【正文】 ，則當(dāng)調(diào)節(jié)被測(cè)電壓值時(shí)，負(fù)載上的電流值應(yīng)維持在 100mA不變 , 而此時(shí)負(fù)載值是可變的。負(fù)載調(diào)整率是電源在負(fù)載變動(dòng)情況下能夠提供穩(wěn)定的輸出電壓的能力 , 是電源輸出電壓偏差率的百分比。此方式適用于測(cè)試電壓源，電流源的啟動(dòng)與限流特性。若負(fù)載設(shè)定為1 kΩ , 當(dāng)輸入電壓在 1～ 10 V 變化時(shí) , 電流變化則為 10～ 100 mA 。定電壓模式能被使用于測(cè)試電源的限流特性。 （ 4） 恒定功率方 式 在定功率工作模式時(shí)，電子負(fù)載所流入的負(fù)載電流依據(jù)所設(shè)定的功率大小而定，東華理工大學(xué)畢業(yè)論文（論文） 第一章 電子負(fù)載系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 3 此時(shí)負(fù)載電流與輸入電壓的乘積等于負(fù)載功率設(shè)定值，即負(fù)載功率保持設(shè)定值不變。用 A/D 轉(zhuǎn)換器與 單片機(jī) 連接把電路中電壓 電流的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào) ，然后用液晶顯示 方式 顯示出即時(shí)的電壓電流。在額定使用環(huán)境下 ,恒流方式為 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(lái)吸收電流，流過(guò)該電子負(fù)載的電流恒定。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案論證 根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，得出以下三種方案 ： 方案一： 如 圖 11所示， 運(yùn)用 傳統(tǒng)的 電子負(fù)載設(shè)計(jì) 方式， 通過(guò)比較器 的比較結(jié)果及反饋來(lái)控制 MOSFET 的柵極電壓，從而達(dá)到其內(nèi)阻變化的目的。鍵盤(pán)、串口通訊和 LCD 實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互， MOS 管電路為電子負(fù)載主電路。電路中的檢測(cè)電路為電壓、電流負(fù)反饋回路，通過(guò) A/D 采集到單片機(jī)，與預(yù)置值進(jìn)行比較，作為單片機(jī)進(jìn)一步 調(diào)節(jié) PWM 占空比的依據(jù)。 采用了 STC89C52 單片機(jī)作為核心控制器，設(shè)計(jì)了 DA輸出控制電路、AD 電壓電流檢測(cè)電路、鍵盤(pán)電路、液晶顯示電路和驅(qū)動(dòng)電路，通過(guò)軟、硬件的協(xié)調(diào)配合，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)設(shè)計(jì)。 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 ，通過(guò) PI 調(diào)節(jié)器 控制 MOS 管的導(dǎo)通量， 從而達(dá)到 流過(guò)該電子負(fù)載的電流恒定，實(shí)現(xiàn)恒流工作模式 。而且采用運(yùn)放進(jìn)行比較控制 MOS 管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，不易控制。 這 對(duì)于占空比的細(xì)調(diào) 節(jié)不易控制，誤差較大。 通過(guò)運(yùn)放、 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(wú)靜差的調(diào)節(jié)。 系統(tǒng) 具體 設(shè)計(jì)方案 電子負(fù)載系統(tǒng)由軟、硬件共同組成。 電子負(fù)載系統(tǒng)的硬件部分包括以下部分： （ 1） 單片機(jī)的選擇與 I/O 的分配 （ 2） 液晶顯 示模塊 （ 3） 鍵盤(pán)模塊 （ 4） D/A 轉(zhuǎn)換 模塊 （ 5） A/D 轉(zhuǎn)換 電壓電流采樣 模塊 （ 6） 電流取樣 PI控制器等組成的負(fù)反饋控制模塊 （ 7） 電源電路模塊 電子負(fù)載系統(tǒng)的控制程序，包括以下部分 : (l)人一機(jī)聯(lián)系程序。 (2)數(shù)據(jù)采集和處理程序。 本制作的電子負(fù)載，主要實(shí)現(xiàn)其恒流工作模式 ， 如 圖 13 所示為 方案三系統(tǒng)模塊框圖。 PI 控制器 控 制 MOS 管 的導(dǎo)通 量變化 與截止，從而達(dá)到保持電流恒定的目的。用 A/D 轉(zhuǎn)換器把電路中的電壓電流的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制轉(zhuǎn)化，然后用液晶顯示顯示出即時(shí)的電壓電流。在整個(gè)電子負(fù)載系統(tǒng)中，主控器是系統(tǒng)的控制中心，其工作效率的高低關(guān)系到系統(tǒng)效率的高低以及系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。 方案一： 采用 ATMEL 公司的 AT89C51,51單片機(jī)價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛，實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜。 方案二： STC89C51 與 AT89C51 基本性能相同，但 STC89C51 RMB 較 多 ,8K flash,串口可以直接燒程序 ， 可以和 Keil 直連 。 E A / V P P31X T A L 119X T A L 218R S T9P 3 .7( R D )17P 3 .6( W R )16P 3 .2( I N T 0)12P 3 .3( I N T 1)13P 3 .4( T 0 )14P 3 .5( T 1 )15P 1 .0( T 2 )1P 1 .1( T 2 E X )2P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78( A D 0) P 39( A D 1) P 38( A D 2) P 37( A D 3) P 36( A D 4) P 35( A D 5) P 34( A D 6) P 33( A D 7) P 32( A 8) P 2. 