数控恒流源实习报告

1、桂林理工大学Guilin University of Technology电子系统设计创新与实践实习报告实习名称：电子系统设计创新与实践设计题目：数控恒流源 专业班级：电子信息工程13-3班 姓 名：徐XX 学号 指导老师：金X 李XX 实习时间：2016年3月1日至2016年3月25日 目 次第1章 绪论.1第2章 总体技术方案.1第3章 硬件系统设计.2第4章 软件系统设计.4第5章 装置样机的制作与调试 .17第6章 实验测试.18第7章 总 结.18参考文献.191. 绪论1.1 题目数控恒流源设计。1.2 研究目标与意义（1） 总体目标（1）输入电压：交流24V；（2）输出电流：20

2、0500mA可调；（3）电阻性负载，负载电阻范围：201K；（4）负载电阻上最大输出电压：25V；（限制最大功率，在功率允许范围内保证恒流指标）；（5）要求在输入交流电压变化±15%时，输出电流变化不大于±2%；（6）要求在负载电阻在201K之间变化时，输出电流变化不大于±2%；（7）数字显示输出电流、输出电压；（8）数字分档控制输出电流，相邻两档步进量10mA；(2)研究意义目前市面上恒流源效率低、精度低、响应速度慢、调整校正时间长、方法复杂、扩展升级性能较差等缺点,难以提高产品竞争力。实际应用中很多地方都需要用到高效恒定电流源,特别是现代消费类电子、控制类电子

3、、电力电子技术、仪器与仪表、大屏幕高亮度LED等对电源要求特别高而且敏感1,高性能电源可以极大提高电子产品使用寿命和稳定性。基于MSP430单片机低功耗高效数控恒流源,具有精度高、效率高,响应速度快、适应性强、输出不随输入电压、负载变化而变化等特点,输出200mA-500mA恒定直流电流,采用单片机A/D和D/A转换模块TLC5615输出,输出效率可达90以上,具有广阔市场应用前景。2.总技术方案 控制部分供电电源恒流部分供电电源接口电路单片机D/A恒流源电路LCD显示键盘A/D 图2.1数控恒流源原理框图3硬件系统设计3.1硬件原理图如图3.1所示，硬件电路总原理图。具体模块工作功能将由负责

4、硬件电路的组员吴龙俊阐述，在此不行复述。图3.1硬件总原理图3.2 PCB布线具体布线工作由组员进行，我还是动手做了部分布线，最后没有得到导师金红老师的通过，由吴龙俊进行了最后布置与修改，从吴龙俊身上学到了不少技巧，感谢本次实习。图3.2PCB布线4.软件系统设计4.1程序流程图开始While主循环A/D采样LCD显示KEY2判断键值调用键值子程序2调用键值子程序2D/A转换LCD显示返回主循环4.2程序设计总方案由于本人在本次实习中负责软件程序调试，经过多次硬件改变，做出多次程序改变，最终因成品未定，所以方案有所不同。4.2.1方案一：用MSP430F149ADC12进行，DA采用TLC56

5、15芯片，LCD用八线。程序包括LCD显示、AD采样、键值处理、键值子程序、DA芯片驱动程序（请分栏阅读）#include <msp430x14x.h>#include "cry1602.h"/*宏定义*/#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define Num_of_Results 32#define bell_delay 7000#define keyin (P1IN & 0x03) /K1=p1.0 k2p1.1#define DataDir P4DIR#define DataP

6、ort P4OUT#define Busy 0x80#define CtrlDir P3DIR#define CLR_RS P3OUT&=BIT0; /RS = P3.0#define SET_RS P3OUT|=BIT0;#define CLR_RW P3OUT&=BIT1;/RW = P3.1#define SET_RW P3OUT|=BIT1;#define CLR_EN P3OUT&=BIT2;/EN = P3.2#define SET_EN P3OUT|=BIT2;#ifndef _TLC5615_H_fengcheng_ #define _TLC5615_H

7、_fengcheng_ #define DA_DIN BIT5 #define DA_SCLK BIT6 #define CS BIT7 void delay20ms(void);unsigned long Curr_Volt;uchar shuzi = "0123456789."uchar tishi = "The volt is:"static uint resultsNum_of_Results; /保存ADC转换结果的数组 / is not used for anything.void Trans_val(uint Hex_Val); /*主函数

