直流电子负载恒流源的设计毕业论文

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1、存档编号 赣 南 师 范 学 院 学 士 学 位 论 文直流电子负载恒流源的设计教学学院 届 别 专 业 学 号 姓 名 指导教师 完成日期 作者声明本毕业论文（设计）是在导师的指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。毕业论文（设计）成果归赣南师范学院所有。特此声明。作者专业：作者学号：作者签名：201201 年年 月月 日日（手填时间） 直流电子负载恒流源的设计 DC electronic load current sourc

2、e 201201 年年 月月 日日 I摘摘 要要本设计最终实现直流电子负载恒流源的设计：在规定的使用环境中，无论输入电压在允许范围内如何变化，其输出都将按设定值保持电流恒定。输出电流的大小可以通过按键进行设定，设定值及与电路相关的物理量通过液晶 LCD 显示。电子负载恒流源的基本原理是通过自动控制功率管的导通角和导通时间，依赖于功率管的耗散功率变化从而实现电路输出的电流恒定。单片机通过 D/A 转换后给出相应的电流作为基准电流，控制环路依赖这个基准电流和实际电流对功率管的导通角和导通时间进行控制，从而产生功率管的内阻变化最终实现输出电流的恒定。整个系统主要包括电源模块、设定数据输入模块、单片机

3、处理模块、D/A 输出模块、反馈控制电路模块、A/D 数据采集模块、显示模块，通过软硬件的协同配合来实现。关键词关键词：恒流源；恒流模式；PI 调节器；D/A 转换；A/D 转换Abstract This design ultimately driven by the constant current source of DC voltage: used in a predetermined environment, regardless of how the input voltage is within the allowable variation range, the output w

4、ill have a constant holding current setpoint. Magnitude of the output current can be set by pressing a button, the settings and the physical quantity related to the circuit via the LCD display. Cross-flow regulator is the source of the basic principles of conduction angle and on-time by automaticall

5、y controlling the power tube, power tube dissipation depends on the changes in order to achieve constant current power circuit output. Microcontroller through the D / A converter is given as a reference current corresponding current control loop depend on the reference current and the actual current

6、 conduction angle and on-time control of the power tube, resulting in changes in resistance and ultimately power tube the output current constant. The entire system including power modules, setting data input module, single-chip processing module, D / A output module, the Ifeedback control circuit m

7、odule, A / D data acquisition module, display module, through synergy of hardware and software to achieve. Key words: Cross-flow source; constant current mode; PI regulator; D / A converter; A / D conversion赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）目目 录录引 论.11.设计任务分析及方案论证.21.1 系统设计任务与要求 .21.2 设计任务与要求分析 .21.3 总体设计方案及论

8、证 .22.硬件设计.42.1 单片机最小系统 .42.2 输入模块 .52.3 显示模块 .52.4 D/A 输出模块.62.5 A/D 采样模块.72.6 PI 控制器和硬件电路图 .92.7 电源电路的设计 .113.软件设计.123.1 按键输入子程序 .123.2 液晶显示子程序 .133.3 D/A 转换控制子程序.133.4 A/D 数据采集子程序.134.系统调试.144.1 硬件调试 .144.2 软件调试 .144.3 综合调试 .155.结论.16致 谢.17参考文献.18附录一 电路原理图 .19附录二 设计源程序 .20赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）

9、- 1 -引引 论论电源是我们在学习、生活、工作和研究各个领域都要用到的重要工具之一，常见的电源一般有交流电压源和直流电压源，另一方面恒流源也是我们经常需要用到的电源。由于我们经常可以获得的电源一般为电压源，为满足日常生活和实验研究中对的需求，根据电子负载原理制作一个恒流源。它能将直流电压源转换为，操作简单输出稳定。随着电力电子技术的、计算机技术和自动控制技术的迅速发展，为电源检测技术带来了革命性的变化。由于铁道电气化供电、电气牵引、信号控制 、无线通信、计算机指挥调度中心及家庭日常生活等应用领域都在大量应用各种各样的电源，因此人们对电子负载的需求越来越多，对其性能要求也越来越高。而传统的电源

