一種基于單片機(jī)的數(shù)控直流電流源裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于直流電流源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于單片機(jī)的數(shù)控直流電流源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)控直流電流源是一種常見的電子儀器，廣泛的用于電子電路，教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究等領(lǐng)域。然而目前實(shí)驗(yàn)所用的直流電源大多輸出精度和穩(wěn)定性不高;在測量上，一般采用指針式或數(shù)碼管來顯示電壓或電流，搭配電位器來調(diào)整所要的電壓及電流輸出值;使用上若要調(diào)整精確的電壓或者電流輸出，須搭配精確的顯示儀表監(jiān)測，又因電位器的阻值特性非線性，在調(diào)整時(shí)需要要花費(fèi)一定的時(shí)間，還要當(dāng)心漂移，并且現(xiàn)有的裝置不具備報(bào)警提醒功能，即便實(shí)際輸出電流值與預(yù)設(shè)電流值出現(xiàn)很大誤差，也不容易被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，使用起來非常不方便。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高并且具有報(bào)警功能的基于單片機(jī)的數(shù)控直流電流源裝置。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采樣以下技術(shù)方案:一種基于單片機(jī)的數(shù)控直流電流源裝置，包括單片機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換模塊、輸出調(diào)整模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、電源模塊、按鍵模塊和顯示模塊，所述電源模塊用于為系統(tǒng)工作芯片提供直流電源，所述單片機(jī)的輸入端連接按鍵模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端，單片機(jī)的輸出端與顯示模塊和D/A轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，所述D/A轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與輸出調(diào)整模塊的輸入端連接，所述輸出調(diào)整模塊的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接，所述單片機(jī)的輸出端還連接有報(bào)警模塊，所述報(bào)警模塊包括蜂鳴器和三極管，所述三極管的基極通過第十電阻與單片機(jī)的輸出端連接，三極管發(fā)射極接電源，三極管的集電極與蜂鳴器一端連接，蜂鳴器另一端接地，所述輸出調(diào)整模塊包括恒流源電路、用于采集實(shí)際輸出電流值的采樣電路和用于提供高精度參考電壓的負(fù)載電路，所述恒流源電路包括第一運(yùn)算放大器和場效應(yīng)管，所述第一運(yùn)算放大器的正相輸入端與D/A轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接，第一運(yùn)算放大器的正極電源端接電源正極，第一運(yùn)算放大器的負(fù)極電源端接電源負(fù)極，第一運(yùn)算放大器的反相輸入端與場效應(yīng)管的源極連接，第一運(yùn)算放大器的輸出端通過第二電阻與場效應(yīng)管的柵極連接，所述場效應(yīng)管的源極連接有采樣電路，場效應(yīng)管的漏極連接有負(fù)載電路。
[0005]所述采樣電路包括采樣電阻和用于采集采樣電阻兩端電壓的第二運(yùn)算放大器，所述采樣電阻第一端與場效應(yīng)管的源極連接，采樣電阻的第二端與電流表的正極連接，所述電流表的負(fù)極接地，電流表用于顯示實(shí)際輸出電流值，采樣電阻的第一端與電流表的負(fù)極之間并聯(lián)有第五電容，所述第二運(yùn)算放大器的正相輸入端與采樣電阻的第一端連接，第二運(yùn)算放大器的正極電源端接電源正極，第二運(yùn)算放大器的負(fù)極電源端接電源負(fù)極，第二運(yùn)算放大器的反相輸入端與第二運(yùn)算放大器的輸出端連接，第二運(yùn)算放大器的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接。
[0006]所述負(fù)載電路包括負(fù)載電阻和第三運(yùn)算放大器，所述負(fù)載電阻第一端與場效應(yīng)管的漏極連接，負(fù)載電阻的第二端與15V電源連接，負(fù)載電阻第一端通過第四電阻與第三運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，負(fù)載電阻的第二端通過第五電阻與第三運(yùn)算放大器的正相輸入端連接，所述第三運(yùn)算放大器的正極電源端接電源正極，第三運(yùn)算放大器的負(fù)極電源端接電源負(fù)極，第三運(yùn)算放大器的正相輸入端還通過第三電阻接地，所述第三電阻兩端并聯(lián)有第四電容，第三運(yùn)算放大器的反相輸入端通過第六電阻與第三運(yùn)算放大器的輸出端連接，第三運(yùn)算放大器的反相輸入端與A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端連接。
