一种数字式双向恒流源的制作方法

本发明属于电子设备技术领域，特别涉及一种数字式双向恒流源装置。

背景技术：

恒流源在光纤通信、LED照明、激光器驱动等很多场合都有重要的应用，而在某些场合，如激光器驱动中，恒流源的输出电流稳定度至关重要，输出电流的不稳定会影响激光器的寿命以及输出光功率。常用的提高电流稳定性的措施有：1、利用磁饱和电抗器的非线性磁化原理提高稳定性；2、在负载回路中串联大电阻(相对于负载电阻)；3、通过负反馈网络实现电流自动稳定。在这几种方案中，第一种方案受器件本身的影响较大，对稳定度的提高有限；第二种方案由于在负载回路中串联了大电阻，可有效地减小负载电阻的变化对输出电流的影响，但由于负载回路大电阻的存在，使得输出电流很小，一般只能在毫安级，而且大部分功率都降在了大电阻上，也使得效率极低；第三种方案由于负反馈网络本身具有的自动调整功能，可以使输出电流自动稳定，而不受负载变化的影响，因此是目前提高电流稳定度的最有效的方法，但目前已公开的技术中，一般都是采取单一的线性反馈网络，这种方案存在的最大缺点是，一旦反馈网络出现故障，系统将处于开环工作状态，输出电流将急剧增大，很容易损坏负载和电路本身，另一个缺点是使用场合受到限制，只能应用在负载对电流是线性响应的场合，在某些特定场合下，如负载对电流的响应存在延迟或超前的情况，这种基于单一线性反馈网络的恒流源将失去自动稳定的能力。另外目前常见的恒流源多数都是单向输出的，当某些场合(如控制温度器件加热或制冷)需要双向电流时，其使用将受到限制。

与本发明最接近的现有技术是本课题组于2015年申请的发明专利“一种基于双重负反馈控制的双向恒流源装置”，申请号为2015110087701，该申请利用双重负反馈的方式结合PID自动控制技术，有效地提高了恒流源的稳定性，尤其解决了传统技术中基于单一反馈网络的恒流源对非线性负载响应问题，且实现了双向输出电流的功能。

但专利2015110087701所公开的技术完全是基于模拟电路实现的，这种电路存在诸多缺点，功能比较单一，只能单机工作，无法利用微机进行程控，而且一旦发现系统存在不足需要升级换代时，只能重新设计及制作硬件电路，使得系统的可扩展及灵活性受到极大的限制。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，克服背景技术中的不足，提供一种基于单片机控制的具有程控功能的数字式双向恒流源。

本发明的技术问题通过以下技术方案解决：

一种数字式双向恒流源，结构有输出控制模块8、功率输出模块9、反馈控制模块10和前面板13，其特征在于，结构还有单片机模块1、显示模块2、指示灯模块3、按键模块4、编码器模块5、RS232接口模块6、数模转换模块7、电流取样模块11和模数转换模块12；

所述的单片机模块1的结构为，单片机U1的电源端和接地端分别接+5V电源和数字地，电源端还通过电容C1接数字地，端口X1和端口X2之间接晶振Y1，端口X1和端口X2还分别通过电容C2和电容C3接数字地，端口P00～端口P07分别通过电阻R1～电阻R8接+5V电源，所述的单片机U1的型号是STC89C51。

所述的显示模块2的结构为，显示屏U2的端口D0～端口D7分别接单片机U1的端口P00～端口P07，显示屏U2的端口EN、端口R/W和端口RS分别接单片机U1的端口P10、端口WR和端口RD，显示屏U2的端口VL和端口BL-接数字地，端口BL+接滑动变阻器P1的滑线端，端口VDD和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口VDD和端口VSS之间还接有电容C4，滑动变阻器W1的一端接+5V电源，另一端接数字地，所述的显示屏U2的型号为LCD1602；

所述的指示灯模块3的结构为，电阻R13～电阻R16的一端分别接单片机U1的端口P11～端口P14，电阻R13～电阻R16的另一端分别接场效应管Q1～场效应管Q4的栅极，场效应管Q1～场效应管Q4的源极均接模拟地，漏极分别通过电阻R9～电阻R12接发光二极管D1～发光二极管D4的阴极，发光二极管D1～发光二极管D4的阳极均接+12V电源；

