单片机恒流源毕业设计论文.doc

本科毕业设计说明书（论文） 第 30 页 共 30 页1 绪论众所周知，许多科学实验都离不开稳定电源，在这些实验中经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求，然而目前实验所用的直流电源大多输出精度和稳定性不高；在测量上，传统的电源一般采用指针式或数码管来显示电压或电流，搭配电位器来调整所要的电压及电流输出值：使用上若要调整精确的电压或者电流输出，须搭配精确的显示仪表监测，又因电位器的阻值特性非线性，在调整时，需要花费一定的时间，况且还要注意漂移，起来非常不方便。因此，如果直流电源不仅具有良好的输出质量而且还具有多功能以及一定的智能化，以精确的微机控制取代不精确的人为操作在实验开始之前就对一些参数进行预设，这将会使个领域中的研究带来不同程度的方便高效。1.1 课题背景及意义 1.1.1 在计量领域中的应用 电流表的校验宜用恒流源。校验时，将待校的电流表与标准电流表串接于恒流源电路中。节恒流源的输出电流大小至被校表的满度值和零度值，检查各电流表指示是否正确。 在广泛应用的ddz系列自动化仪表中，为避免传输线阻抗对电压信号的影响，其现场传输信号均以恒流给定器提供的 0-10ma或 4-20ma直流电流作为统一的标准信号，便于对各种信号进行变换和运算，并使电气、数模之间的转换均能统一规定，有利于与气动仪表、数字仪表的配合使用。在某些精密测量领域中，恒流源充当着不可替代的角色。如给电桥供电、用电流电压法测电阻值等。各种辉光放电光源：如光谱仪中的氢灯、氖灯，一旦被点燃，管内稀薄气体讯速电离。由于离化过程的不稳定性并恒有增加的倾向，放电管中的电流将随之上升。因此，在灯管上加以恒定电压时，它是不稳定的，其电流值可能增大到使灯管损坏。为了稳定放电电流，从而稳定灯管的工作状态，最好采用恒流源供电。各种标准灯(如光强度标准灯等)的冷态电阻接近于零，在使用时为防止电流冲击，一般通过调压器或限流电阻逐步加大电流至额定值，既不方便，又不安全。特别是，使用这些标准灯时，必须控制通过灯丝的额定电流不变，否则灯丝内阻的变化将影响灯的发光稳定性。因此，采用恒流源供电更为合理 。在电位差计中如果使用恒流源则可免去校正工作电流这一环节。1.1.2 在半导体器件性能测试中的应用 半导体器件参数的测量常常用到恒流源。例如，测量晶体管的反向击穿电压时，若预先将恒流源调至测试条件要求的电流值，则对不同击穿电压的晶体管无须调整就可由电表或图示仪表直接读出击穿电压的数值。不仅提高了测试效率，延长了仪表的使用寿命，而且限制了反向电流，不致损坏被测晶体管。 半导体器件参数的测量也必须采用恒流源。例如，用光电导衰退法测量材料的少数载流子寿命，用半导体霍尔效应测量材料的电导率、迁移率和载流子浓度等，因为半导体材料的电阻率对温度、光照极为敏感，若采用稳压电源，当电阻率改变时，测试电流也会变化，从而影响被测材料的参数值。为了保持测试电流不变，只有采用恒流源供电。1.1.3 在传感器中的应用 目前，在科技和生产部门广泛应用的各类物性型敏感器件，如热敏、力敏、光敏、磁敏、湿敏等传感器，常常采用恒流源供电。这不仅因为许多敏感器件是用半导体材料制成的，还因为这样可以避免连接传感器的导线电阻和接触电阻等的影响。1.1.4 现代大型仪器中稳定磁场的产生 在许多医疗诊断仪器中，如ct断层扫描仪和超导磁源成像仪中的磁场均要求很稳定。否则会造成严重的测量误差。如果采用稳压电源，由于电磁铁线圈工作时发热等原因会使其阻值改变，因而供电电流变化，导致磁场不稳定。如果采用恒流源供电就能克服上述缺点。因此，凡是要求磁场十分稳定的装置，就必须采用恒流源供电。所以，在核物理实验装置中，如粒子加速器、质谱仪、 谱仪以及云雾室，都必须采用恒流源供电。众所周知，在电子显微镜中焦距越小，放大倍数越大。为了提高放大倍数，就必须使焦距缩短，而焦距与磁场强度有关。如果磁场不稳定，则磁场强度也不稳定，从而使电子在焦点以外的磁场再次聚焦，甚至多次聚焦，而多次聚焦会使成像质量变坏。因此，必须采用恒流源供电。1.1.5 在其它领域中的应用 在用普通的充电机充电时，随着蓄电池端电压的逐渐升高，充电电流相应减小，为保持正常充电，必须随时提高充电机的输出电压。采用恒流源充电，就可以不必调整，即使从充电装置中加入或移去部分蓄电池也不影响正常充电，从而使劳动强度降低，生产效率提高。 许多电真空器件，如示波管、显像管、功率发射管等，它们的灯丝冷电阻很小，当用额定电压点燃时，在通电瞬间电流很大，常常超过灯丝额定电流许多倍。