目錄1 選題介紹 1
1．1 指選題背景 1
1．1.1 電流源簡介 1
1．1.2 數控電流源的重要性 1
1．1.3 數控電流源的可行性 1
1．2 指導思想 2
1．3 方案論證 3
1．4 基本設計任務 3
2 電路設計 4
2.1 總體方框圖 4
2.2 工作原理 4
3 各主要電路及部件工作原理 5
3.1 555單穩態觸發電路 5
3.2 d/a轉換器 6
3.3 恆流源電路 7
3.4 解碼器及顯示電路 8
3.4.1總電路圖 8
3.4.2 數碼管 9
3.4.3 cd4511 10
4 原理總圖 13
5 元器件清單 13
6 除錯過程及測試資料 13
6.1 測試儀器 13
6.2.指標測量 13
7 小結 14
8 設計體會及今後的改進意見 14
8.1 體會 14
8.2 本方案特點及存在的問題 15
8.3 改進意見 15
附：參考文獻 16
1 課題介紹
1.1 選題背景
所謂恆流源就是輸出電流極其穩定不隨負載變化。為了保證電流不變，輸出電壓必須始終符合v=i*r。即負載需要多大電壓，恆流源就必須輸出多大電壓，「無條件」予以滿足。
從外部看，就是r=∞。如果r→∞，那麼v→∞。所以理想恆流源都不允許輸出開路。
對於實際電路，當r大到一定程度，電壓輸出能力就會不夠，輸出電流必然下降，不再恆定。在一般恆流電路中大多採用電流負反饋來恆定電流
負反饋的作用就是「使之穩定」。通過時刻「檢查」控制物件的狀態，並進行調整。發現小了，就設法使之增大，發現大了，就設法使之減小。
形象地說，電流負反饋電路則是取樣輸出電流，計算誤差，據此調節自身狀態，使輸出電流穩定，因而，輸出特性接近恆流源。衡量「接近」程度的指標就是輸出電阻r遠大於零。一般希望r→∞。
（只能接近，不可能完全達到）。
作為常用的電子儀器在學校和研發和檢測部門都有者相當廣泛的應用，特別在電路原理實驗和電子元件老化測試中都離不開電流源。
隨著電子技術的不斷進步對電子儀器的要求不斷提高，電源作為電路的動力源泉更是扮演著越來越重要的角色，不論是學校實驗室還是維修中心都離不開實驗電源，然而傳統的電源不論是在控制精度還是輸出特性上都無法滿足要求。首先從精度上來看傳統電流源的調整大多採用旋轉電位器的方式，在調整時電流值主要從電位器的刻度讀出，容易產生讀數誤差。從可操作性來看傳統電流原電位器上的刻度有限，不可能非常精細，僅僅靠電位器的幾個刻度對操作者的技巧要求比較高，同時誤差也比較大。
傳統的實驗電源亟待改進電源。
由於微控制器技術的不斷發展和d/a，a/d元件的普及使得數控電源成為可能，數控電源不論是在控制精度還是在可操作性上都有傳統電源無法比擬的優勢，由於微控制器的平民化，使得數控電源與傳統電源的成本日益接近。另外，smt技術也是飛速發展，使得數控電源體積和重量都大大減小，為其在特殊領域的應用奠定了基礎。
在現實生活中，人們經常要用到電子器件，而電子器件要正常工作，電源的作用是不可忽視的，電源效能的好壞，對電路、電子儀器和電子裝置的使用壽命、使用效能等影響很大，尤其在帶感性負載的電路和裝置中，對電源的效能要求更高。
在做畢業設計時主要完成的任務是熟悉設計題目，查閱相關文獻和科技資料。熟悉題目過後完成系統的總體方案設計，其中包括方案論證與確定、技術可行性分析、技術經濟性分析等內容。在設計控制電路時先學習相關微控制器，了解微控制器的工作原理。
再進行整個系統的硬體設計和軟體設計，這其中的工作包括理論分析、設計計算、晶元及元器件選型等內容。在完成以上工作時就進行畫程式流程圖和程式的編寫。最後撰寫設計說明書，繪製電路硬體接線圖
在現實生活中，人們經常要用到電子器件，而電子器件要正常工作，電源的作用是不可忽視的，電源效能的好壞，對電路、電子儀器和電子裝置的使用壽命、使用效能等影響很大，尤其在帶感性負載的電路和裝置中，對電源的效能要求更高。
在做畢業設計時主要完成的任務是熟悉設計題目，查閱相關文獻和科技資料。熟悉題目過後完成系統的總體方案設計，其中包括方案論證與確定、技術可行性分析、技術經濟性分析等內容。在設計控制電路時先學習相關微控制器，了解微控制器的工作原理。
再進行整個系統的硬體設計和軟體設計，這其中的工作包括理論分析、設計計算、晶元及元器件選型等內容。在完成以上工作時就進行畫程式流程圖和程式的編寫。最後撰寫設計說明書，繪製電路硬體接線圖
1.2指導思想