10、检测技术面临着极大的挑战。为准确检测电源的可靠性和带载能力，因此把电力电子技术和微机控制技术有机地结合起来，实现电源的可靠检测。电子负载可以模拟真实环境中的负载（用电器） 。它有恒流、恒阻、恒压和恒功率功能，以及短路，过流，动态等等，应该说所有的电源厂家都会有用，而且也必须有。电子负载分为直流电子负载和交流电子负载，由于电子负载的应用方面问题，直流电子负载应用比较广泛，本文主要介绍其中恒流源的设计。赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 2 -1. 设计任务分析及方案论证设计任务分析及方案论证1.1 系统设计任务与要求系统设计任务与要求（1）无论输入电压如何变化（在一定的范围内）

11、，流过该恒流源的电流恒定，且电流值可设定于 100mA - 2A，设置精度 10mA；能将输入电压值、设定电流值及恒流源实际输出电流值通过 LCD 液晶屏或 LED数码管显示出来。1.2 设计任务与要求设计任务与要求分析分析本设计要实现的功能是：不管输入的电压如何变化，输出的电流恒定在设定值保持不变，其中设定电流值可在 100mA 到 2A 内手动调节，并且将设定值、输入电压值、输出电流值显示出来。根据功能设定，可以将系统大致分为成三个功能模块：输入模块、显示模块、控制模块。其中控制模块最为复杂，也是本设计的核心所在。1.3 总体设计方案及论证总体设计方案及论证按照系统的设计功能所要求，得出以

12、下两种选择方案：方案一：系统原理如图 1-1 所示，采用传统的电子负载设计方式，通过简单的比较器电路作为反馈来控制 MOSFET 的栅极电压，控制导通从而达到其内阻变化的目的。图 1-1 方案一系统设计赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 3 -方案二：系统原理如图 1-2 所示，采用 STC89C52 单片机作为核心组件控制，使用键盘输入设定电流值，D/A 转换产生电压值作为参考电压控制 PI 调节器形成核心控制环路，对 MOS 管的导通角进行控制，从而达到整个电路输出的电流在输入电压改变情况下保持恒定的效果。通过 A/D 转换采集电路的输入电压和输出电流后将其数据直观的显示在

13、液晶屏上。图 1-2 方案二系统模块框图经比较上述两种方案可知，传统的设计方案主要靠硬件实现，不便于操作和调节，调节反馈电路过于简单，只能实现功率管的导通和截止两种极限状态，不能够稳定精确的实时调节功率管导通角。方案二中采用键盘输入设定电流值，并采用 PI调节器做为反馈电路对功率管进行有效控制，可以实时控制其导通量，实现无静差的调节。通过上述分析和比较，采用方案二完成本设计。赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 4 -2. 硬件设计硬件设计单片机是整个系统的控制中枢，它指挥外围器件协调工作，从而完成特定的功能，硬件实现上采用模块化设计，每一模块只实现一个特定功能，最后再将各个模块

14、搭接在一起，这种设计方法可以降低系统设计的复杂性，本系统主要硬件设计包括单片机最小系统电路、传感器电路、显示电路、按键电路、光声报警电路与输出驱动电路。2.1 单片机最小系统单片机最小系统核心处理器负责控制与协调其他各个模块工作，并进行简单的数字信号处理。STC89C52 单片机综合了微型处理器的基本功能。按照实际需要，同时也考虑到设计成本与整个系统的精巧性，所以在本系统中就选用价格较低、工作稳定的STC89C52 单片机作为整个系统的控制器。图 2-1 STC89C52 单片机引脚图 如图 2-1 为单片机芯片引脚图，单片机最小系统就是指一个单片机能开始独立工作所需的最基本的外部电路连接，包

15、括时钟振荡电路、复位电路。（1） 时钟振荡电路 单片机晶振的作用是为系统提供及本周的时钟信号，通常整个系统共用一个晶振，以便于各部分保持同步。晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。单片机 STC89C52 的晶振电路采用无源晶振，微调电容取 22f，如图 2-2 所示。赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 5 -XTAL1XTAL2X1CRYSTALC230pFC330pF图 2-2 晶振电路 （2）复位电路 复位是单片机的初始化操作，只需给 STC89C52 的复位引脚 RST 加上大于 2 个机器周期（即 24 个时钟震荡周期）的高电平就可使 STC89C5