这样大的冲击电流容易使灯丝寿命缩短。为了保护灯丝，最好采用恒流源供电。当灯丝从冷到热变化时，通过灯丝的电流保持稳定。对于价格昂贵的大功率发射管或要求电真空器件的工作十分稳定时，恒流源供电尤为重要。除此之外，线性扫描锯齿波的获得，有线通信远供电源，电泳、电解、电镀等化学加工装置电源，电子束加工机、离子注入机等电子光学设备中的供电电源也都必须应用恒流源。 1.2国内外研究现状 在我国，以电力电子学为核心技术的电源产业，从二十世纪 60 年代中期开始形成，到了 90 年代以来，电源产业进入快速发展时期。一方面，电源产业规模的发展在加快；另一方面，在国家自然科学基金的资助下或创新意识指导下，我国电力电子技术的研究从吸收消化和一般跟踪发展到前沿跟踪和基础创新，电源产业界涌现了一些技术难度较大，具有国际先进水平的产品，而且还产生了一大批具有代表性的研究成果和产品。目前国内还开展了跟踪国际多方面前沿性课题的研究或基础创新研究。但是我国电源产业与发达国家相比，存在着很大的差距和不足：在电源产品的质量、可靠性、开发投入、生产规模、工艺水平、先进检测设备、智能化、网络化、持续创新能力等方面的差距为 10-15 年，尤其在实现直流恒流源的智能化、网络化方面的研究不是很多。目前国内在这两方面研究比较多的是成都电子科技大学和广州华南理工大学，主要是利用单片机和可编程系统器件(psd)来控制开关直流稳压电源或数字化电压单元达到数控的目的，但和国外的比较起来，效果不是很理想，还有很大的差距。目前，全国的电源及其配件的生产销售企业有 4000 家以上，产值有 300-400 亿元，但国内企业(著名的如北京大华、江苏绿扬等)销售的数控直流稳压电源大多是代理日本和台湾的产品，国内厂家生产的直流稳压电源虽然也在向数字化方向发展，但多限于对输出显示实现数码显示，或实现多组数值预置。总体来说，国内直流恒流源技术在实现智能化等方面相对落后，面对激烈的国际竞争，是个严重的挑战。在单片机测控系统中，由传感器检测到的信号避免不了会混杂一些干扰信号，尤其是在传输线较长时更是不可避免的。因此可采用滤波器滤掉随机干扰信号，提高信号的质量。但有些干扰信号很难用模拟滤波器除去，因此可采用数字滤波算法解决这一难题。数字滤波实际上是一种数字处理方法，是由计算机程序实现的数学运算，数字滤波也称为软件滤波。数字滤波在数字控制系统里得到了成功的应用，因为与硬件滤波相比，数字滤波有很多优点。在测控系统中数字滤波算法被广泛用于克服随机误差，它的滤波精度高、可靠性和稳定性好。另外，数字滤波是由软件程序实现的，不需要硬件，可以降低设计成本，适当修改滤波程序算法，就能方便地改变滤波特性，设计灵活方便，此外数字滤波可以实现硬件滤波无法实现或难以实现的滤波任务。本课题是基于单片机的数字滤波算法。单片机主要作用是控制外围的器件，并实现一定的通信和数据处理。但在某些特定场合，不可避免地要用到数学运算，尽管单片机并不擅长实现算法和进行复杂的运算。下面主要是介绍如何用单片机实现数字滤波。在单片机进行数据采集时，会遇到数据的随机误差，随机误差是由随机干扰引起的，其特点是在相同条件下测量同一量时，其大小和符号会现无规则的变化而无法预测，但多次测量的结果符合统计规律。为克服随机干扰引起的误差，硬件上可采用滤波技术，软件上可采用软件算法实现数字滤波。滤波算法往往是系统测控算法的一个重要组成部分，实时性很强。2 总体方案论证2.1 系统方案根据题目要求以及设计思路，我们要先确定总体的设计方案，参阅大量资料后，我们确定了设计中必有的各个模块，其中有单片机，a/d转换，d/a转换，v/i转换等，最终确定的系统框图如图2.1所示 ：图2.1 系统框图2.2 设计方案论证此方案采用保持电阻恒定而改变输入电压的方法来改变电流的大小。利用高精度d/a转换器在单片机程序控制下提供可变的高精度的基准电压，该基准电压经过v/i转换电路得到电流，再通过a/d转换器将输出电流反馈至单片机进行比较，调整d/a的输入电压，从而达到数控的目的。该方案的难点在于稳定恒流源的设计和高精度电流检测电路的设计。特点是可精确的控制电流的步进量，负载变化对电流输出的影响较小。2.3 负载电压、电流电路的设计 根据题目要求，设计了如图2.4所示的电路图。电路综合各方面的考虑因素在里面，由于tlc2543所测电压值在5v内，而负载一端接15v电压源另一端接功率管，因此采用差分增益电路采样负载电压，当rb/rc=rd/ra时，op07输出电压adin=rb/rc(va-vb)，硬件设置rb/rc=1/4,软件还原负载电压，保证测量精度。