一种基于单片机的数控直流电流源装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于直流电流源技术领域，具体涉及一种基于单片机的数控直流电流源装置。
【背景技术】
[0002]数控直流电流源是一种常见的电子仪器，广泛的用于电子电路，教学实验和科学研究等领域。然而目前实验所用的直流电源大多输出精度和稳定性不高;在测量上，一般采用指针式或数码管来显示电压或电流，搭配电位器来调整所要的电压及电流输出值;使用上若要调整精确的电压或者电流输出，须搭配精确的显示仪表监测，又因电位器的阻值特性非线性，在调整时需要要花费一定的时间，还要当心漂移，并且现有的装置不具备报警提醒功能，即便实际输出电流值与预设电流值出现很大误差，也不容易被及时发现，使用起来非常不方便。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种结构简单、可靠性高并且具有报警功能的基于单片机的数控直流电流源装置。
[0004]为实现上述目的，本实用新型采样以下技术方案:一种基于单片机的数控直流电流源装置，包括单片机、D/A转换模块、输出调整模块、A/D转换模块、电源模块、按键模块和显示模块，所述电源模块用于为系统工作芯片提供直流电源，所述单片机的输入端连接按键模块和A/D转换模块的输出端，单片机的输出端与显示模块和D/A转换模块的输入端连接，所述D/A转换模块的输出端与输出调整模块的输入端连接，所述输出调整模块的输出端与A/D转换模块的输入端连接，所述单片机的输出端还连接有报警模块，所述报警模块包括蜂鸣器和三极管，所述三极管的基极通过第十电阻与单片机的输出端连接，三极管发射极接电源，三极管的集电极与蜂鸣器一端连接，蜂鸣器另一端接地，所述输出调整模块包括恒流源电路、用于采集实际输出电流值的采样电路和用于提供高精度参考电压的负载电路，所述恒流源电路包括第一运算放大器和场效应管，所述第一运算放大器的正相输入端与D/A转换模块的输出端连接，第一运算放大器的正极电源端接电源正极，第一运算放大器的负极电源端接电源负极，第一运算放大器的反相输入端与场效应管的源极连接，第一运算放大器的输出端通过第二电阻与场效应管的栅极连接，所述场效应管的源极连接有采样电路，场效应管的漏极连接有负载电路。
[0005]所述采样电路包括采样电阻和用于采集采样电阻两端电压的第二运算放大器，所述采样电阻第一端与场效应管的源极连接，采样电阻的第二端与电流表的正极连接，所述电流表的负极接地，电流表用于显示实际输出电流值，采样电阻的第一端与电流表的负极之间并联有第五电容，所述第二运算放大器的正相输入端与采样电阻的第一端连接，第二运算放大器的正极电源端接电源正极，第二运算放大器的负极电源端接电源负极，第二运算放大器的反相输入端与第二运算放大器的输出端连接，第二运算放大器的输出端与A/D转换模块的输入端连接。
[0006]所述负载电路包括负载电阻和第三运算放大器，所述负载电阻第一端与场效应管的漏极连接，负载电阻的第二端与15V电源连接，负载电阻第一端通过第四电阻与第三运算放大器的反相输入端连接，负载电阻的第二端通过第五电阻与第三运算放大器的正相输入端连接，所述第三运算放大器的正极电源端接电源正极，第三运算放大器的负极电源端接电源负极，第三运算放大器的正相输入端还通过第三电阻接地，所述第三电阻两端并联有第四电容，第三运算放大器的反相输入端通过第六电阻与第三运算放大器的输出端连接，第三运算放大器的反相输入端与A/D转换模块的输入端连接。
[0007]所述按键模块包括“+”按键、按键、“0K”按键、“SET”按键、“DEL”按键、“RESET/ON”按键和O?9的九个数字输入按键。
[0008]所述显示模块采用LM016L液晶显示屏，显示模块显示预设电流值、实际输出电流值和预设电流值与实际输出电流值的差值。
