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精品：单片机恒流源 单片机驱动12v 恒压源 恒流源和恒压源 压控恒流源 压控恒流源电路 恒压源电路 数控恒压源 电源电压恒为12v 单片机源代码
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基于单片机实现的12V恒压源
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单片机控制电流
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　　摘要：本文所介绍的数控恒流源采用模块化设计，主要是基于控制，明显提高了恒流源的稳定度及输出精度。输出电流值通过键盘和来进行设置，配合单片机的编程来实现显示和控制，同时D/A 的显示利用 来实现，模拟输出控制电压，然后由功率与运算其组成的电流反馈系统实现输出电流的恒定。
　　0 引言
　　恒流源是能够向负载提供恒定电流的电源，也称作稳流源或者电流源。当前，数控恒流源的应用，随着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，目前，急需迫切解决的工业需求是，数字化在工业生产中采集的模拟信号量，并将其作为控制信号的恒定电流，并参与到下一级生产的控制当中。
　　1 系统的结构与原理
　　变压整流、单片机控制部分、D/A 与A/D 转换电路、供电部分、显示器或键盘接口电路、恒流源电路等，本数控恒流源便由以上的几个部分组成。该系统还能实现人机交流，主要是通过LED和小键盘来实现的，LED 数码管显示电流值以及一些相对应功能，而小键盘则可以实现人为的来控制恒流源输出，即当未小键盘控制下的状态时，用户的输入状态会被显示，而当为A/D 采样控制时，主要控制部分器件包括：模数转换芯片、键盘显示接口芯片、单片机、驱动芯片、8 位数模砖和芯片等。核心的控制芯片采用 通用单片机，主要因为其功能完备、性能较为稳定，具有较低的成本，是首选的小型控制系统核心控制芯片。利用A/D 采样处理交由D/A 输出，可以在键盘与电路之间进行通信，而8279 管理键盘与电路，使得处理器的负担减轻，单片机的口线和时间被显示电路与键盘过多占用的问题，也能够得到结局。系统总体框图（如图1）。
　　2 系统硬件的电路设计
　　2.1 供电和变压整流
　　供电部分主要为D/A 转换芯片和数控部分提供使用电源，也同时作为稳压输出电路的主电源。输出50hz,200-240v 的交流电，通过变压器整流、变压、滤波，得到+12v、+5v、-12v,三种系统所需的电压（如图2 所示）。要考虑整流管的压降来选择滤波电容，电网波动为10%,选用12,由于 功率大、负载重，需要加装散热器。所以用 为滤波电容。在稳压器的输出端都加上滤波器，以使输出电流纹波≤ 0.2ma.
　　2.2 恒流源电路模拟
　　流控恒流源与压控恒流源是恒流源的两种控制形式，本文所介绍的属于压控形式恒流源， 电流范围，也就是输出4-20ma 电流，控制电压的变化可以使电流变化，但是一旦确定输入电压，那么输出电流将恒定不变，系统能够提供由输入电压决定的大小恒定的电流，主要表现在一定范围内负载阻值的变化。模拟恒流源电路特性曲线（如图3 所示）。
　　当此压控恒流源电路的负载阻值在29-10008Ω 之间时，我们可以看出：随输入电压变化的线性情况相对较好，随负载阻值输出电流的变化非常微小。
　　2.3 键盘显示电路的原理
　　键盘显示电路和单片机的连接电路图，只需要读写就可以完成对显示以及键盘的相应操作。当键盘被按下时，键盘显示接口芯片会通过单片机的外部中断，来向单片机发送中断请求，单片机在进行判断以后，再决定是否执行下个任务。
　　2.4 A/D 采样电路的原理
　　A/D 转换器采样输入和单片机的连接电路图，单路采样输入中，当采样结束了以后，会以单片机外部中断的方式发出中断请求，要求单片机中断处理，此时，单片机要对A/D 转换器的输入数据进行判断和处理，以便下一步进行控制操作。
　　3 电路分析及测试
　　3.1 测试方法
　　外接220v 交流电源，，低频毫伏表，测试需准备以上几种仪器。具体测试方法（如图4 所示）。图中取样为RS,负载电阻为RL.