而采样精密电阻r1为1，通过采样r1两端电压值换算成电流值即可得到输出电流。2.4 d/a、a/d转换器模块d/a、a/d模块是单片机与外部数据连接的通道，因此这两个模块的选择与使用应当合理。2.4.1 d/a转换器本设计中应采用dac模块提供高精度的基准电压，即通过cpu发出的二进制转换为的模拟电压，送给误差放大器，实现步进要求。根据题目扩展功能要求输出2002000ma，以1ma为步进，需要的级数为： (2.1)，故应采用12位d/a转换器为da转换芯片，供选择的很多，在此选用proteus元件库中的ltc1456芯片2.4.2 a/d转换器a/d模块的是反馈的核心，我们采用proteus元件库中的tlc2543芯片实现。tlc2543是一种低功耗、低电压的12位串行开关电容型ad转换器。它使用逐次逼近技术完成a/d转换过程。最大非线性误差小于1lsb，转换时间9s。它具有三个控制器输入端，采用简单的3线spi串行接口可方便与微机进行连接，是12位数据采集系统的最佳选择器件之一。2.4.3 d/a、a/d连接电路d/a芯片 、a/d芯片与单片机的连接电路如下图2.5所示。图2.5 d/a 、a/d连接电路2.5 at89c52控制模块在此设计中，单片机最小系统是数控的核心，可以满足设计要求的控制器核心单片机有很多种，比如at89s52，at89c52，atmgae16等。2.51 at89s52介绍at89s52是一种低功耗、高性能cmos8位微控制器，具有8k在系统可编程flash 存储器。at89s52使用atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80c51产品指令和引脚完全兼容。片上flash允许程序存储器在系统 可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，at89s52拥有灵巧的8 位cpu和在系统可编程flash，使at89s52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 at89s52具有以下标准功能： 1. 工作电压为4.0v-5.5v； 2. 全静态工作：0-24mhz； 3. 256*8位内部ram； 4. 32个可编程i/o端口； 5. 3个16位定时器/计数器； 6. 8个中断源； 7. 一个全双工异步串口； 8. 支持低功耗及掉电模式； atmega16atmega16 有如下特点:16k字节的系统内可编程flash(具有同时读写的能力，即rww)，512 字节eeprom，1k 字节sram，32 个通用i/o 口线，32 个通用工作寄存器，用于边界扫描的jtag 接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/ 计数器(t/c),片内/外中断，可编程串行usart，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益(tqfp 封装) 的adc ，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个spi 串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。 2.5.1 at89c52主要功能的简单介绍at89c52为8位通用微处理器，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主ic 内部寄存器、数据ram及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号ir的接收解码及与主板cpu通信等。主要管脚有：xtal1（19 脚）和xtal2（18 脚）为振荡器输入输出端口，外接12mhz 晶振。rst/vpd（9 脚）为复位输入端口，外接电阻电容组成的复位电路。vcc（40 脚）和vss（20 脚）为供电端口，分别接+5v电源的正负端。p0p3 为可编程通用i/o 脚，其功能用途由软件定义。