基于單片機的數(shù)控電流源設(shè)計

本文采用Protel 99 SE軟件設(shè)計系統(tǒng)進行PCB板的設(shè)計，Mp lab進行系統(tǒng)仿真

4 數(shù)控電流源的單片機程序?qū)崿F(xiàn)

本文所采用的PIC16F877A單片機是MICROCHIP公司開發(fā)的新產(chǎn)品，具有FLASH編程的功能，可以直接在單片機上進行如暫停CPU執(zhí)行，觀察寄存器內(nèi)容等操作，是目前應(yīng)用最廣泛的一種PIC單片機。

單片機程序所要實現(xiàn)的功能是：獨立鍵盤對PIC16F877A單片機輸入數(shù)據(jù)，PIC16F877A單片機對獲得的數(shù)據(jù)進行處理，并送到10位數(shù)模轉(zhuǎn)換器TLC5615，實現(xiàn)對電流的控制。

在這里采用的是C語言編程，其優(yōu)點是編寫代碼效率高、軟件調(diào)試直觀、維護升級方便、代碼的重復(fù)利用率高、便于跨平臺的代碼移植等。主程序流程圖如圖2所示。

5 系統(tǒng)測試

本設(shè)計要求輸出電流范圍為0.2A-1A，恒流源模塊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2V（Vref0）。本設(shè)計的Vref=-2.15V，輸出端模擬電壓范圍為（0-12）V，所以輸出電流為0.2A-1A。設(shè)計要求在0.2A-1A內(nèi)任意預(yù)值，本設(shè)計通過鍵盤輸入電流值送單片機，單片機根據(jù)輸入的鍵值，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送給數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，然后輸出模擬量。部分電流值及其對應(yīng)的理論和實際的數(shù)字量如表1所列。其中對應(yīng)理論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。

表1所列的測試結(jié)果表明，本設(shè)計輸出的最大誤差為當(dāng)輸入電流為32mA時，輸出電流為33mA，誤差為1mA。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1.032，所以本設(shè)計測量出來的誤差值達到了設(shè)計要求規(guī)定的誤差值。

6 結(jié)論

本文所設(shè)計的數(shù)控電流源采用PID算法實現(xiàn)了量程可選、輸出可調(diào)、步進精確、紋波電流極小的功能，而且可將輸出電流預(yù)置值、實測值在LED上同時顯示。人機接口采用獨立鍵盤及LED顯示器，控制界面直觀、簡潔，具有良好的人機交互性能。其具有控制靈活，系統(tǒng)升級方便，控制系統(tǒng)的可靠性提高，易于標(biāo)準(zhǔn)化，系統(tǒng)維護方便、一致性好、成本低，生產(chǎn)制造方便等優(yōu)點。