基于STC89C52单片机的数控电流源设计

张琳++阳泳++蒋悦++江世明

摘 要：该文给出了一种基于STC89C52单片机控制的数控电流源设计，该设计以STC89C52单片机为微处理器，实现输出可调、步进精确、纹波电流极小等功能，而且可将输出电流预设值、电流实测值、负载电压实测值、负载阻值在LCD1602上面同时显示。通过PROTEUS7.8软件进行仿真，证明此设计具有较高的控制精度和带负载稳定性。

关键字：TC89C52单片机 数控电流源 D/A转换

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）12（b）-0030-01

电源技术尤其是数控电源技术是一门理论性与实践性很强的的工程应用技术，涉及电气、电子、控制理论等多学科领域。计算机和通讯技术的发展，给电力电子技术提供了更加广阔的发展平台，同时也给电源提出新的要求。普通电源由于精确度不高与操作不便等缺点已不能满足现实的需要。直到单片机技术及A/D、D/A的出现，才使精确数控电流源发展成为可能。该文所设计的数控电流源采用STC89C52单片机为核心微处理器，按键，显示，D/A，A/D等模块为外围电路。

1 设计要求与总体设计思路

1.1 设计要求

该设计要求：输入DC15V，输出最高12V，通过按键控制输出电流，采用LCD1602显示设置电流，实测电流，负载电压，负载阻值。

1.2 总体设计思路

根据系统要求，采用D/A转换后，采用电压跟随器使D/A芯片输出负载轻，从而使电压稳定，而电阻R5是不变的，根据欧姆定律可知，电压确定，电阻确定，电流就确定了。所以直接改变电压值就可以得到设定的电流。在通过A/D转换把数据反馈给微处理器，然后单片机通过数据比较，自动调节，尽可能的减少误差。

2 硬件电路以及软件设计

根据数控电流源设计要求，系统主要由控制模块，按键模块，D/A模块，A/D模块，显示等模块构成。硬件电路图如图1所示。

通过按键控制TLC5615C（L）D芯片输出电压值，在通过电压跟随器可以直接确定加载在R5的电压，根据基尔霍夫电流定律可知，电流只能从主回路流入，从而控制负载上面的电流，而根据基尔霍夫定律将把多余的电压消耗在IRF640上面。而读取电流值时可以读取在R5上面的电压，在通过程序使用欧姆定律而得到电流值。读取负载电压时，因为它的电压有时会远远超过5V，所以要通过运放电路，把电压降到5V以下。如图1可知，确定U33的3脚为3V，根据虚短原理，2脚也为3V，从而根据基尔霍夫电流定律可以得到输出电压，通过软件乘以4则得到取模电压，再通过软件用输入电压减去取模电压最后得到负载电压，知道负载的电流以及负载的电压，通过软件通过欧姆定律则可以算出负载阻值。

3 系统测试

该设计要求输出电流在0.2A到2A可调，并且要能显示设置电流值、实际电流值、负载电压和负载阻值。该设计通过按键调节电流值，单片机经过处理后通过反馈回来的数据自动调节。经过proteus7.8软件上面仿真结果分析，该设计初步达到要求，误差比较低。实测部分LCD显示数据如表1所示。

通过以上数据分析误差主要产生在首尾，这结果是因为当初设计的时候没有考虑到，而直接只考虑了中间值，但是总体设计要求达到。

4 结语

该文所设计的基于STC89C52单片机的数控电流源实现了量程可选，输出可调，误差较小，并且设置电流值，实测电流值，负载电压，负载阻值能够在LCD显示器上同时显示。人机接口采用独立按键与LCD显示，控制界面直观和简洁，具有良好的人机交互性能。可靠性高，易于标准化，集成化，系统维护方便，生产制作方便等优点。但是也具有功耗比较高的缺点。

参考文献

[1] 江世明.单片机原理及应用--基于Proteus的单片机应用系统设计与仿真[M].上海：上海交通大学出版社，2013.

[2] 江世明，黄同成.单片机原理及应用[M].北京：中国铁道出版社，2010.

[3] 赵东坡，郭荣幸，赵雨斌.基于单片机的数控直流电流源设计与实现[J].仪表技术，2008（6）：58-60.endprint