基于AT89C51的电流源设计

发布者:数据小巨人最新更新时间:2023-10-04 来源: elecfans关键字:AT89C51  电流源  微处理器 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

引言

恒流源是模拟电路中的重要组成部分,它可以用作偏置、控制或驱动电路。传统电流镜电路通过调整偏置电阻大小来改变恒流源特性,单凭手动改变可变电阻的大小,在一些要求非线性、高精度、快速反应的场合难以实现精确控制,而且不能在功耗和性能之间取得平衡。此外,传统电流源很容易受到温度、电源电压等因素的影响。而采用微处理器能克服上述缺点,进行自动控制和手动监控,大大提高系统的精确度和反应速度。本文介绍的是用AT89C51控制的恒流源电路,它具有外部电路简单、干扰较小、价格低廉等优点。该系统是一种数字式的电压控制电流源,可以实现非线性控制,并且在自动调整、精确控制等方面有广阔的应用前景。 系统概述


本系统由单片机、小键盘、DAC、电压控制电流源几部分组成。设计中采用的是ATMALAT89C51芯片,它有4个输入和输出口,分别为P0、P1、P2、P3。下面仅以P1口为例来说明系统原理。从4×4小键盘输入一个0~255的数值,单片机从P0口得到键码加以识别并转化成数字信号,在P1口输出对应的8位控制码,经过一个8位的DAC,转换成模拟电压。这个电压再经过电压控制电流源,实现恒流。


当系统需要更高精确度时,可以通过增加锁存器和模拟开关,对控制码进行锁存,同时换用更高位数的DAC即可。


硬件基本组成

电压控制电流源的设计

设计中采用的是线性电源,受控源可以用运算放大器来实现,如图1所示。这种电流源不受Vcc和Vee的影响,甚至在Vcc和Vee不对称的情况下,仍保持良好的线性关系。

基于AT89C51的电流源设计

在图l电路中,同相端电压U3,和反相端电压U2相等,那么:

基于AT89C51的电流源设计

流过负载的总电流I0为:

基于AT89C51的电流源设计

由于R3R4+R5,R1=R2,最后整理得:

基于AT89C51的电流源设计


电流Iout是一个与负载无关的量,它的大小取决于输入电压Vin,可知其具有受控恒流特性。
电压控制电流源电路具有如下几个特点:

1.当Vin>Vcc时,Vin对电流源不起控制作用,这是由运放本身固有特性所决定的。如果要增大调节范围,就必须提高运放的Vcc和Vee。

2.R5的数值与电流大小有关,但不是式(4)给出的那种线性关系。当R5减小到一定数值的时候(如R5=50 Ω),电压控制恒流源的最大电流达到负载最大电流(当Vin=Vcc时,Iout=Iout,max),而且Iout动态范围会变小。R5每减小一半,动态范围就缩小一半。当R5=0Ω时,电压控制恒流源的电流为负载最大电流(Iout,max),不随输入电压Vin变化。

3.R1影响恒流源起始电流的大小(即Vin=0V时),当R1=1MΩ 时,起始电流为0mA;R1=1.6MΩ,起始电流为6.2mA;R1=1.9MΩ时,起始电流为14.2mA。故为避免零点漂移,应使R1在1MΩ左右。

4.R4也影响起始电流的大小,当R4>1MΩ时,R1起主要调节作用。

5.R3的变化影响调节的范围,如R3=300KΩ时,可调的电压为5V~10V。


三极管构成VCCS的电流大小与工作偏置电压直接相关。当Vcc改变的时候,流入负载电阻的电流会随之发生改变,而且其输出电阻较小,这些因素使得VCCS的工作特性变差。由于每个三极管的伏安特性并不完全一致,其放大倍数β也不完全相同,三级管的参数也会随温度变化,致使最后的恒流特性差异更大。此外,电流比较大时,三极管功耗非常大,使得电路效率不高,容易烧坏三极管。


