版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
1、<p><b> 目 錄</b></p><p> 一 方案設(shè)計與論證---------------------------------------------------------3</p><p> 總體設(shè)計方案與比較--------------------------------------------------3</p>
2、<p> 二 模塊電路設(shè)計及比較-----------------------------------------------------3</p><p> 2.1電源模塊-----------------------------------------------------------4</p><p> 2.2數(shù)碼管顯示模塊--------------------
3、---------------------------------5</p><p> 2.3 D/A轉(zhuǎn)換模塊-------------------------------------------------------7</p><p> 2.4 恒流源模塊---------------------------------------------------------7</p
4、><p> 三 軟件設(shè)計---------------------------------------------------------------9</p><p> 3.1 4*4鍵盤工作原理---------------------------------------------------9</p><p> 3.2 數(shù)值處理原理-----------
5、-------------------------------------------10</p><p> 3.3 程序流程方框圖----------------------------------------------------11</p><p> 3.4 程序清單--------------------------------------------------------
6、--12</p><p> 四 系統(tǒng)測試---------------------------------------------------------------12</p><p> 4.1 功能測試----------------------------------------------------------12</p><p> 4.2紋波系數(shù)測
7、試-------------------------------------------------------13</p><p> 五 數(shù)據(jù)處理---------------------------------------------------------------14</p><p> 5.1 康銅絲阻值測試----------------------------------
8、-----------------14</p><p> 5.2 誤差測試---------------------------------------------------------14</p><p> 六 發(fā)揮與創(chuàng)新-------------------------------------------------------------16</p><p&
9、gt; 參考文獻(xiàn)------------------------------------------------------------------17</p><p> 儀器儀表------------------------------------------------------------------17</p><p> 附錄-----------------------
10、-----------------------------------------------18</p><p> 數(shù)控直流電流源(F題)</p><p> 摘 要: 本設(shè)計分四個模塊:單片機控制及顯示模塊、數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換模塊、恒流源模塊、輸出顯示模塊。單片機控制模塊以單片機為核心,對輸入電流信號進行轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出;恒流源模塊將D/A轉(zhuǎn)換來的電壓模擬量通過恒流源電路變成恒流;顯
11、示模塊有兩個:一個是由74LS164移位寄存器和數(shù)碼管構(gòu)成,顯示預(yù)值;另一個是在輸出端以CC7107為核心的A/D轉(zhuǎn)換芯片,顯示實際測量值。此外,本設(shè)計可實現(xiàn)電流0—2A且有±1mA和±10mA的兩種步進,同時有數(shù)碼顯示輸入的電流值。</p><p> 關(guān)鍵字:鍵盤控制 D/A轉(zhuǎn)換 恒流源 A/D轉(zhuǎn)換</p><p> Constant current
12、resource digital controlled</p><p> Abstract: The system is designed basing on a single-chip microcomputer of model AT89C51.The constant current resource of digital controlled includes main four modules---
