全国大学生电子设计竞赛《简易直流电子负载》设计报告.doc

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1、2012年江苏省大学生电子设计竞赛（TI杯）简易直流电子负载（C题）【本科组】参赛学校：这个保密参赛队编号：*****参赛队员姓名：A、B、C2012年8月8日摘要本设计采用TI公司的MSP430F149型微处理器作为系统控制核心，主要由电压电流检测模块、过压保护模块、压控恒流电路模块以及液晶显示模块组成。电压电流检测模块采用ADS1115DGSRAD转换器检测端口电压电流；过压保护模块主要采用OPA2340PA作为比较器控制压控模块的输出；压控恒流模块采用3DD15功率三极管作为功率器件；液晶模块采用12864作为系统的模式和数据显示屏。数据结果给出了：恒流工作模式的电流范围为100

2、mA～1000mA，分辨力为10mA时显示值与测量值；恒流工作模式下，电子负载两端电压变化10V时，输出电流前后数值；过压保护电路的阈值电压；实时流过电子负载的电压、电流以及直流稳压电源负载调整率。经测试，各项指标均达到题目提出的要求。本设计还具有自动电流、电压测量校准功能以提高测量精度。目录一、系统方案………………………………………………………………………………11.1方案的比较与选择………………………………………………………………………11.1.1恒流源电路……………………………………………………………………………11.1.2控制核心的选择………………………………………………………

3、………………11.1.3显示模块方案…………………………………………………………………………21.2总体方案描述……………………………………………………………………………21.2.1总体思路………………………………………………………………………………21.2.2系统工作流程框图……………………………………………………………………2二、系统理论分析与计算…………………………………………………………………32.1电子负载及恒流电路的分析……………………………………………………………32.2电压、电流的测量及精度分析…………………………………………………………32.3电源负载调整率的测试原理

4、…………………………………………………………4三、电路与程序设计………………………………………………………………………53.1电路设计…………………………………………………………………………………53.1.1微处理器模块…………………………………………………………………………53.1.2电源模块………………………………………………………………………………63.1.3过压保护………………………………………………………………………………63.1.4恒流模块………………………………………………………………………………63.1.5A/D模块、D/A模块………………………………………………………

5、…………73.2程序设计………………………………………………………………………………8四、测试方案与测试结果…………………………………………………………………84.1测试方案及测试条件……………………………………………………………………84.2测试结果…………………………………………………………………………………84.3测试结果分析……………………………………………………………………………9五、总结展望………………………………………………………………………………10附录1：电路原理图…………………………………………………………………………11附录2：实物图………………………………………

6、………………………………………12简易直流电子负载（C题）【本科组】一、系统方案1、方案比较与选择（1）恒流源电路方案方案一：采用软件闭环控制键盘预置电流值，经MCU处理产生电压信号，同时将采样电路采集到的实际输出电流值转化为电压信号，两者进行比较通过适当的控制算法，调整输出电流值使其与设定电流值相等，从而构成闭环控制系统。方案二：采用硬件闭环控制硬件的闭环稳流的典型电路如图1所示，根据集成运放的虚短概念，可得到：VR3=Vi*[R2/(R2+R1)]式中VR3为负载R3的电压，R3为取样电阻，Vi为单片机输出的电压，而此时电流I=VR3/R3。若固定所有电阻不变，则I完全由Vi决定，

7、故无论电路如何发生变化，利用反馈环的自动调节作用，都能使I保持稳定。图1硬件闭环稳流控制方案一最大的问题是：若输入电源电压或负载发生变化，都需要经过一段时间调整后才能使电流稳定。方案二硬件电路不仅简单而且又能快速得实现稳定的电流输出。综合以上方案优缺点，决定采用方案二。（2）控制核心的选择方案一：采用目前比较通用的MS-C51微处理器价格相对便宜，技术比较成熟，编写程序较容易，自由度大，但运算速度较慢，在处理对精度有较高要求时表现明显不足。方案