基于单片机的数控电流源毕业论文设计

基于单片机的数控电流源毕业论文设计内容摘要：

功能和用途方面来划分，可以分为3个区域，即工作寄存器区（00H~1FH）、位寻址区（20H～2FH）、堆栈和数据缓冲器区（30H～7FH或30H~0FFH）。 单片机时钟电路单片机时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡方式和外部振荡方式。 内部振荡方式：AT89S51单片机内部带有时钟电路，因此，只需要在片外通过XTAL1和XTAL2引脚接入定时控制元件（晶体振荡器和微调电容），即可构成一个稳定的自激振荡器。 外部振荡方式：把外部已有的时钟信号引入单片机内。 这种方式适宜用来使单片机的时钟与外部信号保持同步。 在本设计中采用第一种方式，用晶振和电容构成谐振电路。 C3和C4虽然没有严格要求，但电容的大小影响振荡器振荡的稳定性和起振的快速性，通常选择在10~30pF左右。 而晶体振荡器一般选择6MHz和12MHz。 本时钟电路在XTAL1和XTAL2引脚分别接一个22pF的电容，两个引脚之间接入一个12MHz的晶振，电路如图32所示。 单片机复位电路复位时单片机的初始化操作，其主要功能是PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。 除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行时出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为使单片机正常工作，也需要按复位键以重新启动。 RST引脚是复位信号的输入端，复位信号是高电平有效，其有效时间持续24个振荡脉冲周期（即两个机器周期）以上。 复位操作有上电自动复位、按键电平复位、外部脉冲复位和自动复位四种方式。 在本设计中复位电路采用按键电平方式，电路如图33所示，使RST引脚（图中悬空脚）经过10u电解电容与VCC电源接通，同时经过电阻与地连接而实现。 控制电路设计本设计中的单片机控制电路设计如图34所示。 单片机的P0口用于控制显示单元电路中的数码管的选定，P1口控制按键，P2口作为D/A的8位数据线端口， 引脚控制显示电路中的74LS164的时钟端和数据端。 按键的功能是实现输出电流的设置。 按键1,2,3,4的功能分别是：设定、移位、加1和减1。 当单片机的P1口检测到有按键按下时，启动数码管显示电路开始显示数值，按下加1键显示数字加1，按下移位键时移动数码管位数调整下一位数字。 输出电流设定好后单片机将电流数字量通过P2口送入到D/A转换器中，D/A转换器将其转换为数字量后输出。 D/A转换电路DAC0832是一种8分辨率的典型的D/A转换集成芯片，与微处理器完全兼容。 内部为双缓冲寄存器即输入寄存器和DAC寄存器。 这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点在单片机应用系统中得到广泛的应用。 DA转换器是由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及控制电路构成。 该部分电路设计如图35所示。 D/A转换器是接收数字量，输出一个与数字量相对应的电流或电压信号的模拟量接口。 本设计中D/A转换器采用DAC0832芯片。 AT89S51的P2口作为数据端口与DAC0832的8位数据线相连。 DAC0832采用单缓冲工作方式，使芯片的、均与地相接。 DAC0832由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及控制电路构成。 数字量从DAC0832的D0D78个数据输入端口输入。 DAC0832与单片机的连接方式有两种：即单缓冲工作方式和双缓冲工作方式。 在单缓冲工作方式下，一个寄存器工作于直通状态，一个工作于受控锁存器状态，在不要求多相D/A同时输出时，可以采用单缓冲方式，此时只需要一次写操作，就开始转换，可以提高D/A的数据吞吐量；在双缓冲工作方式下，两个寄存器均工作于受控锁存器状态，当要求多个模拟量同时输出时，可采用这种方式。 本设计选用单缓冲工作方式。 