16、2 复位。复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。上电复位是通过外部复位电路给电容 C3充电加至 RST 引脚一个短的高电平信号，而后信号随着 VCC 对电容 C3 的充电过程而逐渐回落，即 RST 引脚上的高电平持续时间取决于电容 C 的充电时间。因此为保证系统能可靠地复位，RST 引脚上的高电平必须维持足够长的时间，按键手动复位有电平和脉冲两种形式，本次设计采用的是上电复位，如图2-3所示。RSTR131kR1410kC410uF图 2-3 复位电路2.2 输入模块由于本设计中只需对电流进行设定，总体相对来说控制命令较少，因此考虑采用非矩阵式键盘实现案件控制。非矩阵式键盘结构比较简

17、单，使用方便，适合于较少开关量的输入场合。每个按键需占用一根I/O 口线， 在按键数量较多时,I/O 口浪费大, 电路结构显得复杂。并且此键盘是用于按键较少或操作速度较高的场合。 2.3 显示模块显示模块采用数码管显示。数码管具有接线简单、成本低廉、配置简单灵活、编程容易、对外界环境要求较低、易于维护等特点。电压和电流的显示可以用数码管，但数码管显示的信息量有限，只能显示简单的数字，其电路复杂，占用的系统 I/O 资源较多，显示信息少，不宜显示大量信息。 赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 6 -考虑到本系统中显示的内容以及系统的实用性，采用液晶显示（LCD） 。液晶显示具有功

18、耗低、体积小、质量轻、无辐射危害、平面直角显示以及影响稳定不闪烁、画面效果好、分辨率高、抗干扰能力强等优点。本次设计中要测量实际的电压电流值，采用的是LCD1602液晶显示模块可以显示出电压电流等汉字，一目了然、外观比较好看。而且液晶显示功耗低、体积小、质量轻、无辐射危害，与单片机连接较简单。显示模块由 LCD1602 液晶显示屏构成，由单片机控制显示内容。1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个 5X7 或者 5X11 等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符

19、间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义 CGRAM，显示效果也不好） 。其引脚图如图 2-4 所示： 2.4 D/A 输出模块输出模块本设计需要测出电压值、电流值，对设定值的精确度要求更高。所以采用 1O位 DAC 芯片，分辨率较高。同时模拟数字转换器 TLC5615 采用接口简单的，使得硬件电路大为简化。D/A 芯片具有串行接口的数模转换器，其输出为电压型，最大输出电压是基准电压值的两倍。带有上电复位功能，即把 DAC 寄存器复位至全零。TLC5615 性能价格比高，目前在国内市场很方便购买。TLC5615 的特点（1）10 位 CMOS 电压输出（2）5V 单电源

20、供电（3）与 CPU 三线串行接口（4）最大输出电压可达基准电压的二倍图 2-4 LCD1602 引脚图赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 7 -（5）输出电压具有和基准电压相同极性（6）建立时间 125s（7）内部上电复位（8）低功耗，最大仅 175mW（9）基准电压 2-(VDD-2),一般取 2.048vTLC5615 芯片引脚排列如图 2-5 所示。图 2-5 TLC5615 引脚图TLC5615 的时序如图 2-6 所示。图 2-6 TLC5615 时序图由时序图可以看出，当片选 CS 为低电平时，输入数据 DIN 由时钟 SCLK 同步输入或输出，而且最高有效位在前

21、，低有效位在后。输入时 SCLK 的上升沿把串行输入数据 DIN 移入内部的 16 位移位寄存器，SCLK 的下降沿输出串行数据DOUT，片选 CS 的上升沿把数据传送至 DAC 寄存器。2.5 A/D 采样模块采样模块ADC0809 是带有 8 位 A/D 转换器、8 路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的 CMOS 组件。它是逐次逼近式 A/D 转换器，可以和单片机直接接口，并根据地址译码信号来选择 8 路模拟输入而共用一个 A/D 转换器。 （1）ADC0809 的内部逻辑结构 赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 8 -如图 2-7 所示，ADC0809 由一个 8 路模