这个系统使用运算放大器搭建VCCS,由于运放有差分对输入,可以抑止共模信号,对温度漂移有良好的抑制作用,有利于减少干扰。另外,恒流源的工作电流与Vcc、Vee无关,只与和它构成反馈的电阻阻值有关。运算放大器的放大倍数差异并不会影响其最终的恒流特性,稳定性较好。


关键字:AT89C51  电流源  微处理器 引用地址:基于AT89C51的电流源设计

上一篇:51单片机编程开发(一)之C语言基础一
下一篇:如何用Keil来验证单片机变量占多少字节

推荐阅读最新更新时间:2024-11-12 21:02

AT89C51单片机在数控车床切削力测量中的应用
1 问题的提出   在数控车床的加工中,切削力的测量甚为重要。通过对切削力的测量可以分析与研究数控车床各零部件、机构或结构的受力情况和工作状态,验证设计和计算结果的正确性,确定整机工作过程中的负载谱和某些物理现象的机理。因此,他对发展设计理论、保证数控机床安全可靠地运行以及实现数控机床自动加工、自动检测、自动控制和切削力过载报警等都具有十分重要的作用和适用价值。 2 系统硬件接口电路的设计   系统硬件原理框图如图1所示。系统以AT89C51单片机为控制核心,外围电路针对单片机的功能特点而设计,充分利用了AT89C51单片机片内资源丰富的特点,简化了外围电路,提高了可靠性。下面对系统中主要功能模块与硬件可靠性技术逐一分析。 图1
[单片机]
<font color='red'>AT89C51</font>单片机在数控车床切削力测量中的应用
自制AT89C51编程器,at89c51 programmer
AT89C51是一款应用最为广泛的8051单片机,更重要的是他具有反复烧写(FLASH)的特性。一般情况下可重复烧写1000次,这样为初学者试验提供了一个廉价的平台。为了满足广大单片机爱好者动手的需要,本人利用半个月的时间,参考国外资料,实际设计制作成功一款简单的AT89C51/52/55单片机编程器。由于单片机编程时序不同,这一款编程器仅仅支持ATMEL公司的AT89C51, AT89C52, AT89C55芯片,不支持华邦或飞利浦兼容芯片。 对于很多像我这样一些不算太年轻的从80年代组装7管半导体收音机入门的电子爱好者来说,面对单片机似乎显得有点怯场,但是事实上我以为他甚至比组装一个收音机更简单: 以下是它的硬件电路图, 稍微
[单片机]
自制<font color='red'>AT89C51</font>编程器,<font color='red'>at89c51</font> programmer
AT89C51单片机外部中断
C51单片机外部中断调用P3_2 ,P3_3口。 中断方式有两种,分别为电平方式和脉冲方式。 中断请求有0和1。中断总允许为EA=1, IE0:外部中断请求0标志位; IT0:外部中断0触发方式设置位,IT0=1下降沿触发,IT0=0低电平触发; IE1:外部中断请求1标志位; IT1:外部中断1触发方式设置位,IT1=1下降沿触发,IT1=0低电平触发; 外部中断0中断服务程序的编写: void 函数名()interrupt 0 { } 外部中断1中断服务程序的编写: void 函数名()interrupt 2 { } 参考实验程序(主程序为P1口输出跑马灯程序),编写中断子程序使得发生外部中断0,且
[单片机]
<font color='red'>AT89C51</font>单片机外部中断
新型示波器支持串行总线触发和解码
     俄勒冈州毕佛顿, 2008年4月22日讯 泰克公司日前宣布推出DPO3000系列数字荧光示波器(DPO)。新推出的DPO3000为嵌入式设计应用中使用的串行总线提供了触发和解码支持。此外,新型示波器提供了5M的标配记录长度,使用Wave Inspector 导航和搜索控制功能,简化了查找所需事件的过程。   事实上当前设计和生产的所有电子产品几乎都属于嵌入式系统,其中可能包含微处理器、微控制器、DSP、RAM、闪存、EPROM、FPGA、A/D、D/A及其它I/O。嵌入式系统设计正越来越多地用串行总线代替内部并行总线,如I2C、SPI和CAN。在串行总线上,一个信号可以包括地址、控制、数据和时钟信息;其复杂性给
