LED可控恒流源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

3.2LED驅(qū)動(dòng)電路

圖4所示的電路可以很方便地實(shí)現(xiàn)電壓/電流的轉(zhuǎn)換。運(yùn)放U1A構(gòu)成比較器，U1C構(gòu)成電壓跟隨器，起負(fù)反饋?zhàn)饔?。輸入信?hào)Vi與反饋信號(hào)Vf比較，在比較器U1A的輸出端可得輸出電壓V1，V1控制運(yùn)放U1B的輸出電壓V2，從而改變?nèi)龢O管Q1的輸出電流IL，而輸出IL又影響反饋電壓Vf，到達(dá)跟蹤輸入電壓Vi的目的。輸出電流IL的計(jì)算式為IL=Vf/R13，因負(fù)反饋使Vi=Vf，故而IL=Vi/R13.若R13取值為10Ω，則可實(shí)現(xiàn)0~5V/0~500mA的V/I轉(zhuǎn)換；若所選擇器件的性能參數(shù)穩(wěn)定，運(yùn)放UA1，UA2的放大倍數(shù)足夠大，則其轉(zhuǎn)換精度較高。V13的電壓由單片機(jī)配合D/A輸出控制，可很方便實(shí)現(xiàn)數(shù)字恒流源輸出。

3.3D/A轉(zhuǎn)換電路

DA轉(zhuǎn)換電路如圖5所示。

4 軟件設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)的任務(wù)主要有D/A轉(zhuǎn)換、步進(jìn)加減、鍵盤掃描、液晶顯示、時(shí)鐘等功能。為了將所有任務(wù)有序的組織起來(lái)，軟件系統(tǒng)采用前后臺(tái)結(jié)構(gòu)。其中鍵盤掃描、液晶顯示，放在主程序中，D/A轉(zhuǎn)換任務(wù)需要定周期運(yùn)行，放在時(shí)基中斷服務(wù)子程序中運(yùn)行，有效的保證了重要任務(wù)能及時(shí)執(zhí)行。

系統(tǒng)采用看門狗技術(shù)，若程序出現(xiàn)死循環(huán)或者跑飛現(xiàn)象，單片機(jī)內(nèi)部的看門狗將使單片機(jī)復(fù)位，將單片機(jī)重新拉回有序的工作狀態(tài)。

4.1主程序

系統(tǒng)上電復(fù)位后，主程序首先完成系統(tǒng)初始化，其中包括I/O口，中斷系統(tǒng)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等工作狀態(tài)的設(shè)置，系統(tǒng)變量賦初值等工作。

完成系統(tǒng)初始化后打開(kāi)中斷，隨之進(jìn)入鍵盤掃描程序，鍵盤掃描獲取鍵值后，根據(jù)鍵值完成設(shè)定預(yù)置電流值、步進(jìn)加減、時(shí)鐘調(diào)節(jié)等，并通過(guò)LCD顯示輸出電流值和時(shí)間。主程序流程圖如圖6所示。

4.2D/A轉(zhuǎn)換程序

D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832的接口形式為并行接口，因此在對(duì)DAC0832進(jìn)行操作時(shí)需要考慮到時(shí)序問(wèn)題。D/A的控制流程圖如圖7所示。

4.3時(shí)鐘程序

由于時(shí)鐘沒(méi)有借助任何外圍器件，僅依靠單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器來(lái)完成時(shí)鐘運(yùn)行，因此對(duì)定時(shí)器進(jìn)行操作時(shí)采用溢出中斷法，秒、分、時(shí)的過(guò)渡采用累加跳轉(zhuǎn)處理法。時(shí)鐘的控制流程如圖8所示。

5 測(cè)試結(jié)果與分析

5.1測(cè)試儀器

本系統(tǒng)的測(cè)試儀器為4位半數(shù)字萬(wàn)用表（勝利VC9806+），示波器。

5.2測(cè)試數(shù)據(jù)

測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

測(cè)試結(jié)果分析：由表1可知輸出電流滿足要求，同時(shí)，電流值小時(shí)，輸出電流更接近給定電流。電流值較大時(shí)，由于系統(tǒng)散熱性能不夠優(yōu)良導(dǎo)致恒流源電源性能下降，引起誤差增大。誤差存在的原因主要是采樣電阻制作誤差，同時(shí)系統(tǒng)工作時(shí)采樣電阻與LED燈發(fā)熱引起誤差，但總的看來(lái)，該電流源有較好的精度。

5.3難點(diǎn)分析

恒流源的設(shè)計(jì)與制作過(guò)程遇到的主要難點(diǎn)在于如何減少紋波。通過(guò)仔細(xì)分析，確定要使紋波盡可能小，需要運(yùn)算放大器的電源和輸入端信號(hào)要穩(wěn)定。因此。采用獨(dú)立電源供電，保證了放大器有穩(wěn)定電源電壓，進(jìn)而使輸出較小的紋波電流成為可能。然而，當(dāng)將控制電路與主電路結(jié)合在一起時(shí)，輸出紋波電流的增大又成為一大問(wèn)題。這是由于控制電路的輸出有紋波，加到運(yùn)算放大器的輸入端將紋波放大，導(dǎo)致輸出電流紋波加劇。為解決這一問(wèn)題，我們?cè)谶\(yùn)放輸入端并聯(lián)電容，以達(dá)到濾波的目的，從而較好的解決紋波問(wèn)題。

本系統(tǒng)以8位STC89C52單片機(jī)控制、調(diào)整主電路輸出電流，并通過(guò)液晶顯示電流值，完成了數(shù)控恒流源的制作。驅(qū)動(dòng)電路是由運(yùn)算V/I轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成電流閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)構(gòu)成，根據(jù)運(yùn)算V/I轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成電流閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)計(jì)算出的值和測(cè)試結(jié)果非常接近，恒流特性較好。通過(guò)按鍵調(diào)節(jié)D/A輸出電流，實(shí)現(xiàn)了輸出電流可調(diào)，步進(jìn)加、減等功能。該驅(qū)動(dòng)硬件電路簡(jiǎn)單，可靠性好，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，調(diào)整方便，性價(jià)比高。該方案稍加改造即可實(shí)現(xiàn)各類容量的直流恒流系統(tǒng)。