電設(shè)設(shè)計(jì)報(bào)告直流電子負(fù)載F05

1、 序號(hào)：_F05_第四屆電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽設(shè)計(jì)報(bào)告 參賽題目 直流電子負(fù)載 隊(duì)長(zhǎng)名稱(chēng) 甘俊杰 2011 年 6 月 1 日題目名稱(chēng)：直流電子負(fù)載廣東工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院參賽隊(duì)員：甘俊杰 張潤(rùn)文 陳新磊摘要：隨著電力電子技術(shù)的、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，為電源檢測(cè)技術(shù)帶來(lái)了革命性的變化。由于鐵道電氣化供電、電氣牽引、信號(hào)控制、無(wú)線通信、計(jì)算機(jī)指揮調(diào)度中心及家庭日常生活等應(yīng)用領(lǐng)域都在大量應(yīng)用各種各樣的電源，因此人們對(duì)電子負(fù)載的需求越來(lái)越多，對(duì)其性能要求也越來(lái)越高。而傳統(tǒng)的電源檢測(cè)技術(shù)面臨著極大的挑戰(zhàn)。為準(zhǔn)確檢測(cè)電源的可靠性和帶載能力，因此把電力電子技術(shù)和微機(jī)控制技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)電源的可

2、靠檢測(cè)。本系統(tǒng)主要以AT89S52單片機(jī)為控制核心；設(shè)計(jì)恒流方式的電子負(fù)載。包括控制電路(MCU)、主電路、采樣電路、顯示電路等；能夠檢測(cè)被測(cè)電源的電流值、電壓值；各個(gè)參數(shù)都能直觀的在液晶上顯示。關(guān)鍵詞：電子負(fù)載；單片機(jī)（MCU）；模數(shù)（A/D）。Abstract: With the power electronics technology, computer technology and the rapid development of automatic control technology for power detection technology brings revolutiona

3、ry change. As the railway electrification power supply, electric traction, signal control, wireless communication, computer and family life control center applications such as a large number of applications in a variety of power supply, so people need more and more electronic load on performance req

4、uirements are also increasing. The traditional power detection is facing a great challenge. For the accurate detection of power supply reliability and load capacity, so the power electronics technology and computer control technology combined organically to achieve reliable detection of power supply

5、. System mainly AT89S52microcontroller to control the core; design constant current mode of electronic load, that is, no matter how the change in voltage, current through the electronic load current constant, and the current value can be set. Including the control circuit (MCU), the main circuit, sa

6、mpling circuit, display circuit, communication circuit, the keyboard scanning circuit. Key Words: E-LOAD, SingleChip(MCU), Analog to Digital Convertor,Digital to Analog Convertor。目錄1.前言：42.總體方案設(shè)計(jì)：包括方案比較、方案論證、方案選擇42.1參數(shù)設(shè)計(jì)方案52.2恒流恒壓設(shè)計(jì)方案52.3功率控制方案選擇：72.4顯示方案選擇：73.單元模塊設(shè)計(jì)83.1 LM7805集成穩(wěn)壓器模塊83.2 A/D轉(zhuǎn)換器接口AD

7、C0809模塊83.3總體電路介紹93.4典型器件介紹94.系統(tǒng)調(diào)試134.1軟件系統(tǒng)調(diào)試134.2硬件系統(tǒng)調(diào)試145.系統(tǒng)功能155.1系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的功能155.2系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測(cè)試165.3系統(tǒng)功能及指標(biāo)參數(shù)分析166.設(shè)計(jì)總結(jié)176.1 對(duì)設(shè)計(jì)的小結(jié)；176.2設(shè)計(jì)收獲體會(huì)；176.3 對(duì)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步完善的建議。177.參考文獻(xiàn)178.附錄188.1主要元器件明細(xì)表188.2儀器設(shè)備清單188.3電路圖圖紙188.4程序清單211.前言：在電路中，負(fù)載是指用來(lái)吸收電源供應(yīng)器輸出的電能量的裝置，它將電源供應(yīng)器輸出的電能量吸收并轉(zhuǎn)化為其他形式的能量?jī)?chǔ)存或消耗掉。如電爐子將電能轉(zhuǎn)化為熱能；電燈將電

