【正文】 集、實(shí)際數(shù)據(jù) LCD 顯示等功能。 電壓電流 A/D 采樣程序設(shè)計(jì)如圖 32 所示為電壓電流采樣流程圖，先復(fù)位時(shí)序成功后，啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換口，再送十個(gè)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行串行采樣，當(dāng)?shù)谑畟€(gè)時(shí)鐘信號(hào)下降沿到來時(shí)，判斷 A/D 轉(zhuǎn)化是否完成，若采樣完成，將模擬輸入量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，送往顯示，測(cè)出電壓值、實(shí)際電流值和功率值。TLC1549 是串行轉(zhuǎn)化，同樣對(duì)時(shí)序有嚴(yán)格要求，復(fù)位時(shí)序成功后，即可進(jìn)入采樣，采樣后在經(jīng)過處理。對(duì)于電流的檢測(cè)將電流轉(zhuǎn)化為電壓進(jìn)行檢測(cè)，然后在TLC1549AD 轉(zhuǎn)換過程中轉(zhuǎn)化回電流，最后送往液晶顯示出來。檢流電阻選用的是100W 歐姆的功率電阻。 液晶顯示子程序如圖 33 所示為液晶顯示子程序流程圖，液晶顯示采用的是 Nokia 液晶屏，體積不大，當(dāng)對(duì)其初始化及復(fù)位成功后就可調(diào)用相應(yīng)的顯示子程序?qū)σ@示的內(nèi)容進(jìn)行顯示。顯示的內(nèi)容可以采用取模軟件取出數(shù)組，將對(duì)應(yīng)的點(diǎn)顯示出，最終組合顯示出需要的字體或數(shù)字。LCD 控制程序遵循 SPI 傳輸協(xié)議。SPI 是一個(gè)全雙工同步串行數(shù)據(jù) 3 線同步字節(jié)傳輸總線接口，加上片選共 4 線，是基于主/從工作模式的總線協(xié)議，有寫沖突保護(hù)和總線競(jìng)爭保護(hù)，由 Motorofa 在其 MC68HCXX 系列中定義的標(biāo)準(zhǔn)接口。SPI 中 4 線的功能如下:SCK 信號(hào)線:由 SPI 總線上的主設(shè)備產(chǎn)生。它可以調(diào)整數(shù)據(jù)比特流，設(shè)備可在不同的波特率下傳輸數(shù)據(jù)。SCK 根據(jù)傳輸?shù)拿恳晃粊硌h(huán)。MOSI 信號(hào)線:數(shù)據(jù)從 SPI 總線的主設(shè)備輸出，然后從 SPI 的從設(shè)備輸入。MISO 信號(hào)線:數(shù)據(jù)從 SPI 總線的從設(shè)備輸出，然后從 SPI 的主設(shè)備輸入。只有一個(gè)被選擇的從設(shè)備能驅(qū)動(dòng)從 MOSO 輸出。CS 線號(hào)線:此信號(hào)通過硬件控制選擇一個(gè)特殊的從設(shè)備，沒有被選中的從設(shè)備不東華理工大學(xué)畢業(yè)論文（論文） 第三章 電子負(fù)載軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 予 SPI 總線交互通信。SPI 主機(jī)和從機(jī)之間，主機(jī)通過將待通信的從機(jī)的 CS 引腳拉低，實(shí)現(xiàn)與從機(jī)的同步，主機(jī)啟動(dòng)一次 SPI 通訊。主機(jī)和從機(jī)將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)放入相應(yīng)的移位寄存器。主機(jī)在 SCK 引腳上產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖以交換數(shù)據(jù)。主機(jī)的數(shù)據(jù)從主機(jī)的 MOSI 移出，從從機(jī)的 MOSI 移入；從機(jī)的數(shù)據(jù)從從機(jī)的 MISO 移出，從主機(jī)的呱 50 移入。如圖22 所示為單片機(jī)與 LCD 通信。 D/A 轉(zhuǎn)化程序由于 TLC5615 是串行輸出的，且其輸出采用的是 SPI 總線模式，所以現(xiàn)對(duì) SPI時(shí)序做初始化，初始化完后即可調(diào)用將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬輸出。如圖 34 為 D/A 轉(zhuǎn)化子程序流程圖。當(dāng)鍵盤按下確認(rèn)后，設(shè)定值送往單片機(jī)數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)后送 TLC5615 進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)化，有數(shù)送入時(shí) scs=0；sclk=0 即對(duì) SPI 時(shí)序做初始化，開始產(chǎn)生上升沿，數(shù)據(jù)被鎖存,形成 DA 輸出。