数控恒流源设计报告加程序.doc

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1、数控恒流源设计报告背景数控恒流源是单片机运用数字控制技术控制恒流源的一种设计方案。当前，数字化数控恒流源的应用，随着电子技术的发展使用范围越来越广，在电子测量仪器、激光、传感技术、超导、现代通信等高新技术领域，恒流源都被广泛应用，且发展前景较为良好。同时，也不仅局限于此。电子领域，数控恒压技术已经很成熟，但是恒流方面特别是数控恒流的技术是有待发展，高性能的数控恒流器件的开发和应用存在巨大的发展空间。所以设计一个数控恒流源方案来提高恒流源的稳定性、适用范围以及精度很有必要。目录第一章设计方案第二章恒流电路

2、第三章MSP430F149单片机及电源第四章AD模块第五章DA模块第六章键盘模块和显示模块第七章软件设计第八章实验总结第一章设计方案本设计本设计是基于单片机控制的直流恒流源,分为以下几个组成部分:单片机控制系统、A/D和D/A转换模块、电源模块、恒流源模块、负载及键盘液晶显示模块,系统框图如图所示。系统框图用430单片机作为整机的控制单元，通过改变Ｄ/A转换器的输入数字量来改变输出电压值，从而间接地改变压控恒流源的输出电流大小。为了能够使系统具备检测实际输出电流值的大小，可以将电流转换成电压，并经过A/

3、D转换器进行模数转换，用单片机实时对电压进行采样，与输入预期值比较，并通过430单片机进行进行数据处理微调输出，提高精度实时显示。第一章恒流电路数控直流电流源可以采用电流输出型D/A转换器来实现，单由于其输出电流的幅值一般在uA数量级，因此需要进行电流放大若干倍才能达到所需要的要求电流值，电路实现很困难。若选择电压输出型DAC，再通过V-I转换电路变成与之成比例的电流信号，则电路实现相对简单，因此设计直流电源时常采用该种方案实现，在这种方案中，V/I转换电路设计是关键。通常的V/I转换有两种方式，一种是

4、负载共地的方式，一种是负载共电源的方式。我们选用的是负载共地的方式，因为有很多电路负载在连接的时候需要进行共地。R6为电流反馈采样电阻，R5为限流电阻，RL为负载电阻。R7为A/D转换采样电阻，R6采样到的电流信号加到电路的输入端，构成电流并联负反馈电路。由虚断知，运算放大器输入端没有电流流过，　则(Vi–V2)/R1=(V1–V4)/R2……a　　同理(V3–V2)/R3=V2/R4……b　　由虚短知V1=V2……c如果R1=R2=R4=R3，则由abc式得V3-V4=Vi上式说明R6两端的电压和输入

5、电压Vi相等，则通过R7和RL的电流I=Vi/R6。如果负载RL<<100KΩ，且运算放大器的放大增益足够大时，通过负载RL的电流仅有输入电压Vi决定，并且I=Vi/R6。所以R1、R2、R3、R4选用100kΩ。为了方便采样，我们选择R6为1Ω电阻。Vi为0~1V，我们做的恒流源输出电流在0~100mA，R6=1/0.1=10Ω。为了扩大电流的输出能力，在上电路的负反馈没有通过电阻直接反馈，而是串联了三极管的发射结，进行电流放大。因为在恒流源电路中,MOSFET管的输入电容太大,而一般运放的输出电阻都

6、在几十欧姆以上,会造成闭环的延迟,而高增益的闭环负反馈中的迟延很容易振荡,三极管的放大倍数选大些,也可以用复合管,实际上电阻的误差比三极管基极电流的影响可能要大,还可以通过调节电阻的值来调节.所以我们选用的是三级管而不是MOSFET管。第一章MSP430F149单片机及电源3.1MSP430F149单片机MSP430F149单片机是一个16位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机。由于它具有极低的功耗、达到60KB的FLASH容量、丰富的片内外设和相对较小的体积及方便灵活的开发环境，已成为众多单片

7、机系列中一颗耀眼的“芯星”。开发板资源描述:【1】.板载MSP430F149芯片【2】.集成USB型BSL编程器（对自身或其他板子进行bsl编程）【3】.提供32.768KHZ和8MHZ两种晶振连接方式【4】.采用USB供电和程序下载，优质电容滤波【5】.采用标准JTAG接口（14针），支持硬件仿真。【6】.所有IO口（包括AD电源等）均引出（未焊接排针，可自己向上或向下焊接）。【7】.4路彩色LED全部上拉，可以借此观察程序运行状态。【8】.2个优质独立按键。【9】.板载手动复位电路。【10】.板载蜂

8、鸣器电路，可做音乐实验等。【11】.提供NRF24L01+无线模块接口。【12】.板子集成USB转串口功能。【13】.向外提供3.3v和5v电源排针。 MSP430的端口有P1、P2、P3、P4、P5、P6、S和COM（型号不同，包含的端口也不仅相同，如MSP430X11X系列只有P1,P2端口，而MSP430X4XX系列则包含全部上述端口），它们都可以直接用于输入/输出。MSP430系统中没有专门的输入/输出指令，输入/输出操作通过传送指