8、能轉(zhuǎn)化為光能；蓄電池將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。這些都是負(fù)載的真實(shí)表現(xiàn)形式。電子元件一般為功率場(chǎng)效應(yīng)管（Power MOS）、絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）等功率半導(dǎo)體器件。由于采用了功率半導(dǎo)體器件替代電阻等作為電能消耗的載體，使得負(fù)載的調(diào)節(jié)和控制易于實(shí)現(xiàn)，能達(dá)到很高的調(diào)節(jié)精度和穩(wěn)定性。同時(shí)通過(guò)靈活多樣的調(diào)節(jié)和控制方法，不僅可以模擬實(shí)際的負(fù)載情況，還可以模擬一些特殊的負(fù)載波形曲線，測(cè)試電源設(shè)備的動(dòng)態(tài)和瞬態(tài)特性。這是電阻等負(fù)載形式所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。2.總體方案設(shè)計(jì)：包括方案比較、方案論證、方案選擇電子負(fù)載用于測(cè)試直流穩(wěn)壓電源、蓄電池等電源的性能。設(shè)計(jì)和制作一臺(tái)電子負(fù)載，有恒流和和恒壓兩

9、種模式，可手動(dòng)切換。恒流方式時(shí)不論輸入電壓如何變化（在一定范圍內(nèi)），流過(guò)該電子負(fù)載的電流恒定，且電流值可設(shè)定。工作于恒壓模式時(shí)，電子負(fù)載端電壓保持恒定，且可設(shè)定，流入電子負(fù)載的電流隨被測(cè)直流電源的電壓變化而變化。外接12V穩(wěn)壓電路。要求：（1） 負(fù)載工作模式：恒壓（CV）、恒流（CC)兩種模式可選擇。（2） 電壓設(shè)置及讀出范圍：1.00V20.0V。（3） 電流設(shè)置及讀出范圍：100mA2.00A。（4） 顯示分辨能力及誤差：至少具有3位數(shù)，相對(duì)誤差小于5%。恒流模塊和恒壓模塊共用一個(gè)基準(zhǔn)電壓12v，并且通過(guò)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)兩種模式的轉(zhuǎn)換，用A/D轉(zhuǎn)換器把電路中的電壓電流的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后

10、通過(guò)單片機(jī)來(lái)程控從而重置電壓電流，用液晶顯示同時(shí)呈現(xiàn)即時(shí)電壓電流。原理圖如下所示。顯 示按鍵輸入單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換PWM控制電流檢測(cè)電壓檢測(cè)功率控制2.1參數(shù)設(shè)計(jì)方案方案一：通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)調(diào)節(jié)恒流源和恒壓源兩種模式下的電壓，其缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)耗時(shí)費(fèi)力，準(zhǔn)確度不高。但操作簡(jiǎn)單易懂。方案二：利用A/D轉(zhuǎn)換把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，在利用單片機(jī)程控來(lái)修改電壓電流參數(shù)，此方案精確度高，操作技術(shù)要求很高，節(jié)省時(shí)間。2.2恒流恒壓設(shè)計(jì)方案方案一：1 定電流模式（CC mode）方案一：在定電流工作模式時(shí)，電子負(fù)載所流入的負(fù)載電流依據(jù)所設(shè)定的電流值而保持恒定，與輸入電壓大小無(wú)關(guān)，即負(fù)載電流保持?jǐn)z定值不變。

11、這個(gè)圖是一個(gè)最常用的恒流電路，這樣的電路更容易獲得穩(wěn)定及精確的電流值，R3 為取樣電阻,VREF 是給定信號(hào)，電路工作原理是：當(dāng)給定一個(gè)信號(hào)時(shí) VREF，如果 R3 上的電壓小于 VREF，也就是 OP07 的-IN 小于+IN，OP07 加輸出大，使 MOS 加大導(dǎo)通使 R3 的電流加大。如果 R3 上的電壓大于 VREF 時(shí)，-IN 大于+IN，OP07 減小輸出，也就降了 R3 上的電流，這樣電路最終維持在恒定的給值上，也就實(shí)現(xiàn)了恒流工作。如給定 VREF 為 10mV，R3 為 0.01 歐時(shí)電路恒流為 1A，改變 VREF 可改變恒流值，VREF 可用電位調(diào)節(jié)輸入或用 DAC芯片由