8、*/void main(void) uchar keyval;/定义全局变量 WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; /关闭看门狗 while(1) /按键程序循环 LcdReset(); /复位1602液晶 DispNChar(2,0,12,tishi); /显示提示信息 Disp1Char(11,1,'V'); /显示电压单位 P6SEL |= 0x01; / 使能ADC通道 ADC12CTL0 = ADC12ON+SHT0_8+MSC; / 打开ADC，设置采样时间 ADC12CTL1 = SHP+CONSEQ_2; / 使用采样定时器 ADC12IE = 0x0

9、1; / 使能ADC中断 ADC12CTL0 |= ENC; / 使能转换 ADC12CTL0 |= ADC12SC; / 开始转换 _EINT(); LPM0; P1DIR = 0xfc; /设置P1.6P1.7为键盘输入状态 P1DIR |=0XE0; /设置P1.5P1.7为DA输出状态 /P1SEL |=0x07; while(1) if(keyin != 0x03) delay20ms(); if(keyin != 0x03) keyval = keyin; while(keyin != 0x03); /等待按键放开 if(keyval = 0x02) /如果是 K1 键按下- p1

10、.0 Curr_Volt += 10; /DAC 的输出增加 20 个偏置量 Curr_Volt |=BIT5; /输出P1.5 else if(keyval = 0x01) /如果是 K2 键按下 p1.1 Curr_Volt -= 10; /AD 的输出减少1 0 个偏置量 Curr_Volt |=BIT5; /输出P1.5 /*函数名称：ADC12ISR功 能：ADC中断服务函数，在这里用多次平均的 计算P6.0口的模拟电压数值参 数：无 返回值 ：无*/#pragma vector=ADC_VECTOR_interrupt void ADC12ISR (void) static uin

11、t index = 0; resultsindex+ = ADC12MEM0; / Move results if(index = Num_of_Results) uchar i; unsigned long sum = 0; index = 0; for(i = 0; i < Num_of_Results; i+) sum += resultsi; sum >>= 5; /除以32 Trans_val(sum); /*函数名称：Trans_val功 能：将16进制ADC转换数据变换成三位10进制 真实的模拟电压数据，并在液晶上显示参 数：Hex_Val-16进制数据 n-变

12、换时的分母等于2的n次方 返回值 ：无*/void Trans_val(uint Hex_Val) unsigned long caltmp; uint Curr_Volt; uchar t1,i; uchar ptr4; caltmp = Hex_Val; caltmp = (caltmp << 5) + Hex_Val; /caltmp = Hex_Val * 33 caltmp = (caltmp << 3) + (caltmp << 1); /caltmp = caltmp * 10 Curr_Volt = caltmp >> 12; /

13、Curr_Volt = caltmp / 2n Curr_Volt是转换完的10位数 ptr0 = Curr_Volt / 100; /Hex->Dec变换 t1 = Curr_Volt - (ptr0 * 100); ptr2 = t1 / 10; ptr3 = t1 - (ptr2 * 10); ptr1 = 10; /shuzi表中第10位对应符号"." /在液晶上显示变换后的结果 for(i = 0;i < 4;i+) Disp1Char(6 + i),1,shuziptri);/*函数名称：delay20ms功 能：用于消抖的延时参 数：无返回值 ：无

14、*/void delay20ms(void) uint tmp; for(tmp = 12000;tmp > 0;tmp-); /* P1.5-DIN-|1 8|-VDD- P1.6-SCLK-|2 7|-OUT- P1.7-CS-|3 6|-REFN- DOUT-|4 5|-AGND- 参考电压，约1.5V最佳（此时最大输出约3V） D/A转换芯片 TLV5615 */ void delay(uint z) uint x,y; for(x=110;x>0;x-) for(y=z;y>0;y-); /DA转换函数，使用示范： /DA（0x3ff*0.1）;0x3ff为满值，对