[0007]所述按鍵模塊包括“+”按鍵、按鍵、“0K”按鍵、“SET”按鍵、“DEL”按鍵、“RESET/ON”按鍵和O?9的九個(gè)數(shù)字輸入按鍵。
[0008]所述顯示模塊采用LM016L液晶顯示屏，顯示模塊顯示預(yù)設(shè)電流值、實(shí)際輸出電流值和預(yù)設(shè)電流值與實(shí)際輸出電流值的差值。
[0009]所述電源模塊為系統(tǒng)工作芯片提供直流電源，電源模塊電路包括變壓器、四個(gè)二極管組成的橋式整流電路、五個(gè)濾波電容以及三個(gè)三端穩(wěn)壓器，所述變壓器的一端接市電，另一端接橋式整流電路，市電經(jīng)變壓器降壓后又經(jīng)橋式整流電路轉(zhuǎn)換成直流電，橋式整流電路的正輸出端接第一濾波電容的正極，第一濾波電容的負(fù)極接第二濾波電容的正極，第二濾波電容的正極接地，第二濾波電容的負(fù)極接橋式整流電路的負(fù)輸出端，橋式整流電路的負(fù)輸出端與第二三端穩(wěn)壓器的輸入端連接，所述第二三端穩(wěn)壓器的輸入端與第二二極管的正極連接，所述第二二極管的負(fù)極與第二三端穩(wěn)壓器的輸出端連接，第二三端穩(wěn)壓器的輸出端輸出-15V直流電源，第二三端穩(wěn)壓器的輸出端通過第四濾波電容接地，所述第四濾波電容兩端并聯(lián)有第六電容;橋式整流電路的正輸出端與第一三端穩(wěn)壓器的輸入端連接，所述第一三端穩(wěn)壓器的輸入端與第一二極管的負(fù)極連接，所述第一二極管的正極與第一三端穩(wěn)壓器的輸出端連接，第一三端穩(wěn)壓器的輸出端輸出+15V直流電源，第一三端穩(wěn)壓器的輸出端通過第三濾波電容接地，第一三端穩(wěn)壓器的輸出端通過第九電阻與第三三端穩(wěn)壓器的輸入端連接，第三三端穩(wěn)壓器的輸出端輸出+5V直流電源，第三三端穩(wěn)壓器的輸出端通過第五濾波電容接地，所述第五濾波電容的兩端并聯(lián)有第七電容，所述第一三端穩(wěn)壓器、第二三端穩(wěn)壓器和第三三端穩(wěn)壓器的接地端均接地。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為:
[0011]1、本實(shí)用新型中的單片機(jī)輸出端連接有報(bào)警模塊，當(dāng)實(shí)際輸出電流值與預(yù)設(shè)電流值的誤差大于設(shè)定允許誤差值時(shí)，單片機(jī)輸出信號(hào)通過三極管放大后驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，提醒工作人員注意；恒流源電路采用第一運(yùn)算放大器和場效應(yīng)管，電路簡潔，采用場效應(yīng)管，能較好地實(shí)現(xiàn)電壓近似線性地控制電流；
[0012]2、本實(shí)用新型中的采樣電阻采用康銅絲繞制(阻值隨溫度的變化較小)成阻值為IΩ的電阻，將采樣電阻兩端電壓值換算成電流值即可得到實(shí)際輸出電流值，實(shí)際輸出電流值在電流表上顯示出來，采樣電阻兩端的電壓作為反饋電壓依次經(jīng)第二運(yùn)算放大器放大、A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)內(nèi)，用于與參考電壓比較，保證實(shí)際輸出電流值與預(yù)設(shè)電流值一致；
[0013]3、本實(shí)用新型中的負(fù)載電阻第一端接場效應(yīng)管，第二端接15V電源，負(fù)載電阻兩端的電壓作為參考電壓，經(jīng)第三運(yùn)算放大器放大、A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)內(nèi)，用于與采樣電阻兩端的反饋電壓進(jìn)行比較，單片機(jī)對(duì)反饋電壓和參考電壓進(jìn)行比較分析得到誤差電壓，該誤差電壓經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換模塊輸送到輸出調(diào)整模塊，此誤差電壓經(jīng)第一運(yùn)算放大器放大后輸出控制場效應(yīng)管的導(dǎo)通程度，使預(yù)設(shè)電流值和實(shí)際輸出電流值的逐步逼近，直至相等，從而達(dá)到數(shù)控的目的；
[0014]4、本實(shí)用新型中的按鍵模塊用于輸入調(diào)整預(yù)設(shè)電流值，按鍵模塊鍵盤采用標(biāo)準(zhǔn)4X4鍵盤，矩陣式行列掃描方式，由于該設(shè)計(jì)使用的按鍵較多，采用該種按鍵模塊可降低占用單片機(jī)的I/O口數(shù)目，而且可以做到直接輸入預(yù)設(shè)電流值，使用調(diào)整方便簡單；
[0015]5、本實(shí)用新型中的顯示模塊顯示預(yù)設(shè)電流值、實(shí)際輸出電流值和顯示預(yù)設(shè)電流值與實(shí)際輸出電流值的差值，顯示模塊采用LM016L液晶顯示屏，使用液晶顯示可視面積大、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)、功耗小且設(shè)計(jì)電路簡單；
[0016]6、本實(shí)用新型中的電源模塊采用3個(gè)三端穩(wěn)壓器，第一三端穩(wěn)壓器(型號(hào)為7815)、第二三端穩(wěn)壓器(型號(hào)為7915)和第三三端穩(wěn)壓器U9(型號(hào)為7805)分別得到+15V、-15V和+5V的穩(wěn)定直流電源，電路簡單，工作穩(wěn)定可靠。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的原理框圖。
[0018]圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖。
[0019]圖3為