基于單片機(jī)直流恒流源的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)目錄TOC\o"1-2"\h\z\u目錄 0摘要 1第1章緒論 11.1課題研究背景 11.2課題研究的目的及意義 21.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì) 52.1設(shè)計(jì)方案的選擇 52.2設(shè)計(jì)方案的總體框圖52.3恒流源的基本原理 6第3章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 83.1控制核心 83.2數(shù)模轉(zhuǎn)換部分 93.3模數(shù)轉(zhuǎn)換部分 103.4按鍵控制模塊 113.5LED顯示模塊 133.6設(shè)計(jì)震蕩電路模塊 143.7復(fù)位電路設(shè)計(jì)模塊 15第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 164.1系統(tǒng)軟件流程圖 164.2系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)內(nèi)容174.3系統(tǒng)的仿真 21第5章調(diào)試結(jié)果與分析 235.1測(cè)試儀器的選擇和測(cè)試方法 235.2調(diào)試過(guò)程與分析 23第6章總結(jié)與展望 256.1總結(jié) 256.2展望 26參考文獻(xiàn) 27摘要直流恒流電流源在電氣設(shè)備中十分常見(jiàn)，相較于系統(tǒng)對(duì)于穩(wěn)定直流恒流源的需要，現(xiàn)存的直流電流源還存在很多問(wèn)題，尚無(wú)法滿足日常生產(chǎn)生活的需要。為了迎合這種要求，本文選擇AT89C52單片機(jī)作為控制的核心，在PID算法的作用下，通過(guò)D/A芯片和A/D芯片的配合作用，保證對(duì)輸出電流的即時(shí)監(jiān)控。通過(guò)鍵盤和LED顯示屏進(jìn)行輸入和顯示，在最后得到所需的電流。以此思路設(shè)計(jì)了一種擁有精度高、成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、且工作穩(wěn)定等各種優(yōu)點(diǎn)的直流電流源。這個(gè)設(shè)計(jì)能夠滿足對(duì)系統(tǒng)的預(yù)期要求，且能保證系統(tǒng)的功能性、可靠性以及經(jīng)濟(jì)性.關(guān)鍵詞:AT89C52單片機(jī)；精度高；直流恒流源第1章緒論隨著當(dāng)前社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大部分的設(shè)備的運(yùn)行都需要一個(gè)可靠的直流恒流源的支持。直流恒流的電路排列方法有許多種，目前已經(jīng)廣泛運(yùn)用于航天、通信、儀器控制等方面。學(xué)校在日常教學(xué)中使用的電源大都通過(guò)模擬電路或數(shù)字電路控制，存在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性差等問(wèn)題。經(jīng)常出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際值之間偏差太大的情況，造成了實(shí)驗(yàn)的失敗。為了能夠提供一個(gè)穩(wěn)定而可靠的直流電流源，文章將致力于研究以單片機(jī)為控制核心，運(yùn)算放大器、D/A轉(zhuǎn)換芯片、采樣電路等為主體的直流恒流源。1.1課題研究背景在當(dāng)前的社會(huì)環(huán)境中，各種電子技術(shù)不斷興起廣受歡迎，更具優(yōu)勢(shì)的數(shù)字電路在各行各業(yè)大量使用。新一代的電子產(chǎn)品正向著多功能與智能化方向發(fā)展，在這樣的環(huán)境下精準(zhǔn)性、穩(wěn)定性、成本的大小等成為挑選設(shè)備的重要指標(biāo)。而一個(gè)可靠而穩(wěn)定的電源供給是實(shí)現(xiàn)這一切的前提。穩(wěn)定的電源可以為設(shè)備提供一個(gè)良好的外部工作環(huán)境，保障設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，延長(zhǎng)設(shè)備的工作壽命。社會(huì)對(duì)于恒流電流源的需求主要基于以上原因。在許多方面，關(guān)于恒流的電子技術(shù)正處于飛速發(fā)展的階段，依然不夠完善。一個(gè)可靠的電源是進(jìn)行許多實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，許多實(shí)驗(yàn)在電源的電流大小和電壓高低等指標(biāo)上有著非常嚴(yán)苛的要求。就目前直流電源的發(fā)展水平來(lái)說(shuō)，由于模擬的復(fù)雜性，傳和統(tǒng)的模擬直流恒流源逐漸無(wú)法滿足現(xiàn)在社會(huì)對(duì)高穩(wěn)定性的需求。現(xiàn)存的電源多以電位器作為調(diào)節(jié)器，主要采用指針式顯示電流，采用數(shù)碼管顯示電壓，然后在電路上增配一個(gè)精確的監(jiān)測(cè)設(shè)備以便調(diào)整并實(shí)現(xiàn)電壓和電流的穩(wěn)定。這種實(shí)現(xiàn)方式，考慮到調(diào)試的復(fù)雜性，一則使用不便，二則不能保證直流電源有良好的輸出質(zhì)量。所以如果能在實(shí)驗(yàn)之前能提前設(shè)定一些參數(shù)，用精準(zhǔn)的芯片控制取代認(rèn)為操作，保證電源輸出質(zhì)量的同時(shí)實(shí)現(xiàn)電源的智能化。將會(huì)使各種實(shí)驗(yàn)更加方便高效。因此，未來(lái)的電流源追求的應(yīng)該是成本低、可靠耐用，并且力求實(shí)現(xiàn)數(shù)控化。本系統(tǒng)通過(guò)控制鍵盤完成工作參數(shù)和工作模式的輸入，作為控制核心的單片機(jī)以及恒流源部分的主電路構(gòu)成了系統(tǒng)的主要部分。主體向下可以分為控制、負(fù)載、鍵盤、電源、電流源、顯示這六個(gè)模塊。利用鍵盤設(shè)置并調(diào)節(jié)輸出電流的大小，并且用LED顯示器將實(shí)際的電流大小準(zhǔn)確的顯示出來(lái)。本次測(cè)試設(shè)計(jì)以AT89C52單片機(jī)為一個(gè)主控器,將它作為進(jìn)行輸出一個(gè)模擬和放大數(shù)字信號(hào)的一個(gè)主控器,通過(guò)一個(gè)D/A信號(hào)轉(zhuǎn)換輸出芯片為每個(gè)主控器進(jìn)行輸出一個(gè)大的模擬和文字?jǐn)?shù)據(jù),而后以一個(gè)數(shù)字運(yùn)算式信號(hào)放大器芯片來(lái)進(jìn)行接收和發(fā)送放大數(shù)字信號(hào)，控制功率輸出以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的目的。控制核心同時(shí)還負(fù)責(zé)監(jiān)視恒流源的工作過(guò)程,在模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的作用下,將電流輸入和產(chǎn)生的模擬量轉(zhuǎn)換成恒流源，然后將轉(zhuǎn)換成的電流輸入和產(chǎn)生的模擬量轉(zhuǎn)換成單片機(jī),然后將其輸入的數(shù)據(jù)量轉(zhuǎn)換成單片機(jī),對(duì)于處理結(jié)果的反饋都是以模數(shù)轉(zhuǎn)換形式完成的。經(jīng)過(guò)這個(gè)過(guò)程，即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電流，形成直流恒流源[1]。1.1.2選題背景學(xué)校的電氣學(xué)生的實(shí)訓(xùn)中關(guān)于供給電源的穩(wěn)定性問(wèn)題一直是政府相關(guān)部門和學(xué)校工作的重中之重，為解決這個(gè)問(wèn)題，有關(guān)部門已經(jīng)做出了許多努力，但問(wèn)題尚未完全解決。目前在直流恒流源方面，使用旋鈕開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)電壓的方式依然占據(jù)主流，而這種調(diào)節(jié)方法存在著精度不足、跳變頻繁、操作復(fù)繁瑣等缺點(diǎn)。據(jù)相關(guān)資料顯示，2007年至今，河南省的多數(shù)高校在進(jìn)行教學(xué)實(shí)驗(yàn)或科學(xué)研究時(shí)都遇到這種問(wèn)題，給教學(xué)和科研活動(dòng)帶來(lái)了許多不便。另一方面，隨著社會(huì)環(huán)境和生活條件的不斷提高，電驅(qū)的代步工具的使用越來(lái)越廣泛，增加了對(duì)可靠直流電流源的需求。1.2課題研究的目的及意義有關(guān)數(shù)控直流電流源的設(shè)備在我們的生活中十分常見(jiàn)，被廣泛應(yīng)用于教學(xué)和技術(shù)科研的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)于那些專門從事數(shù)控直流電子技術(shù)研究領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員和設(shè)備開(kāi)發(fā)工作者，這些都是不可或缺的。相較于其他直流變頻電流源的軟件設(shè)計(jì)，本次的硬件設(shè)計(jì)就是完全遵循了通用電子技術(shù)的快速發(fā)展的新潮流，以數(shù)控單片式微機(jī)電路作為主要電路控制器的核心，設(shè)計(jì)了一種技術(shù)實(shí)用性強(qiáng)的新型數(shù)控變頻直流電源。過(guò)去的設(shè)計(jì)因?yàn)橛布纫蛩氐南拗疲瑢?duì)于系統(tǒng)整個(gè)工作過(guò)程的監(jiān)控十分粗糙。本次設(shè)計(jì)全面的了解控制系統(tǒng)，并結(jié)合電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)電源整體了全新的設(shè)計(jì)，從硬件和軟件兩方面同時(shí)滿足了設(shè)計(jì)要求。傳統(tǒng)的電源工作簡(jiǎn)單、可靠性差、抗干擾能力弱、復(fù)雜性低且精度差，電位器也易磨損。如果需要獲得準(zhǔn)確的電流輸出，難度就會(huì)增大。所以傳統(tǒng)的電流源無(wú)法滿足現(xiàn)在的需要，而以單片機(jī)為控制核心的電流源能很好地解決傳統(tǒng)電流源的弱點(diǎn)。數(shù)控直流電流源通過(guò)控制鍵盤設(shè)定輸出電流，輸出的電流通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換芯片由單片機(jī)控制驅(qū)動(dòng)模塊，得到一個(gè)可靠而穩(wěn)定的電流和相對(duì)應(yīng)的電壓。電流源的工作狀態(tài)由LED液晶顯示屏顯示，并通過(guò)鍵盤來(lái)控制工作狀態(tài)。以單片機(jī)電源為主控器的直流電流源相比于其他傳統(tǒng)的電源，電流穩(wěn)定性高，調(diào)節(jié)精確，操作簡(jiǎn)單性能可靠，工作壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。并且在性能上變得了多功能化、智能化、數(shù)控化等特點(diǎn)。通過(guò)對(duì)數(shù)控電流源的研制設(shè)計(jì)，為電子技術(shù)的發(fā)展建立了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[2]。1.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀在當(dāng)前我國(guó)社會(huì)，1965年左右開(kāi)始形成以電力電子技術(shù)為核心的電氣產(chǎn)業(yè)。自此以后，電氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，一些電路硬件發(fā)展的越來(lái)越成熟，加上國(guó)內(nèi)電子行業(yè)對(duì)數(shù)控恒流源與日俱增的需求。自上世紀(jì)九十年代以來(lái)，電力電子技術(shù)迅猛發(fā)展，分別經(jīng)過(guò)了逆變器、變頻器時(shí)代。產(chǎn)業(yè)界先后涌現(xiàn)了高頻開(kāi)關(guān)電源、變頻器電源、高壓直流電源等一系列具有高技術(shù)難度的產(chǎn)品。但與最一流的電子技術(shù)相比略勢(shì)明顯。目前政府和學(xué)校逐漸重視起對(duì)恒流電流源的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，特別是在數(shù)控恒流源方面，正在積極的進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，努力追趕國(guó)際先進(jìn)水平。但是由于我國(guó)在電子技術(shù)方面起步比較晚，所以產(chǎn)品無(wú)論是在質(zhì)量上和技術(shù)水平上與學(xué)科前沿差距巨大，在直流電源的智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向的投入尤為不足[3]。目前國(guó)內(nèi)的兩所大學(xué)沿著這個(gè)方向已經(jīng)做出了一些成果，結(jié)合編程器件和控制芯片，力求達(dá)到對(duì)控制電流和電壓?jiǎn)卧目刂疲贿^(guò)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不理想，沒(méi)有達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)[4-5]。國(guó)內(nèi)從事電子技術(shù)及其電源配件的企業(yè)有5600家以上，但在電子器件方面，大多企業(yè)調(diào)節(jié)電壓時(shí)，采用的是旋鈕開(kāi)關(guān)。由于其精度差，跳變頻繁，操作比較繁瑣[6]。我國(guó)的智能化直流恒流源技術(shù)相對(duì)落后，與其他國(guó)家的產(chǎn)品相比不具有競(jìng)爭(zhēng)力。為了迎合相關(guān)企業(yè)或部門對(duì)高效率、低成本以及低功耗的需求，電源轉(zhuǎn)換器朝著更準(zhǔn)確且靈活的方向發(fā)展[7]。功率運(yùn)算放大器已經(jīng)可以輸出毫安級(jí)的恒流源量級(jí)，可以滿足小型電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)需要，但還需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)做進(jìn)一步深入的研究[8]。在1980年前后單片機(jī)恒流源技術(shù)逐漸取得了較大的發(fā)展，在這一段時(shí)間里成系統(tǒng)的電力電子理論知識(shí)開(kāi)始建立，為其后來(lái)的進(jìn)一步發(fā)展儲(chǔ)備了足夠的理論知識(shí)。在以后的一段時(shí)間里，這項(xiàng)技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，但其產(chǎn)品依舊存在著許多缺點(diǎn)[9]。考慮到市面上已有電源的不足，本設(shè)計(jì)所完成的直流恒流電源，需要減少運(yùn)行過(guò)程中的不確定因素和人為因素的影響，能夠處理系統(tǒng)中像可靠性，可塑性和工作效率等方面的問(wèn)題[10]

。綜上所述，恒流源技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展是未來(lái)的大勢(shì)所趨，恒流源技術(shù)的核心指標(biāo)就是當(dāng)前技術(shù)發(fā)展需要克服的問(wèn)題。本設(shè)計(jì)將為您設(shè)計(jì)一種能夠提供良好可靠性,高精度和易操作性的實(shí)用型單片機(jī)直流恒流源[11]。

第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)方案的選擇方案一：用各種數(shù)字電路處理信號(hào)，使用DAC0809和AD0832分別作為數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。通過(guò)鍵盤的控制作用，調(diào)節(jié)電阻以改變電流，選用2SC5200作調(diào)整管。但是這個(gè)設(shè)計(jì)無(wú)法預(yù)置電流，且設(shè)計(jì)麻煩效率差，并不利于系統(tǒng)的進(jìn)一步升級(jí)。方案二：以直流穩(wěn)壓和穩(wěn)流電源作為設(shè)計(jì)中的核心，結(jié)合單片機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出部分電流的控制。首先是采用單片式穩(wěn)壓器芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)直流穩(wěn)壓，然后通過(guò)分立元件來(lái)實(shí)現(xiàn)最終的穩(wěn)流目的。為了更好地完成設(shè)定預(yù)期的目標(biāo)，設(shè)置輸出值主要是通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片來(lái)完成，而其中的輸出電流是經(jīng)由運(yùn)算放大器進(jìn)行控制。此外，電流的采樣通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片完成，通過(guò)控制核心處理和輸入的值進(jìn)行比較，所產(chǎn)生的誤差通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行輸出調(diào)整，以達(dá)到穩(wěn)定輸出電流的作用。方案三：以恒流的二極管或三極管為核心，以求實(shí)現(xiàn)題目要求。不過(guò)這種恒流源的電流范圍非常小，通常只有幾十毫安，不能完全滿足需要。經(jīng)過(guò)對(duì)比考慮，方案二更加簡(jiǎn)單可靠，并且擴(kuò)展性好，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的目的。2.2設(shè)計(jì)方案的總體框圖綜合方案二的構(gòu)思，設(shè)計(jì)一種具有穩(wěn)定電流且調(diào)整范圍比較大的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)框圖如圖1所示：LED顯示LED顯示控制按鍵單片機(jī)D/A轉(zhuǎn)換A/D轉(zhuǎn)換恒流源主電路負(fù)載圖2.1系統(tǒng)原理圖2.3實(shí)現(xiàn)恒流源的基本原理在一個(gè)電路中，導(dǎo)致他不穩(wěn)定的因素是多方面的，比如說(shuō)用電高峰期和日常用電的端電壓不同；負(fù)載出現(xiàn)故障時(shí)與正常工作時(shí)也會(huì)引起不穩(wěn)定；電源本身器件問(wèn)題等[12]。考慮以上問(wèn)題后本文設(shè)計(jì)的恒流源電路如圖2.2所示：圖2.2實(shí)現(xiàn)恒流的電路圖原理：如上圖中的設(shè)計(jì)，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片輸入的模擬信號(hào)是不穩(wěn)定的，在電路上設(shè)計(jì)電容C3，利用它穩(wěn)定的電壓來(lái)穩(wěn)定最初不穩(wěn)定的輸入信號(hào)。信號(hào)經(jīng)過(guò)兩個(gè)電位器接入元算放大器的0P07的“+”端。調(diào)整電位器的阻值就能調(diào)節(jié)運(yùn)算放大器“+”端的電位。輸出則通過(guò)達(dá)林頓管B管腳進(jìn)入達(dá)林短管，通過(guò)電容C1過(guò)濾掉在管內(nèi)形成的自激信號(hào)。達(dá)林頓管的放大效果可以滿足對(duì)大電流的輸出的需要[13]。另外，由公式（2-1）可知達(dá)林頓管B管腳上的電流遠(yuǎn)小于C管腳的電流，可以知道C管腳上的電流約等于E管腳上的電流。因此空已通過(guò)控制B管腳的電位來(lái)調(diào)整C管腳的電流。E管腳連接一個(gè)采樣電阻并接地，同時(shí)把E管腳和運(yùn)算放大器的“-”端連接，同理，在電路中接電容C2穩(wěn)定輸入反相輸入端的信號(hào)。利用公式：和公式可知E管腳的電壓。功率電阻上的電壓會(huì)隨著通過(guò)集電極和發(fā)射極電流的同時(shí)變大或縮小。當(dāng)兩個(gè)電極上的電流同時(shí)變大時(shí)，此時(shí)的功率電阻上的電壓變化量（ΔU）為負(fù)值，B管腳上的電位隨之變小，由公式（2-1）可知，集電極和發(fā)射極的電流都會(huì)隨之降低。當(dāng)兩個(gè)電極上的電流同時(shí)變小時(shí)，此時(shí)的功率電阻上的電壓變化量（ΔU）為正值，B管腳上的電位隨之上升，那么集電極和發(fā)射極的電流都會(huì)隨之升高。如果功率電阻上的電壓變化量為零，依據(jù)公式，電路中的電流并不發(fā)生變化。通過(guò)上面的一系列調(diào)整就能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出電流的目的。第3章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1控制核心本系統(tǒng)以AT89C52單片機(jī)為控制核心。如下圖3.1所示。控制核心是擁有8k字節(jié)的Flash閃速存儲(chǔ)器的低壓高性能微處理器，其中含有256×8bit的RAM，以及通用I/O口線32個(gè)和16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器3個(gè)，另有外部中斷結(jié)構(gòu)和時(shí)鐘電路。圖3.1AT89C52單片機(jī)引腳圖這一款單片機(jī)具備很多優(yōu)點(diǎn):(1)片內(nèi)空閑調(diào)制節(jié)電模式：CPU已經(jīng)進(jìn)入了睡眠模式，而片內(nèi)的外部裝置依然處于激活狀態(tài)。與此同時(shí)，片內(nèi)所有特殊的功能寄存器的內(nèi)容也將保持恒定，空閑模式也可由任何一個(gè)中斷發(fā)出請(qǐng)求終止，復(fù)位后繼續(xù)執(zhí)行程序[14]。(2)斷電狀態(tài)下的掉電模式：在此狀態(tài)下，內(nèi)部的振蕩器會(huì)暫時(shí)停止正常工作，需要先等到最后一條指令完全執(zhí)行，在振蕩器徹底終止斷電前特殊的功能寄存器和片內(nèi)RAM都會(huì)被斷電終結(jié)。(3)硬件綜合性能評(píng)定：這一款射頻單片機(jī)，功耗低，抗干擾能力強(qiáng)，指令和外圍都相對(duì)比較電路簡(jiǎn)單，硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)也很方便。此外，I/O口的程序操作簡(jiǎn)單，無(wú)任何一個(gè)方向上的寄存器，價(jià)格便宜，資料豐富且信息易于用戶獲得，程序的代碼燒寫(xiě)簡(jiǎn)單。3.2數(shù)模轉(zhuǎn)換部分3.2.1D/A轉(zhuǎn)換芯片MAX532介紹轉(zhuǎn)換器引腳圖如圖3.2所示：圖3.2數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片引腳圖轉(zhuǎn)換芯片簡(jiǎn)介：1、12位的DAC電路。2、具有6MHz的告訴三線接口3、芯片非線性程度很低，小于±1/2LSB4、片上具有SPI、QSPI和MICROWIRE接口5、輸出的電流范圍是10mA6、內(nèi)部上電時(shí)自動(dòng)復(fù)位工作方式：MAX532內(nèi)部有一個(gè)24位的移位寄存器，擁有高12位A通道和B通道的DAC數(shù)據(jù)各一個(gè)，還有二十四位的寄存器一個(gè)。當(dāng)CS信號(hào)處于低電平狀態(tài)時(shí)，將鎖住SCLK的上升沿的數(shù)據(jù)；當(dāng)CS處于高電平狀態(tài)時(shí)，電路中的數(shù)據(jù)不能被讀入。該端口控制器可以通過(guò)一個(gè)模擬串行端口輸入三位的字節(jié)值將數(shù)據(jù)包發(fā)送到兩個(gè)多進(jìn)制通道12位數(shù)的DAC兩個(gè)寄存器端口中的一個(gè)三位數(shù)字節(jié)的值。串行中的數(shù)據(jù)先被串行鎖定然后到達(dá)了DACB的一個(gè)數(shù)據(jù)并行寄存器,然后再到達(dá)了DACA、MSB的并行數(shù)據(jù)寄存位置。例如,當(dāng)片上單選時(shí)鐘信號(hào)CS為一個(gè)阻抗低電平時(shí),數(shù)據(jù)就可能會(huì)在一個(gè)片選時(shí)鐘控制信號(hào)SLCK的阻抗上升狀態(tài)沿被阻抗鎖定讀入;但又例如,當(dāng)一個(gè)新的片選時(shí)鐘信號(hào)CS為一個(gè)高電平時(shí),數(shù)據(jù)不能被直接阻抗讀入而得到它的DIN,同時(shí)只有DOUT為一個(gè)高電平阻抗的讀入狀態(tài)。SCLK的最高工作頻率最多同時(shí)可以提高到6.25MHz。3.3模數(shù)轉(zhuǎn)換部分3.3.1A/D轉(zhuǎn)換芯片AD7715簡(jiǎn)介AD7715適合于低頻數(shù)字測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的一種全局式數(shù)字模擬前端,可自動(dòng)接受測(cè)量到從數(shù)字傳感器中發(fā)送的一個(gè)低電平高頻輸入數(shù)字信號(hào),并且還可以直接產(chǎn)生一個(gè)整或串行式的低頻數(shù)字信號(hào)輸出。它指的是一種利用Σ-Δ轉(zhuǎn)換處理技術(shù),可以輕松實(shí)現(xiàn)16位最優(yōu)的高頻無(wú)損失碼處理。輸入信號(hào)加在一個(gè)以模擬調(diào)制器為基礎(chǔ)的可編程增益前端。該信號(hào)調(diào)制器的一個(gè)輸出信號(hào)經(jīng)片內(nèi)一個(gè)數(shù)字信號(hào)濾波器直接進(jìn)行信號(hào)處理。此數(shù)字濾波器的第一個(gè)陷波可通過(guò)片內(nèi)控制寄存器進(jìn)行編程，很容易調(diào)整和更新濾波器的信號(hào)截止和輸出的刷新速度。芯片引腳圖如圖3.3所示：圖3.3AD7715引腳圖3.3.2模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介設(shè)置數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的目的是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)輸出端電流的即時(shí)測(cè)算，經(jīng)過(guò)該電路的采樣，操作者可以直接在顯示模塊上看到設(shè)定的電流和輸出的電流，在穩(wěn)流模塊正常運(yùn)行時(shí)，兩者差值不大。如果出現(xiàn)特殊情況，操作者可直觀的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)解決問(wèn)題。轉(zhuǎn)換電路如圖3.4所示：圖3.4數(shù)轉(zhuǎn)換電路原理圖3.4按鍵控制模塊3.4.1按鍵部分的設(shè)計(jì)鍵盤部分主要是由一臺(tái)單片式主機(jī)p0口的高、低字節(jié)組合而成4×4矩陣型觸控鍵盤。通過(guò)按鍵操作系統(tǒng)分別實(shí)現(xiàn)“0-9”，“確認(rèn)”,“取消”,“+”,“-”等功能，并在重做過(guò)程中數(shù)字鍵的使用尤為頻繁。圖3.5按鍵控制電路圖3.4.2按鍵部分的抖動(dòng)處理鍵盤上的任何按鍵通常都可以直接使用觸點(diǎn)式的或按鍵來(lái)啟動(dòng)的或開(kāi)關(guān)。所以當(dāng)一個(gè)按鍵已經(jīng)被手按住或者已經(jīng)釋放不出去時(shí)，按鍵觸點(diǎn)的高度彈性就可能會(huì)因而產(chǎn)生輕微震蕩和輕度抖動(dòng)。即當(dāng)一個(gè)按鍵被壓力按壓放下時(shí)，觸點(diǎn)就不會(huì)迅速、可靠地與按鍵受力器發(fā)生連接；但是當(dāng)一個(gè)按鍵松弛和壓力釋放后，觸點(diǎn)也通常并非一定會(huì)馬上自動(dòng)斷開(kāi)，而是通常需要觸點(diǎn)經(jīng)歷很長(zhǎng)很短一段時(shí)間的輕度振蕩和輕微抖動(dòng)后再穩(wěn)定。震蕩的持續(xù)時(shí)間根據(jù)電子按鍵所需要使用的電子材料不同，一般可以控制在5ms-10ms之間，圖3.6是一條指該電子按鍵的按鈕閉合和按鍵斷開(kāi)時(shí)間內(nèi)電壓值的變化以及波動(dòng)率的曲線。