15、应3V，0.1为倍数，此时输出0.3v。/编程软件可能提示警告，原因是参数中的0.1与0x3ff并非同一类型值，/但是无需理会，不影响结果void DA(uint date) P1DIR|=0xE0; /P1.5-P1.7设置为输出 uchar i; int din; date<<=6; P1OUT&= DA_SCLK; /sck=0; P1OUT&= CS; / cs=0; for(i=0;i<12;i+) din=date&0x8000; if(din=0) P1OUT&= DA_DIN; else P1OUT|= DA_DIN; P1OU

16、T|= DA_SCLK; /sck=1; date<<=1; P1OUT&= DA_SCLK; /sck=0; P1OUT|= CS; / cs=1; #endif/*函数名称：DispNchar功 能：让液晶从某个位置起连续显示N个字符参 数：x-位置的列坐标 y-位置的行坐标 n-字符个数 ptr-指向字符存放位置的指针返回值 ：无*/void DispNChar(uchar x,uchar y, uchar n,uchar *ptr) uchar i; for (i=0;i<n;i+)Disp1Char(x+,y,ptri);if (x = 0x0f) x =

17、0; y = 1;/*函数名称：LocateXY功 能：向液晶输入显示字符位置的坐标信息参 数：x-位置的列坐标 y-位置的行坐标返回值 ：无*/void LocateXY(uchar x,uchar y) uchar temp;temp = x&0x0f;y &= 0x01;if(y) temp |= 0x40; /如果在第2行temp |= 0x80; LcdWriteCommand(temp,1);/*函数名称：Disp1Char功 能：在某个位置显示一个字符参 数：x-位置的列坐标 y-位置的行坐标 data-显示的字符数据返回值 ：无*/void Disp1Char(

18、uchar x,uchar y,uchar data) LocateXY( x, y );LcdWriteData( data );/*函数名称：LcdReset功 能：对1602液晶模块进行复位操作参 数：无返回值 ：无*/void LcdReset(void) CtrlDir |= 0x07; /控制线端口设为输出状态 DataDir = 0xFF; /数据端口设为输出状态 LcdWriteCommand(0x38, 0); /规定的复位操作Delay5ms();LcdWriteCommand(0x38, 0);Delay5ms();LcdWriteCommand(0x38, 0);Del

19、ay5ms();LcdWriteCommand(0x38, 1);/显示模式设置 LcdWriteCommand(0x08, 1);/显示关闭 LcdWriteCommand(0x01, 1); /显示清屏LcdWriteCommand(0x06, 1);/写字符时整体不移动LcdWriteCommand(0x0c, 1);/显示开，不开游标，不闪烁/*函数名称：LcdWriteCommand功 能：向液晶模块写入命令参 数：cmd-命令， chk-是否判忙的标志，1：判忙，0：不判返回值 ：无*/void LcdWriteCommand(uchar cmd,uchar chk) if (ch

20、k) WaitForEnable(); / 检测忙信号?CLR_RS;CLR_RW; _NOP();DataPort = cmd; /将命令字写入数据端口 _NOP();SET_EN; /产生使能脉冲信号_NOP();_NOP();CLR_EN;/*函数名称：LcdWriteData功 能：向液晶显示的当前地址写入显示数据参 数：data-显示字符数据返回值 ：无*/void LcdWriteData( uchar data ) WaitForEnable(); /等待液晶不忙SET_RS;CLR_RW; _NOP(); DataPort = data; /将显示数据写入数据端口 _NOP()

21、;SET_EN; /产生使能脉冲信号_NOP(); _NOP(); CLR_EN;/*函数名称：WaitForEnable功 能：等待1602液晶完成内部操作参 数：无返回值 ：无*/void WaitForEnable(void) P4DIR &= 0x00; /将P4口切换为输入状态CLR_RS;SET_RW;_NOP();SET_EN; _NOP();_NOP();while(P4IN & Busy)!=0); /检测忙标志CLR_EN; P4DIR |= 0xFF; /将P4口切换为输出状态 /*函数名称：Delay5ms功 能：延时约5ms参 数：无返回值 ：无*/v

22、oid Delay5ms(void) uint i=40000; while (i != 0) i-; /*函数名称：Delay400ms功 能：延时约400ms参 数：无返回值 ：无*/void Delay400ms(void) uchar i=50;uint j; while(i-)j=7269;while(j-);4.2.2方案二：用MSP430F149ADC12进行，DA采用单片机内部程序处理，LCD用八线。由于调试主板硬件时导致DA芯片烧坏，故采用备用方案（下面程序请分栏阅读）#include "msp430f149.h"#include "cry160

