预置拔码开关输入控制、电压控制字输出、数码管显示控制、电流过流保护等功能。由于控制功能多，选用89S52最小应用系统，如图5所示： 图5：

8、 数控模块2.2.1 89S52应用最小系统89S52最小应用系统包括一片89S52CPU芯片和一片74LS137。89S52单片机是一种低功耗/低电压、高压能的8位单片机，它采用了CMOS工艺和ATMEL公司的高密度非易失性存储器（NURAM）技术，而且其输出引脚和指令系统都和指令系统都与MCS-51兼容，是一种功能强、灵活性高且价格合理的单片机，可方便应用于各种领域控制领域。89S52是51系列中的高性能的单片机。89S52单片机功能主要有：8位的CPU，8KB可编的片内程序存储器（Flash ROM），256B的片内数据存储器（RAM），32条可编程I/O口线，2个16位定时器/计数器，

9、6个中断源，21个专用寄存器，1个全双工串行I/O口，可实现多机通信，三级程序存储器保密，片内时钟振荡器，具有两种省电方式：空闲方式（Idel Mode）和掉电方式（Power Downode），看门狗定时器等。89S52单片机内部结构如图所6示。按功能分，它可由以下五部分组成，即微处理器（CPU）、存储器、I/O端口、定时/计数器和中断系统。各引脚分布如图6所示：图5： 89S52内部结构框图 图6； 89S52引脚分布图2.2.2 显示器接口电路LED显示电路有静态显示和动态显示，静态显示是指所有的LED数码管同时显示，这种显示方法使得软件结构比较简单，显示效果好，不过电路结构比较复杂，占

10、用处理器的端口较多，功耗也较大。动态显示是指处理器定时地对LED数码管扫描，数码管分时工作，每次只有一个数码管显示，由于扫描的频率比较高，又因人眼的视觉暂留，所以，看起来，似乎所有的数码管同时在显示，采用这种方法的电路结构变得较简单，占用处理器的端口较少，功耗也较低，不过软件结构比较复杂，必须要在软件中消隐，而且显示的效果受到扫描频率的影响。由于本系统中要显示的数据只有两位，若采用静态显示，由于前级要接译码器，只需一个8位I/O口即可，电路结构不是很复杂，分别将两个译码器并接到单片机的P0口上即可，而且软件结构也很简单。显示电路如图3.6所示。 图7： LED显示模块 2.3 稳压输出模块稳压

11、输出模块原理图如图8所示。这部分将控制部分送来的电压控制字数据转换成稳定电压输出。它由数/模转换器（DAC0832）、集成运放OP-07、LF356、晶体三极管VT8（TIP122）、VT9（127）、VT10（9014）、VT11（9015）、基准电压源LM336-5组成。1.3.1 主电路的工作原理能参数计算电压输出范围09.9V，步进0.1V，共有100种状态，8位字长的D/A转换器具有256状态，能满足要求。设计中用两个电压控制代表0。1V，当电压控制字从0，2，4198时，电源输出为0V，0.1V，0.2V9.9V。电路选用的D/A转换芯片是DAC0832，该芯片价价廉且精度较高。D

12、AC0832属于电流输出型D/A，输出的电流随输入的电压控制字线性变化。若要得到电压，还需要外接一片运放来实现电流到电压的转换。该运放输入端的输入电流对转换精度影响很大，DAC0832输出的电流有几十微安的变化，若运放输入端的输入电流为0。1UA，如UA741的输入电流约为此值，且有一定变化，则会引入相当于12个电压控制字的误差，因此应选用高输入阻抗的运放，如JFETL输入的运放LF356（或OP07），它的输入电流可以忽略。DAC0832需外接基准电压具有高稳定度和低纺波，故选取LM336-5作为基准源。当DAC0832采用5V基准电压时，D/A转换电路的满幅输出为5V（电压控制字为255）

