Prepared on 24 November 2020
基于单片机的恒流源设计
摘 要
恒流源在日常生活中扮演着重要的角，很多电子设备需要工作时候的电流处于稳定状态。我们把可以保证给工作中负载供给恒定电流的电源叫做恒流源。恒流源的用途很丰富，它能够在脉冲或者差动放大电路中产生作用，同样也能够作为它的有源负载，又可以提供给放大电路偏流用来使它的静态功能工作点处于稳定。 本文介绍了一种基于AT89C51单片机的数控恒流源的研制，该系统主要是由单片机系统电路、DAC转换电路﹑恒流电路。设计的恒流系统具有精度高、稳定性高的特点。在数字输入信号部分主要是利用单片机输出的数字量同时配有按键数字键控功能。DAC转换模块将单片机输出的数字量转换为模拟量，以作为恒流电路的基准电压。恒流电路部分以集成运放和达林管组成的电流负反馈电路来实现电流的恒定输出。 本设计为了增加人机交互采用数码管显示，可以使得数控恒流的效果更加直观。本文阐述了精确实现恒流源的原理设计、完整的硬件原理图和软件流程图，并对部分软件模块的设计思想进行分析。与此同时，也对生活中的可实现性进行仔细测试和仿真。
关键词：AT89C51;单片机;DA转换;恒流源。
A study of the constant current source based on MCU
Abstract
Constant current source in everyday life plays an important role in many electronic devices need to work in a stable state when the current. We can guarantee that the work load to a constant current power supply is called the constant current source. Constant current source uses a very rich, it can in the differential amplifier circuit in the pulse or an effect, it also can be used as an active load, and can be used to provide bias current to the amplification circuit of the static function of the operating point so that it is stable.
This paper introduces a numerical constant current source AT89C51 microcontroller dev
elopment, the system is dominated by single-chip system circuit, DAC converter circuit ﹑ constant current circuit. Designed constant current system with high precision, high stability characteristics. In the main part of the digital input signal is digital output using the same chip with digital keying function keys. DAC conversion module microcontroller digital output is converted to analog, as the reference voltage constant current circuit. Part of an integrated constant current circuit op amp tubes and Darling current negative feedback circuit to achieve a constant current output.
The design of电压跟随器电路图 human-computer interaction in order to increase the use of digital tube display, you can make the effect more intuitive numerical constant. This paper describes the precise design principles to achieve a constant current source, a complete hardware schematics and software flow chart, and part of the software module design ideas for analysis. At the same time, but also the life of the realization careful testing and simulation.
Key words:AT89C51；SCM; DA conversion; constant current source
第一章 课题背景
所谓恒流源必是输出电流与端电压无关、无温漂，同时其输出电流应该与所连接的外部结构无关。换句话就是输出电流保持稳定。具体描述如下：
（1）输出电流恒定且与负载变化无关；
（2） 基本无温漂；
（3） 内阻趋向于无穷大。
恒流源在电子线路和模拟集成电路中是应用最多的电路单元之一，主要用于：
（1）提供偏置。晶体管电路通常需要专门的偏置电路提供偏置电压以达到稳定静态工作点的作用；
（2）集电极有源负载。从上述表达式可知，提高增益的一个方法就是增大负载的电阻，但是这样不仅会造成负载上的压降上升，使输出电压的动态范围减小，而且从成本和工艺上考虑也是很不合算。各方考虑主要利用三极管恒流源来代替集电极负载电阻，便组成了有
源负载集电极放大器。
（3）提高差分放大电路性能。用恒流源三级管充当差分放大电路一个阻值很大的长尾
电阻Re，它的优点很多，因此，这种方法在集成运放中被广泛采用。
（4）用恒流源的基准电压电路是集成稳压器的重要组成部分。
本设计是一个具有可数控、高精度、高稳定度的单片机数控恒流源。可以控制输出电流范围为0～3A，可以满足各类要求。
第二章 恒流源设计的原理
恒流源是一个应用最多的设计单元之一，电路部分通常分为：以集成运放作为核心元件的集成运放恒流源、以场效应管为核心部件的MOS管恒流源、以晶体管为核心部件的晶体管恒流源。
图1 晶体管恒流源 图2 场效应管恒流源 图3 集成运放恒流源
由于使用晶体管恒流源主要考虑到晶体管的节电压Ube基本恒定，因为它主要是三极管构成。上述晶体管电流输出：I=Is = Ube/Rs，具体恒流输出过程如下。
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