23、2.h"#include "IIC.h"typedef unsigned char uchar;typedef unsigned int uint;/*LCD1602端口定义*/#define dat P4OUT /定义LCD1602的数据口为P4#define CLR_RS P3OUT &=BIT0 /置零P3.0位，也就是置零RS#define SET_RS P3OUT |=BIT0 /置壹P3.0位，也就是置壹RS#define CLR_RW P3OUT &=BIT1 /置零P3.1位，也就是置零RW#define SET_RW P3OUT

24、|=BIT1 /置壹P3.1位，也就是置壹RW#define CLR_EN P3OUT &=BIT2 /置零P3.2位，也就是置零EN#define SET_EN P3OUT |=BIT /置壹P3.2位，也就是置壹EN/*TLC5615端口定义*/#define DA_DIN_SET P1OUT |= BIT2 /CS=P1.0#define DA_DIN_CLR P1OUT &= BIT2#define DA_SCLK_SET P1OUT |= BIT1 /SCK=P1.1#define DA_SCLK_CLR P1OUT &= BIT1#define DA_CS_

25、SET P1OUT |= BIT0 /SCK=P1.2#define DA_CS_CLR P1OUT &= BIT0/*独立键盘端口定义*/#define keyin (P1IN & 0xc0) /K1=p1.7 k2p1.6#define Num_of_Results 32uchar shuzi = "0123456789."uchar tishi = "The volt is:"static uint resultsNum_of_Results; /保存ADC转换结果的数组 / is not used for anything.uch

26、ar DAC_Val; /DAC 输出数据void delay20ms(void); /延时uchar Write_DAC(uchar wdata);void Trans_val(uint Hex_Val); /转换AD真是模拟量并显示void main( void ) uchar keyval; WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; /停止看门狗 P3DIR |0x07; /设置lcd1602输出方向 P3SEL |0x07; P4DIR |=0xff; LcdReset(); /复位1602液晶 DispNChar(2,0,12,tishi); /显示提示信息 Disp1Ch

27、ar(11,1,'V'); /显示电压单位 P6SEL |= 0x01; / 使能ADC通道 ADC12CTL0 = ADC12ON+SHT0_8+MSC; / 打开ADC，设置采样时间 ADC12CTL1 = SHP+CONSEQ_2; / 使用采样定时器 ADC12IE = 0x01; / 使能ADC中断 ADC12CTL0 |= ENC; / 使能转换 ADC12CTL0 |= ADC12SC; / 开始转换 _EINT(); LPM0; /IO端口的选择 Set_IO(); /设置 IIC 端口 P1DIR = 0x3f; /设置P1.6P1.7为键盘输入状态 P1DI

28、R |=0x07; /设置P1.0P1.2为DA输出状态 P1SEL |=0x07; DAC_Val = 0xff; Write_DAC(DAC_Val); while(1) if(P1IN & 0xc0) != 0xc0) delay20ms(); if(P1IN & 0xc0) != 0xc0) keyval = P1IN & 0xc0; while(P1IN & 0xc0) != 0xc0); /等待按键放开 if(keyval = 0x40) /如果是 K1 键按下- p1.7 DAC_Val -= 10; /DAC 的输出减少 10 个偏置量 Writ

29、e_DAC(DAC_Val); /写入 DAC else if(keyval = 0x20) /如果是 K2 键按下 p1.6 DAC_Val += 10; /DAC 的输出增加 10 个偏置量 Write_DAC(DAC_Val); /写入 DAC else _NOP(); /*函数名称：delay20ms功 能：用于消抖的延时参 数：无返回值 ：无*/void delay20ms(void) uint tmp; for(tmp = 12000;tmp > 0;tmp-);/*函数名称：Write_DAC功 能：向 DAC 中写入输出电压数据参 数：无返回值 ：写入结果：1-成功，0-