　　1 和2 两端的值用万用表测为实测值电流值，3 和4 两端的值用低频毫伏表测为输出纹波电压值。为了比较真实值与测量值之间的误差，我们选定了20-2000ma 八个值进行比较，误差计算公式为：
　　在公式中测量值为I2,显示值为I1.
　　3.2 测试结果
　　设定值和测量值之间的误差，当测量十次改变负载电阻时为：RL=8Ω，设定值为I3,C1=（I2-I3）/I3 为测量误差。测量误差的标准偏差：RL=18Ω，S1=0.0036ma,S1=0.0031ma.设定值和显示值之间的误差为：RL=8Ω 时，C2=（I1-I3）/I3 为测量误差，RL=20Ω，S2=0.0041ma,S2=0.124ma, 为测量误差的标准偏差。误差的百分率变化范围在0.017 至0.36 之间。
　　4 控制部分
　　本文所介绍的系统是对输出电流进行双路控制，也就是有两种控制信号的来源方式，一种是根据工业应用的需求，通过A/D采样获取控制信号，根据在汇编程序中多次的数据实测，将固定的表格设计好，把控制数据通过查表给D/A 输出，使恒流源单元所产生的对应稳定电流得到控制。利用手动输入的方式，对用户输入的理想电流值进行判断，然后根据查表，由D/A 来实现控制数据的输出，以此获得相应大小的电流，该功能还可以让电流的初值用户进行预设。以上两种控制方法是不能同时起作用的，通过程序可以实现自动采样和键盘这两种不同控制方式进行自动切换。在同时使用LED 交互显示时，为A/D 采样控制时，输出电流的大小要实时显示；为键盘控制时，用户的输入状况则要显示。
　　参照输入电压和恒流源输出电流的关系来制表，而且可以将一些非线性问题在指标过程与予以修正。在制表的过程中由于还需要分写考虑到A/D 的应用情况和键盘输入初值有差别所造成的情况。以键盘初值为例来考虑：若10ma 是用户输入的电流，1v 为其所对应的控制电压，（=（50）10 为间接对应的8 位二进制数，那么（ 则为软件表中所对应的值。
　　A/D 采样控制与键盘方式基本一致，只是多了一个对采样值的判断。
　　5 软件程序的设计
　　首先对包括：8297 工作状态的初始化；自动采样控制标志位和标识键盘手动操作的初始化；中断初始化；一些用到的寄存器的初始化，整个系统进行初始化。规定F0=1 时为A/D 采样控制，F0=0 时为键盘控制，初始写初始设定状态，此处为键盘的状态，LED 数码管显示为P,也是表示键盘状态，启动D/A 进行转换。并等待键盘按下，开始循环等待。当中还加入了一些如：A/D 采样控制显示A;键盘控制状态为P,确定按钮显示等交互的显示是E.
　　6 小结
　　本文的这种数控恒流源是基于单片机来设计，在工业生产和应用中具有实时采样控制的特点，应用需要是用对应大小恒定的电流作为下级控制的信号来实现键盘手动输入和采样自动输入的双重控制，而且能自由地切换两种控制方式下的数控恒流源电路，这种数控恒流源线性良好，电流输出稳定。在污水处理的加药环节上，可以通过对加药阀门的开启度进行控制，从来达到控制加药量的作用，经过认定，在对必要软件进行相应的调整后，一些工业应用需求完全可以得到满足。（作者：谢海瑞）
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　　相信大多数人很多时候在还未读完“条款和适用条件”的时候就点击了“同意”。既然如此，为何要花费这么多时间去阅读那些繁冗的条文呢？同任何重要的文件一样，数据表也有条文――1页的规格说明， 20页的条文细则。电源模块尤其如此，因为集成化遮掩了关于设备的关键细节。我将分两部分在[][][][][][][][][][]
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利用MSP430单片机控制数控直流电流源设计
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一粒金砂（中级）, 积分 81, 距离下一级还需 119 积分
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本系统是一个基于单片机的数控直流电流源系统。采用单片机作为核心，辅以带反馈自稳定的串调恒压源，可以连续设定电流值。由D/A转换器TLC5615、ZLG7289、中文字库液晶显示块、放大电路和大功率调整电路组成。通过独立键盘输入给定值，由D/A转换器将数字信号转换成模拟信号，经D/A输出电压作为恒流源的参考电压，利用晶体管平坦的输出特性得到恒定的电流输出，最后用中文液晶显示输出。其中单片机选用美国TI公司的MSP430F2274作为控制核心，利用闭环控制原理，加上反馈电路，使整个电路构成一个闭环。软件方面主要利用PID算法来实现对输出电流的精确控制。系统可靠性高，体积小，操作简单方便，人机界面友好。本数控直流电流源以单片机MSP430F2274为控制核心，由D/A转换器TLC5615、ZLG7289、中文字库液晶显示块、放大电路和大功率调整电路组成。通过4位键盘输入给定值，由D/A转换器将数字信号转换成模拟信号，经D/A输出电压作为恒流源的参考电压，以LM作为电压跟随器，利用晶体管平坦的输出特性得到恒定的电流输出，最后用中文液晶显示输出。 引脚功能单片机MSP430F2274为38条引脚，采用TSSOP（Thin Shrink Small-Outline Package）DA方式封装。图2.1 MSP430F2274芯片引脚说明第三章 系统硬件设计3.1 总体方案设计与比较方案一：通过编码开关来控制存储器的地址；根据地址输出对应的数字量送数模（D/A）进行转换；再根据输出的电压量来控制电流的变化；同时；通过四个编码开关的BCD码送给4511及数码管显示。此方案的优点是电路简单，缺点是数据量大且存储器存储容量有限，在设计过程中发现编码开关不稳定，所以不宜采用。其电路方框图如图3.1所示：图3.1 方案一方框图Fig.3.1方案二：采用以MSP430F2274为核心的单片机系统来控制片内自带的10位AD转换模块的数据的输入并将其转换成模拟量输出同时单片机把输入的预值电流送数码管显示，再根据输出的电压量来控制电流的变化，此方案的优点是输入的预值电流信号稳定且避免了大量的数据存储，所以电路设计和制作采用方案二。其电路方框图如图3.2所示：图3.2 方案二方框图Fig.3.2 Plan two charts3.2&&单元电路设计系统硬件以MSP430F2274单片机为核心，外围包括电源模块、数码管显示模块、D/A转换模块及恒流源模块。3.2.1&&电源电路本设计共用到电源有两种：即±12V&&+5V。电源原理：稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成，如图3.3：图3.3 电源方框及波形图Fig.3.3 Power box and waveform figurea 整流和滤波电路：整流作用是将交流电压U2变换成脉动电压U3。滤波电路一般由电容组成，其作用是脉动电压U3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压U4。b 稳压电路：由于得到的输出电压U4受负载、输入电 压 和 温度的影响不稳定，为了得到更为稳定电压添加了稳压电路，从而得到稳定的电压U0。图3.4 ±12V电源电路图Fig.3.4 ±12V Power supply circuit图3.4中电路提供+12 V的电源；主要用于LM1117，再由LM1117产生3.3V的电压作为MSP430F2274的工作电压。图3.5 +5V电源原理图图3.5中提供的+5V的电源用于LM358 。 由于要求输出的电流最大值为2000mA,而且主要电流从它通过，所以要用大电容，本设计采用两个2200UF&&50V的电容并联(同时为了减小纹波系数本设计在两个电容之间接入有源滤波电路)，由于的LM358的耐压值最大可达42V，所以LM358可以安全工作 。3.2.2 D/A电路利用MSP430单片机的通用I/ O口( P1口)与TLC5615构成的DAC电路如图3.6所示。分别用P1.0、P1.2模拟时钟SCLK和片选，待转换的二进制数从P1.1输出到TLC5615的数据输入端DIN。图3.6 硬件连接图Fig.3.63.2.3&&恒流源电路方案一：本设计在起初利用图3.7所示 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的，且运放的输入电阻无穷大，因此反相端和同相端的电位相等，即,又由于三极管的发射极与集电极电流仅相差微小的基极电流，可视为两者相等即。因此可以通过改变同相输入端的电压来调整输出电流的大小。例如： 时， 但是在测试对的控制比预期效果差，总是小于理论值。图3.7 方案一恒流源电路原理图Fig.3.7 Plan a constant current source circuit principle diagram方案二：输出电流采样电路是采用取采样电阻两端的电压差，根据I=V/R 换算得到电流值的。