基于單片機對恒流電源的設計

摘 "要：近些年來，由于電子行業的飛速發展、新型功率器件的誕生和電力電子變換技術的更新，使得電源技術有了質的飛躍。在電路的優化設計、穩定性預測元器件選擇以及大功率電源散熱設計等方面做了很多工作。因此以stc89c52單片機為控制核心，并利用stc89c52的I2C串行總線擴展外圍器件，同時以模塊化設計方法，設計了一種程控恒流源。

文章編號：1674-3520（2015）-10-00-01

一、系統總體結構

該程控恒流源設計主要采用stc89c52單片機內部的10位電流型數模轉換器和電流/電壓轉換電路來輸出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。系統還具有掉電保護功能，故當其恢復用電后，可使電流源從斷點處恢復運行。圖1所其中時鐘電路采用外部晶體振蕩器來提高時鐘精度，JTAG接口電路則為系統提供全速、非侵入式的在線系統調試接口，而外部復位電路可用于強制MCU進入復位狀態。

圖1系統硬件組成結構 " " " " " " " " " 圖2模擬量輸出信號轉換電路

二、硬件電路設計 "

（一）模擬量輸出接口電路 "

stc89c52內部有一個10位電流型的D/A轉換器IDA0，它的最大輸出電流具有0.5 mA、1 mA和2 mA三種不同的設置。同時，IDA0還具有靈活的輸出更新機制，并允許無縫滿度變化，可支持無抖動波形更新。IDA0的三種更新方式分別為寫IDA0H、定時器溢出和外部引腳邊沿出發。設計采用P1.0輸出，并采用定時器溢出的更新方式。stc89c52內部電路中的數模轉換器輸出的0～1 mA電流信號通過基準電阻轉換為0～2 V的電壓信號后，再經過放大電路轉換為0～4 V的標準信號輸出。其模擬量輸出信號轉換電路如圖2所示。

（二）保護電路

在電力通信系統中，假如設備突然停止供電，會給電力系統造成巨大損失，甚至可能使系統癱瘓。為了避免系統停電情況的發生，本設計采用FM24CL04作為非易失存儲器來保護系統參數及其它中間數據。與EEPROM不同，FM24CL04可以以總線速度進行寫操作， 它使用的是工業標準兩線I2C接口。

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

（三）鍵盤及顯示電路

本系統配置有4位鍵盤和8位LED數碼管顯示電路， 以用于顯示編程數據和參數。鍵盤顯示器接口電路采用廣州周立功單片機發展有限公司的專用芯片ZLG7290B數碼管顯示驅動和鍵盤管理芯片。該芯片能夠直接驅動8位共陰式數碼管或者64位獨立的LED， 同時， 也可以掃描和管理64位按鍵。本電路將ZLG7290B通過I2C總線與單片機進行連接， 僅需要兩根信號線即可傳遞數據。而且ZLG7290B也具有較強的抗干擾能力。圖4 所示是由stc89c52單片機和ZLG7290B專用顯示驅動芯片組成的鍵盤及顯示驅動電路原理圖。

圖3鍵盤顯示驅動電路

一般情況下，在設計時，為了使電源更加穩定，可在圖4電路的VCC和GND之間接入電解電容。由于電路中的數碼管在工作時要消耗較大的電流，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碼管顯示的干擾。

三、結束語

本文給出用stc89c52單片機來控制主程序，以及其內部電流型A/D轉換器和電壓電流之間的轉換模式，由于stc89c52單片機的運算速度比普通單片機的運算速度快很多倍， 而且功率消耗也非常的低，同時內置有DAC和ADC模式，在電路的設計和布置當中能節約很多空間，同時也提高了運算速度，從而提高產品的效率和性能。經過大量的實踐驗證可知，這種方法具有輸出電流穩定準確等優點， 而且電流隨負載和環境溫度變化小， 輸出電流誤差范圍極小，同時其輸出電流也較大。此恒壓源可作為磁流變阻尼器的驅動電源，也可應用于更高端的電信產品等其他的電子領域內。

參考文獻：

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