一種數(shù)控DC電流源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

作者：時(shí)間：2011-06-03 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在凌陽(yáng)十六單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具unSPIDE1.16.1中進(jìn)行，采用凌陽(yáng)單片機(jī)匯編語(yǔ)言和標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程。主要實(shí)現(xiàn)5個(gè)功能：(1)系統(tǒng)的初始化，包括各外圍接口設(shè)備的初始化；(2)鍵盤(pán)輸入；(3)D/A、A/D轉(zhuǎn)換；(4)PID算法進(jìn)行電流調(diào)整；(5)語(yǔ)音提示和電流顯示。其主程序流程圖如圖5所示。

圖5 主程序流程圖

　　A/D轉(zhuǎn)換部分程序主要用于將采樣電阻采到的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。采樣信號(hào)由IoA6輸入并直接送入緩沖器P_ADC_MUX_Data，在ADC自動(dòng)方式被啟用后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，此時(shí)，RDY=0，DAC0的電壓模擬量與外部的采樣模擬比較，以盡快找出外部信號(hào)模擬量的數(shù)字量，A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果保存在SAR內(nèi)。當(dāng)10位A/D轉(zhuǎn)換完成時(shí)，RDY=1，此時(shí)，通過(guò)讀P_ADC_MUX_Data單元可以獲得10位A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。其IRQ1 中斷服務(wù)程序的流程圖如圖6所示。

圖6 IRQ1中斷服務(wù)程序的流程圖

　　PID算法程序主要用于修正實(shí)際輸出的電流值和設(shè)定值的偏差，調(diào)節(jié)下一次的輸出值，使輸出更接近于設(shè)定值，提高精度。具體控制過(guò)程為單片機(jī)經(jīng)A/D芯片讀出實(shí)際電流Ik，然后和設(shè)定的電流Is比較，得出偏差值Ek=Is-Ik，單片機(jī)根據(jù)Ek的大小，調(diào)用PID公式，計(jì)算出本次電流調(diào)節(jié)的增量Δik，然后根據(jù)前一次的D/A轉(zhuǎn)換后輸出電流Iq-1，計(jì)算出本次電流的輸出Iq。

　　離散增量PID的計(jì)算公式為

　　ΔIk=Kp[(Ek-Ek-1)+K1Ek+KD（Ek-2Ek-1+Ek-2）]

　　=Kp(Ek-Ek-1)+K1’Ek +KD’(Ek-2Ek-1+Ek-2)

　　式中，K1’= Kp.K1, KD’= Kp×KD，Ek為本次采樣時(shí)刻的電流誤差，Ek-1為上次采樣電流誤差，Ek-2為再次采樣電流誤差值。

　　為了測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行的準(zhǔn)確性和可靠性，將設(shè)定量與反饋量的進(jìn)行測(cè)試對(duì)比，誤差在0.01％之內(nèi)，并且運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期目的，還增添了特色的音頻播放設(shè)計(jì)。