基于单片机的直流电子负载设计
基于SPCE061A单片机的直流电子负载的设计_韩春
文章编号：1009－2552（2013）12－0181－04中图分类号：TP271．5文献标识码：A基于SPCE061A单片机的直流电子负载的设计韩春（河海大学计算机与信息学院，南京210294）摘要：直流电子负载系统采用凌阳公司SPCE061A单片机为控制核心，由信号处理模块、A/D 转换模块、D/A转换模块、液晶显示模块、矩阵键盘等模块组成。
它能够实现恒流、恒压、恒阻和恒功率四种工作模式。
其中恒压与恒流模式为基本的工作模式，而恒阻和恒功率模式是在恒流模式的基础上实现的。
本系统的主要特点就是采用LM358双运算放大器和MTY25N60E大功率场效应管构成负载的信号处理模块，这样的信号处理模块设计能够更容易获得稳定且精确的负载信号。
由于SPCE061A单片机内部集成了A/D和D/A，大大简化了电路，提高了系统的可靠性。
关键词：直流电子负载；SPCE061A；LM358；MTY25N60EDesign of DC electronic load eased on SPCE061A microcontrollerHAN Chun（College of Computer and Information，Hohai University，Nanjing210294，China）Abstract：DC electronic load system uses the Sunplus SPCE061A microcontroller as the core of the control，which consists of the signal processing module，A/D conversion module，D/A conversion module，LCD module and matrix keyboard module．It is able to achieve constant current，constant voltage，constant resistance and constant power operating modes．Constant voltage and constant current mode are the basic mode of operation，constant resistance and constant power mode are achieved on the basis of the constant current mode．The main features of the system are the use of the LM358dual op amp and MTY25N60E of high-power FET constituting the load signal processing module．Signal processing module is designed to be easier to obtain stable and accurate load signal．Because the SPCE061A has built-in A/D and D/A，greatly simplifies the circuit and improves the reliability of the system．Key words：DC electronic load；SPCE061A；LM358；MTY25N60E0引言电源类产品在出厂前都必须进行性能测试，而负载在测试过程中起着举足轻重的作用，其性能的好坏直接影响测试的结果。
基于MSP430单片机的直流电子负载设计
Ｖｏ １ ． ２ １
Ｎｏ ． ２ ３
电子 设计 工程
Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｅｎｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
２ ０ １ ３年 １ ２月
Ｄｅ ｃ ． ２ ０ １ ３
基才 ＭＳ Ｐ ４ ３ ０单 片机 的直流电子负载设计
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｏ ｆ ＤＣ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｌ ｏ ａ ｄ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＭＳ Ｐ４ ３ ０ Ｍ ＣＵ
Ｗ ＡＮＧ Ｈａ ｎ ｇ— ｙｕ
（ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆＥ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｘ ｉ ＂ ａ ｎ Ａ ｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｃ ｉ ａ ｌ Ｐ ｏ ｌ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｘｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ８ ９ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
王 航 宇
（ 西安 航 空 职 业技 术 学 院 电 子 工 程 学 院 ， 陕 西 西安 ７ １ ０ ０ ８ ９ ）