在前 10 個(gè)時(shí)鐘內(nèi)輸入的是 10 位 DA 數(shù)據(jù)，后兩個(gè)時(shí)鐘周期為填充字節(jié) scs = 1；sclk = 0，scs 的上升沿和下降沿只有在 sclk 為低的時(shí)候才有效，D/A 轉(zhuǎn)化完成產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓，轉(zhuǎn)換輸出至 PI 調(diào)節(jié)器控制 MOS 管工作 初始化復(fù)位成功調(diào)用漢字或數(shù)字顯示子程序設(shè)置顯示坐標(biāo)寫入字庫數(shù)據(jù)L C D 顯示入口顯示數(shù)據(jù)返回T L C 5 6 1 5 D / A 轉(zhuǎn)化子程序入口片選 D / A 芯片s c s = 0s c l k = 0 產(chǎn)生上升沿1 2 個(gè)時(shí)鐘周期是否完成s c s = 1 , s c l k = 0 完成轉(zhuǎn)化返回YN東華理工大學(xué)畢業(yè)論文（論文） 第三章 電子負(fù)載軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖 33 顯示子程序流程圖 圖 34 D/A 轉(zhuǎn)化子程序流程圖 鍵盤識(shí)別處理程序設(shè)計(jì) 鍵盤掃描子程序P 0 口前四位逐行送低電平有鍵按下 ？讀取列值返回讀取鍵碼值掃描下一位YN進(jìn)入按鍵處理子程序鍵盤掃描子程序有按鍵否 ？按鍵處理子程序F l a g + +YN是否數(shù)字鍵 、 小數(shù)點(diǎn)是否確認(rèn)鍵Y 顯示子程序NNY調(diào)用 D / A 轉(zhuǎn)化子程序調(diào)用 A / D 轉(zhuǎn)化子程序顯示電壓電流功率是否清除鍵NY清除 L C D顯示屏f l a g = oF l a g = 6 ?N返回Y圖 35 鍵盤掃描子程序流程圖 圖 36 按鍵處理子程序流程圖如圖 35 所示為按鍵掃描子程序流程圖。鍵盤識(shí)別采用逐行掃描方式，對(duì)每一行進(jìn)行掃描，當(dāng)掃到某列有點(diǎn)平變化是則讀取鍵值并處理。無按鍵是則返回NOKEY。如圖 36 所示為按鍵處理子程序流程圖。按鍵處理子程序包括按鍵的輸入，按鍵識(shí)別及處理，按鍵識(shí)別有開始鍵、數(shù)字 0—9 鍵，小數(shù)點(diǎn)鍵，清零復(fù)位鍵及數(shù)據(jù)輸入確認(rèn)鍵。允許輸入的鍵盤查詢流程范圍為 0――，超出的數(shù)在確認(rèn)時(shí)能自動(dòng)清零重新輸入，說明輸入數(shù)據(jù)無效。數(shù)據(jù)確認(rèn)輸入后送 D/A 轉(zhuǎn)換輸出至比較器控制MOS 管工作。先按下鍵盤的開始鍵，單片機(jī)只執(zhí)行按鍵查詢、LCD 顯示等功能。輸入設(shè)定的東華理工大學(xué)畢業(yè)論文（論文） 第三章 電子負(fù)載軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電壓電流預(yù)置值，主要完成負(fù)載設(shè)置，再經(jīng)過 D/A 轉(zhuǎn)化產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓，通過 PI 調(diào)節(jié)器及反饋來控制 MOSFET 的柵極電壓，主要完成負(fù)載調(diào)節(jié)，在恒流的工作模式下進(jìn)行A/D 電壓電流檢測(cè)，測(cè)出電子負(fù)載的實(shí)際電壓電流值，并通過液晶顯示屏顯示出來 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第四章 系統(tǒng)調(diào)試 25第四章 系統(tǒng)調(diào)試調(diào)試是整個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)中一個(gè)不可缺少，非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。為了達(dá)到設(shè)計(jì)要求，先后進(jìn)行了以下三個(gè)階段的調(diào)試工作:硬件調(diào)試、軟件調(diào)試、軟硬件聯(lián)合調(diào)試。 硬件調(diào)試 我在整個(gè)電子負(fù)載設(shè)計(jì)過程中，硬件方面的設(shè)計(jì)主要是硬件電路的設(shè)計(jì)。