【正文】 當鍵盤按下確認后，設定值送往單片機數(shù)。 D/A 轉化程序由于 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 SPI時序做初始化，初始化完后即可調(diào)用將數(shù)字量轉化為模擬輸出。主機的數(shù)據(jù)從主機的 MOSI 移出，從從機的 MOSI 移入；從機的數(shù)據(jù)從從機的 MISO 移出，從主機的呱 50 移入。主機和從機將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)放入相應的移位寄存器。CS 線號線:此信號通過硬件控制選擇一個特殊的從設備，沒有被選中的從設備不東華理工大學畢業(yè)論文（論文） 第三章 電子負載軟件系統(tǒng)設計 23予 SPI 總線交互通信。MISO 信號線:數(shù)據(jù)從 SPI 總線的從設備輸出，然后從 SPI 的主設備輸入。SCK 根據(jù)傳輸?shù)拿恳晃粊硌h(huán)。SPI 中 4 線的功能如下:SCK 信號線:由 SPI 總線上的主設備產(chǎn)生。LCD 控制程序遵循 SPI 傳輸協(xié)議。 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，當對其初始化及復位成功后就可調(diào)用相應的顯示子程序對要顯示的內(nèi)容進行顯示。對于電流的檢測將電流轉化為電壓進行檢測，然后在TLC1549AD 轉換過程中轉化回電流，最后送往液晶顯示出來。 電壓電流 A/D 采樣程序設計如圖 32 所示為電壓電流采樣流程圖，先復位時序成功后，啟動 A/D 轉換口，再送十個時鐘信號進行串行采樣，當?shù)谑畟€時鐘信號下降沿到來時，判斷 A/D 轉化是否完成，若采樣完成，將模擬輸入量轉化為數(shù)字量，送往顯示，測出電壓值、實際電流值和功率值。⑻使用 TKS 硬件仿真器對應用程序進行硬件仿真。⑹糾正程序中的書寫和語法錯誤并重新編譯連接。⑷打開/建立程序文件。⑵為工程選擇目標器件。尤其 C 編譯工具在產(chǎn)生代碼的準確性和效率方面達到了較高的水平，而且可以附加靈活的控制選項，在開發(fā)大型項目時非常理想。 Keil IDE μVision2 集成開發(fā)環(huán)境是 Keil Software 開發(fā)的基于 80C51 內(nèi)核的微型處理器軟件開發(fā)平臺，內(nèi)嵌多種符合當前工業(yè)標準的開發(fā)工具。C 語言較方便，通俗易懂。CC1C14 為濾波電容，CCCCC1C12 為分別輸入端和輸出端濾波電容。經(jīng)過 220V 交流電降壓東華理工大學畢業(yè)論文（論文） 第二章 電子負載硬件系統(tǒng)設計 21后通過整流橋的作用，之后通過 7812 輸出+12V 和通過 7912 輸出12V 的直流電壓供給運放工作，再通過 7805 輸出+5V 的直流電壓供給單片機 A/D、D/A 芯片工作。T11234DC7C97812~220V7805C12VCC618TL431R22250C147912C13C6470uFC11C1012V+12VC8圖 220 電源電路原理圖如圖 220 所示為電源電路原理圖。如圖 218 所示為 TL431 符號，圖 219 為 TL431 輸出 電壓連接圖。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置到從 Vref（）到 36V 范圍內(nèi)的任何值。雖然是固定穩(wěn)壓電路，但使用外接元件，可獲得不同的電壓和電流。短路保護。帶散熱片時，輸出電流可達 1A。利用 TL431 輸出 電壓作為輸入基準源供TLC5615 進行 DA 轉換。運放和其它元器件也可以工作在 024V 電壓下，A/D、D/A 轉換芯片可以工作在 5V 電壓下。 電源電路的設計單片機電源設計包含 3 個方面的內(nèi)容:一是電源功耗，二是電源電壓，三是電源管理。由 IRFP460MOS 管的飽和漏源電流 Id=22A 取整個電子負載設計的電流范圍為 020A，根據(jù)錳銅采樣電阻的阻值 歐姆，可算出功率的最大值為 100W，故整個設計的功率范圍為 0100W。這是整個系統(tǒng)設計的核心，也是電子負載的核心部分。如圖 215 所示為 N 溝道增強型 MOS 管的轉移特性曲線，如圖 216 所示為 N 溝道增強型 MOS 管的輸出特性曲線。（3）MOS 管子的耐壓比雙極型管于低、常很少超過 1000V、雙極型管子可以做到1600V 以下。（2）由于 MOS 管是電壓控制器件，它不像雙極型晶體管那樣，在基區(qū)有可能積存大量少數(shù)載流子，從而影響高速開關。和雙極型晶體管相比，MOS 管柵極是絕緣的、在高頻工作時雖然有柵極電流存在。MOS 型晶體管的特點是特別適合于開關狀態(tài)工作，因為它正向導通時的電阻極小，而且開關速度快，所以是一種理想的開關元件。場效應管是一種單極型晶體管，它只有一個 PN 結，在零偏壓的狀態(tài)下，它是導通的，如果在其柵極(G)和源極(S)之間加上一個反向偏壓(稱柵極偏壓)，在反向電場作用下，PN 變厚(稱耗盡區(qū))，溝道變窄，漏極電流變小。方案二：采用 IRFP460 芯片，TIP122 芯片效率比方案低，總功耗相對較高。東華理工大學畢業(yè)論文（論文） 第二章 電子負載硬件系統(tǒng)設計 18 功率耗散 MOS 管的選型方案一：采用 MTY25N60E MOS 管，它常用于電力領域的應用。所以MOSFET 適合模擬一些變化速度較快，但電流不大的實際負載。