12、MCU 控制輸入，采用電位器可手動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電流。如采用 DAC 輸入可實(shí)現(xiàn)數(shù)控恒流電子負(fù)載。恒阻功能，在有些數(shù)控電子負(fù)載中并不設(shè)計(jì)專(zhuān)用電路，而是在恒流電路的基礎(chǔ)上通過(guò) MCU 檢測(cè)到的輸入電壓來(lái)計(jì)算電流，達(dá)到恒阻功能的目的，比如要恒定電阻為 10 歐時(shí)，MCU 檢測(cè)到輸入電壓為 20V，那么會(huì)控制輸出電流為 2A，但這種方法響應(yīng)較慢，只適用于輸入變化較慢，且要求不高的場(chǎng)合。專(zhuān)業(yè)的恒阻電子負(fù)載都是由硬件實(shí)現(xiàn)的。2 定電阻模式（CR mode）在定電阻工作模式時(shí)，電子負(fù)載所流入的負(fù)載電流依據(jù)所設(shè)定負(fù)載電阻和輸入電壓的大小而定，此時(shí)負(fù)載電流與輸入電壓呈正比例，比值即是所設(shè)定的負(fù)載電阻，即負(fù)載電阻保持

13、設(shè)定值不變。恒阻功能，在有些數(shù)控電子負(fù)載中并不設(shè)計(jì)專(zhuān)用電路，而是在恒流電路的基礎(chǔ)上通過(guò) MCU 檢測(cè)到的輸入電壓來(lái)計(jì)算電流，達(dá)到恒阻功能的目的，比如要恒定電阻為 10 歐時(shí)，MCU 檢測(cè)到輸入電壓為 20V，那么會(huì)控制輸出電流為 2A，但這種方法響應(yīng)較慢，只適用于輸入變化較慢，且要求不高的場(chǎng)合。專(zhuān)業(yè)的恒阻電子負(fù)載都是由硬件實(shí)現(xiàn)的。3 定電壓模式（CV mode）在定電壓工作模式時(shí)，電子負(fù)載所流入的負(fù)載電流依據(jù)所設(shè)定的負(fù)載電壓而定，此時(shí)負(fù)載電流將會(huì)增加直到負(fù)載電壓等于設(shè)定值為止，即負(fù)載電壓保持設(shè)定值不變。圖中 MOS 管上的電壓經(jīng) R3 與 R2 分壓后送入運(yùn)放 IN+與給定值進(jìn)行比較，如圖所示

14、，當(dāng)電位器在 10%時(shí) IN-為 1V，那么 MOS 管上的電壓應(yīng)為10V。方案二：基本電路為除虛線框 和兩個(gè)萬(wàn)用表以外的部分，由恒壓電路、恒流電路、過(guò)流保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電路組成。V =12V輸入電壓，經(jīng)過(guò)限流電阻R1到三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源U1(TL431)的陰極K后，由參考端R得到輸出基準(zhǔn)電壓VR為2.5V，經(jīng)電阻R1到調(diào)整滑動(dòng)變阻器R6，一路經(jīng)電阻R2為U3A提供電壓，另一路經(jīng)電阻R7為U3C提供電壓。與方案一的區(qū)別是用開(kāi)關(guān)可以切換恒流源和恒壓源，并且兩種模式共用一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管，方案二還多了一個(gè)過(guò)流保護(hù)模塊，故我們選擇方案二進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.3功率控制方案選擇：方案一：另一種功率控制方案是:恒壓源和