所述的按键模块4的结构为，开关S1、开关S2的一端与电容C5、电容C6的一端均接数字地，开关S1的另一端和电容C5的另一端相连，同时接电阻R17的一端和施密特触发器U3A的输入端，电阻R17的另一端接+5V电源，开关S2的另一端和电容C6的另一端相连，同时接电阻R18的一端和施密特触发器U3B的输入端，电阻R18的另一端接+5V电源，施密特触发器U3A、施密特触发器U3B的输出端分别接单片机U1的端口P15和端口P16；

所述的编码器模块5的结构为，旋转编码器Encoder1的1脚接电阻R19的一端、电容C7的一端和施密特触发器U3C的输入端，2脚接电阻R20的一端、电容C8的一端和施密特触发器U3D的输入端，3脚接数字地，电阻R19和电阻R20的另一端均接+5V电源，电容C7和电容C8的另一端均接数字地，施密特触发器U3C和施密特触发器U3D的输出端分别接单片机U1的中断口INT0和中断口INT1；

所述的RS232接口模块6的结构为，电平转换芯片U4的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口V+通过电容C9接+5V电源，端口V-通过电容C10接数字地，端口C1+和端口C1-之间接电容C11，端口C2+和端口C2-之间接电容C12，端口T1IN和端口R1OUT分别接单片机U1的端口TXD和端口RXD，端口R1IN和端口T1OUT分别接D形接口J1的3脚和2脚，D形接口J1的5脚接数字地，所述的电平转换芯片U4的型号是MAX232，D形接口J1是一个9针D形接口；

所述的数模转换模块7的结构为，数模转换器U5的数字信号输入端口与单片机U1的端口P0相连，数模转换器U5的端口BYTE1/BYTE2与单片机U1的端口P17相连，数模转换器U5的端口CS与单片机U1的端口P20相连，数模转换器U5的端口WR1、端口WR2均与单片机U1的端口WR相连，端口XFER与单片机U1的端口RD相连，数模转换器U5的电源端接+5V电源，端口DGND接数字地，端口AGND和端口Iout2接模拟地，端口Rfb通过可调电阻W1接模拟地，端口Iout1接运放U6A的同相输入端，运放U6A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端接电阻R21和电阻R22的一端，电阻R22的另一端接模拟地，电阻R21的另一端接可调电阻W2的一端，可调电阻W2的另一端接运放U6A的输出端并记为端口I_ctr，与输出控制模块8中的端口I_ctr_in相连，数模转换器U5的参考电压输入端Vref记为端口V_refer_in，接模数转换模块12中的端口V_refer，所述的数模转换器U5的型号是DAC1232LCJ；

所述的输出控制模块8的结构为，运放U7A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端和输出端之间接电容C13，反相输入端记为端口I_F_in，与反馈控制模块10中的端口I_F相连，同相输入端记为端口I_ctr_in，与数模转换模块7中的端口I_ctr相连，输出端通过电容C14接+5V电源，输出端还通过电阻R23接运放U6B的反相输入端，运放U6B的同相输入端接+5V电源，反相输入端和输出端之间接电阻R24，输出端通过电容C15接+5V电源，运放U7A和运放U6B的输出端分别记为端口Left_ctr和端口Right_ctr，并分别与功率输出模块9中的端口Left_ctr_in和端口Right_ctr_in相连；

所述的功率输出模块9的结构为，达林顿管Tn1和达林顿管Tn2的集电极分别接+12V电源和模拟地，发射极接在一起与电阻Rs1的一端相连，并记为端口Rs_left，基极接在一起与电阻R25的一端相连，电阻R25的另一端记为端口Left_ctr_in，与输出控制模块8中的端口Left_ctr相连，电阻Rs1的另一端记为端口Out1，达林顿管Tn2和达林顿管Tn4的集电极分别接+12V电源和模拟地，发射极接在一起并记为端口Out2，基极接在一起与电阻R26的一端相连，电阻R26的另一端记为端口Right_ctr_in，与输出控制模拟8中的端口Right_ctr相连；

所述的反馈控制模块10的结构为，运放U7B的反相输入端和输出端之间接电阻R29，输出端记为端口I_F，与输出控制模块8中的端口I_F_in相连，反相输入端还接电阻R27的一端，同相输入端接电阻R28的一端和电阻R30的一端，电阻R30的另一端接+5V电源，电阻R28和电阻R27的另一端分别记为端口F_in1和端口F_in2，并分别与功率输出模块9中的端口Rs_left和端口Out1相连；