22、拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通 8 个模拟通道，允许 8 路模拟量分时输入，共用 A/D 转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存 A/D 转换完的数字量，当 OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。图 2-7 ADC0809 内部逻辑结构图 （2）图 2-8 为 ADC0809 引脚图图 2-8 ADC0809 引脚图赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 9 -2.62.6 PIPI 控制器和硬件电路图控制器和硬件电路图（1）PI 控制器原理传统的电子负载采用的是简单的运算放大器组成负反馈回路，反馈输出控

23、制功率管导通和阻断，使功率管工作在开和闭两个极限状态从而达到控制流通电流的功能。但由于这种方式控制下功率管只能工作在开关两种极限状态，因此本设计采用更为有效的控制环路 PI 控制器，电路原理图如图 2-9 所示。-VREF+12V-12VUfR560kC1750nFR640kR740k32184U1:ALM358NR410k KpiUinUinUexUexmtUex0图 2-9 PI 调节器 图 2-10 PI 调节器的输出特性PI 调节器的输出电压由比例和积分两个部分组成，在零初始状态和阶跃输入信号作用下，其输出电压的时间特性如图 2-10 所示，由图可以看出比例积分作用的物理意义。当突加输

24、入电压 Uin时，由于开始瞬间电容 C 相当于短路，反馈回路只有电阻 R1，使输出电压 Uex突跳到 KPIUin。此后，随着电容 C 被充电，开始体现积分作用，Uex不断线性增长，直到达到输出限幅值或运算放大器饱和。这样，当单闭环调速系统采用比例积分调节器后，在突加输入偏差信号Un 的动态过程中，在输出端 Uct 立即呈现 Uct=KPIUn，实现快速控制，发挥了比例控制的长处；在稳态时，又和积分调节器一样，又能发挥积分控制的作用，Un=0，Uct 保持在一个恒定值上，实现稳态无静差。PI 调节器是一种线性控制器，它根据给定值r(t)与实际输出值c(t)构成控制偏差。采用一个电流取样 PI

25、控制器组成的负反馈控制环路，对输出电路的电流大小进行控制。MOS 管在这里既作为电流的控制器件同时也作为被测电源的负载，采样电阻将输出电路中的电流转换为电压采样，并与单片机输出的参考电流进行比对，从而控制 MOS 管的导通量变化，改变 MOS 管的功耗大小，从而达到保持输出电流恒定的目的。赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 10 -（2）硬件电路图本设计硬件核心部分电路如图 2-11 所示，采用场效应晶体管作为控制功率管，电流采样电阻 R2 取 0.1 欧，电流取样接入 PI 调节器组成负反馈控制环路对 MOS 管的导通角和导通时间进行控制，从而实现流过 MOS 管电流恒定的效

26、果。-VREFI_out+12V-12V-12V+12VQ1IRFP460R10.1R560kC1750nFQ1(D)VALUE=30VR640kR740k32184U1:ALM358NR410k+12V-12V图 2-11 核心硬件图赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 11 -2.7 电源电路的设计电源电路的设计单片机电源设计包含 3 个方面的内容:一是电源功耗，二是电源电压，三是电源管理。电源电压的设计主要针对系统需求的不同电压进行的电源分配，在电子负载系统中，单片机的工作电压是 1.7-4.5V;运放和其它元器件也可以工作在 0-24V 电压下，A/D、D/A 转换芯片可

27、以工作在 5V 电压下。本电路设计中利用 HCPL-78XX、79XX 系列的 3 端正稳压电路实现整个电源电路的设计。由于这些电源只是给单片机和集成运放等数字电路芯片供电，而未给大功率器件和大电流电路供电，因此电源的功耗能够满足实际要求。图 2-12 电源电路原理图如图 2-12 所示为电源电路原理图。电源电路利用 78XX 系列集成稳压器的典型应用电路，电路为整个单片机系统提供电源。经过 220V 交流电降压后通过整流桥的作用，之后通过 7812 和 7912 输出+12V 和-12V 的直流电压供给 LM358 运放，之后通过 7805 输出+5V 的直流电压供给单片机、A/D、D/A