15、恒流源分開(kāi)使用兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管。方案二：一種功率控制方案是:恒壓源和恒流源共用同一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管。經(jīng)比較，故選方案二進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。2.4顯示方案選擇：方案一：電壓和電流的顯示可以用數(shù)碼管，但數(shù)碼管的只能顯示簡(jiǎn)單的數(shù)字，其電路復(fù)雜，占用資源較多，顯示信息少，不宜顯示大量信息。 方案二：使用功能更好的液晶顯示，增加顯示信息的可讀性，看起來(lái)更方便。而LCD1602字符點(diǎn)陣液晶模塊 有明顯的優(yōu)點(diǎn)：微功耗，尺寸小，超薄輕巧，顯示信息量大，字跡美觀，視覺(jué)舒適，而且容易控制。經(jīng)比較，故選用方案二進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.單元模塊設(shè)計(jì)3.1 LM7805集成穩(wěn)壓器模塊LM 7805 系列為三端穩(wěn)壓集成電路,TO-220 封裝，能

16、提供多種固定的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣。內(nèi)含過(guò)流、過(guò)熱和過(guò)載保護(hù)電路。帶散熱片時(shí)，輸出電流可達(dá) 1A。雖然是固定穩(wěn)壓電路，但使用外接元件，可獲得不同的電壓和電流。主要特點(diǎn)：輸出電流可達(dá) 1A;輸出電壓有：5V;過(guò)熱保護(hù);短路保護(hù);輸出晶體管 SOA保護(hù)。3.2 A/D轉(zhuǎn)換器接口ADC0809模塊性能特點(diǎn)ADC0809是一種8路模擬輸入的8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，為CMOS型單芯片器件。其內(nèi)部除8位A/D轉(zhuǎn)換電路外，還有一個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)，其作用可根據(jù)地址譯碼信號(hào)來(lái)選擇8路模擬輸入而共用一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器。圖3-3 ADC0809引腳圖(2)ADC0809與AT89S51接口設(shè)計(jì)如圖所示。3.3總體電

17、路介紹直流電子負(fù)載最基本的工作模式是定電流模式和定電壓模式。3.4典型器件介紹3.41MOSFET場(chǎng)效管MOS型晶體管的特點(diǎn)是特別適合于開(kāi)關(guān)狀態(tài)工作，因?yàn)樗驅(qū)〞r(shí)的電阻極小，而且開(kāi)關(guān)速度快，所以是一種理想的開(kāi)關(guān)元件。1、MOS型場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線MOS型場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線如圖所示；其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。圖2-15 MOS型場(chǎng)效管輸出特性曲線圖2-16 MOS場(chǎng)效管內(nèi)部結(jié)構(gòu)2、 MOS型場(chǎng)效應(yīng)管的選型鑒于MOS管的良好開(kāi)關(guān)特性，在此次設(shè)計(jì)中，對(duì)被測(cè)電源功率的控制，也就是對(duì)電流的控制，決定選用場(chǎng)效管IRFP540。MOSFET場(chǎng)效管IRFP540參數(shù)：漏極源極擊穿電壓Vdss=250V；

18、靜態(tài)導(dǎo)通電阻Rds(on)=0.14；漏源連續(xù)導(dǎo)通電流Id=23A。3.4.2 集成運(yùn)放在本設(shè)計(jì)中，電流信號(hào)的檢測(cè)放大部分、單片機(jī)控制功率信號(hào)輸出部分，以及場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)部分，均應(yīng)用集成運(yùn)放芯片進(jìn)行信號(hào)的放大及處理。以下對(duì)應(yīng)用到的運(yùn)放功能作進(jìn)一步介紹。1 集成運(yùn)放基本反相放大電路應(yīng)用圖2-17 集成運(yùn)放基本反相放大電路圖2-17為運(yùn)放基本反相放大電路。圖中R1為輸入隔離電阻，Rf為負(fù)反饋電阻，Rp為平衡電阻。RpR1/Rf。Rw為調(diào)零電位器。 電路的閉環(huán)放大倍數(shù)為AvfRfR1。代入電阻數(shù)值，電路的Avf值為100。負(fù)號(hào)表示輸出電壓與輸入電壓相位相反。 電路的輸入電阻為R1，若要保證電路放大

