恒压、恒流、恒阻电子负载的设计

本科生毕业论文 设计 本科生毕业论文 设计 题 目 恒压 恒流 恒阻电子负载的设计 姓 名 王俊楠 学号 院 系 电气信息及其自动化学院 专 业 电气工程及其自动化 指导教师 曹佃国 职称 副教授 年 月 日 曲阜师范大学教务处制 目目 录录 摘要 1 关键词 1 AbstractAbstract 1 KeyKey wordswords 1 引言 1 1 电子负载的原理 2 2 电子负载电路设计 2 2 1 核心处理器 2 2 2 恒压负载电路 3 2 3 恒流负载电路 3 2 4 恒阻负载电路 4 2 5 继电控制模式转换 5 2 6 显示模块 5 2 7 键盘模块 6 2 8 D A 转换模块 7 2 9 采样模块的设计 9 3 软件设计 10 3 1 LCD 显示模块驱动 10 3 1 1 SPI 接口时序写数据 命令 10 3 1 2 Nokia5110 的初始化 11 3 2 D A 转化程序 12 3 3 电压电流 A D 采样程序 13 4 结论 13 致谢 13 参考文献 13 1 恒压 恒流 恒阻电子负载的设计 电气工程及其自动化专业学生 王俊楠 指导教师 曹佃国 摘要 随着科学技术迅速发展 人们对负载的要求越来越高 传统技术面临着极大的挑战 电子负 载将电力电子技术和微机控制技术有机地结合起来 它能替代传统负载 电子负载以单片机为控制 芯片 可切换工作于恒压 恒流 恒阻三种模式 电子负载的设计包括硬件和软件两部分 硬件设 计了恒压电路模块 恒流电路模块 恒阻电路模块 D A 输出控制电路 电压电流检测电路 键盘 电路 显示模块等 软件设计包括 LCD 显示模块 D A 转化程序 电压电流采样程序等 通过软硬 件的协调配合实现整个设计 关键词 电子负载 恒压 恒流 恒阻 The Design of an Electronic Load with Constant Voltage Constant Current and Constant Resistance Student majoring in Electrical Engineering LCD CE 0 5110片选有效 允许输入数据 if command 0 写命令 LCD DC 0 else LCD DC 1 写数据 for i 0 i 8 i 传送8bit数据 if dat else SDIN 0 SCLK 0 dat dat 1 SCLK 1 LCD CE 1 禁止5110 管脚D C LCD DC 用于选择写的是命令 D C 0 还是数据 D C 1 3 1 2 Nokia5110 的初始化 接通电源后 内部寄存器和RAM的内容是不确定的 这需要一个RES低电平脉冲复 位一下 复位过程如图14所示 图 14 Nokia 5110 复位时 函数名称 LCD init 函数功能 5110初始化 入口参数 无 出口参数 无 12 void LCD init void LCD RST 0 产生一个让LCD复位的低电平脉冲 delay 1us LCD RST 1 LCD CE 0 关闭LCD delay 1us LCD CE 1 使能LCD delay 1us LCD write byte 0 x21 0 使用扩展命令设置LCD模式 LCD write byte 0 xc8 0 设置液晶偏置电压 LCD write byte 0 x06 0 温度校正 LCD write byte 0 x13 0 1 48 LCD write byte 0 x20 0 使用基本命令 V 0 水平寻址 LCD clear 清屏 LCD write byte 0 x0c 0 设定显示模式 正常显示 LCD CE 0 关闭LCD 3 2 D A 转化程序 由于TLC5615是串行输出的 且其输出采用的是SPI总线模式 所以现对SPI时序做 初始化 初始化完后即可调用将数字量转化为模拟输出 TLC5615D A转 化子程序入口 片选D A芯片 scs 0 sclk 0产生上升 沿 12个时钟周期是 否完成 scs 1 sclk 0完 成转化 返回 Y N 图 15 D A 转化程序流程 