所述的电流取样模块11的结构为运放U8A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端和输出端相连，同相输入端通过电阻R31接+5V电源，同相输入端还通过可调电阻W3接模拟地，输出端通过电阻R35接运放U9A的反相输入端，运放U9A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端和输出端之间接电阻R33，反相输入端还接可调电阻W4的一端，可调电阻W4的另一端接电阻R36的一端，电阻R36的另一端接运放U8B的反相输入端，运放U9A的输出端通过电阻R32接运放U8B的反相输入端运放U8B的反相输入端和输出端之间接电阻R34，运放U8B和运放U9A的同相输入端分别记为端口Sample_in1和端口Sample_in2，并分别与功率输出模块9中的端口Rs_left和端口Out1相连，运放U8B的输出端记为端口I_sample，与模数转换模块12中的端口I_sample_in相连；

所述的模数转换模块12的结构为，模数转换器U10的端口CLK通过电容C16接数字地，端口CS接单片机U1的端口P21，端口RD、端口WR分别接单片机U1的端口RD、端口WR，端口HBEN接单片机U1的端口P22，端口SHDN接+5V电源，模数转换器U10的数据输出端和单片机U1的P0端口相连，模数转换器U10的端口Vdd接+5V电源，端口DGND接数字地，端口AGND接模拟地，端口INT接单片机U1的端口P23，端口CH1～端口CH7均接模拟地，端口CH0通过电容C17接模拟地，端口CH0作为采样输入端，记为端口I_sample_in，与电流取样模块11中的端口I_sample相连，模数转换器U10的端口REF和端口REFADJ分别通过电容C19和电容C18接模拟地，端口REF还接运放U9B的同相输入端，运放U9B的反相输入端和输出端相连，并作为参考电压端，记为端口V_refer，接模数转换模块7的端口V_refer_in，所述的模数转换器U10的型号为MAX197；

所述的前面板13的结构有，显示屏1301、电源开关1302、显示模式选择按键1303、上限电流指示灯1304、下限电流指示灯1305、输出电流指示灯1306、参数调节旋钮1307、输出控制按键1308、电流输出指示灯1309和电流输出端口1310；其中，显示屏1301是显示模块2中所述的显示屏U2，型号为LCD1602，电源开关1302是整个装置的总开关，显示模式选择按键1303和输出控制按键1308分别是按键模块4中所述的开关S1和开关S2，上限电流指示灯1304、下限电流指示灯1305、输出电流指示灯1306、电流输出指示灯1309这4个指示灯分别是指示灯模块3中所述的发光二极管D1～发光二极管D4，参数调节旋钮1307是编码器模块5中所述的旋转编码器Encoder1，电流输出端口1310的两极分别与功率输出模块9的端口Out1、端口Out2相连。

本发明的一种数字式双向恒流源中，各元件优选参数为：电阻R1～电阻R24均为10kΩ，电阻R25、电阻R26均为0.1kΩ，电阻R27、电阻R28均为10kΩ，电阻R29、电阻R30均为200kΩ，电阻R31～电阻R33均为10kΩ，电阻R34、电阻R35均为50kΩ，电阻R36为15kΩ，电阻Rs1为0.1Ω，滑动变阻器P1为200kΩ，可调电阻W1～可调电阻W4均为10kΩ，晶振Y1为12MHz，电容C1为0.1uF，电容C2、电容C3均为30pF，电容C4为0.1uF，电容C5～电容C8均为0.47uF，电容C9、电容C10均为0.1uF，电容C11、电容C12均为1uF，电容C13～电容C15均为0.47uF，电容C16为100pF，电容C17为10uF，电容C18为0.01uF，电容C19为4.7uF，场效应管Q1～场效应管Q4均为k1482，达林顿管Tn1、达林顿管Tn2均为TIP132，达林顿管Tn3、达林顿管Tn4均为TIP137，施密特触发器U3A～施密特触发器U3D是一个型号为SN7414的集成施密特触发器的4个工作单元，运放U6A和运放U6B是一个型号为TLC2252的集成双运放的2个工作单元，运放U7A和运放U7B是第二个型号为TLC2252的集成双运放的2个工作单元，运放U8A和运放U8B是第三个型号为TLC2252的集成双运放的2个工作单元，运放U9A和运放U9B是第四个型号为TLC2252的集成双运放的2个工作单元。