at89c52的主要功能特性如下：1、兼容mcs51指令系统 2、8k可反复擦写(大于1000次）flash rom； 3、32个双向i/o口； 4、256x8bit内部ram； 5、3个16位可编程定时/计数器中断； 6、时钟频率0-24mhz； 7、2个串行中断，可编程uart串行通道； 8、2个外部中断源，共8个中断源； 9、2个读写中断口线，3级加密位； 10、低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能； 11、有pdip、pqfp、tqfp及plcc几种封装形式，以适应不同产品的需求。2.5.2 tlc2543主要功能的简单介绍在日常生活及工业生产中经常要用到直流电压的检测，由单片机和a/d转换器构成的数字电压表，已被广泛应用于电子测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域中。传统的a/d转换器主要有adc0808、adc0809等，这些a/d转换器转换精度低，并且采用并口与单片机相连，大量占用单片机的i/o口资源。为此，采用tlc2543设计的数字电压表，能够较好地解决以上问题。tlc2543是ti公司推出的一种12位串行a/d转换器，使用开关电容逐次逼近技术完成a/d转换过程。由于是串行输入结构，能够节省51系列单片机的i/o口资源，且价格适中。其特点主要有：(1)12位分辨率a/d转换器；(2)在工作温度范围内转换时间为10s；(3)具有11路模拟输入通道；(4)3路内置自测试方式；(5)采样率为66khz；(6)线性误差+1lsb（max）；(7)有转换结束（eoc）输出；(8)具有单、双极性输出；(9)可编程的msb或lsb前导；(10)可编程的输出数据长度。tlc2543 的引脚排列与使用方法图2.52（a） tlc2543引脚图tlc2543的引脚排列如图2.52所示，其中ain0ain10为11路模拟输入端，为片选端，data input为串行数据输入端，dataout为a/d转换结果的三态串行输出端，eoc为转换结束端，i/oclock为i/o时钟端，ref+为正基准电压端，ref为负基准电压端，vcc为电源端，gnd为地。tlc2543的控制字为8位数据，从data input端串行输入，它规定了tlc2543要转换的模拟量通道号、转换后的输出数据长度及输出数据格式，其中高4位（d7d4）决定了通道号，例如高4位数据为1000，则表示转换的通道号为第8通道，由于tlc2543共有11通道，所以高4位数据当为10111101时，就不再表示为通道号，而是作用tlc2543的自检、分别测试（vref+vref）/2、vref+、vref的值，当为1110时，tlc2543进入休眠状态。控制字的低4位决定了输出数据长度及格式，其中d3、d2决定了输出数据长度，01表示输出数据长度为8位，11表示输出数据长度为16位，其他值表示为12位，d1决定了输出数据是先输出高位，还是先输出低位，若d1=0表示先输出高位，d0决定了输出数据是单极性（二进制）还是双极性（2的补码），若d0=0表示为单极性。tlc2543的串行总线为spi总线，由于51单片机没有spi或相同的接口能力，需要采用软件来模拟spi的时序操作，tlc2543的时序如图2.52（b）所示。 图2.52（b）tlc2543时序图从图2.52(b)的时序图可知，当tlc2543开始上电后，片选端必须从高到低，才能开始一次工作周期，此时eoc为高电平，输入数据寄存器被置为0，输出数据寄存器的内容是随机的。开始时，片选端为高电平，i/o clock、data input被禁止，data out呈高阻状态，eoc为高，然后使/cs变低，i/o clock、data input使能，data out脱离高阻状态，12个时钟信号从i/o clock端依次加入，随着时钟信号的加入，控制字从data input一位一位地在时钟信号的上升沿时被送入tlc2543 (高位先送入) ，同时上一周期转换的a /d数据（即输出数据寄存器中的数据）从dataout一位一位地移出。tlc2543收到第4个时钟信号后，通道号也已收到，此时tlc2543开始对选定通道的模拟量进行采样，并保持到第12个时钟的下降沿。在第12个时钟下降沿来临时，eoc开始变低，开始对本次采样的模拟量进行a/d转换，转换时间约需10s，转换完成后eoc变高，转换的数据在输出数据寄存器中，待下一个工作周期输出。此后，tlc2543可以进行新的工作周期。2.5.3 at89c52连接电路at89c52与各个模块构成控制器的电路连接图如下图2.7所示。.p0口和p3.0p3.2是lcd接口； p1.0p1.3是a/d转换器的接口；p3.3p3.5是d/a转换器的接口;p2口为键盘接口。