摘要： 直 流 电 子 负载 具 有 使 用 方 便 、 灵活 ， 功能 强大等特 点 ， 能 够 很 好 的 检 测 直 流 稳 压 电 源 。 因此 人 们 对 电 子 负栽 的 需 求越 来 越 多 ． 对 其 性 能 要 求也 越 来 越 高 。 设 计 了 一 种 高精 度 的 电子 负 载 ， 其 主 要 由 电子 模 块 、 电子 负载 模 块 、 频率切换 模块 、 采样模 块 、 显 示 模 块 和 电 源 模 块 构 成 。 它 是 以 ＭＳ Ｐ ４ ３ ０单 片机 为 控 制 中 心 ， 通过 Ｄ ／ Ａ 的 控 制 达 到 恒 流 值 在 一 实际的端电压 、 端 电流送 回单片机控 制模块 ， 还 采用 了 Ｐ Ｉ Ｄ
直流电子负载设计报告
直流电子负载设计报告（侯进高业林伍贯礼）指导老师周晓波王森摘要：本文论述了直流电子负载的设计思路和过程。
本电子负载采用A T89S51 单片机作为系统的控制芯片，可实现以下功能：电子负载有恒流和恒压两种模式，可手动切换。
恒流方式时不论输入电压如何变化（在一定范围内），流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。
工作于恒压模式时，电子负载端电压保持恒定，且可设定，流入电子负载的电流随被测直流电源的电压变化而变化。
AD模块接受电路电压和电流模拟信号，转化为数字信号，经液晶模块同步显示电压和电流。
包括控制电路(MCU)、驱动隔离电路(PWM波)、主电路、采样电路、显示电路、基准电路等；能够检测被测电源的电流值、电压值；各个参数都能直观的在数码管上显示。
关键词：电子负载；单片机（MCU）；模数（A/D）.PWM.一，引言在电路中，负载是指用来吸收电源供应器输出的电能量的装置，它将电源供应器输出的电能量吸收并转化为其他形式的能量储存或消耗掉。
如电炉子将电能转化为热能；电灯将电能转化为光能；蓄电池将电能转化为化学能；电机将电能转化为动能。
这些都是负载的真实表现形式。
负载的种类繁多，但根据其在电路中表现的特性可分为阻性负载、容性负载、感性负载和混合性负载。
在实验室，我们通常采用电阻、电容、电感等或它们的串并联组合，作为负载模拟真实的负载情况。
进行电源设备的性能实验。
电子负载是利用电子元件吸收电能并将其消耗的一种负载。
电子元件一般为功率场效应管（Power MOS）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等功率半导体器件。
由于采用了功率半导体器件替代电阻等作为电能消耗的载体，使得负载的调节和控制易于实现，能达到很高的调节精度和稳定性。
同时通过灵活多样的调节和控制方法，不仅可以模拟实际的负载情况，还可以模拟一些特殊的负载波形曲线，测试电源设备的动态和瞬态特性。
这是电阻等负载形式所无法实现的。
二，总体方案论证与设计电子负载用于测试直流稳压电源、蓄电池等电源的性能。
(完整版)基于单片机的电子负载含原理图+程序毕业论文
摘要电子负载的原理是控制内功率MOSFET或晶体管的导通量，靠功率管的耗散功率消耗电能的设备，它的基本工作方式有恒压、恒流、恒阻、恒功率这几种。
本设计从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。
为便于控制的实现和功能的扩展，采用了STC89C52 单片机作为核心控制器，设计了DA 输出控制电路、AD电压电流检测电路、键盘电路、显示电路和驱动电路，通过软、硬件的协调配合，实现了整个设计。
通过运放、PI调节器及负反馈控制环路来控制MOSFET的栅极电压，从而达到其内阻变化。
这个控制环路是整个电路的核心实质，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。
控制MOS管的导通量，其内阻发生相应的变化，从而达到流过该电子负载的电流恒定，实现恒流工作模式。
本设计能实现电子负载的恒流控制：能够检测被测电源的电流、电压及功率并由液晶显示。
在额定使用环境下,恒流方式时不论输入电压如何变化（在一定范围内），电子负载将根据设定值来吸收电流，流过该电子负载的电流恒定。
关键词：电子负载；恒流模式； PI调节器； AD转换； DA转换ABSTRACTThe principle of electronic load is control of transistors inside power MOSFET or the guide flux of power tube, it is a consumption power equipment which depends on the dissipation power of tube, there are four basic working ways that persistence pressure, constant current, the constant resistance, constant power .This design start with the analysis of DC electric load system solutions, it discussed the realization of the whole system detail, and give a reasonable solution. In order to realize the control and the expansion of function conveniently, we adopted the STC89C52 microcontroller as the core controller, and designed the DA output control circuit, AD voltage current detection circuit, keyboard circuit, display circuit and drive circuit, through the coordination between . PI adjuster