基于STC89C52單片機的數控電流源設計

張琳++陽泳++蔣悅++江世明

摘 要：該文給出了一種基于STC89C52單片機控制的數控電流源設計，該設計以STC89C52單片機為微處理器，實現輸出可調、步進精確、紋波電流極小等功能，而且可將輸出電流預設值、電流實測值、負載電壓實測值、負載阻值在LCD1602上面同時顯示。通過PROTEUS7.8軟件進行仿真，證明此設計具有較高的控制精度和帶負載穩定性。

關鍵字：TC89C52單片機 數控電流源 D/A轉換

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（b）-0030-01

電源技術尤其是數控電源技術是一門理論性與實踐性很強的的工程應用技術，涉及電氣、電子、控制理論等多學科領域。計算機和通訊技術的發展，給電力電子技術提供了更加廣闊的發展平臺，同時也給電源提出新的要求。普通電源由于精確度不高與操作不便等缺點已不能滿足現實的需要。直到單片機技術及A/D、D/A的出現，才使精確數控電流源發展成為可能。該文所設計的數控電流源采用STC89C52單片機為核心微處理器，按鍵，顯示，D/A，A/D等模塊為外圍電路。

1 設計要求與總體設計思路

1.1 設計要求

該設計要求：輸入DC15V，輸出最高12V，通過按鍵控制輸出電流，采用LCD1602顯示設置電流，實測電流，負載電壓，負載阻值。

1.2 總體設計思路

根據系統要求，采用D/A轉換后，采用電壓跟隨器使D/A芯片輸出負載輕，從而使電壓穩定，而電阻R5是不變的，根據歐姆定律可知，電壓確定，電阻確定，電流就確定了。所以直接改變電壓值就可以得到設定的電流。在通過A/D轉換把數據反饋給微處理器，然后單片機通過數據比較，自動調節，盡可能的減少誤差。

2 硬件電路以及軟件設計

根據數控電流源設計要求，系統主要由控制模塊，按鍵模塊，D/A模塊，A/D模塊，顯示等模塊構成。硬件電路圖如圖1所示。

通過按鍵控制TLC5615C（L）D芯片輸出電壓值，在通過電壓跟隨器可以直接確定加載在R5的電壓，根據基爾霍夫電流定律可知，電流只能從主回路流入，從而控制負載上面的電流，而根據基爾霍夫定律將把多余的電壓消耗在IRF640上面。而讀取電流值時可以讀取在R5上面的電壓，在通過程序使用歐姆定律而得到電流值。讀取負載電壓時，因為它的電壓有時會遠遠超過5V，所以要通過運放電路，把電壓降到5V以下。如圖1可知，確定U33的3腳為3V，根據虛短原理，2腳也為3V，從而根據基爾霍夫電流定律可以得到輸出電壓，通過軟件乘以4則得到取模電壓，再通過軟件用輸入電壓減去取模電壓最后得到負載電壓，知道負載的電流以及負載的電壓，通過軟件通過歐姆定律則可以算出負載阻值。

3 系統測試

該設計要求輸出電流在0.2A到2A可調，并且要能顯示設置電流值、實際電流值、負載電壓和負載阻值。該設計通過按鍵調節電流值，單片機經過處理后通過反饋回來的數據自動調節。經過proteus7.8軟件上面仿真結果分析，該設計初步達到要求，誤差比較低。實測部分LCD顯示數據如表1所示。

通過以上數據分析誤差主要產生在首尾，這結果是因為當初設計的時候沒有考慮到，而直接只考慮了中間值，但是總體設計要求達到。

4 結語

該文所設計的基于STC89C52單片機的數控電流源實現了量程可選，輸出可調，誤差較小，并且設置電流值，實測電流值，負載電壓，負載阻值能夠在LCD顯示器上同時顯示。人機接口采用獨立按鍵與LCD顯示，控制界面直觀和簡潔，具有良好的人機交互性能。可靠性高，易于標準化，集成化，系統維護方便，生產制作方便等優點。但是也具有功耗比較高的缺點。

參考文獻

[1] 江世明.單片機原理及應用--基于Proteus的單片機應用系統設計與仿真[M].上海：上海交通大學出版社，2013.

[2] 江世明，黃同成.單片機原理及應用[M].北京：中國鐵道出版社，2010.

[3] 趙東坡，郭榮幸，趙雨斌.基于單片機的數控直流電流源設計與實現[J].儀表技術，2008（6）：58-60.endprint