本課題通過努力設計出一款高精度的數控電流源，科學儀器和電子裝置中經常用到穩定性好、精度高、輸出可預置的直流電流源。高效能的數控直流電流源步進能夠提高科學儀器的穩定性，本設計電流源能夠很好的降低因元器件老化、溫漂等原因造成的輸出誤差，輸出電流在20ma～2000ma可調，輸出電流可預置、具有「+」、「-」步進調整、輸出電流訊號可直接顯示等功能。硬體電路以at89c52微控制器為控制核心器，構成閉環控制電路，採用壓控電流方式實現穩流輸出，步進為≤10ma，通過d/a控制壓控電流步進，a/d取樣電壓值，軟體算出電流的測量值。
系統主要由鍵盤輸入，控制處理、壓控電流輸出、液晶顯示等功能模組組成。
1．3方案論證
方案一：採用以89c52為核心的微控制器系統來控制d/a的資料的輸入並將其轉換成模
擬量輸出同時微控制器把輸入的預值電流送數碼管顯示，再改變輸出的電壓量來控制電
流的變化，此方案的優點是成本低，電路簡單，可公升級性強，缺點是涉及到軟體方面，
難度較高。方框圖如圖所示。
方案一方框圖
方案二：採用整合器件，通過按鍵產生脈衝訊號，計數器（74ls192）的二進位制數字輸出分兩路執行：一路用於驅動數顯電路，指示電源輸出電流的大小值，led輸出（0、1、2、3、4、5、6、7）七個數字；另一路進入ｄ/ａ轉換電路，ｄ/ａ轉換器（dac0832）將數字量按比例轉換成模擬電流，再經過(ne5532)，乙個運放、三極體組成的恆流源部分，使其輸出（0、100、200、300、400、500、600、700,800,900）ma八個檔位的電流。
優點為原理簡單易懂。
綜上，故採用方案二。
1.4 基本設計任務
（1） 電流源設有「電流增」（up）和「電流減」（down）兩個鍵，按up時輸出電流步進增加，按down時輸出電流步進減小
（2） 電流設定範圍為100ma～800ma ，設定解析度為100ma；
（3） （3）輸出電流誤差≤±1
(4) 當電子負載兩端電壓變化10v時，輸出電流的絕對誤差小於變化前電流值的10％。
2 電路設計
2.1 總體方框圖
2.2工作原理
給系統提供經蒸餾得到的5v的直流電壓，計數器工作在技術狀態，沒按一次見，給計數器家乙個脈衝，。計數器得到二進位制數，再進過解碼器輸出七路二進位制數，驅動led數碼管顯示，在一路計數器輸出的二進位制數經da轉換器轉換成模擬的電流量，在經過雲芳和電流源部分得到理想的結果。按8次鍵議息顯示0.
1，2.3，4，5，6，7，8，9相應會得到電流8個值、
3 各主要電路及部件工作原理
3.1 計數器
74ls192是同步十進位制可逆計數器，它具有雙時鐘輸入，並具有清除和置數等功能，其引腳排列及邏輯符號如下所示：
（a）引腳排列 (b) 邏輯符號
74ls192的引腳排列及邏輯符號
圖中：為置數端，
為加計數端，
為減計數端，
為非同步進製輸出端，
為非同步借位輸出端，
p0、p1、p2、p3為計數器輸入端，
為清除端，
q0、q1、q2、為資料輸出端。其功能表如下：
表5-2 74ls192的功能表
3.2 d/a轉換器
dac0832是乙個8位d/a轉換器晶元，單電源供電，從+5v～+15v均可正常工作，基準電壓的範圍為±10v，電流建立時間為1s，cmos工藝，低功耗20ma。其內部結構如圖3.8所示，它由1個8位輸入暫存器、1個8位dac暫存器和1個8位d/a轉換器組成和引腳排列如圖所示。
圖3.8 0832內部結構圖圖3.9 dac0832管腳圖
該d/a轉換器為20引腳雙列直插式封裝，各引腳含義如下：
(1)d7～d0——轉換資料輸入。
(2)cs——片選訊號（輸入），低電平有效。
(3)ile——資料鎖存允許訊號（輸入），高電平有效。
(4)wr1——第一訊號（輸入），低電平有效。該訊號與ile 訊號共同控制輸入暫存器是資料直通方式還是資料鎖存方式：當ile=1和xfer=0時，為輸入暫存器直通方式；當ile=1和wr1 =1時，為輸入暫存器鎖存方式。
(5) wr2 ——第2寫訊號(輸入),低電平有效.該訊號與訊號合在一起控制dac暫存器是資料直通方式還是資料鎖存方式:當 wr2=0和xfer=0時,為dac暫存器直通方式; 當wr2=1和xfer=0時,為dac暫存器鎖存方式。
(6)xfer——資料傳送控制訊號(輸入),低電平有效 。
(7)iout2——電流輸出「1」。當資料為全「1」時，輸出電流最大；為全「0」時輸出電流最小。
(8)iout2——電流輸出「2」。
dac轉換器的特性之一是：iout1 +iout2=常數。
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