有益效果：

1、本发明利用单片机进行控制，功能更灵活，功能更丰富，升级换代更方便。

2、本发明具有RS232接口模块，可方便与微机相连，以实现微机程控。

3、本发明具有模拟电路构成的负反馈和单片机构成的数字负反馈双重反馈网络，工作更稳定。

附图说明：

图1是本发明一种数字式双向恒流源的整体原理框图。

图2是单片机模块1的原理电路图。

图3是显示模块2的原理电路图。

图4是指示灯模块3的原理电路图。

图5是按键模块4的原理电路图。

图6是编码器模块5的原理电路图。

图7是RS232接口模块6的原理电路图。

图8是数模转换模块7的原理电路图。

图9是输出控制模块8的原理电路图。

图10是功率输出模块9的原理电路图。

图11是反馈控制模块10的原理电路图。

图12是电流取样模块11的原理电路图。

图13是模数转换模块12的原理电路图。

图14是本发明的前面板13的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明各部分电路的具体结构和工作原理。附图中所标参数为各实施例的优选电路参数。

实施例1系统整体结构

如图1和图14所示，系统结构有单片机模块1、显示模块2、指示灯模块3、按键模块4、编码器模块5、RS232接口模块6、数模转换模块7、输出控制模块8、功率输出模块9、反馈控制模块10、电流取样模块11、模数转换模块12和前面板13。

实施例2单片机模块

如图2所示，所述的单片机模块1的结构为，单片机U1的电源端和接地端分别接+5V电源和数字地，电源端还通过电容C1接数字地，端口X1和端口X2之间接晶振Y1，端口X1和端口X2还分别通过电容C2和电容C3接数字地，端口P00～端口P07分别通过电阻R1～电阻R8接+5V电源，所述的单片机U1的型号是STC89C51，P0口(P00～P07)、P1口(P10～P17)、P2口(P20～P27)为普通输入/输出口，本发明中使用P0口作为单片机与A/D、D/A以及显示芯片的数据交换口，将P2口、P3口的各个引脚用作控制端，实现控制系统中各芯片协调工作，此外，该单片机还有端口X1和端口X2是单片机的晶振输入端，由外部晶振给单片机提供工作主频，端口RESET为单片机的复位端口，端口RD为外部存储器读控制端，端口WR为外部存储器写控制端，端口RXD为串行输入口，端口TXD为串行输出口，中断口INT0和中断口INT1为2个外部中断口，端口T0和端口T1为记时器0和记时器1的外部输入口。单片机模块1负责整个系统的控制工作，用于协调各个功能模块实现所需的功能。

实施例3显示模块

如图3所示，所述的显示模块2的结构为，显示屏U2的端口D0～端口D7分别接单片机U1的端口P00～端口P07，显示屏U2的端口EN、端口R/W和端口RS分别接单片机U1的端口P10、端口WR和端口RD，显示屏U2的端口VL和端口BL-接数字地，端口BL+接滑动变阻器W1的滑线端，端口VDD和端口VSS分别接+5V电源和数字地，端口VDD和端口VSS之间还接有电容C4，滑动变阻器W1的一端接+5V电源，另一端接数字地。显示屏U2的型号为LCD1602，它是一个16*2的集成液晶显示屏，共14个引脚，端口VDD和端口VSS分别为电源正极和电源地，端口VL为液晶显示偏压，端口RS为数据/命令选择，端口R/W为读/写选择，端口EN为使能信号，端口D0～端口D7为8位数据通道，端口BL+和端口BL-分别为背光源正负极。显示屏U2位于前面板11上，用于显示系统工作参数。

实施例4指示灯模块

如图4所示，所述的指示灯模块3的结构为，电阻R13～电阻R16的一端分别接单片机U1的端口P11～端口P14，电阻R13～电阻R16的另一端分别接场效应管Q1～场效应管Q4的栅极，场效应管Q1～场效应管Q4的源极均接模拟地，漏极分别通过电阻R9～电阻R12接发光二极管D1～发光二极管D4的阴极，发光二极管D1～发光二极管D4的阳极均接+12V电源。其中，发光二极管D1～发光二极管D4均位于前面板13上，为前面板13上的4个状态指示灯，用于指示系统的各种工作状态。