圖3.6按鍵閉合及斷開(kāi)時(shí)的電壓波動(dòng)圖按鍵振蕩可能會(huì)直接導(dǎo)致一臺(tái)單片機(jī)把一次按鍵運(yùn)算的操作辨認(rèn)為多次運(yùn)算，想保證CPU的一次閉合只能做一次按鍵的輸入和信號(hào)進(jìn)行處理，必須徹底地消除這一次抖動(dòng)的影響。通常認(rèn)為用于有效消除機(jī)械震蕩和運(yùn)動(dòng)振幅變化影響的控制方法主要分為有控制硬件和驅(qū)動(dòng)軟件兩種。在進(jìn)行硬件抑制方面所需要采用的抑制措施主要有:在每個(gè)鍵抖動(dòng)輸入抑制端口上添加一個(gè)RS觸發(fā)器或者由單穩(wěn)態(tài)抑制電路器件組成的并去掉鍵抖動(dòng)抑制電路。在這個(gè)測(cè)試軟件上我們所能夠采取的有效解決問(wèn)題方法之一就是：在根據(jù)檢測(cè)結(jié)果得到某一個(gè)非常有效的鍵被自動(dòng)按了一下時(shí)，執(zhí)行一個(gè)10Ms左右的閉合延時(shí)啟動(dòng)過(guò)程后，再次測(cè)試確認(rèn)此個(gè)所有鍵的啟動(dòng)電壓水平與其他鍵是否同時(shí)處于完全閉合啟動(dòng)狀態(tài)。若仍有可能繼續(xù)保持完全閉合的抖動(dòng)狀態(tài)或低電流水平，則我們可以直接確認(rèn)此時(shí)刻的該開(kāi)關(guān)鍵已經(jīng)基本處于了完全閉合的抖動(dòng)狀態(tài)，從而徹底消除了對(duì)該鍵抖動(dòng)的不良影響。3.5LED顯示模塊LED數(shù)碼管是由多個(gè)發(fā)光二極管統(tǒng)一封裝在一起組成的，總體構(gòu)成“8”字型，引線在內(nèi)部完成連接。這個(gè)“8”字實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成的，外加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。該設(shè)計(jì)選用的顯示驅(qū)動(dòng)器占用的I/O端口少，節(jié)省了充分的端口的使用量。由于只需要顯示開(kāi)始時(shí)設(shè)定的輸入值和輸出的電流值，共8位，MAX7219顯示驅(qū)動(dòng)器剛好夠用。通過(guò)端線和電源之間可調(diào)電阻就可以完成對(duì)LED顯示模塊的控制。顯示模塊設(shè)計(jì)如圖3.7所示：DOUTDOUT24SEGD23SEGDP22SEGF21SEGC20V+19ISET18SEGG17SEGB16SEGF15SEGA14CLK13DIN1DIG02DIG43GND4DIG65DIG26DIG37DIG78GND9DIG510DIG111LOAD12U1MAX7219abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS1AMBERCCabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS5AMBERCCabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS6AMBERCCabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS2AMBERCCabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS3AMBERCCabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS7AMBERCCabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS4AMBERCCabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS8AMBERCCR1310k+5VP2.1P2.2P2.0圖3.7顯示模塊的設(shè)計(jì)3.6設(shè)計(jì)震蕩電路模塊晶振電路：一個(gè)晶體振蕩器電路能夠等效地將其變成一個(gè)整流電容與一個(gè)整流導(dǎo)線或者一個(gè)引腳進(jìn)行并聯(lián)再將一個(gè)電容導(dǎo)線直接作為二極管端子或者網(wǎng)絡(luò)引腳進(jìn)行電路串聯(lián)。這個(gè)諧振網(wǎng)絡(luò)共同假設(shè)有兩個(gè)不同諧振點(diǎn)，以不同頻率的一個(gè)大小尺度來(lái)進(jìn)行劃分其中較低的諧振頻率就是直接串聯(lián)耦合諧振,較高的諧振頻率則被廣泛認(rèn)為這就是直接并聯(lián)耦合諧振，由于具有晶體自身的一些物理化學(xué)特性所以導(dǎo)致這兩個(gè)諧振頻率的之間距離可以相當(dāng)?shù)姆浅Ｈ菀捉咏谶@個(gè)極窄的不同頻率諧振區(qū)間距離范圍內(nèi)，晶振被等效為一個(gè)諧振電感。晶振有一個(gè)重要的參數(shù)，負(fù)載電容值選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容就可以得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率。晶振振蕩電路通過(guò)在一個(gè)反相放大器的兩端接入晶振，并將兩個(gè)電容分別接到晶振的兩端，而后將每個(gè)電容的另一端再接地，所獲得的兩個(gè)電容串聯(lián)的容量值等于負(fù)載電容。另外，每個(gè)IC的引腳都有等效的電容輸入。一般的晶振的負(fù)載電容為15pF或12.5pF，另外，兩個(gè)22pF的電容構(gòu)成晶振電路能很好的解決元件引腳的等效輸入電容方面的問(wèn)題。圖3.8晶振電路如上圖所示,晶振脈沖電路的主要功能和原理的作用主要原理之一就是為一個(gè)晶振單片機(jī)同時(shí)輸出一個(gè)不同的工作頻率信號(hào)的最高脈沖,一個(gè)12m晶振電路中一個(gè)單片機(jī)的最高脈沖在其工作頻率也不過(guò)來(lái)說(shuō)就是12m。對(duì)于每一臺(tái)大型單片式主機(jī)來(lái)說(shuō)，他們的系統(tǒng)運(yùn)行速度范圍都相對(duì)應(yīng)該一定是有限的，否則它們就會(huì)運(yùn)行不穩(wěn)定。晶振電路部分如圖3.8所示。在由晶振與采用單片機(jī)腳XTAl0和采用腳XTAl1構(gòu)成的振蕩電路中，會(huì)直接產(chǎn)生諧波，總體而言，諧波并沒(méi)有對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，但是不可否認(rèn)地也會(huì)一定程度上減少系統(tǒng)在同步工作時(shí)鐘下振蕩器的運(yùn)行穩(wěn)定性。鑒于考慮到陶瓷片電路穩(wěn)定性等諸多問(wèn)題,該系列產(chǎn)品官方提出的建議只要將兩個(gè)晶振電路的兩引腳上分別串聯(lián)進(jìn)行一個(gè)陶瓷片電容器的接地。以此用于在一定程度上減少和削弱晶振諧波的負(fù)面效應(yīng)，所以在晶振電路中，只要使用的陶瓷片電容在其中處于10pf-50pf之間便可以投入使用。3.7復(fù)位電路設(shè)計(jì)模塊(1)數(shù)控單片機(jī)一個(gè)復(fù)位控制電路的主要作用以及其功能:一個(gè)數(shù)控單片機(jī)的一個(gè)復(fù)位控制電路,也便是說(shuō)它可以好比一臺(tái)平板計(jì)算機(jī)的一個(gè)重啟控制部分,當(dāng)一臺(tái)平板計(jì)算機(jī)在實(shí)際的工作和運(yùn)行中突然間就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)死機(jī)，重啟后整個(gè)平臺(tái)計(jì)算機(jī)內(nèi)部的各個(gè)應(yīng)用程序?qū)⒂袡C(jī)會(huì)重新開(kāi)始啟動(dòng)并得以繼續(xù)執(zhí)行。