19、倍數(shù)足夠大，則Rf值勢(shì)必要相應(yīng)的增大。這將使電路的精度下降、漂移增大。所以基本反相放大器只適用于輸入阻抗要求不高的場(chǎng)合?；痉聪喾糯箅娐返恼{(diào)整方法： 先將輸入端接地，細(xì)心調(diào)整Rw調(diào)零電位器，使輸出電壓為零。 為減少輸入基極電流造成的誤差，應(yīng)使平衡電阻Rp等于R1和Rf的并聯(lián)。在實(shí)際調(diào)整中，應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)Rf值進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以滿(mǎn)足所需增益的要求。集成運(yùn)放基本同相放大電路應(yīng)用圖2-18 運(yùn)放基本同相放大電路 圖2-18為運(yùn)放基本同相放大電路。同相放大電路閉環(huán)放大倍數(shù)計(jì)算公式為：Avf1R3/R2由公式可見(jiàn)，選用系列電阻時(shí)，閉環(huán)放大倍數(shù)不容易為整數(shù)。 電路的調(diào)整方法和注意事項(xiàng)將輸入端接地，調(diào)整調(diào)零

20、電位器R4，使輸出電壓為零。同相放大器將引入等于輸入信號(hào)的共模電壓，這將對(duì)運(yùn)放的輸入共模電壓范圍提出較高的要求。也就是說(shuō)，同相放大器的輸入信號(hào)不得超過(guò)運(yùn)放的輸入共模電壓范圍。在作為跟隨器使用時(shí)，跟隨精度與共模抑制比直接有關(guān)。4.系統(tǒng)調(diào)試主控芯片為AT89S52，晶振為12M，由于處理器速度滿(mǎn)足全部功能的實(shí)現(xiàn)，故用通俗明了的C語(yǔ)言編寫(xiě)源程序。系統(tǒng)的軟硬件安裝、設(shè)計(jì)完成后，逐一調(diào)試，改變檢測(cè)端的電壓電流值，達(dá)到主控芯片與ADC0809芯片的最佳配合；然后調(diào)試單片機(jī)檢測(cè)的各個(gè)功能：AD轉(zhuǎn)換、液晶顯示、轉(zhuǎn)換精度等。本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在硬件的設(shè)計(jì)與調(diào)試。4.1軟件系統(tǒng)調(diào)試軟件調(diào)試是在 Keil uVision

21、4 下進(jìn)行，源程序編譯及仿真調(diào)試采用分段或以子程序?yàn)閱挝恢饌€(gè)進(jìn)行，最后結(jié)合硬件實(shí)時(shí)調(diào)試。 具體程序如下：主程序：開(kāi)始AD采集與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)初始化數(shù)據(jù)處理向液晶寫(xiě)數(shù)據(jù)顯示液晶顯示子程序：液晶初始化調(diào)用液晶顯示程序?qū)憯?shù)據(jù)寫(xiě)地址AD采集與轉(zhuǎn)換子程序：開(kāi)始采集，選擇通道號(hào)i（i=3）。ADC0809初始化延時(shí)，以等待完成轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換出的數(shù)字量準(zhǔn)備轉(zhuǎn)換下一通道4.2硬件系統(tǒng)調(diào)試硬件調(diào)試時(shí)，可先檢查萬(wàn)用板及焊接的質(zhì)量是否符合要求，有無(wú)虛焊點(diǎn)及線路間有無(wú)短路、斷路。然后用萬(wàn)用表檢測(cè)，檢查無(wú)誤后，可通電檢查 LED 液晶顯示器亮度情況，一般情況下取電壓為 35.5V 及一定的限流即可得到滿(mǎn)意的效果。模擬電路模塊的