and negative feedback control loop of the circuit which controlthe grid voltage of MOSFET, so as to change its resistance. The core essences are the op-amp, MOS tube .This design can realize the Constant-current control of the electronic load: it can measured the current, voltage and power of Measured power and the LCD display. If it use situations in rated, no matter the constant-current mode (within a certain range), the electronic load will be based on setting to absorb the current, the current which flows the electronic load will constant.Key words: electronic load; constant-current pattern; PI adjuster; AD transform; DA conversion目录绪论................................................................第一章电子负载系统设计方案 ..........................................1.1电子负载工作原理...............................................1.2系统设计要求...................................................1.3系统总体设计方案论证 ...........................................1.4 系统具体设计方案 ...............................................第二章电子负载硬件系统设计 ..........................................2.1核心处理器的设计................................................2.2显示模块的设计..................................................2.3键盘模块........................................................2.4DA转换模块的选择 (1)2.5采样电路模块 (1)2.5.1 电压采样电路 (1)2.5.2 电流采样电路 (1)2.5.3 输入的模拟量采样 (1)2.6电流取样PI控制器等组成的负反馈控制模块 (1)2.7PI调节器 (1)2.8功率电路模块 (2)2.8.1 电子模拟负载方式的选择 (1)2.8.2 功率耗散MOS管的选型 (1)2.9电源电路的设计 (1)第三章电子负载软件系统设计 (2)3.1电压电流AD采样程序设计 (2)3.2液晶显示子程序 (2)3.3DA转化程序 (2)3.4键盘识别处理程序设计 (2)第四章系统调试 (2)4.1硬件调试 (2)4.2软件调试 (2)4.3软硬件综合调试 (2)第五章结论 (2)致谢 (2)参考文献 (2)附录一整体电路原理图 (3)附录二电子负载设计程序 (3)绪论在人们生活的多个领域都要用到负载测试，如充电电源试验、蓄电池放电试验以及购买电池、电源时等都需要负载测试。
安徽省 电 子 设计大赛 直流电子负载 课程设计 单片机
直流电子负载摘要：关键字：TC89C52单片机 , 12位 AD/DA , 电源 , 运算放大器一、总体设计方案二、1、方案论证及比较方案一：基于手动调节的直流电子负载基于手动调节的直流电子负载的原理图如下：本方案由于电路设计的问题，对电子负载恒流恒压的控制是依靠对电阻手动调节来实现的。
而单片机对电阻的调节的实现相对较为复杂，因此这里并没有采用单片机为控制核心，只是将其应用于显示模块当中。
该方案采用了诸多的精密器件（如精密金属膜电阻）以获得足够高的精度，但却采用了手动调节的方式，显然是得不偿失。
而且高精度的器件的价格昂贵、数量稀少、不易采购。
开环的控制方式不利于精度的调节和操作的简化。
电路中恒流恒压部分相对独立，技术含量较低且元器件的利用率较低。
同时，系统的扩展性较差也是其弊端。
方案二：基于单片机的恒压恒流电路分离的电子负载基于单片机的恒压恒流电路分离的电子负载原理图如下：本方案采用了单片机控制整个系统，操作变得简单明了。
但是电路中的恒压恒流部分仍然相对独立，技术含量较低。
两部分电路分别受单片机的控制。
电路的输出有两个。
这为测量带来了不变。
同时电路元件的利用率底下且电路本身规模庞大也是其弊端。
二、单元电路设计三、1、自制电源的设计由于该系统采用了单片机，AD、DA芯片，运算放大器，所以需要正负5V、正负18V的直流电压，该部分由变压器、整流器、滤波器以及三段固定正、负稳压器组成。
选用220V/18V的变压器。
为使单片机最小系统以及AD、DA正常、稳定地工作，采用稳定度高的78、79系列的三端固定式稳压器。
该系列稳压器有过流保护、过热保护功能，以防止过载而损坏。
由于要得到正负5V、正负18V的直流电压，因而选择了7818，7918，7805，7905四种型号的三端稳压器。
通过测试，自制电源产生的电压分别为+18.030V、-17.970V、+5.040V、-4.975V,而要求产生的电压分别是18V、5V，所以其误差分别为0.16%、0.16%、0.8%、0.5%。