28、芯片工作。然后通过串联电阻分压产生 2.5V 的直流电压，作为 D/A 转换的输入基准电压，使单片机系统能够正常工作并稳定输出控制信号和采集电路信息。C1、C2、C5、C6、C10 为滤波电容，C3、C4、C7、C8、C9 分别为输入端和输出端滤波电容。赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 12 -3.软件设计软件设计软件设计是本次设计中不可缺少的环节，贯穿了整个毕业设计，是本次设计能够完成的最重要的环节之一。在完成了硬件电路的设计之后，依据系统设计要求和硬件电路开始系统软件部分的设计。本系统软件设计包括：主程序、系统初始化子程序、按键检测子程序、A/D 采集子程序、D/A 输出

29、子程序、LCD 显示子程序。首先进行模块设计，最后进行各模块的整合以完成整个软件系统。 系统初始化按键扫描处理程序D/A转换产生基准电压电压电流采样A/D转化液晶显示程序开始结束检测电源是否完成？YN图 3-1 软件主程序流程图 主程序软件流程如图 3-1 所示，程序启动后软件首先进行 D/A 转换、A/D 数据采集、LCD 液晶显示、单片机硬件初始化。采用中断方式检测按键输入信息，在主程序中不断获取 D/A 转换数据从而实时显示硬件电路的物理量信息。当按键输入改变电流设定值时通过 D/A 转换对电路进行控制，达到调整输出电流的功能。3.1 按键输入子程序按键输入子程序按键子程序用来检测按键的

30、状态，为用户提供一种输入方式。程序对硬件管脚的电平进行检测从而确认是否有按键按下。由于使用机械按键，会存在按键抖动从而产生判断错误，所以程序采取一定延时函数消除抖动。赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 13 -本程序中共有 5 个按键，为了提高单片机的工作效率和快速响应按键事件，采用中断方式进行处理。当有任意一个按键按下时产生一个中断信号，进入中断响应函数，程序将在中断响应函数中检测输入引脚状态判断出是哪一个按键按下。按键按下程序识别并改变响应变量从而获取到按键事件，在其他部分中做出相应，如增加和减小电流的设定值。3.2 液晶显示子程序液晶显示子程序本系统采用 1602 液晶作

31、为显示模块，当系统刚开始上电时显示默认的电流设定值及电路输入电压和输出电流信息。液晶显示程序中主要包括以下几个函数：液晶屏初始化函数、显示单个字符函数、显示字符串函数。程序中按照需求进行相应的内容显示，可自由设定显示的位置和字符类型。详细操作可见附录源程序。3.3 D/A 转换控制子程序转换控制子程序D/A 转换输出控制采用的是 TLC5615，该 DA 芯片与单片机采用 SPI 协议进行数据通信，因此在使用时需要对 SPI 时序进行初始化，并且通过数据转换将形式上的设定电压变成对应的数字输出到 TLC5615 产生参考电压对硬件电路进行控制实现电流恒定。此部分包含时序初始化函数、D/A 调用

32、函数和数据转换函数。3.4 A/D 数据采集子程序数据采集子程序A/D 数据采集子程序的作用是使单片机能够通过获取 A/D 转换芯片的数据从而得到外界的物理量信息，如电压的大小。获取的是二进制的采集数据，因此我们需要将对应的二进制数据对应转换成物理量的实际大小，最终将它在 LCD 屏直观的显示出来。赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 14 -4. 系统调试系统调试4.1 硬件调试硬件调试 硬件调试主要是对设计中的模拟电路部分进行功能验证和调整，参考电压直接用直流电源的电压给定，调整电路的输入电压，观察和记录电路的电流大小。测试表格如表 4.1 所示。 表 4.1 硬件调试：I=

33、100mA 测试数据恒流模式：I=100mA输入电压/V15101520212530实测电流/mA(万用表测)100100101101102103103104相对误差(%)00112334 由表4.1数据可知硬件调试时，预设电流大小为100mA，改变电路输入电压130V，电路的输出电流基本保持恒定为100mA 设定值，改变电流设定值，按此格式多几组数据，均得出相同结果，故硬件部分正常工作。4.2 软件调试软件调试在软件启动后实现 D/A 芯片和 A/D 芯片的工作，将按键输入模块、A/D 数据采集模块、D/A 转换控制模块、液晶显示模块单独功能测试并调整程序。测试液晶显示 LCD1602 能正