22、調(diào)試（主要考慮功率問(wèn)題）：模擬電路模塊的調(diào)試是硬件系統(tǒng)調(diào)試的重點(diǎn)，關(guān)鍵在于確定合適的元件，使電路各個(gè)部分工作正常，且在整體工作時(shí)不會(huì)出現(xiàn)各級(jí)電路間的干擾。直流電子負(fù)載模擬電路元件的確定上，首先需要考慮電路的功率問(wèn)題。因?yàn)殡娮迂?fù)載測(cè)量的是電源，如果負(fù)載電路中功率過(guò)大（主要由電流過(guò)大引起），不僅會(huì)燒掉電路中的電阻和場(chǎng)效應(yīng)管，而且也會(huì)超出被測(cè)電源的額定功率，使被測(cè)電源的輸出值不穩(wěn)定，甚至跳零。因此在元件的選擇上，應(yīng)選擇不易燒掉的功率元件，然后再調(diào)節(jié)負(fù)載端的電阻阻值，使整個(gè)電路的電流處于一個(gè)合適的范圍?？傮w電路圖：硬件設(shè)計(jì)需要考慮下列幾點(diǎn)：1、系統(tǒng)的擴(kuò)充與外圍裝置，應(yīng)充分滿(mǎn)足應(yīng)用系統(tǒng)的要求，并留一些擴(kuò)

23、充槽，以便進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。2、硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件一并考慮。軟件有執(zhí)行的功能盡可能由軟件來(lái)執(zhí)行，以簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)。但是必須注意，由軟件執(zhí)行硬件的功能，其響應(yīng)時(shí)間比直接使用硬件要長(zhǎng)，且占用CPU時(shí)間。3、可靠性及抗干擾設(shè)計(jì)及其重要的部分，包括器件選擇、電路板布線，通道隔離等。4、單片機(jī)微處理器外接電路較多時(shí)，必須考慮其驅(qū)動(dòng)能力，驅(qū)動(dòng)能力不足時(shí)，系統(tǒng)工作不可靠。解決辦法是增加驅(qū)動(dòng)能力，或減少I(mǎi)C功耗。5、沒(méi)有使用到的端口引腳（尤其是P0口）應(yīng)接到一個(gè)固定邏輯電位上（0或1），以免受到外界靜電干擾，導(dǎo)致CPU運(yùn)行失常而產(chǎn)生“死機(jī)”。6、IC的VCC與GND之間一般接0.01uF0.1uF的積層電容，以

24、使電源電壓波的波紋及雜散信號(hào)有所旁路，不致影響該IC的正常運(yùn)行。同時(shí)也可抵消電路的電感性，使整個(gè)電路具有較佳的穩(wěn)定性。5.系統(tǒng)功能5.1系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的功能基本功能（1）負(fù)載工作模式：恒壓 (CV)、恒流 (CC)兩種模式可選擇。（2）電壓設(shè)置及讀出范圍：1.00 V 20.0 V。（3）電流設(shè)置及讀出范圍：100 mA 1.5A。（4）顯示分辨力及誤差：具有三位半數(shù)顯，相對(duì)誤差小于5%。發(fā)揮功能（1）增加恒阻（CR）模式。5.2系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)測(cè)試通過(guò)外接可調(diào)電源分別調(diào)節(jié)恒流源和恒壓源兩種模式，并觀察兩種模式下液晶顯示的電壓電流情況。并對(duì)顯示的電壓電流進(jìn)行比較。恒壓模式下系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)表：模式液晶顯示

25、負(fù)載端電壓(=設(shè)定值)液晶顯示負(fù)載端電流 輸入電壓（被測(cè)電源）恒壓 2.00V0.22A5.62V2.00V 0.74A15.62V10.0V 0.05A11.13V10.0V 0.60A21.13V18.0V 0.02A19.00V18.0V 0.20A22.00V由上表可以看出：只要在設(shè)定端給定了一個(gè)穩(wěn)壓值，無(wú)論輸入電壓如何變化，負(fù)載端電壓總是恒等于給定的穩(wěn)壓值，流入電子負(fù)載的電流隨被測(cè)直流電源的電壓（輸入電壓）變化而變化。恒流模式下系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)表：模式液晶顯示負(fù)載端電流(=設(shè)定值)液晶顯示負(fù)載端電壓 輸入電壓（被測(cè)電源）恒流 0.10A5.27V5.62V0.10A15.06V15.62