在畫電路原理圖過程中是分模塊設(shè)計(jì)的，根據(jù)各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)思路，合理選取芯片的參數(shù)。由于電子負(fù)載是測(cè)試儀，要根據(jù)被測(cè)電源的電壓電流進(jìn)行選擇芯片，在選取芯片時(shí)出現(xiàn)了一點(diǎn)問題，特別是 MOS 管的選擇。MOS 管在這里既作為電流的控制器件同時(shí)也作為被測(cè)電源的負(fù)載。整個(gè)設(shè)計(jì)的參數(shù)也要根據(jù) MOS 管的耗散功率、額定電壓、額定電流來選取。同時(shí)采樣電阻的選擇時(shí)也出現(xiàn)了一點(diǎn)問題，對(duì)于找的一些資料，看到采樣電阻的選取都很小，小到毫歐。我覺得這個(gè)電阻要是普通電阻的話，當(dāng)有大電流通過時(shí)，就相當(dāng)于導(dǎo)線，設(shè)這個(gè)電阻就沒意義了。后來經(jīng)過老師和上網(wǎng)查找資料，終于明白這種電阻是一種錳銅電阻，專門運(yùn)用于電流采樣電路中，能夠承受較大功率，并且其電阻較小，對(duì)于電流的分流作用影響較小，從而對(duì)電路的影響較小。控制 MOS 管的導(dǎo)通量的電路模塊，是整電子負(fù)載電路的核心部分。同時(shí)也是電子負(fù)載實(shí)現(xiàn)恒流方式的關(guān)鍵部分。剛開始我一直運(yùn)用傳統(tǒng)的電子負(fù)載設(shè)計(jì)方式，用傳統(tǒng)的比較器來比較給定值和實(shí)際值。利用比較的結(jié)果作用在 MOS 管柵極上，從而達(dá)到其內(nèi)阻變化的目的，形成一個(gè)反饋的電路。剛開始我一直認(rèn)為這種方法是正確的，認(rèn)為當(dāng)比較器比較后有輸出，作用在 MOS 管上，就能控制 MOS 管的通斷，也就能改變它的導(dǎo)通量了。但后來經(jīng)過老師的講解，才發(fā)現(xiàn)自己犯了嚴(yán)重的錯(cuò)誤。終于明白用比較器比較給定值和實(shí)際值，比較的結(jié)果作用的 MOS 管上就只有通和斷兩種情況，不能實(shí)現(xiàn)逐漸改變 MOS 管導(dǎo)通角的變化，沒有調(diào)節(jié)過程，不易控制。后來將比較器改為了 PI 調(diào)節(jié)器及負(fù)反饋控制環(huán)路，能夠較精確的控制 MOS 管的導(dǎo)通量，實(shí)現(xiàn)無靜差的調(diào)節(jié)。同時(shí)在整個(gè)負(fù)載參數(shù)確定后，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果確定運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)和確定電阻的阻值。根據(jù)設(shè)定好的參數(shù)的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行分塊調(diào)試。這個(gè)過程中有的需要逐漸擴(kuò)大調(diào)試范圍，最后實(shí)現(xiàn)整機(jī)調(diào)試。將電路分成控制電路、鍵盤輸入部分、顯示電路、主電路和檢測(cè)電路。主要檢查的是單片機(jī)是否能夠成功和微機(jī)通訊、鍵盤能否正確輸入數(shù)值并正確顯示在 LCD 上，看電路原理圖所是否符合設(shè)計(jì)的要求等。東華理工大學(xué)畢業(yè)論文（論文） 第四章 系統(tǒng)調(diào)試 整個(gè)硬件調(diào)試過程是為了驗(yàn)證各功能模塊的設(shè)計(jì)和制作的正確性，是否能夠正常工作，基本的數(shù)據(jù)傳輸是否有錯(cuò)誤。但是由于時(shí)間比較倉促，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中硬件電路具體調(diào)試都沒很好的完成，最后未將實(shí)物做出來。 軟件調(diào)試軟件的錯(cuò)誤只有在運(yùn)行中才會(huì)完全暴露出來，因此各個(gè)模塊的軟件程序分段進(jìn)行調(diào)試。先進(jìn)行單片機(jī) I/O 的分配，再根據(jù)各個(gè)芯片的特性寫程序。編好程序后先分個(gè)個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試。在寫程序過程中出現(xiàn)很多小問題。比如說，一些參數(shù)未定設(shè)定等小問題導(dǎo)致整個(gè)程序編譯不通過。用 keil 運(yùn)行模擬仿真時(shí)我發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題，就是我在全速運(yùn)行程序時(shí)，顯示的時(shí)間是不變的，直到我暫停運(yùn)行，然后仿真時(shí)間才變化。