13、a DA converter、a constant current resource 、a output display circuit and a single-chip microcomputer controlled circuit. LED provides with beforehand setting and display .It can change and measure the current with a step
14、 of 1mA and 10mA by the key of “+”and “-”. Because of using model AD7521, It is characteristic of its high pre</p><p> Key words: Keyboard controlled D/A converter Constant current resource A/D converte
15、r</p><p><b> 一 方案設(shè)計與論證</b></p><p> 1.1.總體設(shè)計方案與比較:</p><p> 方案一:通過編碼開關(guān)來控制存儲器的地址;根據(jù)地址輸出對應(yīng)的數(shù)字量送數(shù)模(D/A)進行轉(zhuǎn)換;再根據(jù)輸出的電壓量來控制電流的變化;同時;通過四個編碼開關(guān)的BCD碼送給4511及數(shù)碼管顯示。此方案的優(yōu)點是電路簡單,缺點是
16、數(shù)據(jù)量大且存儲器存儲容量有限,在實驗過程中發(fā)現(xiàn)編碼開關(guān)不穩(wěn)定,所以不宜采用。其電路方框圖如圖1.1所示:</p><p> 圖1.1 方案一方框圖</p><p> 方案二:采用以89C51為核心的單片機系統(tǒng)來控制12位AD7521的數(shù)據(jù)的輸入并將其轉(zhuǎn)換成模擬量輸出同時單片機把輸入的預(yù)值電流送數(shù)碼管顯示,再根據(jù)輸出的電壓量來控制電流的變化,此方案的優(yōu)點是輸入的預(yù)值電流信號穩(wěn)定且避免了
17、大量的數(shù)據(jù)存儲,所以電路設(shè)計和制作采用方案二。其電路方框圖如圖1.2所示:</p><p> 圖1.2 方案二方框圖</p><p> 二 模塊電路設(shè)計及比較</p><p> 系統(tǒng)硬件以A789C51單片機為核心,外圍包括電源模塊、數(shù)碼管顯示模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊及恒流源模塊。</p><p><b> 2.1 電源模塊&l
18、t;/b></p><p> 本設(shè)計共用到電源有三種:即±5V +5V +21V.</p><p> 2.1.1 電源原理</p><p> 穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成,如圖2.1</p><p> 圖2.1 電源方框及波形圖</p><p> a 整流和濾波電
19、路:整流作用是將交流電壓U2變換成脈動電壓U3。濾波電路一般由電容組成,其作用是脈動電壓U3中的大部分紋波加以濾除,以得到較平滑的直流電壓U4。</p><p> b 穩(wěn)壓電路:由于得到的輸出電壓U4受負(fù)載、輸入電 壓 和 溫度的影響不穩(wěn)定,為了得到更為穩(wěn)定電壓添加了穩(wěn)壓電路,從而得到穩(wěn)定的電壓U0。</p><p> +5V其中+5 V給AD7521供電;-5V為AD7521參考電壓
20、。由于要求輸出的電流最大值為2000mA,而且取樣電阻為1歐所以要求AD7521輸出的電壓至少為2伏,通過計算-5伏的電壓足夠?qū)崿F(xiàn)上述要求。</p><p> 圖2.3中電路提供+5V的電源;主要用于單片機(AT89C51)、數(shù)碼顯示(包括74LS164,CC7107)、鍵盤。</p><p> 圖2.4中提供的21V的電源用于LM358和 VCC . 由于要求輸出的電流最大值為200
21、0mA,而且主要電流從它通過,所以要用大電容,本設(shè)計采用兩個4700UF 50V的電容并聯(lián)(同時為了減小紋波系數(shù)本設(shè)計在兩個電容之間接入有源濾波電路),由于的LM358的耐壓值最大可達(dá)42V,所以LM358可以安全工作 。</p><p> 圖2.2 ±5V電源原理圖</p><p> 圖2.3 +5V電源原理圖</p><p> 圖2.4 VCC
22、電源原理圖</p><p> 2.2 數(shù)碼管顯示模塊:</p><p> 74LS164為串行輸入并行輸出的移位寄存器,可以作為靜態(tài)顯示器接口,接在89C51的串行口上用于數(shù)碼的顯示。數(shù)碼顯示模塊如圖2.5所示。</p><p> 圖 2.5預(yù)值數(shù)碼顯示模塊原理圖</p><p> 利用CC7107A/D轉(zhuǎn)換器組裝成3.5位數(shù)字電壓表
23、, 該電路為CC7107,LED和若干無源元件組成的數(shù)字電壓表電路。該電路采用標(biāo)準(zhǔn)的3.5位顯示電路進行顯示,其中最高位可以顯示千位的 “1”和顯示負(fù)號。此外,由于該電路的兩個輸入端即COM 與V+端的電位差具有很高的穩(wěn)定性,可以作為參考電壓源。因此,可以通過分壓的方法來擴大它的量程。由于兩個輸入端最大承受電壓為200mV因此要實現(xiàn)最大值為2000mV的顯示可以用以下分壓形式(本設(shè)計所采用的)如圖2.6所示:</p>&l
24、t;p> 圖2.6 數(shù)字電壓表的外接電路</p><p> 通過上面的電路可以測量最大值為2000mV的 電壓</p><p> 而在本設(shè)計中的采樣電阻為1歐所以被測電壓值即為被測電流值.</p><p> 圖2.7 3.5位數(shù)字電壓表原理圖</p><p> 2.3 D/A轉(zhuǎn)換模塊:</p><p&g
25、t; AD7521作為D/A轉(zhuǎn)換器其芯片管腳如圖2.8 所示BIT1—BIT12為數(shù)字量輸入,Rfe為模擬量輸出,Vref為參考電壓Vdd為+5V電源。數(shù)模轉(zhuǎn)換公式:</p><p><b> ?。?-1)</b></p><p> 例如: BIT1—BIT12為(111111111111)且Vref為-5V,則:</p><p><