直流电子负载
简易直流电子负载设计摘要: 本系统设计的直流电子负载，以单片机MSP430F149为主控芯片，包括控制器、键盘、显示电路、恒流电路、电压电流检测电路以及过压保护的电路。
本设计通过单片机给运放OP07一个基准电压来控制场效应管的漏极电压达到恒流，并通过调节基准电压调节电流的大小;通过电流分流监控器芯片IN282和一个衰减6倍的分压电路实现电压电流的检测;通过继电器的开断电路,实现过压保护。
本设计各项技术指标达到了基本要求和发挥部分的设计要求。
关键词：MSP430F149 恒流电路 电压电流检测 过压保护 一、方案论证 1.系统总体设计根据题目要求和本系统的设计思想，系统主要包括图1所示的模块图1 系统总体框图恒流电路和功率放大电路被测电源过压保护电路电压检测电路A/D 转换单片机MSP430F149电流检测电路 D/A 转换液晶显示2.恒流电路方案论证：方案一: 利用场效应管的压控电流源的特性，通过并联4个场效应管，使电流能够在100mA~1000mA之间变化，并通过稳定电压使电流恒定，但缺点是场效应管的电流与电压的计算公式较为复杂，单片机处理起来较为复杂。
方案二: 采用OP07和IRF630及取样电阻组成恒流电路，通过OP07IN+和IN—端电压的比较实现取样电阻两端的电压值稳定，从而使源级电阻两端的电流稳定，达到恒流，并且可通过改变OP07的输入电压使电流在100mA~1000mA之间变化。
综上所述，方案二简单可行，故采用此方案。
3.电流检测电路方案论证：方案一:将恒流电路中场效应管的源级电压除以电阻阻值得到电流的大小, 该方案虽然设计简单，但精确较低。
方案二:采用电流分流监控芯片INA282检测电流。
将流入IN+和IN-两端之间的采样电阻的电流产生的压降送入芯片，进行差分放大，通过产生的电压推导出时输入电流。
该方案的优点是精度较高。
综上所述，方案二简单可行，故采用此方案。
4.过压保护电路方案论证：方案一:利用稳压管和三极管导通与截止的特性，实现过压保护，电路如图2所示。
直流电子负载
直流电子负载的设计（C题）摘要：本系统设计的直流电子负载，以单片机MSP430G2553为主控芯片，包括单片机控制模块、键盘及LCD显示的人机交互模块、DA转换模块、AD转换模块、恒流源电路和过压保护过流保护模块。
该系统利用取样和采集电路获取流经电子负载的电流和电压值，送入单片机外部的A/D转换器ADS1115，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达到设定功能。
本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；控制功率；恒流；单片机msp430g2553；ADS1115。
引言电子负载是一种能以手控或程控方式吸收电能的仪器，起到可变电流吸收器、可变电源电阻器或分路电压调节器作用，当它吸收可变电流时将维持某一固定电压。
系统主要工作于恒压、恒流和恒阻三种工作模式，可用于交直流的电源的测试，本次设计主要实现恒流电子负载。
现有的电子负载大多以模拟环节控制，单片机为核心控制系统，由于受到处理器自身硬件资源和速度的限制，硬件电路设计复杂，数据实时处理能力差，调节和控制的适应性和可靠性差，难以适应不同电源的具体情况。
随着计算机技术尤其是超大规模集成电路技术的发展，具有更强处理能力的单片机，以其运算速度快、实时性强、功耗低、抗干扰能力强等特点愈来愈多地被应用，采用集成ADC模数转换器的单片机芯片作为整个系统的核心控制单元，大大减少了系统对外围器件的需求。
一.系统设计1.1总体设计方案1.1.1设计思路题目要求设计一个恒流电子负载，恒流（CC）工作模式的电流设置范围为100mA～1000mA ，设置分辨力为10mA，设置精度为±1%。
还要求CC工作模式具有开路设置，相当于设置的电流值为零。
设计中切换部分采用程控键盘切换，根据设计要求，此电路中的反馈网络以场效应管为核心。
基于MSP430单片机控制直流电子负载电路设计
基于MSP430单片机控制直流电子负载电路设计MSP430是一种经济实用的单片机，可用于控制各种电路和设备。
在本文中，我们将介绍如何使用MSP430来设计和控制直流电子负载电路，以实现器件/电路的电流加载和调整。
1. 设计要求首先，我们需要确定设计要求。
在这种情况下，我们需要设计一个可以接受不同负载并能够调整电流的负载电路。
电流调整范围需要在1A-5A之间。
2. 电路设计基于上述要求，我们可以根据以下电路设计实现：（1）预调芯片(LM358)非反馈电路(A2-A3)用于获取电路的电流信号，并将其与输入电压进行比较，输出的电流向上和向下调节。
（2）MSP430单片机与直流电子负载电路的控制电路相连。
（3）电阻调节装置可用于改变电路的电阻。
（4）负载电路和电源电路应使用稳压器和过压/过流保护器等。
3. 直流电子负载电路的编程我们需要将直流电子负载电路编程，以实现对电路的调节。
MSP430单片机可实现数字输入输出、定时器、比较器、计数器等功能。
这些功能在电路调节的过程中非常有用。
在编程过程中，我们将使用MSP430的定时器/计数器模块来创建一个滞后的PID算法。
这个算法将响应电路中的误差，并动态调整电流以达到我们所需的电路故障标准。
此外，我们还将使用比较器模块来比较预设的电流值和实际电流值。
此外，我们还需要使用数字输入/输出模块来从电阻调节装置获取值。
这将允许我们根据需要动态调整电路的电阻，从而实现对电路的更精细调节。
4. 结论通过使用MSP430单片机与直流电子负载电路相连，我们可以创建一个高度精细的直流电子负载电路。
这个电路可以接受不同的负载并调节电流以达到我们所需的电路故障标准。
要实现这个电路，我们需要了解MSP430单片机的基本功能并将其应用于我们的设计中。
直流电子负载的设计(E题)
2.4 恒压电路的设计 此电路中的运算放大器工作在差分模式，利用取样返回，A 点与 B 点比较。 R4 的改变直接导致 V-的改变，从而运放输出信号改变，场效应管导通使得 A 点 改变，使 V+与 V-趋近于相等，从而达到电压恒定。
（1）D/A 转换电路
方案一：采用 DAC0809。DAC0809 是并行 8 位数/模转换器，占用端口多，转
换频率低于 1M。
方案二：采用 TLC5615。TLC5615 是串行 10 位数/模转换器，占用端口少，
转换频率高。
两者相比 TLC5615 的速度快，故选择方案二。
（2）信号放大电路
方案一：采用 LM358。LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补
通过比较论证，选择方案二，采用 MTY25N60E。
5.信号处理电路的设计方案与选择
本系统设计信号处理包括滤波、A/D 转换、D/A 转换和运算放大器对信
号的放大。A/D 转换由宏晶单片机 STC12C5A60S2 内部提供，低通滤波就是用简
单的电容并联来实现，故只对 DA 转换电路和运算放大器提出方案。
不仅可以显示字符、数字，还可以显示各种图形、曲线及汉字，并且可以实现屏
幕上下左右滚动、动画、闪烁、文本特征显示等功能。
选择方案二，本系统采用的点阵式 LCD 型号为 FYD12864。
4.MOSFET 功率电路的设计方案与选择
方案一：采用 MTY25N60E MOS 管，它常用于电力领域的应用。专为高电压、
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K 0 1R19RES2 K16SW-PBK17SW-PBK18SW-PBK19SW-PBK20SW-PBK21SW-PBK22SW-PBK23SW-PB K 0 1R18RES2 D N G 89 KSW-PBKSW-PBK10SW-PBK11SW-PBK12SW-PBK13SW-PBK14SW-PBK15SW-PB FF pp 34 00 1CCAP1CCAP K 0 1R17RES2 2 1UFCCAP ? Y16MHZ 12 01234567 KSW-PBKSW-PBKSW-PBKSW-PBKSW-PBKSW-PBKSW-PBKSW-PB 00000000 9 77777777 2RRES22R10RES22R11RES22R12RES22R13RES22R14RES22R15RES22R16RES2 56789012345678 11111222222222 /RST OSC2OSC1 KR5/SB KR6/SA KR7/DP KC3DIG3 KC0/DIG0KC1/DIG1KC2/DIG2KC4/DIG4KC5/DIG5KC6/DIG6KC7/DIG7 K 0 1R20RES2 C D CK CNC TL RVCCNGN/CSCDIO/INTSG/KR0SF/KR1SEKR2SD/KR3SC/KR4 1 UZLG7289B 01234 123456789 11111 F p 0 1 0 1CCAP DD KKKKKKKK NN 00000000 12345678 00000000 VCC GG P2.4P2.5P2.6P3.21RRes21RRes21RRes21RRes21RRes21RRES21RRES21RRES2 f u 0 1 D 0 12345 1E N 1 G JCON5
一种直流电子负载的设计
Science &Technology Vision科技视界0引言在电源、通信、蓄电池、能源等领域中,需要使用一些静态负载,通常采用电阻、电容、电感等或将它们的串并联组合来模拟实际负载情况,其缺点是负载占用较大的空间、精度差、形势单一且负载大小不能进行连续调节。
直流电子负载的基本原理是利用功率场效应管(MOS),绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等功率半导体电子元件吸收电能并消耗电能。
依靠功率半导体器件作为载体,实现了负载参数可调的功能,具有体积小和很高的调节精度和稳定性,能很好地模拟实际的负载,在电源设备测试中得到了广泛的应用。
本文针对传统负载的弊病,提出了以STC12C5A60S2微控制器为核心,尽可能通过软件替代硬件,使其具有硬件结构简单、功能强、控制灵活的特点。
1系统整体方案设计基于单片机控制的直流电子负载系统结构框如图1所示:图1单片机控制的系统结构框图本系统由以下部分组成:核心控制电路(单片机)、电子负载电路、采样电路、LCD 显示电路和电源电路。
该系统方案的整体结构简易明了,将恒压电流、恒流电路有机的结合在了一起,并接入电子开关,操作时只需通过电子开关对模式进行手动切换,以STC12C5A60S2单片机为控制核心,通过程序实现恒压恒流值的调节、端口电压的采集及显示等核心功能。
硬件电路中含有的运算放大器具有很大的电源电压抑制化,可以大大减小输出端的纹波电压。
2硬件电路设计本智能控制系统由以下部分组成:核心控制电路(单片机)、功率控制电路、采样电路、运放比较电路、LCD 显示电路和电源电路。
2.1核心控制电路设计采用STC12C5A60S2单片机作为核心控制单元,STC12C5A60S2系列单片机是宏晶科技生产的单时钟、机器周期(1T)的单片机,是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代单片机。
内部集成MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D 转换(250K/S),包含8位A/D、D/A 转换功能,精确度高。
直流电子电子负载设计
直流电子负载设计报告摘要本系统设计的直流电子负载以AT89S52单片机为主控芯片，以数模转化器DAC0832输出控制电压，经过运算放大器放大合适倍数以控制电流及电压参数，并使用模数转化器ADC0809测量电压电流参数，各个参数通过LCD12864液晶显示。