[新品]
新型示波器支持串行总线触发和解码
大联大世平集团推出基于 NXP、Toshiba的直流无刷电机驱动微处理器解决方案
2014年10月21日,致力于亚太地区市场的领先电子元器件分销商—大联大控股宣布,其旗下世平推出基于NXP LPC1500 和Toshiba TMPM375的直流无刷电机驱动微处理器解决方案。 节能减排的议题在全球各国不断受到重视,美国 EPRI指出,全球电机所耗费的金额一年高达 950 亿美金,占所有电力 51%。无论是工业、家庭还是商业用电,电机消耗的能源都占有很高比例。如果改善电机系统的输出、输入功率比,就可以提高用电效率。而无刷直流电机具有高效节能、控制特性好、可靠性高、寿命长、噪音低等优点,正在越来越多的家电领域取代交流电机。与传统的交流电机相比,直流电机的效率有大幅度提升,尤其在低转速区也能进行高效率运转,
[工业控制]
大联大世平集团推出基于 NXP、Toshiba的直流无刷电机驱动<font color='red'>微处理器</font>解决方案
微处理器超长启动周期中的外部看门狗管理方案
为应对日益复杂的处理任务,越来越多的应用会使用微处理器搭载各种操作系统的方案。操作系统的启动周期一般在十几秒,有的甚至在一分钟以上。另外,为保证在程序跑飞时系统可自恢复,在许多对可靠性要求较高的应用中,外置看门狗定时器也是不可或缺的。此类定时器的溢出周期一般为一两秒。由于微处理器与看门狗芯片是同步上电,在看门狗定时器的溢出周期内微处理器必须提供脉冲信号来喂狗,但若系统未完全启动,又无法提供脉冲信号,无脉冲信号,看门狗溢出,系统复位……如此会进入死锁状态。 在微处理器超长启动周期中,如何有效的管理外部看门狗,本文将做详细探讨,并提供行之有效的参考设计电路。 微处理器多功能复位管理芯片 以UM706为例,这是一款微处理器多功能复位管理
[单片机]
<font color='red'>微处理器</font>超长启动周期中的外部看门狗管理方案
如何选择外部电阻减少接地负载电流源误差
运算放大器通常用于在工业流程控制、科学仪器和医疗设备等各种应用中产生高性能电流源。《模拟对话》1967年第1卷第1期上发表的“单放大器电流源”介绍了几种电流源电路,它们可以提供通过浮动负载或接地负载的恒流。在压力变送器和气体探测器等工业应用中,这些电路广泛应用于提供4 mA至20 mA或0 mA至20 mA的电流。   图1所示的改进型Howland电流源非常受欢迎,因为它可以驱动接地负载。允许相对较高电流的晶体管可以用MOSFET取代,以便达到更高的电流。对于低成本、低电流应用,可以去除晶体管,如《模拟对话》2009年第43卷第3期“精密电流源的心脏:差动放大器”所述。 这种电流源的精度取决于放大器和电阻。本文介绍如何选
[电源管理]
如何选择外部电阻减少接地负载<font color='red'>电流源</font>误差
基于8086CPU微处理器的分秒电子钟设计
设计思路 利用视觉暂留循环显示,四位数码管分秒计数,并检测有无按键按下。对应按下不同按键,秒计数加1,分计数加1。循环达到1s,秒计数加1,秒计数到的60,秒计数减60,分计数加1,分计数到的60,分计数减60。设计思路如下所示: 主要元件介绍及使用 8086CPU介绍 Intel 8086拥有四个16位的通用寄存器,也能够当作八个8位寄存器来存取,以及四个16位索引寄存器(包含了堆栈指标)。资料寄存器通常由指令隐含地使用,针对暂存值需要复杂的寄存器配置。它提供64K 8位元的输出输入(或32K 16位元),以及固定的向量中断。大部分的指令只能够存取一个内存位址,所以其中一个操作数必须是一个寄存器。运算结果会储存在操作数中的一
[单片机]
基于8086CPU<font color='red'>微处理器</font>的分秒电子钟设计

