【电路设计】MSP430F2274单片机的数控直流电流源设计方案一

只看该作者 · 2015-1-16 13:32

本帖最后由 yifengbest 于 2015-1-16 13:34 编辑

本数控直流电流源以单片机MSP430F2274为控制核心，由D/A转换器TLC5615、ZLG7289、中文字库液晶显示块、放大电路和大功率调整电路组成。通过4位键盘输入给定值，由D/A转换器将数字信号转换成模拟信号，经D/A输出电压作为恒流源的参考电压，以LM作为电压跟随器，利用晶体管平坦的输出特性得到恒定的电流输出，最后用中文液晶显示输出。

方案:通过编码开关来控制存储器的地址；根据地址输出对应的数字量送数模（D/A）进行转换；再根据输出的电压量来控制电流的变化；同时；通过四个编码开关的BCD码送给4511及数码管显示。此方案的优点是电路简单，缺点是数据量大且存储器存储容量有限，在设计过程中发现编码开关不稳定，所以不宜采用。其电路方框图如图所示：

图方案一方框图

系统硬件以MSP430F2274单片机为核心，外围包括电源模块、数码管显示模块、D/A转换模块及恒流源模块。

电源电路

本设计共用到电源有两种：即±12V +5V。

电源原理：稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成，如图3.3：

电源方框及波形图

a 整流和滤波电路：整流作用是将交流电压U2变换成脉动电压U3。滤波电路一般由电容组成，其作用是脉动电压U3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压U4。

b 稳压电路：由于得到的输出电压U4受负载、输入电压和温度的影响不稳定，为了得到更为稳定电压添加了稳压电路，从而得到稳定的电压U0。

图 ±12V电源电路图

图中电路提供+12 V的电源；主要用于LM1117，再由LM1117产生3.3V的电压作为MSP430F2274的工作电压。

图 +5V电源原理图

图中提供的+5V的电源用于LM358 。由于要求输出的电流最大值为2000mA,而且主要电流从它通过，所以要用大电容，本设计采用两个2200UF 50V的电容并联(同时为了减小纹波系数本设计在两个电容之间接入有源滤波电路)，由于的LM358的耐压值最大可达42V，所以LM358可以安全工作。

D/A电路

利用MSP430单片机的通用I/ O口( P1口)与TLC5615构成的DAC电路如图3.6所示。分别用P1.0、P1.2模拟时钟SCLK和片选，待转换的二进制数从P1.1输出到TLC5615的数据输入端DIN。

图硬件连接图

恒流源电路

方案一：本设计在起初利用图3.7所示恒流源电路，运放的输出端通过三极管与反向输出端相连，构成负反馈电路，由于运放的同相输入端与反相输入端在理论上是虚短的，且运放的输入电阻无穷大，因此反相端和同相端的电位相等，即,又由于三极管的发射极与集电极电流仅相差微小的基极电流，可视为两者相等即。因此可以通过改变同相输入端的电压来调整输出电流的大小。

例如：时，

但是在测试对的控制比预期效果差，总是小于理论值。