一種基于單片機的數(shù)控直流恒流源的設(shè)計

3.3 數(shù)控部分

89C51單片機基本系統(tǒng)：數(shù)控核心采用89C55單片機與EEPROM ,RAM，地址鎖存器74LS373組成單片機的基本系統(tǒng)，并對P2口的P2.0經(jīng)74LS138地址譯碼后作為8279的選通信號。在89C51引腳X1和X2接入晶振Y1和微調(diào)電容C5,C6就構(gòu)成了時鐘電路，值為12MHZ[4-5]。

系統(tǒng)采用了上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種方式。上電復(fù)位要求接通電源后，單片機自動實現(xiàn)復(fù)位操作。手動復(fù)位要求在電源接通的條件下，在單片機運行期間，操作按鈕開關(guān)10使單片機復(fù)位。上電自動復(fù)位通過外部復(fù)位電容C4的充電來實現(xiàn)。按鍵手動復(fù)位是通過復(fù)位端經(jīng)電阻和Vcc接通來實現(xiàn)。

鍵盤為8×2按鍵式鍵盤，當有按下時，向CPU申請中斷，CPU在中斷程序中讀取鍵盤編碼，作相應(yīng)處理。0-9號按鍵用來輸入0.02～2A的預(yù)置電流，在輸出端輸出相對應(yīng)的電流，10號按鍵為單片機手動復(fù)位清零鍵。

鍵盤/顯示接口電路：在設(shè)計鍵盤/顯示接口電路時，使用8279鍵盤/顯示控制器，它能實現(xiàn)對鍵盤的自動掃描，并對顯示器進行自動刷新。

4 電路測試與分析

4.1 測試方法

測試所用儀器：數(shù)字萬用表，外接220V交流電源，低頻毫伏表。測試方法框圖如圖4所示。圖中RL為負載電阻，RS為取樣電阻，0.5Ω。

用萬用表測1和2兩端的值為實測電流值;用低頻毫伏表測3和4兩端的值為輸出紋波電壓值。誤差百分率測試：為了比較測量值和真實值的誤差，我們在20～2000mA之間選定了六個值相比較，測量數(shù)據(jù)記錄如表1所示，誤差百分率計算公式為：

(2)

式中：I1為顯示值，I2為測量值。

圖4 測試方法框圖

4.2 測試結(jié)果記錄

負載為5Ω時，輸出電流預(yù)置值、顯示值和測試值的對照表，見表1所示。

表1 顯示值與測量值對照表(RL=5Ω)

當改變負載電阻（R_L=20Ω）時對恒流值的影響，其測試數(shù)據(jù)如表2所示。

表2　當R_L=20Ω時，測試數(shù)據(jù)記錄表

4.3 誤差分析

從測量結(jié)果來看，系統(tǒng)的誤差主要來源于：

⑴ 運算放大器和MOS管的電流放大倍數(shù)不夠大或者不穩(wěn)定;

⑵D/A 轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器存在一定的量化誤差;

⑶取樣電阻可能因溫度的變化引起了誤差;

⑷基準電壓的穩(wěn)漂引起的誤差。

5 結(jié)論

本文是以AT89C55單片機為核心控制部件，通過由運算放大器和功率放大電路組成電流負反饋系統(tǒng)，來完成輸出電流的控制和恒定，從而提高了系統(tǒng)的精度。它的輸出電流可在0.02～2A之間變化，隨負載和環(huán)境溫度變化較小。該系統(tǒng)電路簡單、成本低、功耗小、可靠性高,具有較為廣闊的市場前景和應(yīng)用價值。

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