电路连接图如图2.5所示，图中有连接晶振，这是为了方便扩展做实物，题目只要求用proteus仿真，由于系统自带晶振，所以仿真电路图中可以不画晶振。图2.5 at89s52电路连接图3 硬件电路设计硬件电路的设计包括键盘设计和显示硬件设计。3.1键盘的设计(1) 键盘的作用在微机控制系统中，信号的控制即数据的输入方式主要是通过键盘输入。键盘的设计，特别是键入信号的程序处理方式是影响系统运行和应用性能的重要因素。由于系统要求输入200ma2000ma的电流给定值，并且要求步进1ma来检测电流的稳定性的选择。(2) 键盘的电路设计及其工作原理本系统采用矩阵式键盘，此键盘由行、列线组成并通过一个8位并行i/o口控制(下图以p1口为例)，并且在行列的交点上设置按键。于是，在按键数目较多时，可以节省单片机的i/o资源。本系统使用结构的16位矩阵键盘，故采用此法。矩阵键盘的原理电路设计如图3.1示。图3.1矩阵键盘题目要求可进行电流给定值的设置和步进调整，需要的按键比较多。综合考虑两种方案及题目要求，采用方案二，使用标准的4x4键盘，可以实现09数字输入、“+”、“-”、“ok”、“set”、“del”、“reset/on”这些功能按键。其中“+”、“-”是步进时对于给定值的设置，“ok”是对应“are you sure to set”的执行按键，“del”当发现设置是出现错误时可以对数值进行修改“reset/on”可以执行重置结束前一个数据的执行。其电路图如图3.0所示3.2显示硬件的设计方案一：使用led数码管显示。数码管采用bcd编码显示数字，对外界环境要求低，易于维护。但根据题目要求，如果需要同时显示给定值和测量值，以及其他输出特性值，需显示的内容较多，要使用多个数码管动态显示，使电路变得复杂，加大了编程工作量。方案二：使用lcd显示。lcd具有轻薄短小，可视面积大，方便的显示数字，分辨率高，抗干扰能力强，功耗小，且设计简单等特点。综上所述，选择方案二。采用lm016l液晶显示模块同时显示电流给定值和实测值以及负载内阻。连接电路图如下图3.1所示。图3.1 lm016l显示器连接图总体研究过程中，硬件的选型和电路的设计是重中之重，至此，系统各个硬件设计完成，均满足设计要求。4 软件设计软件程序是实现数控的核心，软件程序包括显示程序、运行程序和键盘操作程序。运行程序包括a/d、d/a以及电路运行，采用c语言编程，运用keil软件进行编译。4.1 程序说明软件部分需要解决的主要难点是根据键盘输入的预置电流值转换为误差放大器的高精度基准电压，并跟踪显示。本设计采用c语言,对at89c52进行编程实现各种功能。 软件实现的功能是： 电流步进调整 电流给定值的设置 测量输出电流值 控制tlc2543工作 控制ltc1456工作 对反馈回单片机的电流值进行补偿处理 驱动液晶显示器显示相关数值编程是个复杂的步骤，不断的仿真研究后，具体程序见附录二。4.2 程序流程图软件总体流程图如下图3.1所示。图3.1 软件总体流程图按照流程图的思路编程，程序运用keil软件进行编译，在符合要求后写入单片机不断的进行仿真调试，直至达到设计要求5 系统仿真及数据分析proteus软件一款强大的仿真软件，运用于多个仿真领域。它的电路仿真是互动的，它在对微处理器的应用时，可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试。基于proteus的优越性，此设计运用proteus软件仿真各种状态，并记录仿真的实验数据，对数据进行理论分析。5.1 系统仿真方法打开proteus软件，打开设计的电路文件，然后输入通过keil软件编好的程序，点击开始按钮即可以进行测试。具体操作说明：按下reset/on键显示四项值，电流设定初始值为200ma。可以按+，-键实现步进，数据实时显示。要设置电流直接按数字键无效。此时需按set键进入电流设置，之后屏幕显示 “are you sure to set?”,按下ok键即可设定，如果不需要设定，按reset/on返回。在设定电流的过程中，需要有效按四次数字键，如果在设置的过程中想放弃修改，按下reset/on键，如果需要修改已经按下的数值，可以按del键，光标返回到上一个数，重新按某一个数字键即完成修改。设置完成后屏幕显示相应值。操作显示界面如图5.1所示。图5.1屏幕显示5.2系统仿真数据5.2.1 输出电流范围仿真由于在程序设计上限制了电流输出范围是202000ma，限定了电压值小于10v,当给定值在量程内时显示“ok!”