实验指导书(3_数控直流电源)

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1、数控直流电源实验指导书一、实验目的通过程控电压电流源实验，培养学生在单元电路设计、系统电路分析、整机联调、计算机辅助设计和信息处理等综合方面的能力；培养和提高学生的科研素质、工程意识和创新精神；学习一种单片机系统设计的方法;熟悉利用PROTEL99软件设计硬件电路；学习实物电路的电装技术；熟悉利用KEIL软件编写编译C51源程序；学习利用万用表、示波器、信号源、电源等设备调试硬件、软件的方法；要求学生掌握硬件开发基本流程和软件开发基本流程。本题要求设计并制作一个程控电压电流源。装置要求通过单片机

2、按键选择输出信号类型及要求输出量，要求在LED显示器件上指示信号类型及设定数值。通过实验要求学生掌握以下知识点：1.熟悉C51编程和电路调试方法；2.按键处理方法与技巧；3.D/A电路设计与调试；4.恒流源电路的设计；5.数码管循环显示刷新方法与技巧。二、实验原理和要求程控电压电流信号源实验原理框图单片机通过按键得到输岀信号参数，包括：信号类型（电压或者电流）和信号值，通过数码管显示当前设定参数（电压、电流大小）；单片机根据设定值控制10口调整输出信号的大小；通过可变电阻来定标，实现设定值和测量

3、值的一一对应。实验要求包括：基本要求：1.通过单片机按键设定输出电压值5.0-10.0V稳定输出，电压源电流负载能力2100mA。2.设计数控可调恒流源，电流输岀0.0-10mA连续可调3.电压及电流输出在充许负载范围内误差小于5%FS。4.输岀电压及电流设定精确到二位十进制数扩展要求：•要求通过单片机按键选择输出信号类型（电压或电流），并在显示器件显示设定电压或电流值，并指示信号类型。输出电压与电流成正比•电压及电流输出共用一个输出正端，输出负端为地。三、实验内容和步骤1.明确系统设计任务和要

4、求对设计任务分析，了解性能、指标、内容及要求，这点十分重要，充分理解题目的要求、每项指标的含义，这是完成综合设计和实验的前提。2.制订方案与构筑总体框图：对于同一个题目，实现的方案可能是多个，实现的途径和技术路线也可能是多方面的。可以将不同的方案与途径加以对比。从屮选择一种方案来实现。选择的原则一般是“相对容易，相对巧妙，性价比高覽一旦方案选定，就着手构筑总体框图，将系统分解成若干个模块，明确每个模块的大体内容和任务、各模块Z间的连接关系以及信号在各模块Z间的流向等等。总体方案与框图十分重要，可

5、以先来构建总体方案与框图，再将总体指标分配给各个模块，指挥与协调各模块的工作，以达到总体项目的完成。3・查找资料、设计单元电路、参数计算与EDA计算机仿真•单片机最小系统设计•D/A电路设计，要注意考虑前后级的关系。•信号输入控制电路设计：主要是按键选择•恒流源电路设计•各元件参数计算：电路电压、电流、阻抗、功率和标称值。在这一阶段，可以充分利用EDA软件帮助设计电路，优化调整电路结构和元器件数值，直到达到指标要求。•注意：尽量采用典型电路和成熟方案不需要每个R、C都自己算。4.器件选择：电路是

6、由若干元器件构成的，对元器件性能的深入了解和应用是保证正确设计和达到设计指标的关键之一。有时候，一个元器件的应用或一个新的元器件的出现，将会使系统变得十分容易实现。应该根据器件自身特性和电路要求选择合适的器件。（如工作频率、功率、工作电压等其他指标，可以参阅器件技术手册）一般情况下，在元、器件选择方而，建议在保证电路性能的前提下，尽量选用常见的、通用性好的、价格相对低廉、手头有的或容易买到的。尽量采用集成电路和新器件将可起到事半功倍的效果。一切从实际需求出发，将分离元件与集成电路巧妙地结合起来，

7、而且尽量应用集成电路，以使系统简化，体积小，可靠性提高。在元器件选用屮，必须注意以下几个方面：•电源电压的范围是多少？是单电源供电还是需要双电源供电？这点十分重要。若不注意，将+3.3V电源的器件加+5v,将+5V器件加+9V,甚至更高，那器件是必烧无疑。•元器件的主要指标是什么？这不外乎是速度和精度两方而。•元器件互相之间的电平匹配如何？•元器件的输入阻抗，允许的输入电压、电流范围以及输出驱动负载的能力等等。这一方而会涉及器件的安全，另一方而又可能影响到系统的某些指标能否达到。1.用PROTE

8、L设计原理图及PCB•画出原理图（建议选用指定的器件），书而描述设计思路。•给出元器件清单（BOM表，即型号、参数、封装形式）•给老师讲述工作原理（每部分的功能，相互Z间的联系，编程控制要求）•领取元器件（讲不清楚，则不能领器件）。•注意信号之间的相互干扰，连线最短•做好输入、输出和其他必要的关键点标示（特别是极性）•布局合理、美观、整齐2.创建根目录每组在E盘根FI录下创建一个自己的FI录，如“E:8电子综合设计X3杨勇"，代表信处3班杨勇。本组所有设计文档放在本组冃录下，不允许将文件放