推荐帖子

模拟集成电路EDA技术与设计:仿真与版图实例
本书是微电子与集成电路设计系列规划教材之一,全书遵循模拟集成电路全定制设计流程,介绍模拟集成电路设计过程中的一系列相关软件的应用与设计实例。全书共8章,主要内容包括:SPICE数模混合仿真程序介绍、HSPICE模拟集成电路仿真实例、PSPICE模拟集成电路仿真实例、ADS射频集成电路仿真实例、Spectre模拟集成电路仿真工具、Spectre模拟集成电路仿真实例、版图设计和Cadence模拟集成电路设计实例。本书提供配套光盘,光盘内容包括Cadence公司提供的PSPICE学生版软件、HSPI
arui1999 下载中心专版
关于Wince拼音输入法的怪问题(要求置顶!)
关于Wince拼音输入法的怪问题(要求置顶!)这个拼音输入法问题,我在网上找了很久很久,发现好多网友都遇到了相同的问题,可是每个贴子问题都没解决就不了了之,只有一个提问的朋友解决了,解决完之后还没影了,也没有具体说明解决问题的办法。真的,光咱们的eeworld就有四个贴子是关于这个怪问题的,大家都在那儿憋着干挺着,那憋的是相当的难受,当然其中也包括我。实在受不了了,我不得不发这个贴动援大家一起把这个问题解决!相关贴子如下:http://topic.eeworld.net/u/2009072
qqlingyun WindowsCE
M4之浮点运算单元FPU个人总结!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
最近一直在纠结M4的浮点运算单元该怎么开启,为何语句里配置了(FPUEnable();FPULazyStackingEnable();)跟没配置程序运行速度是一个样的,有幸得到坛友指点,才解决了这个问题。下面说一下开启FPU的方法:首先,需要在编译器上开启FPU功能。CCS:默认为开启状态。可以在propertise——bulid——armcompiler——processoroptions里的specifyfloatingpointsupport里配置,默认为FPv4SPD
Linchpin 微控制器 MCU
cc2541关于Io问题
cc2541手册中写的默认P1端口电平时1,但是IAR调试时发现P1口有的不为1,而且发现在写D方向寄存器是发现P1口有的管脚置1.cc2541关于Io问题你是在做BLT这块吗?能否共享一下,这块的硬件电路呢?huaiqiao发表于2015-7-2413:48你是在做BLT这块吗?能否共享一下,这块的硬件电路呢? 我做BLE的,加个好友交流吧我的q2426621900测一下实际的电平。datasheet一般不会错的。可能程序有bug,,模拟这个东东,只能参考
muwen 无线连接
帮助制作设备的计算工具软件(高频电路线圈设计)
还没完全汉化,有少部分是日文,但还是可以用。帮助制作设备的计算工具软件(高频电路线圈设计)自顶一下很多日文,看着不舒服..向高手们学习什么文字呀,感觉是个好东西,可文字有障碍
daiqihao 模拟电子
电路板故障汇总及维修技术的8个绝招
一、工控电路板电容损坏的故障特点及维修电容损坏引发的故障在电子设备中是最高的,其中尤其以电解电容的损坏最为常见。电容损坏表现为:容量变小;完全失去容量;漏电;短路。电容在电路中所起的作用不同,引起的故障也各有特点。在工控电路板中,数字电路占绝大多数,电容多用做电源滤波,用做信号耦合和振荡电路的电容较少。用在开关电源中的电解电容如果损坏,则开关电源可能不起振,没有电压输出;或者输出电压滤波不好,电路因电压不稳而发生逻辑混乱,表现为
吾妻思萌 开关电源学习小组
小广播
设计资源 培训 开发板 精华推荐

最新单片机文章
何立民专栏 单片机及嵌入式宝典

北京航空航天大学教授,20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。

换一换 更多 相关热搜器件

 
EEWorld订阅号

 
EEWorld服务号

 
汽车开发圈

电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved