基于AT89C52的数控直流电流源设计方案

　　1.2 系统的工作原理
　　系统原理如图1所示，系统通过稳压电源向恒流源提供24V电压，向单片机AT89C52、A/D和D/A转换器提供5V电压，通过键盘对电流值进行预置，利用单片机将电流步进值或电流设定值换算后输出相应的数字信号，经过D/A转换、信号放大，驱动恒流源输出电流信号，实际输出的电流再利用精密电阻采样变成电压信号，经过A/D转换，将信号反馈到单片机中，单片机将输出反馈信号再与预置值比较，送出调整信号，再输出新的电流，这样就形成系统的闭环调节，从而提高了输出电流的精度。显示电路用于显示电流设定值和当前电流测量值。
　　2 硬件系统的设计
　　2.1 单片机控制系统的设计
　　在本设计中，控制芯片主要完成与A/D、D/A的数据通信及对其数据的处理，实现对系统给定量的设定和对输出量的采样与显示。同时还检测各种故障信息，及时地发出相应的报警信号。此外，由于系统属于强的EMI源，对主控制器芯片的抗干扰性能和故障处理能力有较高的要求，所以，控制芯片采用 AT89C52单片机。
　　2.2 稳压电源
　　稳压电源采用三端稳压器7805、7824构成。由于78系列稳压器最大输出电流为1.5A，而系统输出最大电流为2000mA，为此，需外加功率管扩流。
　　2.3 A/D、D/A的转换电路设计
　　根据设计要求，系统要求输出的电流信号为20—2000mA，步进为1mA，且要求显示数值，因此，给定量的执行元件一D/A转换器与检测元件一A/D转换器至少需要11位的转换精度。结合系统的设计要求，并考虑到单片机的I/O接口资源紧张等因素，最终确定选用串行数据传送方式的ADS7841和DAC7512两款芯片（转换精度均为12位的集成芯片），其量化精度能达到1/4096<1/2000，完全能达到设计的精度要求。
　　ADS7841芯片用于将电流检测电路输出的模拟电压信号转换成数字信号，回送给单片机，由单片机将该反馈信号与预置值比较，根据两者间的差值调整输出信号大小，由此构成反馈调节，提高输出电流的精度。
　　同时，A/D转换器采样回来的电流经过单片机处理后传送到LED，用以显示当前的实际电流值。D/A转换器将设定的电流值转换为模拟信号并提供给压控恒流源，控制恒流源的输出大小。
　　ADS7841中，在电源输入端并联一个0.1IzF的电容去耦，同时并联一个101_LF的电解电容来提高供电的稳定性。根据其技术资料，将引脚端1和端2短接就能实现5V的基准源输出，并在引脚端6和7之间接一个0.1仙F的电容，能有效地提高抗干扰性能。
　　2.4 恒流源电路
　　恒流源模块电路的设计是本系统硬件设计的核心，它是用电压来控制电流的变化。为了能产生恒定的电流，我们采用电压闭环反馈控制。恒流源电路原理图如图2所示，该电路由运算放大器、大功率达林顿管、采样电阻Rs、负载电阻RL等组成。取样电阻RS从输出端进行取样，再与基准电压比较，并将误差电压放大后反馈到调整管，使输出电压在电网电压变动的情况下仍能保持稳定。电路中调整管采用大功率达林顿管tiPl27，既能满足输出电流最大达到2A的要求，也能较好地实现电压近似线性地控制电流。Rs选用热稳定性好的康铜丝，并选取较大的阻值（2Q），使得在电流较低时也能获得较大的电压值。运算放大器采用高精度的OP一27作为电压跟随器。当Ui一定时，运算放大器的Ui=Uf，Io=Is=U1/Rs，达林顿管的，Ic≈Ie。（基极电流相对很小，可忽略不计），所以Io=Is=Ui /Rs……正因为I0=Ui/Rs，电路输入电压配Ui控制电流Io，即I0不随RL的变化而变化，从而实现压控恒流。