[0009]所述电源模块为系统工作芯片提供直流电源，电源模块电路包括变压器、四个二极管组成的桥式整流电路、五个滤波电容以及三个三端稳压器，所述变压器的一端接市电，另一端接桥式整流电路，市电经变压器降压后又经桥式整流电路转换成直流电，桥式整流电路的正输出端接第一滤波电容的正极，第一滤波电容的负极接第二滤波电容的正极，第二滤波电容的正极接地，第二滤波电容的负极接桥式整流电路的负输出端，桥式整流电路的负输出端与第二三端稳压器的输入端连接，所述第二三端稳压器的输入端与第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极与第二三端稳压器的输出端连接，第二三端稳压器的输出端输出-15V直流电源，第二三端稳压器的输出端通过第四滤波电容接地，所述第四滤波电容两端并联有第六电容;桥式整流电路的正输出端与第一三端稳压器的输入端连接，所述第一三端稳压器的输入端与第一二极管的负极连接，所述第一二极管的正极与第一三端稳压器的输出端连接，第一三端稳压器的输出端输出+15V直流电源，第一三端稳压器的输出端通过第三滤波电容接地，第一三端稳压器的输出端通过第九电阻与第三三端稳压器的输入端连接，第三三端稳压器的输出端输出+5V直流电源，第三三端稳压器的输出端通过第五滤波电容接地，所述第五滤波电容的两端并联有第七电容，所述第一三端稳压器、第二三端稳压器和第三三端稳压器的接地端均接地。
[0010]与现有技术相比，本实用新型的有益效果为:
[0011]1、本实用新型中的单片机输出端连接有报警模块，当实际输出电流值与预设电流值的误差大于设定允许误差值时，单片机输出信号通过三极管放大后驱动蜂鸣器报警，提醒工作人员注意；恒流源电路采用第一运算放大器和场效应管，电路简洁，采用场效应管，能较好地实现电压近似线性地控制电流；
[0012]2、本实用新型中的采样电阻采用康铜丝绕制(阻值随温度的变化较小)成阻值为IΩ的电阻，将采样电阻两端电压值换算成电流值即可得到实际输出电流值，实际输出电流值在电流表上显示出来，采样电阻两端的电压作为反馈电压依次经第二运算放大器放大、A/D转换模块转换后送入单片机内，用于与参考电压比较，保证实际输出电流值与预设电流值一致；
[0013]3、本实用新型中的负载电阻第一端接场效应管，第二端接15V电源，负载电阻两端的电压作为参考电压，经第三运算放大器放大、A/D转换模块转换后送入单片机内，用于与采样电阻两端的反馈电压进行比较，单片机对反馈电压和参考电压进行比较分析得到误差电压，该误差电压经D/A转换模块输送到输出调整模块，此误差电压经第一运算放大器放大后输出控制场效应管的导通程度，使预设电流值和实际输出电流值的逐步逼近，直至相等，从而达到数控的目的；
[0014]4、本实用新型中的按键模块用于输入调整预设电流值，按键模块键盘采用标准4X4键盘，矩阵式行列扫描方式，由于该设计使用的按键较多，采用该种按键模块可降低占用单片机的I/O口数目，而且可以做到直接输入预设电流值，使用调整方便简单；
[0015]5、本实用新型中的显示模块显示预设电流值、实际输出电流值和显示预设电流值与实际输出电流值的差值，显示模块采用LM016L液晶显示屏，使用液晶显示可视面积大、分辨率高、抗干扰能力强、功耗小且设计电路简单；
[0016]6、本实用新型中的电源模块采用3个三端稳压器，第一三端稳压器(型号为7815)、第二三端稳压器(型号为7915)和第三三端稳压器U9(型号为7805)分别得到+15V、-15V和+5V的稳定直流电源，电路简单，工作稳定可靠。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的原理框图。
[0018]图2为本实用新型的电路原理图。
[0019]图3为