還有就是我檢測(cè)變量值，比如我寫了一個(gè)程序，一秒鐘變量 i 加一，我在 keil 的 watch widow 中監(jiān)測(cè) i 的變化，按說全速運(yùn)行時(shí) i 的值應(yīng)該在監(jiān)測(cè)窗口中可以看出來是一直變化的，但是現(xiàn)在還是和我說的仿真時(shí)間一樣，全速運(yùn)行時(shí)根本不變化，直到我暫停全速運(yùn)行，值才看出變化。這樣就不好進(jìn)行檢測(cè)仿真結(jié)果，一直在找原因，后來才發(fā)現(xiàn)我的變量設(shè)的過快，產(chǎn)生了溢出，后來改變變量的設(shè)計(jì)就解決了這個(gè)問題。 將控制程序各功能模塊，包括顯示模塊、鍵盤輸入模塊、D/A 模塊、A/D 模塊等分別載入運(yùn)行，將發(fā)現(xiàn)的問題立即找出程序中所對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤或不妥之處，反復(fù)進(jìn)行修改完善，直到可以完成所要求的功能。不過單純的軟件調(diào)試只能檢查程序的基本正確性，而整個(gè)方案所有程序是否能夠編譯正確與實(shí)現(xiàn)只有通過與硬件共同調(diào)試才能完成。 軟硬件綜合調(diào)試根據(jù)單片機(jī)分配好的 I/O 口，將所有的硬件電路和程序連起來檢查，將整個(gè)程序載入，觀察整個(gè)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能是否都能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，修改出錯(cuò)、不合適的程序或者更改元件型號(hào)或者重新設(shè)計(jì)局部電路。在調(diào)試過程中主要發(fā)現(xiàn)了以下問題并作了相應(yīng)的改進(jìn):(l)在電流采樣電路中，輸出信號(hào)將超出 A/D 的采集范圍，因此把原設(shè)計(jì)中的運(yùn)算放大器改為電壓跟隨器。(2)按鍵程序開始設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)現(xiàn)方法為查詢按鍵按下后開始調(diào)用響應(yīng)程序。調(diào)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)按鍵響應(yīng)結(jié)果不確定，表現(xiàn)為按下數(shù)字鍵按鍵一次時(shí)，結(jié)果顯示一個(gè)或兩個(gè)相同值，與按下時(shí)間長短相關(guān)。為了解決該問題，把實(shí)現(xiàn)方法由查詢按鍵按下改為“查詢按鍵釋放” ，即可準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)按鍵功能。東華理工大學(xué)畢業(yè)論文（論文） 第四章 系統(tǒng)調(diào)試 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第五章 結(jié)論27第五章 結(jié)論通過本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)單路直流電子負(fù)載有以下特點(diǎn)：（1）采用單片機(jī)控制，可以實(shí)現(xiàn)智能控制，即不改變硬件的情況下，可以通過在程序里調(diào)用不同的控制策略來模擬電源測(cè)試時(shí)的各種工作需要。（2）能夠?qū)崿F(xiàn)恒流模式的的正常工作。（3）易于控制加載和去載，便于負(fù)載調(diào)節(jié)。（4）能夠直接檢測(cè)被測(cè)電源的電流、電壓及功率值，各個(gè)參數(shù)都能直觀的在液晶上顯示。（5）用 10 位串行 D/A 產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓。（6）用 10 位串行 A/D 電壓電流檢測(cè)。測(cè)量范圍：電壓范圍：0v——50V 電壓精度： 電流范圍：0A——20A 電流精度：本設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)電子負(fù)載的恒流控制：能夠檢測(cè)被測(cè)電源的電流、電壓及功率并由液晶顯示。在額定使用環(huán)境下，恒流方式時(shí)不論輸入電壓如何變化（在一定范圍內(nèi)） ，電子負(fù)載將根據(jù)設(shè)定值來吸收電流，流過該電子負(fù)載的電流恒定。雖然此電子負(fù)載能很好的替代傳統(tǒng)的測(cè)試方法中一般采用的電阻，更簡單、