电子设计竞赛报告--范文

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1、2012年“TI”杯浙江省大学生电子设计竞赛简易直流电子负载（C题）【本科组】2012年8月8日11摘要直流电子负载与传统的模拟电阻性负载相比具有节能、体积小、效率高等优点，在电源，通讯，汽车，蓄电池等领域得到了较好的地应用，并已成为当前研究的热点。直流电子负载由数字控制、检测与驱动电路和显示模块等。数字控制MOS管或晶体管的导通量，实现对电源参数的稳定控制。直流电子负载系统方案分析入手，详细讨论了整个系统的硬件电路和软件实现，并给出较为合理的解决方案。为了便于控制的实现和功能的扩展，采用了freescale单片机作为核心控制器，设计

2、了控制电路、检测电路，键盘电路、显示电路，通过比较法和模糊控制技术及软硬件的配合，实现了整个电路的设计。关键字：直流电子负载单片机AD采样DA采样11目录1系统方案41.1单片机模块的论证与选择41.2AD模块的论证与选择41.3控制系统的论证与选择42电路与程序设计52.1系统总体框图52.1.1系统总体框图52.2电路原理图52.2.1单片机及外围电路电路原理图52.2.2硬件闭环控制电路原理图72.2.3电压电流采样电路的原理图73.2程序的设计83.2.1程序功能描述与设计思路83.2.2程序流程图94测试方案与测试结果104

3、.1测试方案104.2测试条件与仪器104.3测试结果及分析104.3.1测试结果(数据)114.3.2测试分析与结论1111本页为题目要求全文11简易直流电子负载（C题）【本科组】1系统方案本系统主要由单片机模块、AD采样模块、控制系统组成，下面分别论证这几个模块的选择。1.1单片机模块的论证与选择方案一：选择STC89C52作为主控芯片，STC89C52周期比较慢，使系统反应比较慢。方案二：选择MSP430G2553作为主控芯片，这款单片机的虽然周期是比STC89C52快，但是为了实现能用液晶12864显示，电路中的电压和电流，使

4、用端口不够。方案三：选择freescale的S12XS128作为主控芯片，这块芯片不但总线频率能超频到80MHZ，这是一个非常快的反应速度，再加上有100多个引脚，完全可以满足系统控制的要求。综合以上三种方案，选择方案三。1.2AD模块的论证与选择方案一：使用单片机内部12位AD采集电压单片机的内部12位AD，由于题目要求的精度比较高，12为的分辨率比较低。方案二：使用外接16位AD采集电压ADS1115首先ADS1115芯片，完全可以达到题目中要求的精度，然后ADS1115是4通道AD转换，有就是受一块芯片可以完全采集电压和电流。综

5、合以上两种方案，选择方案二。1.3控制系统的论证与选择方案一：利用可调电阻的电压，控制恒流的输出使用可调电阻上面所分到的电压作为基准电压，也就是硬件上实现了一个闭环控制，从而达到回路中电流的恒定，但是利用可调电阻，分得的电压很难达到一个自己想要的恒定电流。方案二：利用单片机控制外接DAC7512芯片模块，输出的电压作为基准电压，控制恒流输出11利用单片机来控制12位的DAC7512，可以是电压输出更加的稳定，也可以用过按键来调节电压的输出，并可以精确的计算出电压的值。是你调节起来更加的方便，和快捷经过我们的考虑最终选择的通过DAC75

6、12芯片来实现对基准电压进行控制，来实现恒流的目的。2电路与程序设计2.1系统总体框图2.1.1系统总体框图系统总体框图单片机是使用reescale的S12XS128芯片，ADC转化芯片是使用了16位ADS1115，DAC转换芯片是使用了DAC7812芯片，显示是用了液晶128642.2电路原理图2.2.1单片机及外围电路电路原理图11单片机及其外围电路，主要包括了S12XS128最小系统板、ADC模块、DAC模块、电源模块按键模块以及液晶显示模块等。电源模块：为了使DA和ＡＤ输出的稳定性，再加上我们所选用的ＡＤ和ＤＡ的芯片的参考电压

7、为芯片的供电电压，所以给AD和DA芯片供电必须得稳定，最终决定使用了LM1117芯片稳压到3.3V给AD和DA芯片供电。单片机及外围电路电路的PCB112.2.2硬件闭环控制电路原理图硬件闭环控制：通过J1脚上给定的电压，通过比较器，当给定电压大于R8采样电阻两端电压时，MOS管进行导通，电流上升，随后是R8采样电阻上的电压增大，那采样电阻的电压大于给定电压是，MOS管关断，电流下降，降到给定的电压以下是，MOS又导通，从而形成了闭环控制。这样可以使采样电阻上电压稳定，根据欧姆定律，计算出流过回路的电流。电流=电压/电阻，从而达到恒流

8、的目的。2.2.3电压电流采样电路的原理图11电压采集：将要采集的电压，首先通过电压跟随器进行隔离，然后在通过放大电路放到两倍给AD进行采集，根据AD读回去的数据，通过参考电压进行计算，得到电压值。电流采集：将采样电阻的