压控恒流源电路 LM324简介LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。 与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著的优点。 ，静态电流大致为MC1741的静态电流的五分之一（对每一个放大器而言）。 共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。 输出电压范围也包含负电源电压。 功能特性如下：短路保护输出；真差动输入级；单电源工作：；低输入偏置电流：最大100纳安；每一封装四个放大器；内部补偿；共模范围扩展到负电源；行业标准引脚输出；在输入端的静电放电箔位增加可靠性而不影响器件的工作。 LM324管脚连接及内部结构图如图36所示该部分电路如图37所示。 压控恒流源是系统的重要组成部分，它的功能是用电压来控制电流的变化。 该恒流源电路由运算放大器、大功率场效应管、采样电阻和负载电阻组成。 因为DAC0832有个固定电路就是转化电压输出，所以由DAC0832输出的电流量经LM324转换为电压输出，下一级LM324通过反馈控制功率管，电路中调整管采用大功率场效应管IRF640，LM324作为电压跟随器，电路中输入电压控制输出电流，U为控制级电压，R为控制级电阻，U/R为控制级电流，即为负载级电流，即是要得到的输出电流，所以输出电流不随负载电阻的变化而变化，从而实现压控恒流，得到稳定输出的电流源，由输出电压5V，输出电流为1500mA可得，负载RL阻值范围为10Ω5KΩ 显示电路 74LS164简介74LS164为8位移位寄存器，管脚图如图38所示。 当清除端（MR）为低电平时，输出端（Q0Q7）均为低电平。 串行数据输入端（A，B）可控制数据。 当A、B有一个为高电平，则另一个就允许输入数据，并在CLOCK上升沿作用下决定Q0的状态。 真值表如表31所示。 Inputs OutputsClearClockA BQ0 Q1 ….…. Q7 L H H H HXL ↑ ↑ ↑X X X XH HL XX L L L ….…. LQA0 QB0 ….…. QH0 H QAn ….…. QGnL QAn ….…. QGnL QAn ….…. QGn 表31 74LS164真值表H——高电平，L——低电平，X——任意电平，↑——低到高电平跳变，QA0、QB0、QH0——规定的稳态条件建立前的电平，Qan、QGn——时钟最近的↑前的电平。 显示电路设计 该部分电路设计如图39所示。 LED数码管由八只发光二极管组成，编号是a、b、c、d、e、f、g、h，分别和同名管脚相连，当发光二极管导通时发光。 每个二极管就是一个笔划，若干个二极管发光时，就构成一个显示字符。 若将单片机的I/O口与数码管的ag和h相连，高电平（对应共阴极数码管）或低电平（对应共阳极数码管）的位对应的发光二极管就会亮，这样，I/O口输出不同的代码就可以控制数码管显示不同的字符。 为节约资源，选用4位一体数码管，采用串行输入并行输出的8位移位寄存器74LS164进行驱动输出，单片机的两个并行口分别作为输出口和时钟控制信号。 74LS164将输入的串行数据锁存在并行输出端，通过这些并行口线驱动数码管的各字段。 数码管选用共阳型，当74LS164的输出端口某线为低电位时，对应的字段被点亮。 软件设计中采用循环送显的方式，单片机通过控制9012来选择要送显的数码管，与三极管连接的引脚置高，三极管导通，即可选中该位数码管。 单片机控制74LS164的数据端和时钟端，74LS164的输出Q0Q7分别对应接到数码管的ah端口，从而实现单片机控制数码管显示的功能。 本章小结本章首先介绍了供电电源电路的设计，然后是介绍了硬件电路的核心部分控制电路，D/A转换电路和压控恒流源电路。 其中供电电源电路是给整个硬件系统供电的，按键设定好输出电流后单片机将电流数字量通过P2口送入到D/A转换器中，D/A转换器将其转换为数字量后输出，在由压控恒流源模块转化为恒定的电流值，单片机控制74LS164的数据端和时钟端，且74LS164的输出Q0Q7分别对应接到数码管的ah端口，从而实现单片机控制数码管显示的功能。 从而完成整个硬件电路的设计。 第4章 软件程序设计 主程序设计流程单片机初始化引脚和中断，当单片机的P1口检测到有按键按下时，如果是S3键按下电。