26、V0.80A9.16V11.13V0.80A18.95V21.13V1.50A15.36V19.00V1.50A18.29V22.00V由上表可以看出：只要在設(shè)定端給定了一個(gè)恒流值，無(wú)論輸入電壓如何變化，負(fù)載端電流總是恒等于給定的恒流值，流入電子負(fù)載的電壓隨被測(cè)直流電源的電壓（輸入電壓）變化而變化。5.3系統(tǒng)功能及指標(biāo)參數(shù)分析由以上兩個(gè)參數(shù)表可得：恒壓模式下系統(tǒng)基本滿(mǎn)足恒壓范圍1.00 V20.0 V的設(shè)計(jì)要求，恒流模式下系統(tǒng)只能滿(mǎn)足0.1A1.5A的恒流范圍，恒流范圍不夠大的原因是流過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管的電流需要控制在一定范圍，否則會(huì)因電流過(guò)大而燒掉場(chǎng)效應(yīng)管，解決的方法是選用功率更大的絕緣型柵極晶體管

27、（IGBT）代替場(chǎng)效應(yīng)管，可惜由于市面上很難買(mǎi)到IGBT且由于時(shí)間倉(cāng)促，本次設(shè)計(jì)選擇采用場(chǎng)效應(yīng)管。6.設(shè)計(jì)總結(jié)6.1 對(duì)設(shè)計(jì)的小結(jié)；設(shè)計(jì)的基于AT89S52單片機(jī)控制的電子負(fù)載，能夠直接檢測(cè)被測(cè)電源的電流值、電壓值。各個(gè)參數(shù)都能直觀的在液晶上顯示。此電子負(fù)載能很好的替代傳統(tǒng)的測(cè)試方法中一般采用的電阻、滑線變阻器、電阻箱等，更簡(jiǎn)單、更快捷、更可靠地對(duì)電源、變壓器、整流器等電子設(shè)備進(jìn)行輸出特性的測(cè)試。但是，本設(shè)計(jì)還存在著很多不足，比如是功率消耗型器件，希望能在以后能改善這方面的缺陷。6.2設(shè)計(jì)收獲體會(huì)；此次設(shè)計(jì)的電子負(fù)載，從最開(kāi)始的資料搜集，到電路的設(shè)計(jì)；從最開(kāi)始的元件選型，到電路板的焊接，再到現(xiàn)

28、在的實(shí)物的軟硬件調(diào)試每一步都充滿(mǎn)了未知與挑戰(zhàn)，在一步步完成設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不僅使自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)得以綜合，而且培養(yǎng)了創(chuàng)新與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神。在完成作品的過(guò)程中，也由于經(jīng)驗(yàn)不足犯了許多錯(cuò)誤，比如：軟件設(shè)計(jì)時(shí)程序沒(méi)有正確的備份， 以至于交作品前第4天重新下載修改過(guò)的程序后LED屏不顯示，找最后一次備份的程序時(shí)卻沒(méi)有找到！后來(lái)只能是從第3天較原始的程序重新編寫(xiě)。定期備份程序、養(yǎng)成良好的編程習(xí)慣至關(guān)重要。遺憾時(shí)間的倉(cāng)促，以及自身能力所限，此次設(shè)計(jì)存在很多有待改進(jìn)的方方面面，更存在很多低級(jí)的錯(cuò)漏和失誤的地方，望通過(guò)進(jìn)一步學(xué)習(xí)，能在不久的將來(lái)更上一層樓。6.3 對(duì)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步完善的建議。（1）選材方面：本設(shè)計(jì)應(yīng)

29、把功率問(wèn)題放在第一位，負(fù)載端的功率控制型器件及電阻應(yīng)選用功率較大的，如功率控制型器件選用IGBT。（2）操作性方面：在單片機(jī)控制部分，還可以做得更智能化，比如通過(guò)使用矩陣鍵盤(pán)選擇不同的工作模式、工作參數(shù)，且在液晶上顯示出來(lái)。（3）整體結(jié)構(gòu)方面：設(shè)計(jì)前應(yīng)考慮作品完成后的整體結(jié)構(gòu)，布局上還可以更美觀實(shí)用。（4）工作性能方面：設(shè)計(jì)中還可以加上過(guò)流保護(hù)電路，保證電路工作的安全性。使不同型號(hào)的集成運(yùn)算放大器和功率控制型器件的配合達(dá)到最佳，從而使系統(tǒng)的快速性更好。7.參考文獻(xiàn)1電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版），康華光主著，北京：高等教育出版社，2006年1月2電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第五版），康華光主著，北京