经检测，本系统电流能力达6A，稳压幅值为2V-17V，符合题目要求。
本系统同时还拓展了过压过流保护功能，设计方案具有实际应用价值。
关键词：直流电子负载AT89S52 DAC0832 ADC0809一、方案选择及论证：1、主控部分方案一：此方案采用PC机实现。
它具有在线编程、在线仿真的功能，这让调试变得方便，而且人机交互友好，但是PC机输出信号不能直接与A/D，D/A通信，需要电平转换兼容，硬件的合成需在线调试，所以较为繁琐，很不简便，而且在一些环境比较恶劣的场合，PC机的体积大，携带安装不方便，性能不稳定，给工程带来很多麻烦。
方案二：此方案采用AT89S52八位单片机实现。
单片机软件编程的自由度大，可通过变成实现各种各项的算数算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便，既可以单独对A/D，D/A控制，还可以与PC机通信。
AT89S52将具有多种功能的8位CPU 与FPEROM结合在一个芯片上，为很多嵌入式控制应用提供了非常灵活而又价格适宜的方案，性价比高。
综上所述，在主控部分，我们选择方案二。
2、模拟负载模块方案一：双极型晶体管模拟负载晶体管是通过一定的工艺，将两个PN结结合在一起的器件。
通过基极电流可以控制集电极电流，从而可达到控制晶体管作为一个可变负载的目的。
文献17中利用大功率晶体管作为一个电子负载，晶体管作为负载连接电池和光电装置，Ushift是加载晶体管基极和集电极的电压，Upv是光电装置上的压降。
由于晶体管属于电流控制器件，在控制变化速度上较慢，因此适合模拟一些电流恒定或是变化缓慢的实际负载。
其次，晶体管还存在温度系数为负的问题，所以在使用过程中还需要考虑温度补偿的问题。
以STC12C5A60S2单片机为控制核心直流电子负载设计
摘要：本系统是以STC12C5A60S2单片机为控制核心，具有深度负反馈的数字程控直流电子负载。
系统通过集成运算放大器和MOS管，构成了可以输出恒压，恒流和恒阻的装置。
单片机通过12位的AD和12位的DA对输出的电压，电流和电压进行检测和反馈，从而控制输出的数据精度和保证了要求范围内的稳定性。
此外，系统还可以通过按键对输入的电压，电流和电阻进行设定,由LCD屏显示电压，电流和电阻的数值，并带有过载保护和声光报警装置。
关键词：单片机负反馈恒流恒压恒阻过载保护一．方案论证与设计1.整体方案设计（见图1）图1 整体设计图2.模块方案比较2.1MCU的模块方案一：采用普通的STC89C51单片机,控制简单。
但自身只有定时器和串口，资源有限。
方案二：STC12C5A60S2单片机在原有51系列单片机的基础上，增加了很多新的功能，比如说IO口驱动能力强，可以使用原来的“准IO口”功能，也可以用推挽输入输出IO、高阻IO、开漏IO等IO形式。
在外设方面增加了AD模块、PWM模块、PLL模块、DAC模块、SPI模块、CAN模块等等。
增大了ROM和RAM，并且有的增加了EEPROM或者FlashROM。
经过比较我们选择了方案二。
2.2恒流模块方案一：采用三极管构成恒流源。
当晶体管处于放大状态时，电路输出的电流恒定。
但三极管受温度影响比较大，而且因温度引起的飘移不能解决，抗干扰能力差，使电路的精度下降。
（见图2）图2 三极管构成恒流源电路图方案二：采用开关电源构成恒流源。
功率管在开关状态，功率小效率高，输出电流的范围大，可以达到题目的要求。
但是，电路比较复杂，存在开关干扰，而且纹波电流比较大。
（见图3）图3 开关电源构成恒流源电路图方案三：采用运放和MOS管等构成恒流源。
如图4，R2为取样电阻，当2脚的电压小于3脚时，tlv2372的输出加大，增加MOS管的导通。
当2脚的电压大于3脚时，tlv2372的输出减小，使MOS管的导通减少，从而保持系统的电流恒定。
基于MSP430F169单片机的直流电子负载的设计
基于MSP430F169单片机的直流电子负载的设计MSP430F169基于单片机的直流电子负载的设计,,,邵建设郜文华向云熊文君( ,438000)黄冈师范学院物理不电子信息学院湖北黄州T 16 、,I摘要为了智能测量和研究直流稳压电源蓄电池等电源的负载特性设计了一台以公司的位超低MSP430F169 。
/ A ADS1115 16 D 功耗单片机为中心控制的直流电子负载外置位转化芯片实时高精度采样,,12 D / A 电源电压和电流信号经过单片机程序控制单片机内置位转换电路输出一个直流信号幵经过运放MOS 。
MOS ,,放大后驱劢功率管工作管作为功率消耗元件整个电路构成了电压和电流闭环调节系统可工2 。
、作于恒压和恒流种模式被测电源的输出电压输出电流和负载调整率可以实时测量幵显示在图形液晶显,( 0, 02 ?0 , 02 FS) %%。
,,示屏上电流和电压的测量精度可达电子负载人机交互友好测量精度高单片机外,,,。
围电路简单可靠性高扩充性好具有很强的实用价值; MSP430F169 ; ; A / D ADS1115 关键词直流电子负载单片机图形液晶显示转换芯片TN710A1003-8078( 2012) 06-0027-04 中图分类号文献标识码文章编号2012-10-10do 10, 3969 / , ssn, 1003-8078, 2012, 06, 08 iji收稿日期,,,,,、。
作者简介邵建设男湖北英山人副教授博士主要研究方向为电力电子技术高电压不绝缘技术( Q20102907) ; ( 09CB071 ) ; 基金项目湖北省教育厅科技项目黄冈师范学院科研基金项目黄冈师范学院大( zx1117) 。