实施例5按键模块

如图5所示，所述的按键模块4的结构为，开关S1、开关S2的一端与电容C5、电容C6的一端均接数字地，开关S1的另一端和电容C5的另一端相连，同时接电阻R17的一端和施密特触发器U3A的输入端，电阻R17的另一端接+5V电源，开关S2的另一端和电容C6的另一端相连，同时接电阻R18的一端和施密特触发器U3B的输入端，电阻R18的另一端接+5V电源，施密特触发器U3A、施密特触发器U3B的输出端分别接单片机U1的端口P15和端口P16。其中开关S1、开关S2分别是前面板11上的显示模式选择按键1303和输出控制按键1308，这是两个触点式按键开关，用于给单片机输入控制信号，该模块中的施密特触发器用于消除按键的抖动噪声。

实施例6编码器模块

如图6所示，所述的编码器模块5的结构为，旋转编码器Encoder1的1脚接电阻R19的一端、电容C7的一端和施密特触发器U3C的输入端，2脚接电阻R20的一端、电容C8的一端和施密特触发器U3D的输入端，3脚接数字地，电阻R19和电阻R20的另一端均接+5V电源，电容C7和电容C8的另一端均接数字地，施密特触发器U3C和施密特触发器U3D的输出端分别接单片机U1的中断口INT0和中断口INT1。旋转编码器Encoder1位于前面板13上，用于设置系统所需的参数，施密特触发器电路用于消除旋转编码器的抖动噪声。

实施例7RS232接口模块

如图7所示，所述的PC程控模块6的结构为，电平转换芯片U4的端口VCC和端口GND分别接+5V电源和数字地，端口V+通过电容C9接+5V电源，端口V-通过电容C10接数字地，端口C1+和端口C1-之间接电容C11，端口C2+和端口C2-之间接电容C12，端口T1IN和端口R1OUT分别接单片机U1的端口TXD和端口RXD，端口R1IN和端口T1OUT分别接D形接口J1的3脚和2脚，D形接口J1的5脚接数字地，所述的电平转换芯片U4的型号是MAX232，它是一个TTL-RS232转换芯片，端口V+(2脚)、端口V-(6脚)、端口C1+(1脚)、端口C1-(3脚)、端口C2+(4脚)和端口C2-(5脚)内部电荷泵电路端口，配合外部的电容C9～电容C12用来产生+12V和-12V电源的；端口R1IN(13脚)、端口R1OUT(12脚)、端口T1IN(11脚)和端口T1OUT(14脚)为第一数据通道，端口R2IN(8脚)、端口R2OUT(9脚)、端口T2IN(10脚)和端口T2OUT(7脚)为第二数据通道，端口VCC(16脚)和端口GND(15脚)分别是电源端和接地。D形接口J1是一个9针D形接口。RS232接口模块6负责本发明的单片机和微机之间的数据通信，通过该模块可实现单片机的程序下载以或微机程控功能。

实施例8数模转换模块

如图8所示，所述的数模转换模块7的结构为，数模转换器U5的数字信号输入端口与单片机U1的端口P0相连，数模转换器U5的端口BYTE1/BYTE2与单片机U1的端口P17相连，数模转换器U5的端口CS与单片机U1的端口P20相连，数模转换器U5的端口WR1、端口WR2均与单片机U1的端口WR相连，端口XFER与单片机U1的端口RD相连，数模转换器U5的电源端接+5V电源，端口DGND接数字地，端口AGND和端口Iout2接模拟地，端口Rfb通过可调电阻W1接模拟地，端口Iout1接运放U6A的同相输入端，运放U6A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端接电阻R21和电阻R22的一端，电阻R22的另一端接模拟地，电阻R21的另一端接可调电阻W2的一端，可调电阻W2的另一端接运放U6A的输出端并记为端口I_ctr，与输出控制模块8中的端口I_ctr_in相连，数模转换器U5的参考电压输入端Vref记为端口V_refer_in，接模数转换模块12中的端口V_refer。所述的数模转换器U5的型号是DAC1232LCJ，它是一个12位数模转换器，20个引脚，引脚13～16、4～7为数字信号输入端口，端口BYTE1/BYTE2(19脚)为字节序列控制端口，端口CS为片选端口，端口WR1、端口WR2为数据读取控制端口，端口XFER为转换控制端口，端口Vcc为电源输入端，端口Vref为参考电压输入端口，端口Rfb为反馈电阻输入端口，端口Iout1、端口Iout2转换电流输出端口，端口AGND和端口DGND分别为模拟地和数字地端口。数模转换模块7负责将单片机送出的数字量转换成对应的模拟电压，为输出控制模块8提供控制电压。

