利用單片機(jī)所具有的智能測(cè)控特點(diǎn)，設(shè)計(jì)制作了基于單片機(jī)的“數(shù)控直流電流源”。該電流源具有設(shè)定準(zhǔn)確、輸出電流穩(wěn)定、可調(diào)范圍全程線性等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)由兩大模塊組成：① 大功率壓控電流源模塊；② 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)模塊。前者是電流源的核心，起著恒流調(diào)節(jié)、抑制紋波電流的關(guān)鍵作用；后者則起著設(shè)定電流源輸出、改善電流調(diào)節(jié)精度、消除小電流輸出的非線性等作用。此外，還實(shí)現(xiàn)了變?cè)鲆鏈y(cè)量，提高了電流的測(cè)量精度。本電流源采用LCD顯示界面，使用直觀方便。

　　一、方案論證

　　本系統(tǒng)主要由單片機(jī)、顯示器、鍵盤、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、電壓控制電流源模塊、電源等組成。方案設(shè)計(jì)與論證如下：

　　1．單片機(jī)的選擇

　　對(duì)單片機(jī)的要求：只要能夠方便地?cái)U(kuò)展顯示器、鍵盤、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器等外設(shè)即可，其他并無(wú)特殊要求。常見(jiàn)的單片機(jī)有8051系列的單片機(jī)、8096系列的單片機(jī)、SPCE061A的凌陽(yáng)單片機(jī)。臺(tái)灣凌陽(yáng)科技股份有限公司生產(chǎn)的凌陽(yáng)單片機(jī)具有集成度高、易于擴(kuò)展，中斷處理能力較強(qiáng)，指令系統(tǒng)很高效等特點(diǎn)，且本組成員均能夠熟練使用，故本設(shè)計(jì)選擇凌陽(yáng)SPCE061A型16位單片機(jī)。

　　2．顯示器的選擇

　　對(duì)顯示器的要求：能夠顯示設(shè)定的輸出電流、實(shí)際輸出電流等；可以用6位以上LED數(shù)碼顯示器、液晶顯示器或者觸摸屏，LED使用比較方便，但液晶顯示器和觸摸屏顯示信息量大，且可以顯示漢字，人機(jī)交互的友好性強(qiáng)，所以不采用數(shù)碼顯示器。而觸摸屏同時(shí)將鍵盤輸入和LCD顯示合為一體了，它只占用了2個(gè)IO口，選擇它既可以減少IO口的資源，又可以使外設(shè)精簡(jiǎn)。故選擇觸摸屏作為顯示器。

　　3．鍵盤選擇

　　單片機(jī)輸入設(shè)備通常有鍵盤、撥碼開(kāi)關(guān)、觸摸液晶屏等，也可以采用紅外遙控的方法進(jìn)行輸入。鑒于本設(shè)計(jì)中的輸入設(shè)備主要用于設(shè)定輸出電流值和（采用LED數(shù)碼顯示器時(shí)）切換顯示內(nèi)容，故不方便采用撥碼開(kāi)關(guān)和紅外遙控，所以選擇鍵盤和觸摸液晶屏作為輸入設(shè)備都是可以的。本設(shè)計(jì)選擇觸摸液晶屏作為輸入設(shè)備。

　　4．A/D轉(zhuǎn)換器

　　根據(jù)題目要求，系統(tǒng)應(yīng)能測(cè)量顯示實(shí)際輸出電流的范圍及精度指標(biāo)是：范圍20～2000mA，精度0.1％＋1mA。因此可知，A/D的精度至少要在12位以上，但由于只是用于測(cè)量顯示，因而測(cè)量速度要求不高；又因?yàn)闇y(cè)量對(duì)象為直流信號(hào)，故也沒(méi)有雙極性測(cè)量的要求。據(jù)此可以考慮采用以下具有變?cè)鲆婀δ艿腁/D轉(zhuǎn)換器。

　　方案一：ICL7135是美國(guó)Intersil公司生產(chǎn)的4位半雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器，它采用單基準(zhǔn)電壓，能對(duì)雙極性輸入的模擬電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換。它具有自動(dòng)量程控制信號(hào)輸出，自動(dòng)極性判別信號(hào)輸出，動(dòng)態(tài)字位掃描BCD碼輸出的特點(diǎn)，因此在轉(zhuǎn)換精度要求較高而采樣時(shí)間可以相對(duì)較慢的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。

　　方案二：AD7705是16位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器，2通道全差分模擬輸入，使用＋5V單電源，主要應(yīng)用于低頻測(cè)量。它利用了Σ－Δ轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)了16位無(wú)誤碼性能，三線數(shù)字接口，可以通過(guò)串行輸入接口由軟件配置芯片的增益值、輸入信號(hào)極性和數(shù)據(jù)更新速率，非常靈活方便。具有自校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)功能，能夠消除器件本身和系統(tǒng)的增益以及偏移誤差，是用于開(kāi)發(fā)智能系統(tǒng)、微控制器系統(tǒng)和基于DSP系統(tǒng)的理想產(chǎn)品。由于其精度比ICL7135高，所以此處采用AD7705。

　　5．D/A轉(zhuǎn)換器

　　根據(jù)題目要求，所設(shè)計(jì)的直流電流源應(yīng)具有數(shù)控功能，按發(fā)揮部分的指標(biāo)要求，應(yīng)滿足輸出最大2000mA，步進(jìn)1mA的要求；又因?yàn)樗O(shè)計(jì)的直流電流源為壓控電流源，因此，用“單片機(jī)＋D/A”的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能最為合適。根據(jù)指標(biāo)要求，D/A的位數(shù)至少為11位，故而我們選擇12位的D/A轉(zhuǎn)換器。由于系統(tǒng)對(duì)輸出電流設(shè)定的實(shí)時(shí)性沒(méi)有要求，所以選擇串行12位D/A －MAX532以節(jié)約單片機(jī)接口資源。MAX532是MAXIM公司生產(chǎn)的12位雙通道、三線串行輸入、電壓輸出的D/A轉(zhuǎn)換器。它不需要任何外圍器件就可達(dá)到最佳的性能指標(biāo)。