毕业设计论文_基于单片机的数控电流源的设计

毕业设计论文_基于单片机的数控电流源的设计内容摘要：

g8dp9GNDabfcgdedpD S 6G R E E N C CR 3 1100R 3 2100SER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13O015O11O22O33O44O55O66O77Q79U37 4L S 5 95R 3 3100R 3 4100R 3 51001234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpD S 7G R E E N C CSER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13O015O11O22O33O44O55O66O77Q79U47 4L S 5 95R 4 2100R 4 3100R 4 1100R 4 4100R 4 0100R 3 9100R 4 5100R 3 8100R 3 7100R 4 6100R 3 6100R 4 7100R 4 8100R 4 9100R 5 0100R 5 1100R 5 2100R 5 3100R 5 41001234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpD S 8G R E E N C CR 5 5100SER14SRCLK11SRCLR10RCLK12E13O015O11O22O33O44O55O66O77Q79U57 4L S 5 95R 5 6100+51234J14J 图 实际电流显示利用 CC7107A/D 转换器组装成 位数字电压表 , 该电路为CC7107,LED 和若干无源元件组成的数字电压表电路。 该电路采用标准的 位显示电路进行显示，其中最高位可以显示千位的 “ 1”和显示负号。 此外，由于该电路的两个输入端即 COM 与 V+端的电位差具有很高的稳定性，可以作为参考电压源。 因此，可以通过分压的方法来扩大它的量程。 由于两个输入端最大承受电压为 200mV 因此要实现最大值为 2020mV的显示可以用以下分压形式（本设计所采用的）如图 ： R2 1kR1 9k取样电阻输入输出被测电压 图 数字电压表的外接电路 通过上面的电路可以测量最大值为 2020mV 的电压，而在本设计中的 采样电阻为 1k欧所以被测电 压值即为被测电流值 . 10 V+1du2cu3bu4au5fu6gu7eu8dt9ct10bt11at12ft13et14dh15bh16fh17eh18a bk19pm20O S C 140O S C 239O S C 338T E S T37V R E F +36V R E F 35PG21GH22AH23CH24GT25V26I N T27B U F28AZ29I N 30I N +31C O M32C R E F33C R E F34U3I T L 7 10 7R71 00 KC71 00 P6 18U4T L 4 3 1C60 .1 UR 1 11KW2W1R 1 02 K 4+5R81 00 KC 1 00 .1 UC8 0 .4 7 UC90 .2 2 UR94 7K51234J24J+55+5A1A1A2A3A2A4A5A6A3A7B1B2A4B3B4B5A5B6B7A6A7A8C1C2C3C4C5C6C7D1D2R 1 250+5C4C5C3C6C7C2C8C1B1B2B3B4B5B6B7ab fcgdeV C C 1234567abcdefg8dpdp9L E D 8L E D . V C Cab fcgdeV C C 1234567abcdefg8dpdp9L E D 5L E D . V C CB8ab fcgdeV C C 1234567abcdefg8dpdp9L E D 7L E D . V C Cab fcgdeV C C 1234567abcdefg8dpdp9L E D 6L E D . V C CC20 .1 UC31 00 0 U+5d1d2 图 位数字电压表原理图 . D/A 电路 由于采用了粗调和细调分段控制使得系统，以及软件修正，使得电流输出精度大大提高，从成本和元件采购方面综合考虑，采用 DAC0832 电路作为 D/A 转化电路 . DAC0832 简介 DAC0832 是一个 8 位 D/A转换器芯片，单电源供电，从 +5V～ +15V均可正常工作，基准电压的范围为177。 10V，电流建立时间为 1181。 s， CMOS 工艺，低功耗 20mA。 其内部结构如图 所示，它由 1 个 8 位输入寄存器、 1 个 8 位 DAC 寄存器和 1 个 8位 D/A 转换器组成和引 脚排列如图所示。 图 0832 内部结构图 图 DAC0832 管脚图 11 该 D/A 转换器为 20 引脚双列直插式封装，各引脚含义如下： (1)D7～ D0——转换数据输入。 (2)CS——片选信号（输入），低电平有效。 (3)ILE——数据锁存允许信号（输入），高电平有效。 (4)WR1——第一信号（输入），低电平有效。 该信号与 ILE 信号共同控制输入寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式：当 ILE=1 和 XFER=0 时，为输入寄存器直通方式；当 ILE=1 和 WR1 =1 时，为输入寄存器锁存方式。 (5) WR2 ——第 2 写信号 (输入 ),低电平有效 .该信号与信号合在一起控制 DAC 寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式 :当 WR2=0 和 XFER=0 时 ,为 DAC 寄存器直通方式。 当 WR2=1 和 XFER=0 时 ,为 DAC 寄存器锁存方式。 (6)XFER——数据传送控制信号 (输入 ),低电平有效。 (7)Iout2——电流输出 “1”。 当数据为全 “1”时，输出电流最大；为全 “0”时输出电流最小。 (8)Iout2——电流输出 “2”。 DAC 转换器的特性之一是： Iout1 +Iout2=常数。 (9)Rfb——反馈电阻端 即运算放大器的反馈电阻端，电阻（ 15KΩ）已固化在芯片中。 因为 DAC0832是电流输出型 D/A 转换器，为得到电压的转换输出，使用时需在两个电流输出端接运算放大器， Rfb 即为运算放大器的反馈电阻，运算放大器的接法如图 所示。 (10)Vref——基准电压，是外加高精度电压源，与芯片内的电 阻网络相连接，该电压可正可负，范围为 10V～ +10V. (11)DGND——数字地 (12)AGND——模拟地 DAC0832 利用 WR1 、 WR2 、 ILE、 XFER 控制信号可以构成三种不同的工作方式。 1) 直通方式 —— WR1= WR2 =0 时，数据可以从输入端经两个寄存器直接进入 D/A转换器。 2)单缓冲方式 —— 两个寄存器之一始终处于直通，即 WR1=0 或 WR2=0，另一个寄存器处于受控状态。 3)双缓冲方式 —— 两个寄存器均处于受控状态。 这种 工作方式适合于多模拟信号同时输出的应用场合。 12 . 具体电路设计 在设计中采用直通方式。 电路图如 所示。 AGND3DGND10Vcc20I o u t 111l s b D I 07I o u t 212D I 16D I 25R f b9D I 34D I 416V r e f8D I 515D I 614m s b D I 713I L E19W R 218CS1W R 12X f e r17U8D A C 08 3 2V C C56748U 5 BL M 3 58 1 2 3J P 25 10V C CV C CC50 .1 uR11 50C21 00 U 1 2J P 1L E DV C CR21k618 U9T L 4 3 1C91kS E R14S R C L K11S R C L R10R C L K12E13O015O11O22O33O44O55O66O77Q79U17 4L S 5 95S E R14S R C L K11S R C L R10R C L K12E13O015O11O22O33O44O55O66O77Q79U67 4L S 5 95+5+5AGND3DGND10Vcc20I o u t 111l s b D I 07I o u t 212D I 16D I 25R f b9D I 34D I 416V r e f8D I 515D I 614m s b D I 713I L E19W R 218CS1W R 12X f e r17U7D A C 08 3 248231U 5 AL M 3 58V C CC11kC60 .1 uC70 .1 uC80 .1 u1234J14JVxVy 图 D/A 转化电路 其中 Vx、 Vy分别为粗调和精调电压输出。 Pcb板图如图 所示 图 13 . 控制电压产生电路 该电路由两个运算放大器组成，对 Vx、 Vy 进行 Vout=Vx+*Vy 运算，使得控制精度达到 1/51200，达到高精度控制的目的，同时也使得软件修正成为可能。 仿真电路如图 所示 : R11 0 kR61 0 kV5+ 5 VV4+ 5 VVx48231UAL M 3 5 8R32 0 0 0 kV3+ 0 . 2 VVyV o u t 1R75kC10 . 1 uR85k56748U 1 BL M 3 5 8R 1 11 0 kV o u t 2V2V P U L S EV1+ 1 V 图 控制电压产生电路 其中 U1a用于运算， U1b用于缓冲，及其滤波， V2为假定干扰源 仿真结果入下图 所示 : 图 控制电压产生电路仿真图（ protel） 从图中我们可以看到该电路对于高频干扰具有较好的抑制性，这对提 高电流源的输出性能具有一定的帮助。 14 . 电流输出模块 利用图 所示的恒流源电路 ,运放的输出端通过三极管与反向输出端相连，构成负反馈电路，由于运放的同相输入端与反相输入端在理论上是虚短。