34、常显示输入字符，单片机能正确识别按键输入的信息，A/D 芯片采集的数据能够正确反映模拟电压信号的大小，D/A 转换芯片能正确输出模拟电压信号。赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 15 -4.3 综合调试综合调试 测量仪器：数字万用表 数据记录（温室:35）：恒流测试：I=100mA 测试数据如表 4.2 所示。 表 4.2 综合调试：I=100mA 测试数据由表 4.2 数据可知综合调试时，采用单片机控制并输出模拟参考电压，预设输出电流为 100mA 时，电压在 1V20V 变化，电流基本不变，其相对误差小于 5%，电压在 21V30V 变化，电流基本不变，其相对误差小于 5%

35、。改变预设电流值，按表4.2 所示格式多测量几组数据，得出测量结论。 测试结论：电子负载恒流源工作时，输入电压从 1V30V 变化，流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。恒流模式：I=100mA预置电压 /V(液晶显示)15101520212530输出电流 /mA(液晶显示)100100102102102104104104实测电流 /A（万用表测）100100101101102103103104相对误差(%)00112334赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 16 -5. 结论结论本设计制作的稳压电流源实现了任务与要求的基本功能，通过严格的测试保证了作品的稳定性。在额定工作

36、环境下，驱动电压满足最基本要求时，不论如何改变输入电压的大小，其输出的电流均恒定在设定值。测试电流为 100mA 时，电压从1V20V 变化，电流基本不变，其相对误差小于 5%，电压从 21V30V 变化，电流基本不变，其相对误差小于 5%。改变电流值。通过按键调整设定电流大小，并实时显示电路输入电压和输出电流，能够直观的观测作品的功能，在通过标准万用表对数据进行比对，可以很快的检测其性能。赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 17 -致致 谢谢四月维夏，山有嘉卉。初春的绿城早已艳阳朝天，花满枝头，欣欣向荣。在这个美好的季节里，我在电脑上敲出了最后一个字，心中涌现的不是想象已久的

37、欢欣，却是难以言喻的失落。是的，随着论文的终结，意味着我生命中最纯美的学生时代即将结束，尽管百般不舍，这一天终究会在熙熙攘攘的喧嚣中的来临。这次的毕业论文在老师的倾心指导中，我学到了很多即将步入社会的知识和技能。感谢他能够耐心和细致的指导我顺利完成这个测验，在关键的时候给予我学习方向，让我突破了一个有一个的难点，积累了相关必要的知识，引导我不断改进不断完善。这是一个学习和锻炼的过程，给了我们充分的时间和条件去完成这个作品，让我们从中学会如何开发一个项目，为我们即将步入社会开始工作积累了重要的经验，老师是我们最好的负责人和项目监督者。 感谢老师对我的精心指导和严格要求，也感谢大学里所有的老师对我

38、的教导和栽培，让我学到了更多的知识和本领去面对即将步入的社会生活。赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 18 -参考文献参考文献1 张毅刚. 单片机原理与应用M. 北京: 高等教育出版社, 2009: 28-79.2 童诗白. 模拟电子技术基础M. 北京. 高等教育出版社, 2006: 76-99.3 邹寿彬电子技术基础M北京：高等教育出版社，1997：P36-424 朱金刚. 智能电子负载的设计. 实验技术与管理. 2006: 2629.5 杨振吉. 付永杰. 电子负载的设计M. 计量技术, 2003: 2425.6 张汉屏. 自制电子负载仪M. 电子制作. 2010: 282

39、9.7 丁锐霞. 新型电子负载的研究M. 北方工业大学, 2008: 18-19.8 王港元 电子设计制作基础 江西：江西科学技术出版社，2011.9：P53-62，122-1319 王利军. TLC1549 串口传输与单片机的 AD 设计M. 国外电子元器件. 2007: 29-37.10 黄志瑛. 功率 MOSFET 在电子负载中的应用M. 科技资讯. 2008.11 沈宏, 吕强. 浅谈直流电子负载. 企业标准化. 2008: 9-23.12 C L Chu, J F Chen. Self-load Bank for UPS Testing by Cireulating Current

