基于單片機(jī)的數(shù)控電流源設(shè)計(jì)

本文采用Protel 99 SE軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行PCB板的設(shè)計(jì)，Mp lab進(jìn)行系統(tǒng)仿真

4 數(shù)控電流源的單片機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)

本文所采用的PIC16F877A單片機(jī)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(jī)上進(jìn)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(jī)。

單片機(jī)程序所要實(shí)現(xiàn)的功能是：獨(dú)立鍵盤對(duì)PIC16F877A單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)，PIC16F877A單片機(jī)對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并送到10位數(shù)模轉(zhuǎn)換器TLC5615，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的控制。

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

5 系統(tǒng)測(cè)試

本設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)要求在0.2A-1A內(nèi)任意預(yù)值，本設(shè)計(jì)通過鍵盤輸入電流值送單片機(jī)，單片機(jī)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(duì)應(yīng)的理論和實(shí)際的數(shù)字量如表1所列。其中對(duì)應(yīng)理論碼值為輸入電流對(duì)應(yīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換所需要的碼值，實(shí)際碼值為單片機(jī)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(cè)試結(jié)果表明，本設(shè)計(jì)輸出的最大誤差為當(dāng)輸入電流為32mA時(shí)，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(duì)值≤輸出電流的0.1%+1mA，即1.032，所以本設(shè)計(jì)測(cè)量出來的誤差值達(dá)到了設(shè)計(jì)要求規(guī)定的誤差值。

6 結(jié)論

本文所設(shè)計(jì)的數(shù)控電流源采用PID算法實(shí)現(xiàn)了量程可選、輸出可調(diào)、步進(jìn)精確、紋波電流極小的功能，而且可將輸出電流預(yù)置值、實(shí)測(cè)值在LED上同時(shí)顯示。人機(jī)接口采用獨(dú)立鍵盤及LED顯示器，控制界面直觀、簡(jiǎn)潔，具有良好的人機(jī)交互性能。其具有控制靈活，系統(tǒng)升級(jí)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(hù)方便、一致性好、成本低，生產(chǎn)制造方便等優(yōu)點(diǎn)。