13、。由于实际用到的最大电压控制字为198，因此D/A部分最大输出电压为 将它写成通式,即 图8： 稳压输模块D/A转换部分输出电压Ui作为电源功放级的输入电压。功率级由U9(LF356)和VT8(TIP122)、VT9（TIP127）构成闭环推挽输出电路。该电路属于典型的电压串联负反馈电路。于是可以写出输出电压Uo与输入电压Ui的关系式，即 将式代入得 当Ui=3.882V，=9.9V由上述方程可求得。现选取的精密多圈电位器。当CPU输入电压控制字时，Ui=3.882V，调节使Uo=9.9V。1.3.2 由图所示，VT10、VT11构成过流保护电路。正常工作时，VT10集成电路电来为-15V，使

14、VT8截止，A点输出高电平，不触发中断。当输出电流过大时（例如Io>500mA）时，取样电阻R16上的压降>0.75V。调节RP3使VT7的UBE>0.6V时，VT7管会导通，VT7的等电极电平提高,于是VT8也导通,A点呈现低电平，触发9031中断,执行中断保护程序。 3软件设计3.1 主流程图4、系统测试结果4.1 测试仪器 MF-47万用表，TKS-588仿真机。4.2 测试方法 根据题目各项技术指标要求作了系统全面的测试。通过键盘输入各项参数，控制输入的电压步进增减电压从09.9V娈化。通过一组开关实现电压预置。 4.2.1输出端空载时 数据记录(室温)1234567

15、891011输出电压(V)0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.09.9实测电压(V)0.0090.9872.0013.0044.0165.0276.0246.9897.9988.9959.9084.2.2带载500mA时 数据记录时(室温)1234567891011输出 电压(V)0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.09.9实测电压(V)0.0000.9921.9982.9993.9965.0005.9906.9867.9538.9479.854附录:源程序#include<AT89X51.H> #include <intrins.

16、h> #include "regx51.h" /本程序设定S9键为增加键,当按住S9键不松开时,输出Vout以0.1V连续步进, /直至键S9松开,当以一定的时间间隔点动S9键时,输出Vout也为点动步进 /递减键S11的功能与S9基本相同时,输出电压的值显示在3个LED上 unsigned char ;BJF;COUNTW;Disdata ; unsigned int i,k;int R1,R2,R3; /const char table11=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92, 0x82 ,0XD8,0x80,0x90,0xFF; cons

17、t char table11=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0xff; /不带小数点的显示段码表 /const char table011=0X40,0X79,0X24,0X30,0X19,0X12,0X02,0X78,0X00,0X10, 0xFF; const char table011=0xBf,0x86,0xDb,0xCf,0xE6,0xEd,0xFd,0x87,0xFf,0xEf,0xff; /带小数点的的显示段码表 unsigned char code scan_con3=0xfb,0xfd,0xfe;/3位列扫

18、控制字unsigned char s3; /定义一个显示缓冲数组 /把需要显示的数字装入显示缓冲数组 void sfz() s0=R1; /小数点位数 s1=R2; /整数个位 s2=R3; /整数十位 /系统各寄存器初始化子程序 void initial() R1=0; R2=0; R3=0;P2=0XC0; /全为0P3=0XFF; /控制管P1=0X00; /初始化02.0，5.12/256=0.02,20*0.02=0.4,0.4*5=2V;sfz(); /把需要显示的数字装入显示缓冲数组 void delay10ms() unsigned char i,j; for(i=20;i&g

19、t;0;i-) for(j=248;j>0;j-); /显示子程序 void display() for(COUNTW=0;COUNTW<3;COUNTW+) Disdata=sCOUNTW; if(COUNTW=1) Disdata=table0Disdata; /第二位需要显示小数点 else Disdata=tableDisdata; P2=scan_conCOUNTW; P0=Disdata; delay10ms(); /键扫描子程序 void KEYSCAN() while(1) while(1) if (P3_4=0) break; else if(P3_5=0)break; delay10ms(); /若有键按下,则软件延时 if (P3_4=0)break; /若还有键按下,则终止循环扫描,返回 else if(P3_5=0)break; /键服务子程序 void keyserve() if(P3_4=0) BJF=0X01; /S9键按下,步进加标志置1 if(P3_5=0) BJF=0X00; /