一种基于单片机的数控直流恒流源的设计

纹波电流的抑制均由深度电流负反馈来实现。输出电流范围在0.02～2A，如取样电阻Rs为5Ω，则输出电压在0.1～10V之间进行改变。改变负载电阻Rf时，输出电压在10V以内变化时，输出电流变化范围为≤输出电流值1%+1mA。供电采用+12V电压供电，用一个4.7μF的电解电容和一个0.1μF的瓷片电容去耦。

3.3 数控部分

89C51单片机基本系统：数控核心采用89C55单片机与EEPROM ,RAM，地址锁存器74LS373组成单片机的基本系统，并对P2口的P2.0经74LS138地址译码后作为8279的选通信号。在89C51引脚X1和X2接入晶振Y1和微调电容C5,C6就构成了时钟电路，值为12MHZ[4-5]。

系统采用了上电自动复位和按键手动复位两种方式。上电复位要求接通电源后，单片机自动实现复位操作。手动复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，操作按钮开关10使单片机复位。上电自动复位通过外部复位电容C4的充电来实现。按键手动复位是通过复位端经电阻和Vcc接通来实现。

键盘为8×2按键式键盘，当有按下时，向CPU申请中断，CPU在中断程序中读取键盘编码，作相应处理。0-9号按键用来输入0.02～2A的预置电流，在输出端输出相对应的电流，10号按键为单片机手动复位清零键。

键盘/显示接口电路：在设计键盘/显示接口电路时，使用8279键盘/显示控制器，它能实现对键盘的自动扫描，并对显示器进行自动刷新。

4 电路测试与分析

4.1 测试方法

测试所用仪器：数字万用表，外接220V交流电源，低频毫伏表。测试方法框图如图4所示。图中RL为负载电阻，RS为取样电阻，0.5Ω。

用万用表测1和2两端的值为实测电流值;用低频毫伏表测3和4两端的值为输出纹波电压值。误差百分率测试：为了比较测量值和真实值的误差，我们在20～2000mA之间选定了六个值相比较，测量数据记录如表1所示，误差百分率计算公式为：

(2)

式中：I1为显示值，I2为测量值。

图4 测试方法框图

4.2 测试结果记录

负载为5Ω时，输出电流预置值、显示值和测试值的对照表，见表1所示。

表1 显示值与测量值对照表(RL=5Ω)

当改变负载电阻（R_L=20Ω）时对恒流值的影响，其测试数据如表2所示。

表2　当R_L=20Ω时，测试数据记录表

4.3 误差分析

从测量结果来看，系统的误差主要来源于：

⑴ 运算放大器和MOS管的电流放大倍数不够大或者不稳定;

⑵D/A 转换器和A/D转换器存在一定的量化误差;

⑶取样电阻可能因温度的变化引起了误差;

⑷基准电压的稳漂引起的误差。

5 结论

本文是以AT89C55单片机为核心控制部件，通过由运算放大器和功率放大电路组成电流负反馈系统，来完成输出电流的控制和恒定，从而提高了系统的精度。它的输出电流可在0.02～2A之间变化，随负载和环境温度变化较小。该系统电路简单、成本低、功耗小、可靠性高,具有较为广阔的市场前景和应用价值。

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