基于單片機的恒流源設計

沈宇

【摘? 要】本文基于單片機設計了一種可調恒流源，該電路以單片機為控制核心，以電壓-電流轉換電路作為恒流源輸出電路，以及配合其他外圍電路。該恒流源可以根據需要使用按鍵進行設置，并使用負反饋控制，使輸出電流更加穩定和精準，具有操作方便和價格低廉等優點。

【關鍵詞】單片機;恒流源;數控

引言

恒流源又稱為電流源，能夠為負載提供恒定的電流，是電子電路中常見的一種部件，并且在儀器儀表、傳感器和醫療儀器等各種領域中都有廣泛的應用，因此具有良好的發展前景。

本文基于單片機設計了一種可調恒流源產生電路。通過單片機結合外部按鍵電路和顯示屏幕，實現了可調化和可視化。電路中使用了負反饋電路，配合單片機進行軟件調節，可以使恒流源輸出調節更加精準、快速。

1.系統組成

本系統主要由電源模塊、控制模塊、恒流源模塊和顯示模塊等幾部分組成。其中，電源模塊能夠為整個電路提供穩定的電壓;恒流源模塊能夠根據控制信號輸出所需的恒定電流;控制模塊由STC89C52單片機作為控制核心，能夠根據按鍵和反饋調整信號輸出;顯示模塊能夠顯示設置電流值和實際輸出電流值，使操作直觀。

2.硬件設計部分

2.1電源模塊

電源模塊可以產生多種電壓，不僅可以為單片機和其他外圍芯片及電路提供穩定的供電電壓和基準電壓。

2.2恒流源模塊

恒流源模塊采用電壓-電流轉換電路，該電路原理圖如圖1所示。該電路主要由LM324芯片和外圍電阻構成，其中，LM324芯片是一款單電源供電的高增益四路運算放大器。輸出電流通過U1C經? ? ? ? ? ?輸出，輸出電流公式為

因此，輸出電流與輸入電壓成正比，可以通過改變輸入電壓來改變恒流源的電流輸出值。

2.3控制模塊

控制模塊采用STC89C52單片機作為主控芯片，單片機與外圍電路相連，包括數模轉換（DAC）芯片、模數轉換（ADC）芯片、按鍵和顯示模塊等電路。單片機可以根據按鍵設置的輸出電流值，控制DAC芯片使恒流源模塊輸出相應的電流值。同時單片機根據ADC芯片采集到的實際電流值同步調整輸出。

DAC芯片采用由德州儀器（TI）生產的DAC0832芯片。該芯片是一款8位雙緩沖乘法模數轉換器，電流建立時間為1 us。

ADC芯片采用由德州儀器生產的ADC0804芯片。該芯片是一款8位逐次逼近型ADC芯片，轉換時間為100 us。

按鍵模塊由3個按鍵構成，分別實現“加”、“減”和“確認”功能。“加”、“減”按鍵能夠設置電流值，按下“確認”鍵后單片機能夠按照當前設置的電流值進行輸出。

2.4顯示模塊

顯示模塊選擇了0.96寸OLED屏幕。該款OLED由SSD1306芯片驅動，使用IIC總線控制，IIC總線只有SCL和SDA兩根控制線，所以大大節省了單片機IO口，可以將其余的IO口分配給其他模塊，而且該顯示屏具有完整的驅動程序，方便用戶調用。

3.軟件設計

單片機既可以用匯編語言開發，也可以用C語言開發，相比匯編語言，C語言結構更加清楚，可讀性更高，學習更加容易，因此本次設計采用C語言開發。

主程序流程圖如圖2所示。

4.調試

根據電路設計圖焊接電路板，在測試電路連接正確以及無短路和無虛焊等問題后，進行上電操作，將程序下載到單片機后，對電路進行測試，測試結果如表1所示。

從表中可以看到，實際輸出電流值與設定電流值最大誤差為2%，最小誤差為0.13%，平均誤差為0.85%，本次設計較好地達到了預期的效果。

5.結語

本文設計了一種基于單片機的可調恒流源，輸出電流值可以根據需要使用按鍵進行設計，另外，通過使用負反饋電路，對實際電流值和設定電流值進行比較和調整，可以使輸出電流更加穩定和精準。該恒流源可以使用在多種需要恒流源的電路中，并且可以通過使用更高精度的DAC芯片和ADC芯片提高輸出精度。

參考文獻

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