《论文_简易电子直流负载(定稿)》

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1、简易直流电子负载(C题)摘要：本系统设计的是恒流(CC)工作模式的简易直流电子负载，是以单片机STC89C52为主控芯片，包括控制器、独立按键、显示电路、MOSFET功率电路、恒流电路、屯压电流检测电路和保护电路。由单片机输出给定的电流值，并经过运算处理控制D/A输出，控制MOSEFT漏极电流，从而使直流电子负载的电流处于设定值。设计着重阐述了系统框架、工作原理、软硬件设计，并给出了系统测试表。测试结果表明，该系统具有稳定性强、调节速度快的特点，很好的满足了提出的性能指标。关键词：电子负载；恒流；功率电路；信号处理1・系统方案

2、论证1.1各种方案比较与选择1.1.1主控器模块的设计方案与选择方案一：采用纯硬件控制电路，虽然避免了软件的设置，但电路难度增加，且成木也高,也不利于实时调整电路。方案二：采用单片机STC89C52OSTC89C52是一种低功耗、高性能CM0S8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。且指令代码完全兼容传统8051o综合考虑选择方案二以宏晶单片机STC89C52为核心，组成单片最小系统。

3、1.1.2显示模块的设计方案与选择方案一：采用数码管显示。数码管成木较低，对环境要求低，编程也容易。但所显示的信息量有限，一般信息量越大，占的I/O口也越多。方案二：采用1602液品显示。采用液品显示，画面效果好，分辨率高，抗干扰能力强。功耗也低，显示的信息量也多。根据题日要求，需要显示电压、电流等多种信息，数码管已不能满足要求故选择方案二,木系统采用的点阵式LCD型号为1602。1.1.3M0SFET功率电路的设计方案与选择方案•一：采用TRF540场效应管。TRF540属于高电压，大电流的N通道增强型场效应功率晶<-1=0

4、smosodzrao•S如图3图2栅极电压为漏极电流关系基于题忖要求，电流的范围为100MA-1000MA,在此范围内，CSD17505Q5A栅极电压与关系的线性度要比IRF540好的多，故选择方案二。1.1.4信号处理电路的设计方案与选择(1)A/D转换电路方案一：采用ADC0804oADC0804属于连续渐进式的A/D转换器，模拟输入电压的范I韦I0~+5v,分辨率只有8位。方案二采用TI的ADS1115IDGSR。ADS1115IDGSR是具有内部基准的超小型、低功耗、16位模数转换器。封装尺寸要小70%,14倍的采样速

5、率支持严苛的测量要求。根据设计要求，电压的测量精度要达到0.02%,分辨力为lmv,通常10位A/D芯片无法满足题目的要求，而16位模数转换器满足题目的技术要求，并且ADS1115IDGSR是比赛提供的材料，而且ADS1115IDGSR是比赛提供的材料，故选择方案二。(2)D/A转换电路方案一：采用DAC0809oDAC0809是并行8位数/模转换器，占用端口多，转换频率低于IMo方案二：釆用TI的TLC5616oTLC5616是串行12位数/模转换器，占用端口少，转换频率高。两者相比TLC5616的速度快，由于题目要求的分辨

6、力分别为lmv和1mA,通常8位的D/A芯片无法满足题目的要求，而12位数模转换器满足题目的技术要求，并且TLC5616又为比赛提供的材料，故选择方案二。1.系统硬件设计2.1系统的总体设计2.1・1总体思路利用单片机及其外围电路，包括独立按键、液晶显示等。按键设定负载参数并显示，搭建电压/电流检测、电压/电流比较以及功率控制电路,ah,(N)4—

7、—Qlif45V-»如0)■•MTIW--rarR)2R13R14R15啦orivQ9Pl?乂IW:POINID曽Pl^lNTl住MIOLP⑻B=PA6URA1PAW:XM2朋xm

8、W彌一SK8KX护。qro■R1k2.直猱哇:直流电子负籤.E2E80ISL6模块化实现恒流，并加入自动过载保AJTRODr—15H1.€DDSSTC89C52DA转换TLC5616CSD17505功率控制123——SAD转换ADS1115TDGSR主控电路原理图独立按键输入•2.3过压保护站负n5TA®1iF+卵8-被测电源设备本设计通过单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器转换成模拟量，再经过射极跟随器隔离，输出至场效应管的栅极，控制场效应管漏极电流，漏极电流的大小通过键盘设定。当电路由于某种原因导致/那上升，电阻上的

9、电压匕上升，通过A/D转换芯片，实时把电流值转化为数字量，再经单片机分析处理，减小输出量，再经过D/A转换器转换成模拟量通过数据形式的反馈环节，使电流更加稳定，电子负载主电路如图5所示。PI1220K电子负载主电路2.45V低于：流减。保护■电£D/A酥经电阻分圧，取得比较电