实施例9输出控制模块

如图9所示，所述的输出控制模块8的结构为，运放U7A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端和输出端之间接电容C13，反相输入端记为端口I_F_in，与反馈控制模块10中的端口I_F相连，同相输入端记为端口I_ctr_in，与数模转换模块7中的端口I_ctr相连，输出端通过电容C14接+5V电源，输出端还通过电阻R23接运放U6B的反相输入端，运放U6B的同相输入端接+5V电源，反相输入端和输出端之间接电阻R24，输出端通过电容C15接+5V电源，运放U7A和运放U6B的输出端分别记为端口Left_ctr和端口Right_ctr，并分别与功率输出模块9中的端口Left_ctr_in和端口Right_ctr_in相连。输出控制模块8利用端口I_ctr_in处的电压(由数模转换模块7提供)控制4个达林顿管Tn1～Tn4的导通与截止状态，从而实现电流的双向流通以及对电流大小的控制。

实施例10功率输出模块

如图10所示，所述的功率输出模块9的结构为，达林顿管Tn1和达林顿管Tn2的集电极分别接+12V电源和模拟地，发射极接在一起与电阻Rs1的一端相连，并记为端口Rs_left，基极接在一起与电阻R25的一端相连，电阻R25的另一端记为端口Left_ctr_in，与输出控制模块8中的端口Left_ctr相连，电阻Rs1的另一端记为端口Out1，达林顿管Tn2和达林顿管Tn4的集电极分别接+12V电源和模拟地，发射极接在一起并记为端口Out2，基极接在一起与电阻R26的一端相连，电阻R26的另一端记为端口Right_ctr_in，与输出控制模拟8中的端口Right_ctr相连。功率输出模块9在输出控制模块的控制下，通过4个达林顿管的不同的导通组合实现电流的双向流通。

实施例11反馈控制模块

如图11所示，所述的反馈控制模块10的结构为，运放U7B的反相输入端和输出端之间接电阻R29，输出端记为端口I_F，与输出控制模块8中的端口I_F_in相连，反相输入端还接电阻R27的一端，同相输入端接电阻R28的一端和电阻R30的一端，电阻R30的另一端接+5V电源，电阻R28和电阻R27的另一端分别记为端口F_in1和端口F_in2，并分别与功率输出模块9中的端口Rs_left和端口Out1相连。反馈控制模块10是一个减法放大器，它将电阻Rs1两端的电压差放大之后反馈到输出控制模块8，并与控制电压进行比较，从而实现自动稳定电流的负反馈作用。

实施例12电流取样模块

如图12所示，所述的电流取样模块11的结构为，运放U8A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端和输出端相连，同相输入端通过电阻R31接+5V电源，同相输入端还通过可调电阻W3接模拟地，输出端通过电阻R35接运放U9A的反相输入端，运放U9A的正负电源端分别接+12V电源和模拟地，反相输入端和输出端之间接电阻R33，反相输入端还接可调电阻W4的一端，可调电阻W4的另一端接电阻R36的一端，电阻R36的另一端接运放U8B的反相输入端，运放U9A的输出端通过电阻R32接运放U8B的反相输入端运放U8B的反相输入端和输出端之间接电阻R34，运放U8B和运放U9A的同相输入端分别记为端口Sample_in1和端口Sample_in2，并分别与功率输出模块9中的端口Rs_left和端口Out1相连，运放U8B的输出端记为端口I_sample，与模数转换模块12中的端口I_sample_in相连。由于电阻Rs1的阻值为固定0.1欧姆，电流取样模块11通过对电阻Rs1两端的电压进行测量从而实现对电流的取样，再由模数转换模块12转换成数字量送入单片机，在单片机中将测量结果除以0.1(即电阻Rs1的阻值)即得输出电流值。

