摘 要：本设计基于AT89C52单片机为控制核心的数控直流电流源。采用浮地电源的高输出电压一电流转换电路实现电流源功能。采用AD574搭建A／D转换器，选用两片DAC0832实现D／A转换。自行设计并制作A‘1～9C52单片机最小系统完成电流控制。具有“+”、“一”步进调整功能，并可以以10mA和lmA两种步进方式进行。输出电流范围：200mA～2000mA，输出电流受负载电阻变化影响小。且纹波电流低于2mA。
关键词：电流源 单片机控制
1．总体设计方案
1．1总体设Ct思路
设计一个数控直流电汽源，要求输入交流200—240V，50Hz输出直流可在200mA—2000mA之间连续可调。设计中采用单片机系统为核心的控制方式，通过A/D转换对电流源电流信号进行采样，再通过D/A转换控制电流源。并能用开关切换步进电流幅度（10 mA和lmA）。由两个按键分别实现“+”、“一”增加和减少恒流源输出电流的步进控制。
1．2系统组成
经过方案比较与论证，最终确定的系统组成框图如图l所示。由主电源、辅助电源、直流电流源、D/A转换器、A/D转换器、单片机系统及显示与按键组成。
图1 系统组成框图
2．单元电路设计
2．1电流源电路的设计
使用浮地电源的高输出电压一电流转换电路实现电流源。如图2所示，主电源提供30V左右的直流电压输入，被U5输入电阻和R5，电阻分压后形成3—30V之问的电压。在U5反相端输入后，输出变正。然后由Vl-V3放大提高输出端电压。经负载电阻后，输出稳定的电流。由于一般的恒流输出电路中，如果负载电阻增大，使输出电流在负载电阻上产生的电压超过电源电压，电路就不能在恒流状态下工作。而这种电路采用浮地的两组电源，可以获得大于200V的负载电压。这样即使负载电阻增大，电流源仍然能够在恒流状态下工作。
图2直流电流源电路
2．2单片机系统电路的设计
采用Atmel公司生产的AT89C52芯片作为微处理器。AT89C52与MCS一5l系列单片机完全兼容，他采用静态时钟：方式，可以大大节省耗电量。其内部含有Flash存储器，在系统开发时可以十分容易地进行程序修改，即使错误编程也不会成为废品。而且在系统工作中，即使突然掉电也能有效地保存一些数据信息。
单片机AT89C52外接显示按键电路、A/D转换电路和D/A转换电路，其I‘f1 A/D转换电路是信号输入，而D/A转换电路和显示按键盘电路是信号输出。为了方便单片机引脚的使用，将单片机的所有引脚用接口引出。具体电路如图3所示。数码管显示是单片机通过图中的J4与P0．3相连进行显示控制的。按键“+”、“一”的输出由图中的J3分别接人单片机的IN0、INI中断，两只模拟开关的输人信号则是通过经由图中的J3分别与单片机巾的定时器T1和T0接。用来控制电流源的D/A转换电路由图中J4与单片机系统相连。取样电流经过A/D转换电路，由图中的JI引入单片机。
图3单片机系统电路
2．3 A/D转换电路的设计
采用AD574构建A/D转换器。AD574是美国模拟数字公司（Analog）推出的单片高速12位逐次比较型A/D转换器，内置双极性电路构成的混合集成转换显片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D转换器。AD574的分辨率是12bit，可以满足1mA的步进要求。
AD574为核心构成A/D转换电路，电路如图4所示。在电流源上的取样电流通过运算放大电路LF356引入A/D模块电路中。转换后的信号则通过图中的J2与单片机系统电路相连。
2．4 D/A转换电路的设计
D/A转换部分逸用两片DAC0832。DAC0832是CMOS工艺制造的8位单片D/A转换器，属于R一2RT型电阻网络的8位D/A转换器，建立时间10ms，为电流输出型，并且片内带输人数字锁存器。电路组成较为简单，能快速实现。
D/A转换电路采用两片DAC0832组成，电路如图5所示。
2．5显示及按键电路的设计
采用LED数码管显示。显示原理简单，电路连接方便。可用单片机直接驱动，完全能够满足显示要求。
在本系统中采用动态显示方式驱动1个四位的七段数码管，数码管用来显示输出电流值（mA）。使用两只按键，分别实现“+”、“一”步进控制，同时用2个模拟开关完成10mA和1mA步进电流以及输出值和给定值的选择切换。
如图6所示，采用共阳极数码管，由AT89C52单片机通过图中的Jl输入至显示模块电路中，用以驱动数码管。
2．6主电源和辅助电源的设计
本系统采用两组电源分别供电。一组电源用MC78H05将220V交流电变换为30V左右的直流电，以供恒流源使用。另一组电源则分别产生+5V和±12V直流电压，作为单片机控制系统和模拟电路供电电源。这种电源设计不但能满足各系统对电源的不同要求，并且能保证整个系统稳定工作。
主电源电路如图7所示，220V交流电经变压器变换为±22V的电压后，再由图中的全桥整流和三次RC滤波后输出直流30V给电流源。
辅助电源电路如图8所示，220V交流经变压器变换为土16V电压后，经图巾的XSI进入辅助电源中，进行整流和滤波，最终分别产生±12V和+5V的直流电由图中的XS2输出，用来为单片机系统、A/D变换电路和D/A变换电路供电。
3．软件设计
系统的软件设计采用汇编语言，对单片机进行编程实现各项功能。
软件设计的关键是对直流电流源的正负步进电流控制以及显示。软件实现的功能有：
①控制输出电流lO mA和l mA步进切换与调整。
②测量输出电流与给定值切换及显示。
③控制AD574的工作。
④控制DAC0832的工作。
3．1主程序设计
主程序流程如图9所示。
3．2 INO、INl中断程序设计
IN0、INl口中断没计流程图如图lO所示。
3．3 12 2mS时间中断程序设计
r12 2mS时间中断程序设计流程如图11所示。
4．结束语
本设计的数控直流电流源可以实现下功能：
①电流输出范围：200mA—2000mA，并显示；
②可通过“+”、“一”按键进行步进10mA的调节，并显示；
③通过选择开关，可改变步进电流为lmA。并显示调节结果；
④负载电阻改变，输出电压在10V内变化时．输出电流值误差不超过1%+10mA。
该数控电压源制作后，经过实际测试使用，表现出精度高，使用方便，硬件电路简单等特点。