图 16 A D 采样程序流程 13 如图15为D A转化子程序流程图 当键盘按下确认后 设定值送往单片机数据处理 转化为二进制数后送TLC5615进行D A转化 有数送入时scs 0 sclk 0即对SPI时序做 初始化 开始产生上升沿 数据被锁存 形成DA输出 在前10个时钟内输入的是10位DA 数据 后两个时钟周期为填充字节scs 1 sclk 0 scs的上升沿和下降沿只有在sclk 为低的时候才有效 D A转化完成产生基准电压 转换输出至PI调节器控制MOS管工作 3 3 电压电流 A D 采样程序 如图16所示为电压电流采样流程图 先复位时序成功后 启动A D转换口 再送十 个时钟信号进行串行采样 当第十个时钟信号下降沿到来时 判断A D转化是否完成 若采样完成 将模拟输入量转化为数字量 送往显示 测出电压值 实际电流值和功 率值 TLC1549是串行转化 同样对时序有严格要求 复位时序成功后 即可进入采样 采样后在经过处理 对于电流的检测将电流转化为电压进行检测 然后在TLC1549AD转 换过程中转化回电流 最后送往液晶显示出来 4 结论 本系统的设计是基于STC89C52单片机控制的电子负载 直接检测的电流值 电压 值 实现恒压 恒流 恒阻模式的工作 通过单片机程控使各个参数直观的在液晶上 显示 此电子负载能替代传统的测试方法中一般采用的电阻 滑线变阻器 电阻箱等 更简单 更快捷 更可靠对电子设备进行输出特性的测试 但是 本设计还存在着很 多不足 比如欠缺负载的内保护和外保护电路 各功能的电子负载模块还可以整合 希望能在以后能改善这方面的缺陷 由于时间的仓促以及自身能力所限 本文只是对 电子负载一些较浅的研究 遗憾时间的仓促 以及自身能力所限 此次设计存在很多 有待改进的方方面面 更存在很多的错漏和失误的地方 还请各位学术上的前辈多多 包涵见谅 致谢 本次毕业设计我有幸选择曹佃国老师作为我的指导老师 曹老师作为我们电气系 的老师 本身有繁重教学任务和工作任务 但他利用教学之余和工作之余的时间督促 教导我们完成毕业设计 经常下班时间到了 他还耐心的为我讲解问题 在整个设计 过程中曹老师给予了我耐心细致的指导 曹老师渊博的专业知识和严谨的治学态度给 我留下了深刻的印象 感谢曹老师帮助我修改论文 在我论文修改过程中给我提出了 很多建议和意见 曹老师一丝不苟和认真的态度让我对他心生佩服 在此对曹老师表 达深深的谢意 不仅如此 曹老师还在工作精神和为人处世上给予我们谆谆教诲 使我们明白和 懂得了作为一个电气专业的毕业生所应保有的心态和品质 在此对曹老师的细心教导 和帮助表示深深的感谢 我也要感谢我寝室的同学们对设计的软件部分给予了关心和帮助 当我碰到问题 他们细心的帮我 寻找错误的地方 修改电路 分析电路 修改程序等等 这些对我 做本次设计提供了很多方便之处 在此对舍友们表达深深的谢意 还有本班的各位同 学在设计学习中给予的意见和大力支持也一并表示感谢 最后 我要再一次感谢曹老师 谢谢他一路上耐心的指导 和他为我们上的模拟 14 电子技术课程 参考文献 1 姚燕南 薛钧义 微型计算机原理与接口技术 M 北京 高等教育出版社 2004 11 2011 8 重印 2 康华光 电子技术基础 模拟部分 M 5 版 北京 高等教育出版社 2006 1 2011 5 重印 3 徐爱钧 单片机原理使用教程 基于 Proteus 虚拟仿真 M 2 版 北京 电子工业出版社 2011 3 4 张毅刚 单片机原理与应用 M 北京 高等教育出版社 2009 7 5 全国大学生电子设计竞赛训练教程 M 北京 电子工业出版社 2005 1 6 朱金刚 智能电子负载的设计 J 实验技术与管理 2006 23 6 26 29 7 杨振吉 付永杰 电子负载的设计 J 计量技术 2003 5 24 25 8 丁锐霞 新型电子负载的研究 D 北京 北方工业大学 2008 16 9 陈永真 韩梅 陈之勃 全国大学生电子设计竞赛硬件电路设计精解 M 北京 电子工业出版 社 2008 10 阎石 数字电子技术基础 M 5 版 北京 高等教育出版社 2006 5 11 Gibson J E Nonlinea