基于单片机的电子负载毕业论文(含原理图+程序)

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转换毕业论文（论文）ABSTRACTABSTRACTTheprincipleofelectronicloadiscontroloftransistorsinsidepowerMOSFETortheguidefluxofpowertube,itisaconsumptionpowerequipmentwhichdependsonthedissipationpoweroftube,therearefourbasicworkingwaysthatpersistencepressure,constantcurrent,theconstantresistance,constantpower.ThisdesignstartwiththeanalysisofDCelectricloadsystemsolutions,itdiscussedtherealizationofthewholesystemhardwarecircuitandsoftwareindetail,andgiveareasonablesolution.Inordertorealizethecontrolandtheexpansionoffunctionconveniently,weadoptedtheSTC89C52microcontrollerasthecorecontroller,anddesignedtheDAoutputcontrolcircuit,ADvoltagecurrentdetectioncircuit,keyboardcircuit,displaycircuitanddrivecircuit,throughthecoordinationbetweenhardwareandsoftware,finally,werealizedthewholedesign.PIadjusterandnegativefeedbackcontrolloopofthecircuitwhichcontrolthegridvoltageofMOSFET,soastochangeitsresistance.Thecoreessencesaretheop-amp,MOStubeherebothasacontroldeviceandasapowerloadtested.ControllingtheguidefluxoftheMOStube,theresistanceoftheMOStubewillchangeaccordingly,thusthecurrentwhichflowstheelectronicloadcurrentwillconstant,Atlast,werealizedconstantcurrentworkpattern.ThisdesigncanrealizetheConstant-currentcontroloftheelectronicload:itcanmeasuredthecurrent,voltageandpowerofMeasuredpowerandtheLCDdisplay.Ifitusesituationsinrated,nomatterhowtheinputvoltagechangeintheconstant-currentmode(withinacertainrange),theelectronicloadwillbebasedonsettingtoabsorbthecurrent,thecurrentwhichflowstheelectronicloadwillconstant.Keywords:electronicload;constant-currentpattern;PIadjuster;ADtransform;DAconversion东华理工大学毕业设计（论文）目录目录绪论.................................................................1第一章电子负载系统设计方案...........................................21.1电子负载工作原理................................................21.2系统设计要求....................................................31.3系统总体设计方案论证............................................31.4系统具体设计方案................................................5第二章电子负载硬件系统设计...........................................62.1核心处理器的设计.................................................62.2显示模块的设计...................................................72.3键盘模块.........................................................82.4D/A转换模块的选择..............................................102.5采样电路模块....................................................112.5.1电压采样电路................................................122.5.2电流采样电路................................................122.5.3输入的模拟量采样............................................132.6电流取样PI控制器等组成的负反馈控制模块.........................142.7PI调节器.......................................................152.8功率电路模块....................................................172.8.1电子模拟负载方式的选择......................................172.8.2功率耗散MOS管的选型........................................172.9电源电路的设计..................................................18第三章电子负载软件系统设计..........................................213.1电压电流A/D采样程序设计........................................223.2液晶显示子程序..................................................223.3D/A转化程序....................................................233.4键盘识别处理程序设计............................................24第四章系统调试......................................................254.1硬件调试........................................................254.2软件调试.......................................................264.3软硬件综合调试..................................................26第五章结论..........................................................27致谢................................................................28参考文献..............................................................29附录一整体电路原理图.................................................30附录二电子负载设计程序...............................................31东华理工大学毕业设计（论文）绪论1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。当前，国内外对上述产品的试验一般都采用传统的静态负载(如电阻、电阻箱、滑线变阻器等)能耗放电的办法进行。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。从电源类型来看，电子负载可分为直流电子负载和交流电子负载两种。直流电子负载比起交流电子负载，应用的历史较长，范围更广。最初在实验室，利用电力电子器件的特性，通过分析等值电路，用电力电子元件搭建电子电路来模拟负载，可以实现定电阻、定电压等特性。随后又有工作人员将单片机技术应用到电子负载中，逐步可实现定电流模式和可编程斜率模式。单片机技术与变换器电路的密切结合还使得电子负载可以工作在其它多种模式下:定功率模式、动态电阻模式、短路模式等。随着功率场效应晶体管(MOSFET)，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和场效应晶闸管(McT)等主要开关器件的出现以及电力电子变换器拓扑的发展，由于变换器能更好的将一种电能变为另一种或多种形式的电能，交流电子负载也得到了实现。交流电子负载是可以模拟传统真实阻抗负载的电力电子装置，它能模拟一个固定或变化的负载，甚至将试验的电能反馈回电网，其设计初衷是交流电源出厂试验。交流电源出厂试验通常采用电阻箱耗能的办法，它存在调节不便、自动化程度低