0 引言

　　在飛速發(fā)展的電子和電信技術系統(tǒng)中， 電源的優(yōu)劣在一定程度上決定著電信設備的性能和壽命。因此， 人們對程控恒流器件的需求也日益迫切。雖然目前市場上的數控恒壓技術已經比較成熟， 數控電壓源產品也已朝著智能化和小型化的趨勢發(fā)展， 且價格也越來越便宜。但是， 在恒流源方面， 尤其是數字控制的恒流技術則由于起步較晚， 高性能的數控恒流器件的開發(fā)和應用存在著巨大的發(fā)展空間。為此， 本文以C8051FF330D單片機為控制核心， 并利用C8051FF330D的I2C串行總線擴展外圍器件， 同時以模塊化設計方法，設計了一種程控恒流源。而且整個電源還具有功耗低、體積小， 電流紋波小、控制精度高和運行穩(wěn)定等特點。

　　1 系統(tǒng)總體結構

　　該程控恒流源設計主要采用C8051FF330D單片機內部的10位電流型數模轉換器和電流/電壓轉換電路來輸出0～4 V的模擬量， 然后用這個電壓信號來控制恒流源的輸出電流， 以使其按照給定值變化。由于本系統(tǒng)擴展了I2C串行總線接口，以及以ZLG7290為核心的鍵盤和LED數碼管顯示器電路， 因而可用鍵盤進行電流值和時間間隔的設定， 其電流值設定范圍為0～10 A， 時間間隔為0～10小時。另外， 系統(tǒng)還具有掉電保護功能， 故當其恢復用電后， 可使電流源從斷點處恢復運行。

　　圖1所示是本系統(tǒng)的硬件組成結構。其中，時鐘電路采用外部晶體振蕩器來提高時鐘精度，JTAG接口電路則為系統(tǒng)提供全速、非侵入式的在線系統(tǒng)調試接口， 而外部復位電路可用于強制MCU進入復位狀態(tài)。

圖1 系統(tǒng)硬件組成結構圖

　　2 硬件電路設計

　　2.1 模擬量輸出接口電路

　　C8051F330D內部有一個10位電流型的D/A轉換器IDA0， 它的最大輸出電流具有0.5 mA、1 mA和2 mA三種不同的設置。同時， IDA0還具有靈活的輸出更新機制， 并允許無縫滿度變化， 可支持無抖動波形更新。IDA0的三種更新方式分別為寫IDA0H、定時器溢出和外部引腳邊沿出發(fā)。本設計采用P1.0輸出， 并采用定時器溢出的更新方式。

　　C8051F330D內部電路中的數模轉換器輸出的0～1 mA電流信號通過基準電阻轉換為0～2 V的電壓信號后， 再經過放大電路轉換為0～4 V的標準信號輸出。其模擬量輸出信號轉換電路如圖2所示。

圖2 模擬量輸出信號轉換電路