40、Method. Proc. IEE Elect. Power Applieant.1993:.13 Ayres C A, Barbi1.A. Family of Converters for Power Recycling during UPSs Conferenee, ESCC. 1995:14 www. 21ic. com. cn.15 .赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 19 -附录一 电路原理图rw_lcdrs_lcden_lcdrs_lcdrw_lcden_lcdclk_adcoe_adceoc_adcsta_adcoe_adceoc_adcsta_adcclk_a

41、dcnormal_+normal_-little_+little_-INT_0INT_0normal_+normal_-little_+little_-sel_adcsel_adcsta_adcVinputIoutRSTVREFXTAL1XTAL2XTAL1XTAL2RSTXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10

42、P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C51234567891RP1RESPACK-8D714D613D512D411D310D29D18D07E6RW5RS4VSS1VDD2VEE3LCD1LM016LOUT121ADD B24ADD A25ADD C23VREF(+)12VREF(-)16IN31IN42IN53IN64IN75

43、START6OUT58EOC7OE9CLOCK10OUT220OUT714OUT615OUT817OUT418OUT319IN228IN127IN026ALE22U2ADC0808U3AND_4SCLK2CS3DIN1DOUT4OUT7REFIN6U4TLC5615C(L)DU4(REFIN)VALUE=2.5X1CRYSTALC230pFC330pFR131kR1410kC410uFVinputVREF+12V-12V-12V+12V+12V-12VIoutQ1IRFP460R10.1R560kC1750nFQ1(D)VALUE=30VR640kR740k-12V+12V567U5:BLM3

44、58NR410kQ1(S)R810kR910kR1010kR8(2)R1190kR1210k32184U5:ALM358N32184U6:ALM358NR21kIout90%RV110k赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 20 -附录二 设计源程序/*预处理*/#includereg52.h#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar k=0;/ 模式选择切换float value=0;/ 预设值模拟量uint AD_temp;/ 临时数据uchar ad_ge,ad_sh

45、i,ad_bai;/ 保存 AD 转换后数据的各个位sbit OE =P14;sbit EOC=P15;sbit ST =P16;sbit CLK=P17;/AD 功能端sbit ADD=P20;sbit rs=P10;sbit ws=P11; sbit en=P12;/1602 功能端sbit SCLK=P30;/串行时钟输入端(TLC5615)sbit CS =P31;/选用通端，低电平有效sbit DIN =P13;/串行数据输入端sbit btn_plus =P33;/ 粗调+sbit btn_minus =P34;/ 粗调-sbit btn_plus_f =P35;/ 微调+sbit

46、 btn_minus_f =P36;/ 微调-sbit btn_model =P37;/ 功能选择/*延时子函数*/void delay(uint a)/延时 1msuint b;for(;a0;a-)for(b=150;b0;b-);/* 函数说明：1602 液晶显示*/*/void write_com(uchar com)/ 写地址赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 21 -rs=0;en=0;P0=com;delay(1);en=1;delay(1);en=0;void write_date(uchar date)/ 写字符rs=1;en=0;P0=date;delay(

47、1);en=1;delay(1);en=0;void init_LCD1602()/ 液晶初始化ws=0;en=0;write_com(0 x38);write_com(0 x0c);write_com(0 x06);write_com(0 x01);write_com(0 x80);void print_char(uchar hang, uchar lie, char sign)/液晶某行某列显示字符uchar a;if(hang = 1) a = 0 x80;if(hang = 2) a = 0 xc0;a = a + lie - 1;write_com(a);write_date(sig

48、n);void print_string(uchar hang, uchar lie, uchar *p)/液晶某行某列显示字符串uchar a,b=0;if(hang = 1) a = 0 x80;if(hang = 2) a = 0 xc0;a = a + lie - 1;赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 22 -while(1)write_com(a+);if(*p = 0)|(b=16) break;b+;write_date(*p);p+;/*AD 转换函数*/void start_adc()/ AD 转换函数uchar raw_data;/ 用来存储 AD 转换出