26、b> ?。?-2)</b></p><p> 當(dāng)BIT1—BIT12為(100000000000)且Vref為-5V,則:</p><p><b> ?。?-3)</b></p><p> 由于該設(shè)計的發(fā)揮部分要求步進1 毫安;基與此,本設(shè)計將采用AD7521的12位數(shù)模轉(zhuǎn)換來代替AD7520的10位數(shù)模轉(zhuǎn)換。</p
27、><p> 圖2.8 AD7521芯片管腳圖</p><p><b> 2.4、恒流源模塊</b></p><p> 方案一:本設(shè)計在起初利用圖2.9所示 恒流源電路 , 運放的輸出端通過三極管與反向輸出端相連,構(gòu)成負(fù)反饋電路,由于運放的同相輸入端與反相輸入端在理論上是虛短的,且運放的輸入電阻無窮大,因此反相端和同相端的電位相等,即,又由于三
28、極管的發(fā)射極與集電極電流僅相差微小的基極電流,可視為兩者相等即。因此可以通過改變同相輸入端的電壓來調(diào)整輸出電流的大小。</p><p><b> 例如: 時,</b></p><p> 但是在測試對的控制比預(yù)期效果差,總是小于理論值。</p><p> 方案二: 運放的反相端輸入端與輸出端同樣采用負(fù)反饋電路,但是由于在反饋電路中加入了可調(diào)
29、電阻,使得取樣電阻上的電流可以微調(diào),實現(xiàn)輸出電流與理論值相同,大大提高了輸出電流的精度,又由于運放的同相輸入端的信號來自與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的運放輸出,穩(wěn)定度很高。所以恒流源采用方案二。原理圖如圖2.10所示,圖中輸出端取樣電阻為1歐大功率電阻;康銅絲具有功率大,受熱情況下其阻值改變不大,所以采用康銅絲代替。(其阻值采用LCR數(shù)字電橋精確測量)。</p><p> 圖2.9方案一恒流源電路原理圖</p>
30、<p> 圖2.10方案二恒流源電路原理圖</p><p><b> 三 軟件設(shè)計 </b></p><p> 本作品使用WAVE系列仿真器作為編程器件,它是以WINDOWS為設(shè)計平臺,在使用時先在WAVE環(huán)境下編輯程序,然后保存程序、建立新項目、設(shè)置項目,接著編譯程序,最后調(diào)試和執(zhí)行這樣一步步來實現(xiàn)仿真。</p><p>
31、 本作品軟件要實現(xiàn)的功能是:鍵盤對單片機輸入數(shù)據(jù),單片機對獲得的數(shù)據(jù)進行處理,送到12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器(AD7521),再送到恒流源模塊,實現(xiàn)數(shù)字量對電流的控制。模塊框圖見圖3.1</p><p> 圖3.1單片機模塊方框圖</p><p> 3.1 4*4鍵盤工作原理:</p><p> 鍵盤對單片機輸入數(shù)據(jù),鍵盤為4*4矩陣鍵盤,用AT89S51的并行口P1接
32、4×4矩陣鍵盤,以P1.0-P1.3作輸入線,以P1.4-P1.7作輸出線 4×4矩陣鍵盤識別處理每個按鍵有它的行值和列值 ,行值和列值的組合就是識別這個按鍵的編碼。矩陣的行線和列線分別通過兩并行接口和CPU通信。每個按鍵的狀態(tài)同樣需變成數(shù)字量“0”和“1”,開關(guān)的一端(列線)通過電阻接VCC,而接地是通過程序輸出數(shù)字“0”實現(xiàn)的。鍵盤處理程序的任務(wù)是:確定有無鍵按下,判斷哪一個鍵按下,鍵的功
33、能是什么;還要消除按鍵在閉合或斷開時的抖動。兩個并行口中,一個輸出掃描碼,使按鍵逐行動態(tài)接地,另一個并行口輸入按鍵狀態(tài),由行掃描值和回饋信號共同形成鍵編碼而識別按鍵,通過軟件查表,查出該鍵的功能。鍵盤原理圖見圖3.2</p><p><b> 圖3.2鍵盤原理圖</b></p><p> 3.2 數(shù)值處理原理</p><p> 鍵盤對單片
34、機輸入數(shù)據(jù),(所要得到的電流值),單片機將得到的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)化成D/A轉(zhuǎn)換器AD7521所需要的數(shù)字信號。</p><p> 假設(shè)鍵盤輸入的電流值為I,由于AD7521為12位的D/A轉(zhuǎn)換器,待轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號最大值為2^ 13-1=4095,根據(jù)題目要求所顯示的電流最大值為2000mA,則D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號和輸出的模擬信號的線形關(guān)系為: </p><p><b> ?。?-1
35、)</b></p><p> 式中I為需要輸出的模擬信號值。</p><p> 為了單片機處理數(shù)據(jù)的方便,讓D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號為最大值4095時,輸出的模擬信號最大值為2047mA,則其線形關(guān)系為:</p><p><b> ?。?-2) </b></p><p> D/A轉(zhuǎn)換器輸入的數(shù)字信號由單
36、片機給出,從單片機的P0、P2口輸出,單片機根據(jù)輸入的I值,把I值乘以2,再轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)字信號,送到P0、P2口。啟動D/A轉(zhuǎn)換即可輸出所需要的模擬信號值。</p><p> 3.3程序流程方框圖</p><p><b> 主程序流程圖:</b></p><p> 圖3.3主程序流程圖</p><p> 圖3.
