l 方案论证及比较

　　1．1 控制方案

　　方案一：采用数字信号处理器(DSP)。

　　DSP功能强大，能完成许多复杂的控制和数据处理任务，但其价格一直居高不下，成本较单片机高。对于恒流源控制来说，不具有普适性。

　　方案二：采用CPLD或FPGA作为主控制器控制A／D、D／A转换及健盘和LCD控制。

　　此方案逻辑电路复杂，且灵活性较低，尤其不利于各种功能的扩展。更由于频率较高，与单片机的通信编程复杂，时序控制困难。考虑到本课题的重点是实现电流信号的输出，而不是逻辑控制，故不选用此方案。

　　方案三：采用5l系列单片机。

　　51系列单片机造价低廉通用性好，市场应用成熟，用此单片机足以完成课题要求，使资源利用率较高。

　　经研究，我们选用方案三。

　　1．2 键显方案

　　方案一：采用数码管显示。

　　数码管亮度高、体积小、重量轻，但其显示信息简单、有限，在本课题中应用受到很大的限制。

　　方案二：采用液晶显示模块。

　　液晶显示功耗低，轻便防震。由于本课题显示信息比较复杂，采用液晶显示界面友好清晰，操作方便，示信息丰富，而且避免了LED的动态扫描，使程序设计更加简单。键盘采用通用集成芯片82C79控制。减少了NCU的I／O口的使用，减轻了编程的复杂度，提高了系统资源利用率。

　　经研究，我们采用方案二．液晶选用了HSl2864—12LCM。

　　l.3 V／I转换方案

　　方案一：采用压流变送器XTRllO。

　　此种方案会使恒流输出十分稳定，但是输出电流较小，后级电流放大难以实现。专门的电流放大器价格昂贵且器件难以购买。

　　方案二：采用直流负反馈电路。

　　通过反馈使硬件搭建简单，且由于我们选择了低温漂的精密放大器，使得电压和电流的线性度非常良好。

　　，我们选用了方案二，使压流转换较容易实现。

　　2 系统设计

　　2．1 硬件设计

　　系统采用89S52为控制，分为稳压直流电源模块、V／I转换模块、A／D和D／A模块、键盘显示模块、网络仪器模块。

　　2．1．1 微控制模块

　　控制中心采用89S52。89S52相比于89C51价格基本不变，甚至比89C5l更低，具有更高的性价比。为了串口通信波特率的设定，选取晶振为11．0592MHz。由于系统采用了模块化设计，故在系统板上加载了82C79、AD0809、并口液晶等的标准接口。

　　2．1．2 直流稳压电源模块

　　由于单片机及其外围的用电模块都用5V或正负12V直流电源，而电网电压为220V交流电，因此需要没计电源。利用2W的变压器将220V的电网电压变压后，加在桥式整流电路的两端进行全波整流。利用三端稳压电源分别产生正负12V和5V的电压。三端稳压电源选择LM317、7812、7912和7805。由于负载输出电流很大，故有一路电源选用了高输出电流的三端稳压器LM317。

　　LM317的输出电压为35V，输出电流是3A。

　　2．1．3 A／D和D／A转换模块

　　基本要求步进值不大于10mA，输出电流范围为20～2000mA。但若想达到更高的水平，使步进值为lmA，共计(2000—20)／1=1980种状态，故我们打算采用12位D／A转换器，但由于该类D／A芯片未购买到，只得放弃，采用8传DAC0832进行转换。

　　DAC0832共有256种状态，充分利用它们，可使步进值为(2000—20)mA/256=7．734 375mA，为使运算时提高，步进值定为8mA，电流范围为OmA~(0+255x8)mA(即O～2 040mA)，可以较好满足基本要求。DAC0832输入数据每增加l，恒电流增加8mA。

　　A／D输入为通过精密电阻采样，再经过后级差分放大的电压信号。为配合D／A工作，完成闭环控制，A/D也选用8位芯片。

　　2.1.4 恒流输出模块

　　如图4所示，输入电压由电阻分压变为0~2V。经精密运放01707进行负反馈输出，再经过大功率场效应管IRFZ44NL使输出达到课题要求。采用康铜电阻丝绕制的精密电阻，可算得输出电流为Io=Ui／R。D／A输出经已经放大后变为0～lOV，经过电阻分压后进入控制恒流输出电路。此时若选择精密电阻丝为lΩ，分压比为l：5，使得输出电流可达到2A。

　　2.1.5 闭环控制模块

　　为使输出电流与用户给定值接近，我们采用了按照D／A、A／D的时序进行数值比较，采用步进控制使电流波动较小。例如假设用户输入200mA，系统通过D/A转换输出；当下一步A/D转换到来时，系统得到电流实际值是184mA，则系统自动实现步进控制，使输出值变大。当输出值超过预定值时，情况相反。如此，实现了输出电流的稳定。

　　2．1．6 键盘显示模块

　　为了使显示更加有效，功能更加贴近用户，主要参数采用液晶显示。键盘通过82C79控制，减少了单片机I／O口的使用，减轻了单片机的负担。

　　液晶显示采用了HSl2864—12。显示分辨率为128x64．内置8192个16x16点汉字，和128个16x8点ASCII字符集。可以显示8x4行16x16点阵的汉字。也可完成图形显示。低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。

　　3 结语

　　系统以89S52为，采用模块化设计形成数控直流电流源，软件设计采用 RTX51实时操作系统。可根据用户需要输出恒定的电流值。该仪器还具有超量程自动报警功能。输出参数较，由于A/D、D/A均采用了8位(12位器件无法购得)，使得电流输出步进不能达到1 mA的需要。但其他系统功能基本完成。若采用12位的A／D和D/A，经过计算仿真发现，输出非常稳定，步进可远小于1mA，纹波几乎为0。

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