学生科研项目Design of DC electronic load based on the MSP430F169 microchip computerSHAO Jian-she,GAO Wen-hua,XIANG Yun,XIONG Wen-jun( College of Physical Science and Electronic Information,Huanggang Normal University ,Huangzhou 438000 ,Hubei,China)Abstract In order to intelligently measure and study the load characteristic of a DC regulated power supply or a battery,an electronic load,in which a 16bits ultra low power consumption micro chip computer MSP430F169 is used as central control chp,s deveoped, Output votage and current of the measured power suppy s in rea tme and hgh accuracy samped by the ex- iillliliilterior A / D chip ADS1115,and by the programming ofMSP430F169,a DC voltage signal from the interior D / A circuit ofMSP430F169 is amplified and used to drive the power MOSFET which is acted as the power consumption component of the elec- tronc oad crcut, Thus all these consttute a current and votage cosed oop reguated systemw hch can operatein constantv ot- iliiillllilage mode or constant currenmt ode, The votage,current,and oad reguaton of the measured power suppy all can be in realllill tme measured by the systeman d dspayed by the graphc LCD,and the measurement accuracy of the votage and current caniililreach a vaue of ( 0, 02 ? 0, 02 FS) , Fre ndy human computer nteracton,hgh measurementaccu racy,and smpe exteror l%%iliiiilicrcut ofMSP430F169 of the desgned eectronc oad crcut,mae t have hgh stabty,good expandabty and hghy practcaiiililiikiiiliiliilil value,Key words DC electronic load; MSP430F169 micro chip computer; graphic LCD; A / D chip ADS1115,直流电子负载的基本原理是利用电子元器件吸收电能幵将其消耗的一种劢态负载其端口满足欧。
直流电子负载设计报告_ 推荐
直流电子负载设计报告摘要：电子负载是一种通过控制内功率MOSFET或晶体管的导通量，靠功率管的耗散功率消耗电能从而准确检测出负载电压，精确调整负载电流的设备。
本设计以STC12C5A单片机为主控芯片，配合D/A转换、电压比较器、场效应功率管、液晶显示器等器件构成，并通过相应的软件代码配以适当的手动调节来实现三种模式的转换控制；在定电流模式下，不管输入电压是否改变，电子负载消耗一个恒定的电流。
在定电压模式下，电子负载将消耗足够的电流来使输入电压维持在设定的电压上。
在定电阻模式下，电子负载被等效为一个恒定的电阻，电子负载会随着输入电压的改变来线性改变电流。
关键词：电子负载；单片机；D/A转换；CC模式；CV模式；CR模式目录：一、系统设计要求及题目分析 (3)1.1 任务 (3)1.2 要求 (3)1.2.1基本要求 (3)1.2.2发挥部分 (3)1.3 题目分析 (3)二、系统方案论证与选择 (3)2.1 系统的基本方案 (4)2.1.1 单片机部分的选取 (4)2.1.2 电源模块的论证与选择 (4)2.1.3 DA转换模块的选取 (5)2.1.4 显示部分的选取 (5)2.1.5 功率控制方案的选取 (5)2.2 系统的最终方案 (5)三、系统的硬件设计与实现 (6)3.1 系统硬件的基本组成部分 (6)3.2主要单元电路的设计 (7)3.2.1 电源供电电路 (7)3.2.2 数模转换电路 (8)3.2.3 恒流模式电路 (10)3.2.4 恒压模式电路 (11)3.2.5 恒阻模式电路 (12)四、系统软件设计 (13)4.1 程序流程图 (13)五、系统性能测试 (14)5.1三种模式性能测试 (14)5.1.1 恒流模式性能测试 (14)5.1.2 恒压模式性能测试 (16)六、总结 (19)七、参考文献： (19)八、附录： (20)8.1 电路原理图 (20)8.2 部分程序代码 (21)8.3主要元器件清单：（表格形式） (39)一、系统设计要求及题目分析1.1 任务电子负载用于测试直流稳压电源、蓄电池等电源的性能。