37、4鍵盤處理流程圖</p><p><b> 3.4 程序清單</b></p><p><b> 程序清單見附錄。</b></p><p><b> 四 系統(tǒng)測試</b></p><p> 本設(shè)計可實現(xiàn)0到2A之間任意預(yù)置值(0000-2000mA),同時具有+/-1mA
38、和+/-10mA的步進。</p><p><b> 4.1功能測試</b></p><p> 本設(shè)計要求輸出電流范圍為200mA—2000mA,根據(jù)圖2.10恒流源模塊可知,采樣電阻兩端電壓為200mV—2000mV,由電壓值可以推算出數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的參考電壓 ︱Vref︱至少為2伏(Vref < 0)。本設(shè)計的Vref = -2.15V.輸出端模擬電壓范圍為
39、0—2000mV,所以輸出電流為0----2000mA. 題目要求在200mA—2000mA內(nèi)任意預(yù)值,本設(shè)計可實現(xiàn)0—2050mA的預(yù)值。本設(shè)計通過鍵盤輸入電流值送單片機(AT89C52),單片機根據(jù)輸入的鍵值,將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送給模數(shù)轉(zhuǎn)換電路;然后輸出模擬量。下面列出部分電流值及其對應(yīng)的理論和實際的數(shù)字量如表4.1</p><p> 表4.1 預(yù)值測量值</p><p> 4.
40、1.1 步進測試</p><p> 題目要求具有“+”“-”步進調(diào)整功能,步進小于等于10mA,發(fā)揮部分要求步進1mA,本設(shè)計具有步進調(diào)整10mA和1mA功能。完全符合發(fā)揮部分的要求并對功能進行了擴充。</p><p> 4.2紋波系數(shù)的測試</p><p> 4.2.1 紋波電流測試</p><p> 本設(shè)計要求電流小于0.2毫安,
41、根據(jù)恒流源模塊電路,用低頻交流毫伏表測采樣電阻(康銅絲繞制而成,由于該電路為直流電路沒交流成分,所以不會產(chǎn)生感抗)兩端的電壓,同過公式:紋波電流(Iw) = 紋波電壓(Uw)/采樣電阻(1歐),通過測試,列表如下:</p><p> 表4.2 紋波系數(shù)測量</p><p> 注:交流毫伏表型號為:蘇州電子儀器廠生產(chǎn)的SX2172 </p><p> 示波器的型
42、號為:江蘇電子儀器集團有限公司生產(chǎn)的 YB43020B</p><p> 4.2.2 紋波系數(shù)測試</p><p> 由于電源電路存在紋波系數(shù),必須盡量減小紋波系數(shù),本設(shè)計采用措施有:</p><p> ?、‰娫创竺娣e共地(注意大電流與小電流不能共地)</p><p> ?、⒃谡鳂蚝蠹哟箅娙輵]波,本設(shè)計采用約為10000</p&
43、gt;<p> ?、?為了進一步避免紋波電壓對電路的干擾而產(chǎn)生的紋波電流,本設(shè)計又加入了有源濾波電路。電路如圖4.1其濾波效果相當(dāng)于 的容量的電容的濾波效果這樣進一步減少了紋波電流系數(shù)</p><p> 圖4.1 有源濾波電路</p><p><b> 五 數(shù)據(jù)處理</b></p><p> 5.1康銅絲阻值測試</p
44、><p> 電路中需要1歐的大功率電阻,本設(shè)計用HZ2790型的LCR數(shù)字電橋(北京瑞普電子儀器廠生產(chǎn))測量康銅絲的阻值,該儀器短路電阻為0.056歐,加上康銅絲后電阻值為1.056歐,誤差為0.001歐,精度為0.001。</p><p><b> 5.2 誤差測試</b></p><p> 下面列出部分電流值及其對應(yīng)的理論和實際的數(shù)字量,
45、其中對應(yīng)碼值為輸入電流對應(yīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換所需要的碼值,實際碼值為單片機根據(jù)輸入電流值處理后送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的碼值如表5.1所示。</p><p> 表5.1 誤差測試表</p><p> 通過測試發(fā)現(xiàn),結(jié)果的最大誤差為當(dāng)輸入電流為32mA時,誤差為1mA.小于輸出電流的0.1%</p><p> 而題目中發(fā)揮部分要求輸出電流變化的絕對值≤輸出電流的0.1%+1mA,即