30、：高等教育出版社，2006年1月3單片機(jī)原理與接口技術(shù)，肖金球編著，北京：清華大學(xué)出版社，2004年12月4單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，湯秀春、吳黎明、鄧耀華、王桂棠著，廣州：廣東工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院，2010年3月5傳感器原理及應(yīng)用，張洪潤(rùn)等編著，北京：清華大學(xué)出版社，2008年7月8.附錄8.1主要元器件明細(xì)表編號(hào)名稱(chēng)型號(hào)數(shù)量151單片機(jī)AT89S5212AD轉(zhuǎn)換芯片ADC080913功率場(chǎng)效應(yīng)管IRF54034運(yùn)算放大器NE553235液晶屏LCD160216功率電阻0.6、1、10各37電阻1k、9k、100 k48電位器901319穩(wěn)壓管LM7805210排阻10K18.2儀器設(shè)備清

31、單編號(hào)名稱(chēng)型號(hào)/備注數(shù)量1萬(wàn)用表科賽爾DT9205A12電烙鐵內(nèi)熱式13吸錫器14焊錫焊錫量50%2卷5松香1盒6剪鉗17鑷子18DC12V電源18.3電路圖圖紙 控制部分8.3.2 模擬部分8.4程序清單/*預(yù)處理*/#include"reg52.h"#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit ST=P33;sbit OE=P35;sbit EOC=P34;sbit CLK=P36;sbit rs=P31;sbit en=P32;sbit ws=P30; uchar m,I;uchar ADgetdat

32、a3; /用來(lái)存儲(chǔ)AD 4個(gè)通道轉(zhuǎn)換出的數(shù)字量uint AD_temp3;uchar ZEN23,ZEN3,XIAOSHU3,XIAOSHU23; /保存AD轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)的各個(gè)權(quán)重位uchar code td=0x00,0x10,0x20; /A,B,C分別接P14, P15, P16三個(gè)引腳，選通IN0，1，2/*延時(shí)函數(shù)*/void delay_ad(uint a) uint b;for(;a>0;a-) for(b=150;b>0;b-); /*CLK定時(shí)器初始化*/void InitDac0809() TMOD=0x02;/模式2TH0=254;/TL0=254;TR0=1;

33、 /開(kāi)定時(shí)器ET0=1; / 允許 定時(shí)器EA=1; /開(kāi)總定時(shí)器 /*1602液晶顯示*/void delay_yejin(uint z)/ 延時(shí)函數(shù) uint x,y; for(x=z;x>0;x-) for(y=110;y>0;y-); void write_com(uchar com) / 寫(xiě)地址 rs=0; en=0; P0=com; delay_yejin(5); en=1; delay_yejin(5); en=0; void write_date(uchar date)/ 寫(xiě)數(shù)據(jù) rs=1; en=0; P0=date; delay_yejin(5); en=1;

34、delay_yejin(5); en=0; void init_yejin() / 液晶初始化 ws=0; en=0; write_com(0x38); write_com(0x0c); write_com(0x06); write_com(0x01); write_com(0x80); write_date('V'); write_date('1'); write_date(':');/*T0中斷服務(wù)程序*/void Timer0() interrupt 1 CLK=CLK;/*AD轉(zhuǎn)換函數(shù)*/void startadc() uchar i,m=0; /重新定義了參量m，全局變量m不可見(jiàn)for(i=0;i<3;i+)P1=tdi; /選擇通道號(hào)，控制轉(zhuǎn)化哪一個(gè)模擬量 OE=0; ST=1;ST=0;delay_ad(1); /延長(zhǎng)1ms，以等待完成轉(zhuǎn)化while(!EOC); /EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束的標(biāo)志 OE=1;ADgetdatam=P2; /將轉(zhuǎn)換出的數(shù)字量存儲(chǔ)在分配的空間內(nèi) OE=0; m+; /每調(diào)用一次這個(gè)函數(shù)，m都加到3,而轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在x0x2 內(nèi)/*主函數(shù)*/void main() init_yejin(); InitDac0809();startadc(