基于單片機(jī)對恒流電源的設(shè)計(jì)

摘 "要：近些年來，由于電子行業(yè)的飛速發(fā)展、新型功率器件的誕生和電力電子變換技術(shù)的更新，使得電源技術(shù)有了質(zhì)的飛躍。在電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)、穩(wěn)定性預(yù)測元器件選擇以及大功率電源散熱設(shè)計(jì)等方面做了很多工作。因此以stc89c52單片機(jī)為控制核心，并利用stc89c52的I2C串行總線擴(kuò)展外圍器件，同時(shí)以模塊化設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了一種程控恒流源。

文章編號：1674-3520（2015）-10-00-01

一、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

該程控恒流源設(shè)計(jì)主要采用stc89c52單片機(jī)內(nèi)部的10位電流型數(shù)模轉(zhuǎn)換器和電流/電壓轉(zhuǎn)換電路來輸出0～4 V的模擬量，然后用電壓信號來控制恒流源的輸出電流，以使其按照給定值變化。系統(tǒng)還具有掉電保護(hù)功能，故當(dāng)其恢復(fù)用電后，可使電流源從斷點(diǎn)處恢復(fù)運(yùn)行。圖1所其中時(shí)鐘電路采用外部晶體振蕩器來提高時(shí)鐘精度，JTAG接口電路則為系統(tǒng)提供全速、非侵入式的在線系統(tǒng)調(diào)試接口，而外部復(fù)位電路可用于強(qiáng)制MCU進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。

圖1系統(tǒng)硬件組成結(jié)構(gòu) " " " " " " " " " 圖2模擬量輸出信號轉(zhuǎn)換電路

二、硬件電路設(shè)計(jì) "

（一）模擬量輸出接口電路 "

stc89c52內(nèi)部有一個(gè)10位電流型的D/A轉(zhuǎn)換器IDA0，它的最大輸出電流具有0.5 mA、1 mA和2 mA三種不同的設(shè)置。同時(shí)，IDA0還具有靈活的輸出更新機(jī)制，并允許無縫滿度變化，可支持無抖動(dòng)波形更新。IDA0的三種更新方式分別為寫IDA0H、定時(shí)器溢出和外部引腳邊沿出發(fā)。設(shè)計(jì)采用P1.0輸出，并采用定時(shí)器溢出的更新方式。stc89c52內(nèi)部電路中的數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的0～1 mA電流信號通過基準(zhǔn)電阻轉(zhuǎn)換為0～2 V的電壓信號后，再經(jīng)過放大電路轉(zhuǎn)換為0～4 V的標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。其模擬量輸出信號轉(zhuǎn)換電路如圖2所示。

（二）保護(hù)電路

在電力通信系統(tǒng)中，假如設(shè)備突然停止供電，會給電力系統(tǒng)造成巨大損失，甚至可能使系統(tǒng)癱瘓。為了避免系統(tǒng)停電情況的發(fā)生，本設(shè)計(jì)采用FM24CL04作為非易失存儲器來保護(hù)系統(tǒng)參數(shù)及其它中間數(shù)據(jù)。與EEPROM不同，F(xiàn)M24CL04可以以總線速度進(jìn)行寫操作， 它使用的是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兩線I2C接口。

由于FM24CL04存儲器的寫入速度極快，因此，在一個(gè)高噪聲的通信環(huán)境中，它受到干擾的可能性很小。此外，F(xiàn)M24CL04使用二線制串行總線及握手協(xié)議來進(jìn)行雙向傳輸， 由于這種方式占用的引腳少， 所以系統(tǒng)線路板占用的空間也比較小。

（三）鍵盤及顯示電路

本系統(tǒng)配置有4位鍵盤和8位LED數(shù)碼管顯示電路， 以用于顯示編程數(shù)據(jù)和參數(shù)。鍵盤顯示器接口電路采用廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司的專用芯片ZLG7290B數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)和鍵盤管理芯片。該芯片能夠直接驅(qū)動(dòng)8位共陰式數(shù)碼管或者64位獨(dú)立的LED， 同時(shí)， 也可以掃描和管理64位按鍵。本電路將ZLG7290B通過I2C總線與單片機(jī)進(jìn)行連接， 僅需要兩根信號線即可傳遞數(shù)據(jù)。而且ZLG7290B也具有較強(qiáng)的抗干擾能力。圖4 所示是由stc89c52單片機(jī)和ZLG7290B專用顯示驅(qū)動(dòng)芯片組成的鍵盤及顯示驅(qū)動(dòng)電路原理圖。

圖3鍵盤顯示驅(qū)動(dòng)電路

一般情況下，在設(shè)計(jì)時(shí)，為了使電源更加穩(wěn)定，可在圖4電路的VCC和GND之間接入電解電容。由于電路中的數(shù)碼管在工作時(shí)要消耗較大的電流，因此，其限流電阻的典型值可取的更大一些。另外，由于數(shù)碼管掃描和鍵盤掃描線共用，因此，本電路采用二極管來防止按鍵對數(shù)碼管顯示的干擾。

三、結(jié)束語

本文給出用stc89c52單片機(jī)來控制主程序，以及其內(nèi)部電流型A/D轉(zhuǎn)換器和電壓電流之間的轉(zhuǎn)換模式，由于stc89c52單片機(jī)的運(yùn)算速度比普通單片機(jī)的運(yùn)算速度快很多倍， 而且功率消耗也非常的低，同時(shí)內(nèi)置有DAC和ADC模式，在電路的設(shè)計(jì)和布置當(dāng)中能節(jié)約很多空間，同時(shí)也提高了運(yùn)算速度，從而提高產(chǎn)品的效率和性能。經(jīng)過大量的實(shí)踐驗(yàn)證可知，這種方法具有輸出電流穩(wěn)定準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)， 而且電流隨負(fù)載和環(huán)境溫度變化小， 輸出電流誤差范圍極小，同時(shí)其輸出電流也較大。此恒壓源可作為磁流變阻尼器的驅(qū)動(dòng)電源，也可應(yīng)用于更高端的電信產(chǎn)品等其他的電子領(lǐng)域內(nèi)。

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