数控直流电流源的设计与实现

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1、数控直流电源的设计与实现一、实验目的１．了解数控技术和电源技术。２．熟悉微机原理及其接口技术。３．运用微机系统实现一个数控直流电源。二、实验内容与要求基于80x86实验箱平台设计并制作数控直流电源。要求由键盘预置输入直流电压在0～＋9.9V之间的任意一个值，数控直流电源输出，且输出电压与给定值偏差不大于0.1V。主要技术指标：（1）输出电压：范围0～＋9.9V，纹波不大于10mV，电压值由数码管显示；（2）具有“+”、“-”步进调整的功能，步进0.1V；（3）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变

2、）。三、实验报告要求１．设计目的和内容２．总体设计３．硬件设计：原理图（接线图）及简要说明４．软件设计框图及程序清单５．设计结果和体会（包括遇到的问题及解决的方法）四、总体设计采用8086处理机构成该系统的核心——数控模块，与基本接口实验板相连，通过软件编译实现设计各种功能的实现，输出部分也不再采用传统的调整管方式，而是在D/A转换后，经过稳定的功率放大电路得到。由于使用了微处理器，整个系统可编程实现，系统的灵活性大大增加。系统设计框图如图1所示。图1方案三系统设计框图为实现数控直流电源的各项功能，系统分为三个组成部

3、分：键盘/显示电路，数控模块，稳压输出电路。下面介绍系统各部分的基本功能：（1）键盘/显示电路：该电路的显示部分又可分为电压预制值显示电路和电压实际输出值显示电路。系统利用可编程并行接口8255单元电路构成实验板上4*4小键盘的接口和LED数码管电路的接口，从而识别键码同时显示电压预置值；在得到实际输出值后，实验板上提供了模数转换ADC0809单元电路，转化成数字量后传递给LED数码管就可以显示实际输出值。（2）数控模块：该部分主要由8086微处理器和数模转换DAC0832单元电路组成。其中通过编写汇编语言程序控制8

4、086微处理器快速完成各功能所需的复杂运算，然后数模转换电路DAC0832可将运算所得的数字量转换为模拟量。（3）稳压输出电路：由于通过模数转换电路输出的电压值大小有限制，通过使用运算放大器作前缀的功率放大电路，即可满足系统所需电压，又可大大减小纹波电压。功率放大电路通过外扩电路实现。五、硬件电路设计本课题的设计可通过实验平台上的一些功能模块电路组成，由于各模块电路内部已经连接，用户在使用时只要设计模块间电路的连接，因此，硬件电路的设计及实现相对简单。完整系统的硬件连接如图2所示。CS-55-IOWRST-IOR数据

5、总线CS1CS-DA运放输出电路输出R2500R11KRf1KCS2CS-DIADDACS-ADDACS0CS1CS2CS3CS4CS5CS6CS7地址译码电路图2完整系统硬件连接图实验平台上用到的一些功能模块电路如下：地址译码电路：该单元通过三八译码器74LS138与可编程逻辑器件GAL20V8组成地址译码电路，产生CS0～CS7的地址片选口，为系统确定各芯片I/O地址提供了很大的方便。可编程并行接口8255单元电路：8255芯片是比较典型常用的并行接口芯片，可与实验平台上提供的4*4的键盘单元和LED数码管显示电

6、路单元相连构成接口电路，实现对键盘和显示电路的控制。基本输入输出单元电路：通过74LS245以及74LS373组成基本的输入单元电路，可以方便的通过数据线读取或输出数据。在系统中通过74LS245读取了ADC0809的转换完成信号EOC。计数器（分频）电路单元：该单元电路由74LS393组成，对实验板上提供12MHz的时钟信号进行分频，产生Q0～Q7不同频率的时钟脉冲信号。在系统中选用Q2作ADC0809的外部时钟信号。从功能角度，该电路又可分为三个部分：键盘/显示电路、数控部分、稳压输出电路。下面就分别对这三个部分

7、进行具体分析。1．键盘/显示电路的实现和电路连接该电路又可分为两个部分：电压预制值显示电路和电压实际输出值显示电路。下面分别说明：（１）电压预制值显示电路8255的方式0主要用于同步传输数据的场合，课题选用方式0即可。端口C的高4位和低4位分别连接4*4键盘的行、列接口，由于为非编码键盘，需采用行反转法（也可采用行扫描法）判断所按实验平台上的小键盘为何键，同时通过编程把键值转换为相应的数码管段码，实现数码管显示预置值。具体的电路连接如图3所示。图3电压预制显示电路连接图其中8255片选地址CS0为280H～283H，

8、LED数码管段码输出选通的地址为284H～287H，数码管位选信号输出选通的地址为288H～28BH。（2）电压实际输出值显示电路要在数码管上显示实际电压输出值首先需要将输出电压转化为数字量，即完成A/D转换。实现A/D转换的方法很多，常用的有逐次逼近法、双积分法及电压频率转换法。其中逐次逼近法具有转换快、精度高、抗干扰差等特点。ADC0809