用MOSFET 作可變電阻具有工作速度快，可靠性控制靈敏等優(yōu)點，而且既無機械觸點，也無運動部件，噪聲低、壽命長。其次，晶體管還存在溫度系數(shù)為負的問題，所以在使用過程中還需要考慮溫度補償?shù)膯栴}。即通過將恒壓、恒流、恒阻誤差信號經(jīng)過放大，再送入邏輯或控制電路，用選中的誤差信號來調(diào)整晶體管的內(nèi)阻，以達到模擬變化負載的目的。通過基極電流可以控制集電極電流，從而可以達到控制晶體管作為一個可變負載的目的。對于 PI 調(diào)節(jié)器，如圖214 所示的 PI 調(diào)節(jié)器，取 R1R12=40K，R13=60K ,C= Kp=R13／R11= （26） TI= RC= （26） 所以本設計的 PI 調(diào)節(jié)器的 Kp 取 ，TI 取 。通常在 Kp 不變的情況下，TI 越大，即積分作用越弱，閉環(huán)系統(tǒng)的超調(diào)量越小，系統(tǒng)的響應速度變慢。2．積分環(huán)節(jié)主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。1．比例環(huán)節(jié)即時成比例的反映控制系統(tǒng)的偏差信號 e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減少偏差。反復調(diào)節(jié)，消除穩(wěn)態(tài)誤差，實現(xiàn)無靜差的調(diào)節(jié)。作為控制器，比例積分調(diào)節(jié)器兼顧了快速響應和消除靜差兩方面的要求。因此，比例積分控制綜合了比例控制和積分控制兩種規(guī)律的優(yōu)點，又克服了各自的缺點，揚長避短，互相補充。此后，隨著電容 C 被充電，開始體現(xiàn)積分作用，Uex 不斷線性增長，直到達到輸出限幅值或運算放大器飽和。東華理工大學畢業(yè)論文（論文） 第二章 電子負載硬件系統(tǒng)設計 16R11R12R14R13OP37UfC5VREF60K40K40K12V12V K p i U i nU i nU e xU e x mtU e x0圖 213 PI 調(diào)節(jié)器 214 PI 調(diào)節(jié)器的輸出特性如圖 213 所示為 PI 調(diào)節(jié)器，PI 調(diào)節(jié)器的輸出電壓 Uex 由比例和積分兩個部分組成，在零初始狀態(tài)和階躍輸入信號作用下，其輸出電壓的時間特性如圖 214 所示，由圖可以看出比例積分作用的物理意義。這樣組成的反饋系統(tǒng)誤差很大、精度低，只能控制 MOS 管的通或斷，就只有全導通或全關閉兩種極值情況，很難準確的消除誤差實現(xiàn)其恒流模式的控制。 PI 調(diào)節(jié)器對于電子負載的設計需要較高的精確度，同時控制 MOS 管的導通量的變換也需要一個不停的變化調(diào)節(jié)過程，而不是傳統(tǒng)的采用運放比較器組成的反饋電路來實現(xiàn)。當 R17 上的電壓降 Uf 即實際值大于設定值 VERF 時，通過PI 調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)，減小 MOS 管的導通角，減小 MOS 管的導通量，使 MOS 管的內(nèi)阻增大，流過電阻 R17 的電流減小，則電壓降 Uf 慢慢減小并等于設定值，從而實現(xiàn)電子負載的恒流工作模式；當 R17 上的電壓降 Uf 即實際值小于設定值 VERF 時。東華理工大學畢業(yè)論文（論文） 第二章 電子負載硬件系統(tǒng)設計 15R1910KQ2IRFP46046132 785U4TLC154946132 785U5TLC1549R18100KR+RUbUa1GNDGNDVCC VCCVCCR11R12R14R13OP37OP37UfC5UaR151KR161KVREF60K40K40K12VOP37R201KR211K12VVCCUb112V12V12V12V圖 212 電流取樣 PI 控制器等組成的負反饋控制電路如圖 212 所示為電流取樣 PI 控制器等組成的負反饋控制電路。MOS 管在這里既作為電流的控制器件同時也作為被測電源的負載。由于可能破壞輸出數(shù)據(jù)，所以在接近轉換完成時要小心防止 CS 拉至低電平。為了開始傳輸，最少需要 10 個時鐘脈沖，如果 I／OCLOCK 傳送大于 10 個時鐘，那么在第 10 個時鐘的下降沿，內(nèi)部邏輯把 DATA OUT 拉至低電平以確保其余位清零。CS的下降沿，上一次轉換的 MSB 出現(xiàn)在 DATA OUT 端。首先移出上一次轉換結果數(shù)字量對應的最高位，下一個 I／O CLOCK 的下降沿驅動。東華理工大學畢業(yè)論文（論文） 第二章 電子負載硬件系統(tǒng)設計 14（3）數(shù)字量得傳輸當片選 CS 由低電平變?yōu)楦邥r，I／O CLOCK 禁止且 A／D 轉換結果的三態(tài)串行輸出 DATA OUT 處于高阻狀態(tài)；當串行接口將 CS 拉至有效時，即 CS 由高變?yōu)榈蜁r，CS復位內(nèi)部時鐘，控制并使能 DATA OUT 和 I／O CLOCK，允許 I／O CLOCK 工作并使DATA OUT 脫離高阻狀態(tài)。如圖 211 所示為 TLC1549 的時序圖。 輸入的模擬量采樣46132 785U5TLC1549Ua1GNDVCC VCC圖 210 tlc1549 引腳