同理,當(dāng)由于系統(tǒng)受到各種外界條件干擾等多種原因，系統(tǒng)正常運(yùn)行中可能發(fā)生應(yīng)用程序出現(xiàn)故障時(shí)，進(jìn)行復(fù)位操作即可重置程序的運(yùn)行。單片機(jī)的自動(dòng)復(fù)位控制電路基本結(jié)構(gòu)原理如下表見(jiàn)圖3.9所示：圖3.9復(fù)位電路(2)此次自動(dòng)控制電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇了由RC系列分立控制單片和微機(jī)控制元件連接組成的外部自動(dòng)復(fù)位控制電路。單片機(jī)只是僅需要在第9引腳內(nèi)部接個(gè)處于高電平下的持續(xù)電源Us就已經(jīng)完全可以直接成功實(shí)現(xiàn)了按鍵復(fù)位，要不是想很好地直接實(shí)現(xiàn)這個(gè)操作過(guò)程，在一些單片機(jī)的操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)按鍵上的下電會(huì)在啟動(dòng)的按鍵時(shí)候重新進(jìn)行復(fù)位一次，當(dāng)一個(gè)按鍵被上電關(guān)停時(shí)應(yīng)該系統(tǒng)又次重新進(jìn)行復(fù)位，如果被按鍵釋放后再重新按下，系統(tǒng)還是可能會(huì)重新進(jìn)行復(fù)位。因此我們通常可以用每個(gè)按鍵的自動(dòng)切換式或斷開(kāi)與按鍵閉合方式來(lái)精確控制它們?cè)谡３绦蜻\(yùn)行的操作系統(tǒng)中。第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)軟件流程圖在工作系統(tǒng)內(nèi)部開(kāi)始自動(dòng)加電后,主處理程序首先根據(jù)需要自動(dòng)完成一個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)初始化,其中主要初始化內(nèi)容一般包括具有A/D、D/A、串行口、中斷、定時(shí)/自動(dòng)計(jì)數(shù)器等對(duì)整個(gè)工作系統(tǒng)狀態(tài)的自動(dòng)設(shè)定，給系統(tǒng)所有變量賦初始化值，顯示上次的系統(tǒng)設(shè)定值等。然后再使用自動(dòng)掃描的方法快速獲取功能鍵值，判斷相對(duì)應(yīng)的設(shè)置功能鍵、校準(zhǔn)設(shè)置鍵都被按下，執(zhí)行一個(gè)程序相應(yīng)的操作功能子程序。在系統(tǒng)開(kāi)始工作后，根據(jù)所設(shè)定的期望結(jié)果結(jié)果按照?qǐng)D4.1執(zhí)行相對(duì)應(yīng)的調(diào)整[15-16]。開(kāi)始開(kāi)始系統(tǒng)初始化開(kāi)中斷掃描鍵盤有鍵按下設(shè)置處理步進(jìn)+處理步進(jìn)+處理理確認(rèn)處理數(shù)字處理調(diào)用顯示中斷子程序步進(jìn)-處理步進(jìn)+處理理NY圖4.1程序流程圖4.2系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)內(nèi)容4.2.1算法的選擇和工作原理本系統(tǒng)中所采用的PID算法在現(xiàn)代機(jī)器人工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中是最為普遍使用的一種計(jì)算機(jī)控制模型。當(dāng)今的各種自動(dòng)化控制技術(shù)都主要是基于反饋的概念，反饋理論的基本要素主要包括三個(gè)組成部分：測(cè)量、實(shí)施及比較。測(cè)量所需要關(guān)心的變量，與預(yù)期值相對(duì)應(yīng)進(jìn)行比較，用這個(gè)誤差來(lái)修改和調(diào)節(jié)監(jiān)視器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行響應(yīng)[17-18]。PID算法的優(yōu)點(diǎn)：PID算法包含了動(dòng)態(tài)控制過(guò)程中過(guò)去、現(xiàn)在、將來(lái)的主要數(shù)據(jù)信息，而且它們的配置也是最優(yōu)化。它是結(jié)合比例、微分、積值后能有效地消除靜態(tài)差，改善體系的靜態(tài)性質(zhì)。此3種方式的作用相互配合得當(dāng)，可以使動(dòng)態(tài)化過(guò)程迅速、平穩(wěn)、準(zhǔn)確，得到良好的效果[19]。經(jīng)典的PID單回路控制系統(tǒng)如圖4.2所示：圖4.2PID單回路控制表示PID調(diào)節(jié)器的微分方程為：（4-1）方程中u(t)代表PID的輸入信號(hào)；e(t)代表輸入部分的偏差控制信號(hào)，e(t)=r(t)-c(t)；Kp代表PID的百分比比例系數(shù)；Ti是指一個(gè)調(diào)節(jié)器在這里的積分時(shí)間；Td代表PID的一個(gè)微分時(shí)間。由于這種控制系統(tǒng)需要采樣時(shí)間控制，它通常只能按照每次采樣所有的需要控制時(shí)間的一個(gè)相差測(cè)量值進(jìn)行計(jì)算并得出所有的需要采樣控制的時(shí)間量。因此，在控制管理系統(tǒng)中，必須先將式(4-1)公式進(jìn)行參數(shù)離散化。用一個(gè)單位數(shù)字或者有多種形式的一個(gè)差分代數(shù)方程來(lái)表示代替連續(xù)積分體系的一個(gè)微分方程[20]，此時(shí)的所有積分項(xiàng)和微分項(xiàng)都已經(jīng)可以直接使用求和及其他各種增量式方程來(lái)進(jìn)行表示：(4-2)（4-3）將(4-2)和(4-3)與(4-1)解惑，可計(jì)算出PID的離散表達(dá)式：（4-4）表達(dá)式中，Δt=T代表采樣的周期，當(dāng)T充分小時(shí)，就能保證系統(tǒng)的精度。e(n)括號(hào)中的n代表第n次采樣的偏差；u(n)代表第n次采樣時(shí)的調(diào)節(jié)器輸出。（4-5）用式(4-4)減去式(4-5)，可以計(jì)算出：（4-6）表達(dá)式中和分別為積分系數(shù)和微分系數(shù)。由式(4-6)可知，要計(jì)算第n次輸出值u(n)，只需知道中括號(hào)里面的部分內(nèi)容即可，相較于(4-4)的內(nèi)容更為簡(jiǎn)潔。在PID最初的控制計(jì)算式中，由于需要進(jìn)行的一個(gè)輸出是完全數(shù)目的，所以其輸出內(nèi)容可能會(huì)直接受到一個(gè)輸出時(shí)位置數(shù)目的影響，這種情況下我們就需要對(duì)其中e（i）進(jìn)行累加，這個(gè)過(guò)程不夠穩(wěn)定，容易引發(fā)故障。所以后來(lái)我們又設(shè)計(jì)出了一種用于增量式PID控制的控制算法。在增量型算法中僅輸出一個(gè)控制測(cè)量值的增量Δu(k)。