一种基于大功率FET的数控直流电流源设计

  
2.1.5 闭环控制模块

为使输出电流与用户给定值最接近，我们采用了按照D／A、A／D的时序进行数值比较，采用步进控制使电流波动较小。例如假设用户输入200mA，系统通过D/A转换输出；当下一步A/D转换到来时，系统得到电流实际值是184mA，则系统自动实现步进控制，使输出值变大。当输出值超过预定值时，情况相反。如此，实现了输出电流的稳定。原理如图5所示。  

  
2．1．6 键盘显示模块

为了使显示更加有效，功能更加贴近用户，主要参数采用液晶显示。键盘通过82C79控制，减少了单片机I／O口的使用，减轻了单片机的负担。

液晶显示采用了HSl2864—12。显示分辨率为128x64．内置8192个16x16点汉字，和128个16x8点ASCII字符集。可以显示8x4行16x16点阵的汉字。也可完成图形显示。低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。用户图形界面如图6所示。  


  
由于液晶采用了菜单设计，因此大大减少了按键，节省了资源。键盘示意如图7所示。

2．1．7 网络仪器

为使恒流源的应用更加广泛(例如生产现场远端的无人环境)，我们扩展了网络仪器的功能。恒流源可应用于实际生产车间(精度可以设计得更高)，嵌入到用户的系统中，由PC终端完成智能控制。给负载提供可通过网络控制的的恒定电流。

用户界面如图8所示。  


  
键盘功能更加强大，用户可以轻松地在远端PC实现对恒流源的控制。通信状态共有3种：建立连接，正在通信，连接断开。在不同阶段，界面会给予提示信息，并在通信过程中让指示小灯闪烁。PC机和单片机通信遵循RS232标准。我们自定义了一个协议，VB程序每50ms定时检测单片机是否发送状态数据给PC机。单片机主控程序除处理其他事务外，循环查询PC机是否发控制消息给单片机，以进行相应处理。

2.2 软件设计

2．2．1 总体设计

软件设计基于RTX51嵌入式系统。RTX5I是应用于MCU的一种多任务实时操作系统(Real Time Operation System)。支持任务按时间片循环任务调度和任务间的信号传递，并且可以并行地利用中断。应用在微控制器上，可大大提高系统的执行效率和实时性，软件系统示意图如图9所示。  
  
2．2．2 程序流程

主控程序设计流程如图10所示。  

  
3 结语

系统以89S52为核心，采用模块化设计形成数控直流电流源，软件设计采用 RTX51实时操作系统。可根据用户需要输出恒定的电流值。该仪器还具有超量程自动报警功能。输出参数较精确，由于A/D、D/A均采用了8位(12位器件无法购得)，使得电流输出步进不能达到1 mA的需要。但其他系统功能基本完成。若采用12位的A／D和D/A，经过计算仿真发现，输出非常稳定，步进可远小于1mA，纹波几乎为0。