实施例13模数转换模块

如图13所示，所述的模数转换模块12的结构为，模数转换器U10的端口CLK通过电容C16接数字地，端口CS接单片机U1的端口P21，端口RD、WR分别接单片机U1的端口RD、WR，端口HBEN接单片机U1的端口P22，端口SHDN接+5V电源，模数转换器U10的数据输出端和单片机U1的端口P0相连，模数转换器U10的端口Vdd接+5V电源，端口DGND接数字地，端口AGND接模拟地，端口INT接单片机U1的端口P23，端口CH1～端口CH7均接模拟地，端口CH0通过电容C17接模拟地，端口CH0作为采样输入端，记为端口I_sample_in，与电流取样模块11中的端口I_sample相连，模数转换器U10的端口REF和端口REFADJ分别通过电容C19和电容C18接模拟地，端口REF还接运放U9B的同相输入端，运放U9B的反相输入端和输出端相连，并作为参考电压端，记为端口V_refer，接模数转换模块7的端口V_refer_in。所述的模数转换器U10的型号是MAX197，它是一个8通道12位模数转换器，28个引脚，其中引脚7～引脚14是数据输出端，端口HBEN为数据高低位选择控制端，用于12位转换结果的多路复用，端口CS为片选端口，端口RD和端口WR分别为读写控制端口，端口CLK为时钟输入端口，端口SHDN为电源关闭模式设置端口，端口Vdd为电源端口，端口DGND和端口AGND分别为数字地和模拟地端口，端口CH0～端口CH7为8个模拟信号输入通道，端口INT为中断输出端口，当转换结束且数据可被访问时，该端口变为低电平，端口REFADJ为带宽基准电压调整端口，端口REF为基准缓存输出/缓存输入端口，在内部基准缓存模式时，输出4.096V的基准电压，用于给数模转换器提供参考电压，本发明中还利用运放U9B构成一个缓冲电路以提高基准电压的稳定性。模数转换模块12负责将电流取样模块11测量的模拟电压转换成数字量送入单片机。

实施例14前面板

如图14所示，所述的前面板13的结构有，显示屏1301、电源开关1302、显示模式选择按键1303、上限电流指示灯1304、下限电流指示灯1305、输出电流指示灯1306、参数调节旋钮1307、输出控制按键1308、电流输出指示灯1309和电流输出端口1310；其中，显示屏1301是显示模块2中所述的显示屏U2，型号为LCD1602，电源开关1302是整个装置的总开关，显示模式选择按键1303和输出控制按键1308分别是按键模块4中所述的开关S1和开关S2，上限电流指示灯1304、下限电流指示灯1305、输出电流指示灯1306、电流输出指示灯1309这4个指示灯分别是指示灯模块3中所述的发光二极管D1～发光二极管D4，参数调节旋钮1307是编码器模块5中所述的旋转编码器Encoder1，电流输出端口1310的两极分别与功率输出模块9的端口Out1、端口Out2相连。

实施例13本发明的工作过程

参考附图1的整体框图和附图14的前面板，本发明的工作过程如下：由显示模式选择按键1303选择要显示的参数并通过显示屏1301进行显示，通过参数调节旋钮1307进行参数设置并送入单片机模块1。单片机首先判断设定的输出电流值是否在上限电流和下限电流之间，如果是，则将设定的输出电流值(数字量)送至数模转换模块7，如果大于上限电流则将上限电流值(数字量)送至数模转换模块7，如果小于下限电流则将下限电流值(数字量)送至数模转换模块7，由数模转换模块7将单片机送来的数字量转换成模拟电压再送至输出控制模块8，输出控制模块8根据数模转换模块7提供的控制电压以及反馈控制模块10提供的反馈电压，自动控制功率输出模块9输出稳定的电流。电流取样模块11实时测量功率输出模块9输出的电流值并由模数转换模块12转换成数字量送回单片机，单片机把取样回的电流值和通过前面板13的参数调节旋钮1307设定的电流值进行比较，如果两者不相等，则将差值进行PID运算，并根据运算结果自动调整向数模转换模块7输出的数字量，直至两者相等。本发明有两个反馈环：第一个反馈环是由输出控制模块8+功率输出模块9+反馈控制模块10构成的模拟反馈环，实现输出电流跟随控制电压进行变化；第二个反馈环是由单片机模块1+数模转换模块7+输出控制模块8+功率输出模块9+电流取样模块11+模数转换模块12构成的数字反馈环，该反馈环结合单片机程序的PID算法，实现系统对不同特性的负载的快速稳定的响应，本发明通过以上的工作过程有效提高了系统工作的稳定性，拓宽了系统的使用范围。