46、1.032,而本設(shè)計測量出來的誤差值小于規(guī)定的誤差值。</p><p><b> 六 發(fā)揮與創(chuàng)新</b></p><p> ?。?)輸出電流范圍為0mA~2050mA,步進1mA,功能比發(fā)揮部分功能更優(yōu)越;</p><p> ?。?)具有測試與顯示輸出電流的數(shù)字顯示表,測量誤差的絕對值≤測量值的0.1%+2個字,達(dá)到發(fā)揮部分要求;</p
47、><p> (3)改變負(fù)載電阻,輸出電壓在10V以內(nèi)變化時,要求輸出電流變化的絕對值≤輸出電流值的0.1%+1 mA;</p><p> ?。?)紋波電流達(dá)到規(guī)定要求小于0.2mA;</p><p> ?。?)其他:本設(shè)計具有利用數(shù)字撥碼開關(guān),可使系統(tǒng)脫離單片機工作,這樣可以校正系統(tǒng)誤差</p><p> 詳細(xì)介紹見各功能模塊介紹。</
48、p><p><b> 參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p> [1] 童詩白,華成英 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社 2003年 </p><p> [2] 陳明熒 8051單片機設(shè)計實訓(xùn)教材 清華大學(xué)出版社 2004年</p><p> [3] 全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽組委會 第四屆全國電子設(shè)計
49、競賽獲獎作品選編 北京理工大學(xué)出版社 2001年</p><p> [4] 張友德 趙志英 途時亮 單片微型機原理應(yīng)用與實驗 復(fù)旦大學(xué)出版社 2004年</p><p> [5] 閻石 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 高教出版社 2004年</p><p><b> 儀 器 儀 表</b></p><p> [1
50、]YB1731A2A直流穩(wěn)壓電源 江蘇綠揚電子儀器集</p><p> [2]YB54100雙通道數(shù)字存儲示波器 江蘇綠揚電子儀器集團有限公司[3]YB43020A雙綜示波器 江蘇綠揚電子儀器集團有限公司</p><p> [4]偉福E6000/L仿真器 南京偉福實業(yè)有限公司 </p><p> [
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 數(shù)控直流電流源畢業(yè)設(shè)計
- 簡易數(shù)控直流電流源畢業(yè)設(shè)計
- 數(shù)控直流電流源
- 畢業(yè)設(shè)計---基于數(shù)控直流電流源系統(tǒng)的設(shè)計
- 基于數(shù)控直流電流源系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計
- 基于數(shù)控直流電流源系統(tǒng)的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計
- 數(shù)控直流電流源畢業(yè)論文
- 數(shù)控直流電流源 (2)
- 數(shù)控直流電流源硬件設(shè)計論文
- 畢業(yè)設(shè)計172數(shù)控直流電流源(電子設(shè)計大賽論文)
- 畢業(yè)設(shè)計172數(shù)控直流電流源(電子設(shè)計大賽論文)
- 畢業(yè)設(shè)計---數(shù)控直流電壓源的設(shè)計
- 畢業(yè)設(shè)計172數(shù)控直流電流源(電子設(shè)計大賽論文).doc
- 畢業(yè)設(shè)計172數(shù)控直流電流源(電子設(shè)計大賽論文).doc
- 畢業(yè)論文范文——數(shù)控直流電流源
- 課程設(shè)計—數(shù)控直流電流源的設(shè)計
- 數(shù)控直流電流源-職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文
- 基于單片機的數(shù)控直流電流源設(shè)計
- 步進直流電壓源畢業(yè)設(shè)計
- 數(shù)控直流電源畢業(yè)設(shè)計
評論
0/150
提交評論