图3.8是数控电流源的恒流源电路。 LM358和晶体管Q1、Q2组成电压－电流转换器，U1A、U1B和电阻R1－R8利用D/A的输出实现对电压进行数控。LM358主要功能是可以实现V/I转换。TIP42C（10A）是大功率PNP三极管，主要功能是实现功率放大。输出电流采样电路是采用取采样电阻两端的电压差，根据I=V/R 换算得到电流值的。电路原理图如图3.8所示。通过对电阻R9两端的电压值进行采样，经过运算放大器送入片内A/D转换器进行转换。由于R9是2欧姆，所以可以测量0～2000mA的电流范围。R9两端的电压在0～4V的范围内变化，满足系统设计的精度要求。图3.8 方案二恒流源电路原理图Fig.3.8 Scheme ii constant current source circuit principle diagram3.2.4&&数码管显示电路本题采用ZLG7289来控制按键，控制4个键和四个数码管，实现20～2000mA电流的输入。数码管显示电路图如图3.9所示。利用ZLG7289本身的特性可以串行接口无需外围元件可直接驱动LED，各位独立控制译码/不译码及消隐和闪烁属性，循环左移/ 循环右移指令，具有段寻址指令方便控制独立LED，并且有4 键键盘控制器内含去抖动电路，完全达到题目所提及的要求。图3.9 数码显示管电路图Fig.3.9 Digital display tube diagram4.3 C语言程序设计流程用C语言进行程序设计与使用其他高级语言进行程序设计的过程是类似的。即首先对问题进行分析，明确要达到的工作目的、技术指标等，然后确定算法，再根据算法画出工作流程图，然后按流程图编写源程序．经上机调试、修改后最终确定源程序。4.4 MSP430F2274编程基础简介由于在进行编程的时候，需要牵涉到许多关于单片机的资源，下面对单片机的一些资源作简单的介绍。4.4.1数据存储器和程序存储器地址空间计算机的存储配置有两种典型结构，即：哈佛结构和普林斯顿结构。在MSP430F2274单片机中，程序存储器ROM是FLASH类型的。它主要是用来放置用户应用程序代码的。而数据存储器主要是用来存放运算的中间结果，标志以及数据的暂存和缓冲等。如前所述，MSP430F2274单片机最大寻址空间为64KB，也就是说，数据存储器和程序存储器的地址范围为0000H-FFFFH。它们的组织结构如图4.1所示：图4.1 存储器组织图Fig.4.1 Memory organization chart4.4.2 MSP430F2274寄存器介绍在MSP430系列单片机中，CPU内部共有16个寄存器。4个特殊寄存器和12个普通寄存器。寄存器结构图如图4.2所示：图4.2 寄存器结构图4.5.1 主程序流程图本设计主程序流程如图4.4所示，开始时中文显示液晶进行初始化，然后通过按键程序输入预设键，系统判断是否有键按下，若无则重新判断；若有则根据按键号转致相应的程序。接下来根据按键号转到相应的程序，若按键为确认键则按公式转换成数值并且启动D/A输出；若按键为清除键则清除当前值。图4.4&&主程序流程图Fig.4.4 Main program flowchart4.5.2 中文液晶显示本系统显示模块采用中文液晶显示，使用户使用更方便。液晶显示流程图如图4.5所示。开始时清除液晶显示，然后对液晶功能极性设置，设置好以后开始设定进入点，接着显示状态设定，最后等待按键值输入。图4.5 液晶显示流程图Fig.4.5 liquid crystal display flow chart4.5.3 键盘程序流程图键盘程序流程图如图4.6所示，开始时执行按键操作，并判断是否有键按下，若判断成功则进行键盘消抖并且再次判断。若成功则扫描键盘得键盘值存入累加器，流程结束。图4.6 键盘程序流程图Fig.4.6 keyboard program flow chart4.5.4 A/D转换流程图如图4.7所示，该图为MSP430单片机内部自带的A/D转换器的转换流程图。开始时进行通道选择，并且允许A/D转换。然后读取寄存器，进行A/D转换。接着确认转换是否结束，若结束则读取转换值，并进行数据处理，若未结束则返回读取寄存器重新转换，直至转换结束为止。图4.7 A/D转换流程图
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