30、失败*/uchar Write_DAC(uchar wdata) start(); write1byte(0x98); /DAC 的设备地址 if(check() write1byte(wdata >> 4); /写控制模式和电压数据的高四位 else return 0; if(check() write1byte(wdata << 4); /写电压数据的低四位 else return 0; if(check() stop(); else return 0; return 1;/*函数名称：ADC12ISR功 能：ADC中断服务函数，在这里用多次平均的 计算P6.0口的

31、模拟电压数值参 数：无返回值 ：无*/#pragma vector=adc12_vector_interrupt void ADC12ISR (void) static uint index = 0; resultsindex+ = ADC12MEM0; / Move results if(index = Num_of_Results) uchar i; unsigned long sum = 0; index = 0; for(i = 0; i < Num_of_Results; i+) sum += resultsi; sum >>= 5; /除以32 Trans_val

32、(sum); /*函数名称：Trans_val功 能：将16进制ADC转换数据变换成三位10进制 真实的模拟电压数据，并在液晶上显示参 数：Hex_Val-16进制数据 n-变换时的分母等于2的n次方返回值 ：无*/void Trans_val(uint Hex_Val) unsigned long caltmp; uint Curr_Volt; uchar t1,i; uchar ptr4; caltmp = Hex_Val; caltmp = (caltmp << 5) + Hex_Val; /caltmp = Hex_Val * 33 caltmp = (caltmp <

33、;< 3) + (caltmp << 1); /caltmp = caltmp * 10 Curr_Volt = caltmp >> 12; /Curr_Volt = caltmp / 2n ptr0 = Curr_Volt / 100; /Hex->Dec变换 t1 = Curr_Volt - (ptr0 * 100); ptr2 = t1 / 10; ptr3 = t1 - (ptr2 * 10); ptr1 = 10; /shuzi表中第10位对应符号"." /在液晶上显示变换后的结果 for(i = 0;i < 4;i+)

34、Disp1Char(6 + i),1,shuziptri);4.2.3方案三：用MSP430G2553ADC10进行，DA采用TLC5615，LCD用四线。由于同题目另一小组将单片机430F149损坏，而且我们经导师同意再次购买TLC5615芯片，故调换单片机给领外一组，本人再次调整程序（下面程序请分栏阅读）#include<msp430.h>#define LCD_EN_PORT P1OUT /以下2个要设为同一个口#define LCD_EN_DDR P1DIR#define LCD_RS_PORT P1OUT /以下2个要设为同一个口#define LCD_RS_DDR P1

35、DIR#define LCD_DATA_PORT P2OUT /以下3个要设为同一个口#define LCD_DATA_DDR P2DIR /一定要用高4位#define LCD_RS BIT6#define LCD_EN BIT7#define LCD_DATA BIT7|BIT6|BIT5|BIT4 /4位数据线连接模式#define DA_DIN BIT0 /*TLC5615端口定义*#define DA_SCLK BIT1#define CS BIT2/*独立键盘端口定义*/#define keyscan (P1IN & 0xc0) /K1=p1.7 k2p1.6#define

36、 KEY_IN (P1IN & 0X03) /按键P2.0-p2.1float aa=300;/初始值300mAfloat zh(float z);void key_int(void);void DA_conver(unsigned int DA_Value);void LCD_init(void);void LCD_init_first(void);void LCD_en_write1( void); /上升沿使能void LCD_en_write2(void); /下降沿使能void LCD_write_command(unsigned char command);void LCD

37、_write_data(unsigned char data);void LCD_set_xy (unsigned char x, unsigned char y);void LCD_write_string(unsigned char X,unsigned char Y, unsigned char *s);void LCD_write_char(unsigned char X,unsigned char Y, unsigned char data);void Disp_float(float f_data);void delay_1ms(void);void delay_nus(unsig

38、ned int n);void delay_nms(unsigned int n);void ADC_convert();unsigned char LCDBuf1="The current is: "unsigned int h,i,j,k,l,m,n,o,p;float temp,c,v,r,z;void main()WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;/ 关闭看门狗LCD_init_first();LCD_init();/key_int();delay_nms(100);while(1)float DAValue=0; DAValue=zh(aa);/定义输出的电压，电路中的电流，初始值 DA_conver(DAValue); delay_nms(10);P1SEL|=0x20;/使能ADC通道A5 ADC10CTL1|=INCH_5+ADC10DIV_1+CONSEQ_2; ADC1