利用單片機所具有的智能測控特點，設(shè)計制作了基于單片機的“數(shù)控直流電流源”。該電流源具有設(shè)定準確、輸出電流穩(wěn)定、可調(diào)范圍全程線性等特點。本設(shè)計由兩大模塊組成：① 大功率壓控電流源模塊；② 單片機應(yīng)用系統(tǒng)模塊。前者是電流源的核心，起著恒流調(diào)節(jié)、抑制紋波電流的關(guān)鍵作用；后者則起著設(shè)定電流源輸出、改善電流調(diào)節(jié)精度、消除小電流輸出的非線性等作用。此外，還實現(xiàn)了變增益測量，提高了電流的測量精度。本電流源采用LCD顯示界面，使用直觀方便。

　　一、方案論證

　　本系統(tǒng)主要由單片機、顯示器、鍵盤、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、電壓控制電流源模塊、電源等組成。方案設(shè)計與論證如下：

　　1．單片機的選擇

　　對單片機的要求：只要能夠方便地擴展顯示器、鍵盤、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器等外設(shè)即可，其他并無特殊要求。常見的單片機有8051系列的單片機、8096系列的單片機、SPCE061A的凌陽單片機。臺灣凌陽科技股份有限公司生產(chǎn)的凌陽單片機具有集成度高、易于擴展，中斷處理能力較強，指令系統(tǒng)很高效等特點，且本組成員均能夠熟練使用，故本設(shè)計選擇凌陽SPCE061A型16位單片機。

　　2．顯示器的選擇

　　對顯示器的要求：能夠顯示設(shè)定的輸出電流、實際輸出電流等；可以用6位以上LED數(shù)碼顯示器、液晶顯示器或者觸摸屏，LED使用比較方便，但液晶顯示器和觸摸屏顯示信息量大，且可以顯示漢字，人機交互的友好性強，所以不采用數(shù)碼顯示器。而觸摸屏同時將鍵盤輸入和LCD顯示合為一體了，它只占用了2個IO口，選擇它既可以減少IO口的資源，又可以使外設(shè)精簡。故選擇觸摸屏作為顯示器。

　　3．鍵盤選擇

　　單片機輸入設(shè)備通常有鍵盤、撥碼開關(guān)、觸摸液晶屏等，也可以采用紅外遙控的方法進行輸入。鑒于本設(shè)計中的輸入設(shè)備主要用于設(shè)定輸出電流值和（采用LED數(shù)碼顯示器時）切換顯示內(nèi)容，故不方便采用撥碼開關(guān)和紅外遙控，所以選擇鍵盤和觸摸液晶屏作為輸入設(shè)備都是可以的。本設(shè)計選擇觸摸液晶屏作為輸入設(shè)備。

　　4．A/D轉(zhuǎn)換器

　　根據(jù)題目要求，系統(tǒng)應(yīng)能測量顯示實際輸出電流的范圍及精度指標是：范圍20～2000mA，精度0.1％＋1mA。因此可知，A/D的精度至少要在12位以上，但由于只是用于測量顯示，因而測量速度要求不高；又因為測量對象為直流信號，故也沒有雙極性測量的要求。據(jù)此可以考慮采用以下具有變增益功能的A/D轉(zhuǎn)換器。

　　方案一：ICL7135是美國Intersil公司生產(chǎn)的4位半雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器，它采用單基準電壓，能對雙極性輸入的模擬電壓進行轉(zhuǎn)換。它具有自動量程控制信號輸出，自動極性判別信號輸出，動態(tài)字位掃描BCD碼輸出的特點，因此在轉(zhuǎn)換精度要求較高而采樣時間可以相對較慢的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。

　　方案二：AD7705是16位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換器，2通道全差分模擬輸入，使用＋5V單電源，主要應(yīng)用于低頻測量。它利用了Σ－Δ轉(zhuǎn)換技術(shù)實現(xiàn)了16位無誤碼性能，三線數(shù)字接口，可以通過串行輸入接口由軟件配置芯片的增益值、輸入信號極性和數(shù)據(jù)更新速率，非常靈活方便。具有自校準和系統(tǒng)校準功能，能夠消除器件本身和系統(tǒng)的增益以及偏移誤差，是用于開發(fā)智能系統(tǒng)、微控制器系統(tǒng)和基于DSP系統(tǒng)的理想產(chǎn)品。由于其精度比ICL7135高，所以此處采用AD7705。

　　5．D/A轉(zhuǎn)換器

　　根據(jù)題目要求，所設(shè)計的直流電流源應(yīng)具有數(shù)控功能，按發(fā)揮部分的指標要求，應(yīng)滿足輸出最大2000mA，步進1mA的要求；又因為所設(shè)計的直流電流源為壓控電流源，因此，用“單片機＋D/A”的方式實現(xiàn)數(shù)控功能最為合適。根據(jù)指標要求，D/A的位數(shù)至少為11位，故而我們選擇12位的D/A轉(zhuǎn)換器。由于系統(tǒng)對輸出電流設(shè)定的實時性沒有要求，所以選擇串行12位D/A －MAX532以節(jié)約單片機接口資源。MAX532是MAXIM公司生產(chǎn)的12位雙通道、三線串行輸入、電壓輸出的D/A轉(zhuǎn)換器。它不需要任何外圍器件就可達到最佳的性能指標。