把式(4-5)和式(4-6)相減可得（4-7）（4-7）雖然改進(jìn)很少，但有效的避免了累加的發(fā)生。考慮控制增量時(shí)只需考慮最近3次的采樣值即可，優(yōu)化了控制效果。此外，因?yàn)槊看沃惠敵鰧?duì)應(yīng)工作單位的位置的變化量，減少了故障的影響。經(jīng)過(guò)PID算法就可以控制模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的運(yùn)行。4.2.2鍵盤的中斷子程序本次操作系統(tǒng)通過(guò)采用外部中斷1來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)程序的實(shí)時(shí)掃描，使得程序及時(shí)地響應(yīng)按鈕的請(qǐng)求,不必考慮其他程序模塊的運(yùn)行。然后通過(guò)檢測(cè)設(shè)定鍵、校準(zhǔn)鍵都是否被按下,在檢測(cè)得到所有鍵都被按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè)滯后的延時(shí)程序后,再次確認(rèn)此鍵的電平與否保持在閉合狀態(tài)。若仍能保持閉合的狀態(tài)為高電平,則可以確認(rèn)此時(shí)該鍵為閉合狀態(tài),從而減少了抖動(dòng)的影響。根據(jù)設(shè)置值、校正等各種參數(shù)來(lái)計(jì)算相應(yīng)輸入的數(shù)碼量,再對(duì)此結(jié)果進(jìn)行閉環(huán)反饋和調(diào)整。圖4.2為中斷子程序流程圖。鍵盤中斷鍵盤中斷中斷返回保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)消抖延時(shí)求取鍵號(hào)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)有鍵按下NY圖4.2中斷子程序流程圖4.2.3系統(tǒng)的總電路圖電路圖如圖4.3所示：5P2.0P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16p3.7/RD17XTAL118XTAL219RST9VCC40P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732EA/VPP31PSEN29P1.78P1.67P1.56P1.45P1.34P1.23P1.12P1.01AT89S52ALE/PROG30GND20U1SW16+C110uFR1410kY111.0592MHzC322pFC222pFVCCC210ufC31ufC11ufQ1NPNTIP122U1OP07R171kR163.6k181kR191kR200.43Vo-15V+15V+15VSCLK1MCLKIN2MCLKOUT3REST5AIN+7AIN-8AVDD6AGND11REF+9REF-10CS4DOUT13DIN14DRDY12DGND16DVDD3159AD7715Vo6TRIM5GND4NR8VI2AD780R12100k1MHzC315pC215pC115p+5V+5V+5VVo6TRIM5GND4NR8VI2AD587VDD16DIN13VSS9REBA1VOUTA3AGNDA4CS14SCLK11LDAC15VREFA2MAX532C10.1uC30.1uC410uC210uR2110k+15V-15V+15VVCCP2.3P2.4P2.5D4D1D3D2R110kR210kR310kR410kS15S0S4S8S12S1S5S7S13S2S6S10S14S3S9S11+5V&DOUT24SEGD23SEGDP22SEGF21SEGC20V+19ISET18SEGG17SEGB16SEGF15SEGA14CLK13DIN1DIG02DIG43GND4DIG65DIG26DIG37DIG78GND9DIG510DIG111LOAD12U1MAX7219abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS1AMBERCCabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS5AMBERCCabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS6AMBERCCabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS2AMBERCCabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS3AMBERCCabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS7AMBERCCabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS4AMBERCCabfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpDS8AMBERCCR1310k+5VVCCP0.7P0.6P0.5P0.4P0.0P0.1P0.2P0.3P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7R15200R510kR610kR710kR810kR910kR1010kR1110k+5V圖4.3系統(tǒng)總電路圖4.3系統(tǒng)的仿真本次仿真采用的是MATLAB軟件進(jìn)行的，該軟件在數(shù)圖像處理上和數(shù)值分析上非常實(shí)用。通過(guò)圖4.2的單回路的反饋控制系統(tǒng)，每次仿真一百秒，利用PID公式多次實(shí)驗(yàn)得到穩(wěn)定的輸出波形。仿真如圖4.4和圖4.5所示：圖4.4圖4.5經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)后，系統(tǒng)輸出的波形區(qū)別很小，基本上波形如圖4.6所示，成功達(dá)成目標(biāo)。圖4.6

第5章調(diào)試結(jié)果與分析5.1測(cè)試儀器的選擇和測(cè)試方法用萬(wàn)用表、數(shù)字示波器測(cè)量輸出端的電流，通過(guò)數(shù)字側(cè)波器顯示紋波電流。5.2調(diào)試過(guò)程與分析本文進(jìn)行了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，AT89C52單片機(jī)為主要的控制核心,通過(guò)硬件仿真工具進(jìn)行逐步的調(diào)試慢慢實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)，在已經(jīng)掌握了各個(gè)分部進(jìn)行調(diào)試的方法和思路以后，加上已有的經(jīng)驗(yàn)，下一次當(dāng)我們碰到這一類的問(wèn)題時(shí)也不會(huì)感到無(wú)從下手，處理起來(lái)也會(huì)更加富有條理。確定各單片集成電路所有電源排線都能正常運(yùn)行，沒(méi)有出現(xiàn)任何排線短路和諸如其他的排線斷路等異常情況后立即自動(dòng)接通所有電源，依次進(jìn)行檢測(cè)各個(gè)單片集成電路的所有輸出輸入電源和所有輸入輸出電壓以確定這些器件是否能夠滿足要求，查看一下整個(gè)單片機(jī)的晶振元件是否已經(jīng)存在著不能起振的情況，只有晶振能夠正常發(fā)生起振，才能滿足整個(gè)單片機(jī)正常進(jìn)行工作需要。