数控直流电流源的设计与实现

摘

  要：本文采用 SPCE061A 单片机作为数控直流电流源的主控部件，通过巧

妙的软件设计与简易可靠的硬件电路相配合，实现了输出电流可预置、可步进调
整、输出电流信号可直接显示和语音提示等功能。系统采用了闭环控制方案，将
实际输出的电流值通过精密电阻采样反馈，经

PID 算法修正实际输出值，提高

了电流源的输出精度和稳定性。
　　关键词：

SPCE061A 单片机；直流电流源；反馈；PID 调节

　　在电子设备中经常用到稳定性好、精度高、输出可预置的直流电流源。本文设
计的数控直流电流源能够很好地降低因元器件老化、温漂等原因造成的输出误差
输出电流在

20mA～2000mA 可调，输出电流可预置、具有

“+”、“-”步进调整、输

出电流信号可直接显示和语音提示等功能。硬件电路采用凌阳单片机

SPCE061A

为控制核心，利用闭环控制原理，加上反馈电路，使整个电路构成一个闭环，
在软件方面主要利用

PID 算法来实现对输出电流的精确控制。该系统可靠性高、

体积小、操作简单方便、人机界面友好。
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图

1  数控直流电流源的

基本模块方框图
系统硬件实现方案
　　

 本设计采用单片机

作为主要控制部件，通
过键盘预置输出电流值
并采用液晶模块实时显
示。整个系统硬件部分由微控制器、电压

-电流转换、键盘、显示、直流稳压电源和

语音提示等模块组成。系统组成框图如图

1 所示。

　　微控制器是整个系统的核心，负责整个系统的运作。为了实现简化硬件电路
系统性能稳定可靠，便于实现语音播报、键盘设置和信息的实时显示等功能的协
调，通过多种方案论证后，微控制器选用凌阳公司的

SPCE061A，该单片机内

部集成有

ADC、DAC、PLL、AGC、DTMF、LCD-Driver 等电路(与 IC 型号有关)。它

采用精简指令集

(RISC)，指令周期均以 CPU 时钟数为单位。另外，它还兼有

DSP 功能，内置 16 位硬件乘法器和加法器，并配备有 DSP 拥有的特殊指令，
大大加速了各种算法的运行速度。同时可以在

Windows 环境下使用凌阳单片机

应用开发工具，该工具支持标准

C 语言和凌阳单片机汇编语言，集汇编、编程、

仿真等功能于一体，大大加快了软件开发过程。用该单片机作为控制器比较合适
在硬件电路简单的前提下，容易实现

A/D 和 D/A 转换、语音提示、PID 运算等功

能。
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图

2  V/I 转换电路图

　　显示模块主要实