基于Proteus的數控恒流源仿真系統(tǒng)設計

　　2. 3 電流采樣模塊設計

　　電流采樣也就是將實際輸出的電流測量出來并顯示在LCD 上， 其基本原理是采集取樣電阻上的電壓， 并根據取樣電阻的值將其換算為相應的電流， 這里采用10 位串行A/ D 轉換芯片T LC1543 采集電壓。為實現高精度的測量， 仍采用TL431 作為電壓基準， 基準值為2 V 。值得一提的是， 若要求負載接地， 則負載和取樣電阻的位置應調換， 此時， 測量取樣電阻兩端電壓時， 需用差分放大器進行差分到單端的轉換。

　　2. 4 過流保護電路

　　為了防止外界干擾造成瞬間電流過大損毀器件， 設計過流保護電路， 采用專用電壓比較器LM311 實現， 比較器的參考電壓根據最大電流以及取樣電阻的阻值確定， 當正常工作時比較器輸出低電平， 過流時輸出高電平， 單片機根據監(jiān)測到的電平變化觸發(fā)中斷將輸出電流置零。

　　3 軟件設計

　　軟件設計包括單片機的C51 編程和PC 端基于LabVIEW 的監(jiān)控程序兩部分。單片機的C51 編程實現如下功能， 在圖2 中按數字鍵輸入設定電流， 之后按“ 確認”鍵，如輸入錯誤， 可隨時按“取消” 鍵， 取消本次操作； LCD 第一行顯示設定值， 第二行顯示實際測量值， 如果實測值未達到所需值， 可以按步進加減鍵進行微調， 使輸出值最終滿足要求。軟件設計的核心是識別鍵值， 并通過適當的數據處理完成數據的輸入、顯示和電流控制功能。

　　圖4 計算機監(jiān)控界面

　　通信功能已經成為儀器儀表的重要功能之一， 利用串口通信功能， 計算機可以對恒流源的輸出電流進行監(jiān)測，并可以在PC 上對恒流源進行遠端控制。我們采用LabVIEW 編寫了計算機監(jiān)控程序， 并利用虛擬串口與Proteus 進行了通信仿真調試。PC 端的控制界面如圖4 所示， 設置好通信參數后，輸入設定電流并確定即可， 前面板同時顯示出當前儀器實際輸出的電流值。

　　4 結束語

　　經過仿真實驗， 在理論上證明了本文所述數控恒流源設計方案的可行性。在仿真成功的前提下， 我們設計并制作了實際電路， 經實際測試， 與仿真結果十分接近， 滿足了設計要求。可見在借助Proteus 仿真技術進行電子系統(tǒng)的設計， 可以提前發(fā)現設計的錯誤， 極大的提高開發(fā)效率、降低開發(fā)成本。