在進(jìn)行最開(kāi)始的硬件仿真時(shí),系統(tǒng)的顯示器會(huì)出現(xiàn)閃爍的情況，這就需要我們進(jìn)行一定的調(diào)試。此時(shí)不需要多么復(fù)雜的操作，只要對(duì)數(shù)字管系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)的調(diào)試即可。經(jīng)過(guò)詳細(xì)的檢查之后，發(fā)現(xiàn)屏幕上所顯示的延時(shí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，時(shí)間縮短后屏幕上的閃光便逐漸消失。整個(gè)調(diào)試期間輸出值和系統(tǒng)顯示電壓有所不同，之后我們可以通過(guò)添加一個(gè)反饋電位器,細(xì)微地調(diào)整了一下反饋的電壓，調(diào)整到了無(wú)窮接近所展示出來(lái)的電流。耐心在調(diào)試和維護(hù)軟件的過(guò)程中十分必要，因?yàn)橥ǔＧ闆r下想要成功需要多次編譯才行。調(diào)試過(guò)程中遇到的每一個(gè)問(wèn)題都需要認(rèn)真的查明原因，許多簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤依然需要多次檢查才能解決問(wèn)題。大概是因?yàn)槲覀€(gè)人的程序編寫(xiě)技術(shù)能力仍然存在著許多不足，部分程序運(yùn)行起來(lái)顯得并不是那么嚴(yán)謹(jǐn)和規(guī)范。在軟件調(diào)試的整個(gè)過(guò)程中有一個(gè)棘手的問(wèn)題對(duì)我的工作造成了非常大的困擾，各個(gè)子程序經(jīng)過(guò)測(cè)試都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題，結(jié)果卻與我實(shí)際預(yù)想的情況不符,經(jīng)過(guò)認(rèn)真地查找和詢問(wèn)老師后,發(fā)現(xiàn)了這主要的原因之一就是軟件架構(gòu)存在一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題，程序經(jīng)過(guò)了架構(gòu)調(diào)整后，基本上實(shí)現(xiàn)了最終目的。通過(guò)這個(gè)設(shè)計(jì)中對(duì)子程序進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)調(diào)試的過(guò)程，使我清楚地認(rèn)識(shí)到一個(gè)完整的程序并非是各個(gè)子程序的簡(jiǎn)單組合和相加，必須要弄清楚其結(jié)構(gòu)，并且盡量減少在設(shè)計(jì)中使用一些復(fù)雜的語(yǔ)句，防止在設(shè)計(jì)中發(fā)生子程序數(shù)量過(guò)多，致使執(zhí)行時(shí)間加長(zhǎng)的情況。測(cè)試結(jié)果如表5.1所示：預(yù)設(shè)值（mA）100.00500.00700.001000.00輸出值（mA）100.01500.03699.981000.01表5.1

第6章總結(jié)與展望6.1總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程就是對(duì)自己在大學(xué)生涯中各個(gè)階段的所學(xué)專業(yè)和知識(shí)的一次具有綜合能力的檢驗(yàn)，直接培養(yǎng)了自己對(duì)問(wèn)題的分析解決能力和自己在所學(xué)專業(yè)和方面的綜合應(yīng)用能力，通過(guò)“基于單片機(jī)直流恒流源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”這個(gè)教學(xué)課題，通過(guò)對(duì)單片機(jī)PID算法的研究和使用，我對(duì)自己在專業(yè)中所學(xué)到的知識(shí)點(diǎn)也進(jìn)行了一次總結(jié)和整合。當(dāng)然了，由于自身知識(shí)儲(chǔ)備和時(shí)間限制等問(wèn)題，本系統(tǒng)依然在設(shè)計(jì)上存著許多細(xì)節(jié)性的問(wèn)題，讓人覺(jué)得不是很完善。比如說(shuō)，系統(tǒng)中沒(méi)有設(shè)計(jì)專門的保護(hù)電路，另外在軟件設(shè)計(jì)方面還有待提高等等。或許還存在許多其他的問(wèn)題還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，希望老師予以指正。對(duì)于一個(gè)學(xué)生來(lái)說(shuō)，自產(chǎn)生設(shè)計(jì)的念頭開(kāi)始，到驗(yàn)證自己的想法的可行性，再到進(jìn)行設(shè)計(jì)并最后做出實(shí)物完成設(shè)計(jì)，每一步都需要解決很多問(wèn)題，這個(gè)過(guò)程對(duì)我來(lái)說(shuō)著實(shí)不算輕松，但是在完成設(shè)計(jì)的過(guò)程中我確實(shí)學(xué)會(huì)了許多新的東西，同時(shí)也對(duì)已學(xué)知識(shí)進(jìn)行了查漏補(bǔ)缺，完成實(shí)物的那一刻內(nèi)心充滿了成就感。可以預(yù)見(jiàn)，本次實(shí)物的完成將對(duì)我之后的設(shè)計(jì)思路、方法和過(guò)程產(chǎn)生一定的影響。此外，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中我個(gè)人查閱資料和總結(jié)自己前人實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的能力也明顯提高，這些可以說(shuō)是我在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的最大收獲，畢竟受限于個(gè)人的知識(shí)儲(chǔ)備和觀念的局限性，認(rèn)真查看已有的前車之鑒是非常有必要的。在收集和整理相關(guān)資料的同時(shí),我的知識(shí)面也在不斷擴(kuò)大,知識(shí)揉合的能力也在不斷提高,為以后的生活學(xué)習(xí)和實(shí)踐積累了相當(dāng)多的經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)本次對(duì)恒流源的設(shè)計(jì)，我充分了解了一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程的各個(gè)步驟和具體的實(shí)施過(guò)程。在我克服困難的同時(shí)，通過(guò)實(shí)踐的鍛煉，我自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)也在不斷地完善,長(zhǎng)期的堅(jiān)持很大程度上鍛煉我的執(zhí)行力，樹(shù)立了對(duì)自己的信心，我會(huì)把自信和堅(jiān)持帶到以后的工作學(xué)習(xí)中去。在本次畢業(yè)課程設(shè)計(jì)的組織實(shí)施過(guò)程中我十分衷心地感謝栗明教師對(duì)于我的悉心指導(dǎo)照顧與耐心教學(xué)及周圍各位老師同學(xué)的一切熱