；当给定值超过量程时将显示“error! reset!”，如下图4.2所示。图5.2 仿真报错显示界面若需要设定输出电流值，当按下set键时，出现如图4.3所示界面，显示器显示“are you sure to set?”，此时按下ok键，出现如图4.4所示界面，这是可自由输入一个4位数，若满足2002000ma，则显示各种数据，若不满足2002000ma，则显示器出现“error!reset!”报警画面。若发现输入数字超出电流允许范围，可以按del删除输入值，再次输入数值。图5.3 输出电流值确认set显示界面图5.4 输出电流值set显示界面5.2.2 步进调整仿真在量程范围内，通过“”、“”按钮可实现1ma步进，通过显示器可观察到效果。5.2.3 输出电流仿真下图4.5所示是仿真最低电流200ma负载电阻为2.0时的状态，根据显示器显示内容可知，设定输出电流值为200ma，实测电流值为201ma，输出电压为0.419v，负载电阻为2.0，都满足设计要求。然后，通过改变设定输出电流值进行仿真，记录的仿真数据如表4.1所示。图5.5 负载电阻为2.0仿真状态图表4.1 负载rl=2.0的数据表格给定值(ma)200300400500800100015001980电流ad测值（ma）201301401501800100015001980误差绝对值11110010负载电压(v)0.4190.6290.8391.4091.6792.0993.1494.155负载阻值()2.02.02.02.02.02.02.12.0运用同样的仿真步骤，依次仿真负载电阻为3.0、4.3时这两种状态，记录仿真数据。表4.2 负载rl=3.0的数据表格给定值(ma)200300400500800100015001980电流ad测值（ma）201300401501800100015001980误差绝对值10110000负载电压(v)0.6000.8981.2011.4992.3972.9984.4975.937负载阻值()3.03.03.03.03.02.93.03.0表4.3 负载rl=4.3的数据表格给定值(ma)200300400500800100015001980电流ad测值（ma）201301400501800100015001980误差绝对值11010010负载电压(v)0.8591.2891.7184.1483.4374.2966.4508.510负载阻值()4.24.34.24.34.34.24.34.25.24仿真结果与误差分析测量结果分析：步进1ma时设定值与实测值在2002000ma之间，误差在5ma以下。步进10ma时设定值与实测值在2001000ma之间，误差在5ma以下。在10002000ma之间时，误差在10ma以下。在改变负载时，误差在10ma以下。在改变输出电压时，误差在10ma以下。综上所述，系统仿真实测数据满足题目的基本要求，能满足输出电流与给定值偏差的绝对值给定值的1+10 ma。说明本电路有较高的精度和稳定性。误差分析：1 由于普通运算放大器的运放零点漂移，温度漂移等带来的误差。2 由于采样电阻在温度上升时阻值会变化，是电流发生改变。3 受d/a转换器精度，a/d转换器精度，基准源稳定程度等硬件本身的限制， 不可避免地带来一定程度的误差。结论系统以单片机at89c52为核心部件，利用a/d进行数据输入，d/a进行数值采集，反馈补偿等技术结合并配合补偿算法实现了题目中要求的精度。在系统设计过程中，力求硬件电路参数合理，线路简单。发挥软件编程灵活的特点，调节系统的精度。通过仿真实验数据表明此设计完全满足题目要求，仿真能得出以下结果：1、输出电流范围：200ma2000ma；2、可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值给定值的1+10 ma；3、具有“+”、“-”步进调整功能，步进10ma；4、改变负载电阻，输出电压在10v以内变化时，要求输出电流变化的绝对值输出电流值的1+10 ma。结束语恒流源在工程试验，等各方面领域都有广泛的应用，许多科学实验都离不开电源，并且在这些实验中经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求，然而目前实验所用的直流电源大多输出精度和稳定性不高。如在用普通的充电机充电时，随着蓄电池端电压的逐渐升高，充电电流相应减小，为保持正常充电，必须随时提高充电机的输出电压。