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人们 生活的各个领域都有可能会应用到负载测试 ，例如 ，充 电 的因数等相 关因素 ，之前的 电子的电阻负载难 以模拟 比较复杂 的单 电源与蓄 电池放 电测试 ，购买 电池时也要进行 负载测试 。直流 电子 片机 电子 负载 的设计形式 。
负载使用 的时 间比较长 ，应用范围较为广泛。一般实验室利用 电力 ３单 片 机 电子 负载 软件 设 计
Ｃ８０５１Ｆ０２Ｏ控制核心一些简单的直流 电子负载 ，系统使用恒流 的工 作模式 ，精确度非常高 ，完全达到单片机直流 电子负载设计的 目的。
图１即为单片机 电子负载软件设计流程图。观察下 图可知，单片 机 电子负载的系统首先做Ｄ／Ａ、Ａ／１）、液晶的显示 、控制的电子变量 慢慢初始化 ，然后在调整键盘对相应的程序进行扫描 ，在未按下按
键时，直接默认 时可将预先设置好的资料数据直接输入 、按键查询 、预置数 据 的显示等相关功能 ，按键一次 以后 ，单片机就可以之间转变为所
２ 电子 负载 总体 设 计 与原 理
执行 的电子负载系统 的调节 、Ａ／Ｄ收集 、ＰＷＭ的参 数调 整 、资料数
数 控技 术
Ｉ ’数 １与字应技用术
基于单片机的直流电子负载设计
李 山 华 志 伟 （鹤 壁 市机 电信 息 工程 学校 河 南鹤 壁 ４５８０３１）
摘要：单 片机 最大的有事 就是 电子处理速度 非常快 、消耗 能量低 、抵 抗干扰能 量非常 强，可 以把 它使 用在现 价段 单片机 的 直流 电子 负载 设计过程
计［Ｊ］．电子 制作 。２０１４，１ ２（２４）：１ ０． ［３］张林仙。刘 刚，邓彬伟．基于 Ｂｏｏｓｔ升压 电路的直流电子负载 设计 ［Ｊ］．湖北 理 工 学 院 学 报。２０１３，２０（１）：１ ３．
在以往 的电子负载测试过程 中，一般是使用静态 电子负载来检 测电源 出厂前 的性能 。而实际中的电子负载的系统 内的形式非常复
上式中 ｉ＝Ｋｐ万Ｔ和 ｄ ＝
等分别为ＰＩ。算法的积分与
杂 ，经常存在一些动态 的电子负载。例如 ，单片机 电子负载系统 内的 微分 系数 ，两者与采样周期Ｔ有关 ，这种方法可提升控制速度、节省
中。为 了改善 以往 的 电子 负载类型 不能修 改、使 用复杂 、精 确度低 的情 况，应 用ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ６０Ｓ２单片机 并将其作 为 直流 电子 负栽设 计的控 制 器，以便
采 集信号 、设计参数 及选择 功能 等。测试 的结果 显示，单 片机 直流 电子 负载在输 出电压 过程 中，电流调 节的 范围较 大，响应较快 ，可 以使 用 于很 多的测
子的工作方式，并提供一 种较为新型 的单片机 电子 的设计模式 ，以 便确保普 通电子负载的准确性 。
参 考 文 献
［１］潘 宇，史宏俊，王斌，李晓东．基于ＰＩＧ单 片机 的恒流（ＣＣ）直流 电子负 载 ［Ｊ］．电子 制 作，２０１ ３，１ ２（９）：２０． ［２］郑艳霞．黄虎，谢 忠林，王邦均．基于 Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３的直流 电子负载设
电子器件特性 ，分析等值 电路 。使用 电力 电子元件来搭建 电子 电路。 然后再模 拟相应的负载，能够 实现定 电阻、定 电压 的特性 。单片机 电 子负载设计技术与变换器 的电路之 间相互融合，可以使 电子负载设 计 处 于定 功 率 、动 态 电阻 以及短 路 等模 式 下 。本 文基 于 单 片机
２ １单 片机 电子 负载 总体 的设 计
据显示等相关 的功 能。
在当前的 电子 负载系统中，单片机属于整个 电子负载系统的重
运行工作的程序在进行检测被测 电源功率的负载 回路 电流与
要组 成部分 ，可 以将 电子功率的 晶体管直接作为单片机 电子 负载 ， 电压值 时，按 照之前 已经设置完成的 电子模式当做参数 ，单片机将
中的电流进行有效 的控制，能够得 到单片机 电子负载系统内需要的 的 电子控 制算 法如 下 ：
电流 ，直 接把消耗 的电压功率变为 电子热能 ，系统负载 内的电热器 将电量消耗完 ，进而促进 电能的消耗 。
ｋ
“（ ）＝ Ｐ（ ）＋ ∑ｅ（ ）＋Ｋ 【Ｐ（七）一ｅ（ｋ－１）］
２．２电子 负载原 理
直流 电阻率负载的内存。
４结 语
综上所述 ，基于ＳＴＣ１２Ｃ５Ａ６０Ｓ２单片机损耗量小 、快 速处理 单 片机设计直流流电子负载 ，以便调节和控制 电子负载恒流 、恒压 、恒
阻等模式。通过进行单片机 电子的 电流检 测 ，使得 单片机直 流电子 负载在输出电压的过程 中 ，电子 电流 的调节 区域不断扩大 ，并且硬 件的 电路非常简单 ，方便单片机进 行调试 ，适合 用于检 测单片机 电
试 ，并且也 能够 向设 计人 员提 供一 个新型 的直流 电子 负载设 计，进一 步保证 电子 负载 设计数 据的 准确 性 。
关键词 ：单片机 直 流 电子 负载设 计
中图分 类号 ：ＴＰ３６８
文献标识码 ：Ａ
文章编 号：１００７ ９４ｌ６（２０ｌ６）０ｌ一００２０—０１
１前 言
恒定 的电流、电阻、电压 以及 电子功率因素之间的变化情 况和峰值
然后利用Ｄ／Ａ模式来改变 电路所输出的电压 数据信号 ，信号在利用 采集 的信息数值进行ＰＩＤ的运算 ，在通过调整ＰＷＭ的信号所 占据空
放大器来进行有效 的调整，然后在 利用 电子晶体管中的 电压直接把 比就 ，进而控制单片机 电子的功率 中晶体管通的时间，立即调节Ｄ／
功率 管模 拟成 单片机 电子负载 ，过后再将其利用。
Ａ所输出的实际值与设定值 ，要将两者 的数据保持一样。之后再通过
把电压功率的晶体管直接作为直流 电子的负载，晶体管集 内的 控制 电子被检 测 电流的电压 ，进而达到 单片机直流 电子的负载 ，使
电极与 电流的总和 即是单片机 电子负载系统 内的电流 。并对 晶体管 被检测的 电源处于恒流、恒压 以及恒阻模式之下实现运转 。增量 式