49、的数字量/ADD=1;ST=0;OE=0; ST=1;ST=0;/EOC=0;delay(5);/ 延长 1ms，以等待完成转化while(EOC=0);/ EOC 为转换结束的标志 P2=0 xff;/ 将转换出的数字量存储在分配的空间内OE=1;raw_data=P2;AD_temp=raw_data*1.00/51*100;/ 数转摸 51*100ad_ge=AD_temp/100;/ 取整数ad_shi=AD_temp/10%10;/ 取小数ad_bai=AD_temp%10; /*DA 转换函数*/void DAC_SET(float wdata)/ DA 转换函数uchar i;

50、uint val; val = (uint)_transform(wdata);val = val1;CS=0; SCLK=0;for(i=0;i12;i+) val=1; DIN=(bit)(val&0 x800);/ 取出最高位(第 11 位)写入 赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 23 -SCLK=1;/ 上升沿送数据_nop_();SCLK=0; CS=1; /* TLC5615 (10 位电压输出型 DA)* 自定义电压输出程序精确到 0.01v ，芯片 6 脚接 2.5v 参考电压.* 将 float 型数据转换成对应 DAC 控制数据*/float _trans

51、form(float k)/接收小数的转换。精确到 0.01v。float data;data=k*1024/5;/2.5v 参考电压return data; /*定时器 T0 定时函数*/void Init_Timer0()/ 定时器 T0 初始化 TMOD=0 x02;/ 模式 2TH0=0 x14;/TL0=0 x00;IE=0 x82;TR0=1;/ 开定时器void Timer0() interrupt 1 / T0 定时器中断服务函数CLK=CLK; /*外部中断 int0 初始化*/void Init_int0()/外部中断 int0 初始化EA=1;/中断总开关打开EX0=1;

52、/外部中断 0 分开关打开IT0=0;/外部中断触发方式为低电平触发 1 为下降沿触发 EX0=1;/外部中断 0 分开关打开 IT0=0;/外部中断触发方式为低电平触发 1 为下降沿触发 EX0=1;/外部中断 0 分开关打开 IT0=0;/外部中断触发方式为低电平触发 1 为下降沿触发 EX0=1;/外部中断 0 分开关打开赣南师范学院 2014 届本科生毕业论文（设计）- 24 - IT0=0;/外部中断触发方式为低电平触发 1 为下降沿触发void int0() interrupt 0 /按键外部中断 int0 函数 /flag=1;if(btn_plus=0)/粗调+delay(20

53、);/按键消抖if(btn_plus=1)value=value+0.1; if(btn_minus=0)/粗调-delay(20);if(btn_minus=1)value=value-0.1; if(btn_plus_f=0)/微调+delay(20);if(btn_plus_f=1)value=value+0.01; if(btn_minus_f=0)/微调-delay(20);if(btn_minus_f=1)value=value-0.01; if(btn_model=0)/模式选择delay(20);/按键消抖if(btn_model=1)k+;if(k=3)k=0; 赣南师范学院

54、 2014 届本科生毕业论文（设计）- 25 - /*主函数*/void main()uchar q;float temp;uint show_value;/预设值 init_LCD1602(); Init_Timer0();Init_int0();while(1)if(value3)value=0;show_value=value*100;ADD=1;start_adc();print_string(1,10,V2:);/显示输入电压print_char(1,13,48+ad_ge);print_char(1,14,.);print_char(1,15,48+ad_shi);print_ch

55、ar(1,16,48+ad_bai);if(k=1)/恒流模式DAC_SET(value);print_string(1,1,I1:);/显示给定电流print_char(1,4,show_value/100+48);print_char(1,5,.);print_char(1,6,show_value%100/10+48);print_char(1,7,show_value%10+48);ADD=0;start_adc();print_string(2,1,U2:);/显示测量电流print_char(2,4,48+ad_ge);print_char(2,5,.);print_char(2,6,48+ad_shi);print_char(2,7,48+ad_bai);print_string(2,10,CC);