采用恒流源充电，就可以不必调整，即使从充电装置中加入或移去部分蓄电池也不影响正常充电，从而使劳动强度降低，生产效率提高。恒流源给我们的生活提供了很大的便利。在这次毕业设计中，让我对直流恒流源有了一定的了解。在毕业设计中，我的恒流源是通过a/d转换将单片机模拟量转化数字量然后再通过恒流源电路中的采样电阻检验电流是否稳定通过负向反馈到恒流源电路中的运算放大器中进行调节。恒流源电路由运算放大器、场效应管、若干电阻、电容组成。成在做仿真的时候我遇到了很大的困难，用mutisim仿真的恒流源电路总是不成功，显示的电流不是稳定的，这其中的问题可能是由于相关电阻过大或者场效应管的选择有错误。后来用protues仿真的时候注意了这些问题后，仿真就变得比较顺利了。恒流源的出现解决了常规电源不稳定的问题对于那些要求较高的科学实验和研发部门都有较大的影响。在这次毕业设计中我要特别感谢刘磊老师对我的细心指导，我有很多专业上的只是漏洞，他都很耐心的指导我。有时是一些我粗心造成的错误，老师也会很和蔼的纠正我的错误。毕业设计是一个将原来学习的理论知识应用到实际的过程，也是我们将来走向工作岗位的过度，让我们动手操作能力有所加强，对于一些经常用于电气试验的软件有了较深的了解，比如protues仿真，mutisim仿真等。参考文献1 唐爽全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编北京：北京理工大学出版社，2006：201-241. 2 曾屹单片机原理与应用长沙：中南大学出版社，2009：159-171 3 杨立微型计算机原理与接口技术北京：中国水利水电出版社，2008：278-286 4 王新微型计算机控制技术北京：中国电力出版社，2009：206-215.5 高吉祥全国大学生电子设计竞赛培训系列教程.北京：电子工业出版社,2007:43-65.6 张华林，周小方电子设计竞赛实训教程北京：北京航空航天大学出版社，2007：105-168.7 康华光.电子技术基础(数字部分).北京：高等教育出版社，2007：430-456.附录 一 系统电路总图附录 三 系统软件程序#include#define uchar unsigned char #define uint unsigned intsbit rs=p30; sbit rw=p31; sbit lcden=p32; /液晶显示屏相关位定义sbit ad_out=p10;sbit ad_in=p11;sbit ad_cs=p12;sbit ad_clock=p13;sbit da_in=p33;sbit da_ck=p34;sbit da_cs=p35;sbit x=p14;uchar code table1=are you sure ;uchar code table2= to set i? ;uchar code table3= error!reset! ;unsigned long int temp0,temp1;uint adcdat,i,ad_dastart;float voltage1,voltage2,r;int vol,rtt;uchar set,volarry04,volarry14,rt2;char iset5=0,0,2,0,0,;void led_init(); /函数声明void delayms(uint z);void delay(uint t);void write_com(uchar com);void write_date(uchar date);void display_ad();uint read2543(uchar port);void send1456(uint dacdat);void keyscan();main()led_init();i=20;display_ad();send1456(20);while(1)keyscan();if(ad_dastart=1)display_ad();send1456(iset1*1000+iset2*100+iset3*10+iset4);void delayms(uint z) /延时函数，参数为zuint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=110;y0;y-); /z=1测试为大约1微秒void delay(uint t) /极短延时 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