021( A 9) P 2. 122( A 10 ) P 2 .223( A 11 ) P 2 .324( A 12 ) P 2 .425( A 13 ) P 2 .526( A 14 ) P 2 .627( A 15 ) P 2 .728P S E N29A L E / P R O G30( T X D ) P 11( R X D ) P 10G N D20V C C40U1S 1712Y1R910KR 1 01K C110 u FC330PC430PV C CRSTR S TP 2 .5V C CP 0 .3P 0 .2P 0 .1P 0 .0P 0 .4P 0 .5P 0 .6P 0 .7G N DV C CP 1 .0P 1 .1P 1 .2P 1 .3P 1 .4P 1 .5P 1 .6P 1 .7P 3 .2P 3 .3P 3 .4P 3 .5P 3 .6P 3 .7P 2 .0P 2 .1P 2 .2P 2 .3P 2 .412345678J P 2V C CV C CG N D液晶 顯示插座 圖 21 STC89C52單片機(jī) 與液晶顯示模塊連接電路 表 21 單片機(jī) I/O口 分配 I/O口 應(yīng)用 I/O口 應(yīng)用 4 4 矩陣鍵盤(pán)輸入 — A/D采樣輸入 — D/A轉(zhuǎn)換輸出 XTAL1XTAL2 時(shí)鐘輸入 — 液晶顯示模塊 RESET 單片機(jī)復(fù)位信號(hào) 東華理工大學(xué)畢業(yè)論文（論文） 第二章 電子負(fù)載硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 單片機(jī)總控制電路如圖 21 所示 ： STC89C52 單片機(jī)在系統(tǒng)中主要實(shí)現(xiàn)以下功能 :設(shè)定值通過(guò) D/A 轉(zhuǎn)換輸出基準(zhǔn)電壓；實(shí)際工作電壓、電流 A/D 采樣； LCD 顯示；鍵盤(pán)輸入等。 顯示模塊的 設(shè)計(jì) 方案一：采用數(shù)碼管顯示。 電壓和電流的顯示可以用數(shù)碼管，但數(shù)碼管 顯示的信息量有限 ，只能顯示簡(jiǎn)單的數(shù)字，其電路復(fù)雜，占用 的系統(tǒng) I/O資源較多，顯示信息少，不宜顯示大量信息。液晶顯示具有功耗低、體積小、質(zhì)量輕、無(wú)輻射危害、平面直角顯示以及影響穩(wěn)定不閃爍、畫(huà)面效果好、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn) 。 本次設(shè)計(jì)中要測(cè)量實(shí)際的電壓電流值，采用的是 Nokia 5110 液晶顯示模塊可以顯示出電壓電流等漢字，一面了然、外觀(guān)比較好看。 故經(jīng)過(guò)比較 選擇方案二 Nokia 5110 液晶顯示 特點(diǎn)： （ 1) 性?xún)r(jià)比高，可以顯示 15 個(gè)漢字、 30個(gè)字符， 價(jià)格相對(duì)便宜； （ 2) 接口簡(jiǎn)單，僅四根 I/O線(xiàn)即可驅(qū)動(dòng)； （ 3) 速度快， 是 LCD12864 的 20倍，是 LCD1602 的 40倍； （ 4) Nokia5110 工作電壓 ，正常顯示時(shí)工作電流 200uA 以下，具有掉電模式，適合電池供電的便攜式移動(dòng)設(shè)備。如圖 22所示為單片東華理工大學(xué)畢業(yè)論文（論文） 第二章 電子負(fù)載硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 機(jī)與 LCD 通信 過(guò)程 。 圖 24 Nokia 5110復(fù)位時(shí) （ 3）顯示英文字符 英文字符占用 6*8 個(gè)點(diǎn)陣，通過(guò)建立一個(gè) ASCII 的數(shù)組 font6x8[][6]來(lái)尋址。 鍵盤(pán)模塊 方案一：非矩陣式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，使用方便，適合于較少開(kāi)關(guān)量的輸入場(chǎng)合。 并且 此鍵盤(pán)是用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合。采用矩陣式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)可以最大限度地使用單片機(jī)的引腳資源， 矩陣式鍵盤(pán)適用于按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合 , 由行線(xiàn)和列線(xiàn)組成 , 按鍵位于行列的交叉點(diǎn)上， 節(jié)省 I/O 口， 因此 其 應(yīng)用十分廣泛。所以需要有 09的數(shù)字鍵、小數(shù)點(diǎn)等等按鍵 ，按鍵較多， 所以 鍵盤(pán) 模塊采用 方案二 。 (2) 小數(shù)點(diǎn)鍵：本設(shè)計(jì)中精度要求較高，輸入的設(shè)定值會(huì)有需要帶小數(shù)點(diǎn)。 (3)自動(dòng)調(diào)節(jié)啟動(dòng)停止按鍵 :該按鍵把電子負(fù)載功能劃分為設(shè)置和調(diào)節(jié)兩部分，沒(méi)有按下該按鍵 時(shí)，默認(rèn)為功能設(shè)置，此時(shí)單片機(jī)只預(yù)置數(shù)據(jù)輸入、按鍵查詢(xún)、預(yù)置數(shù)據(jù)LCD 顯示等功能 ； 而當(dāng)按下該按鍵 1次后，單片機(jī)將轉(zhuǎn)為執(zhí)行負(fù)載調(diào)節(jié)、 A/D 采集、實(shí)際數(shù)據(jù) LCD顯示等功能。 (5)復(fù)位清零鍵 :當(dāng)輸入有誤時(shí)，按下該鍵可以清除顯示屏。 東華理工大學(xué)畢業(yè)論文（論文） 第二章 電子負(fù)載硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 D/A 轉(zhuǎn)換模塊的選擇 方案一 DAC0832 是 8分辨率的 D/A 轉(zhuǎn)換集成芯片。 D/A 轉(zhuǎn)換器由 8位輸入鎖存器、 8位 DAC 寄存器、 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。 TLC5615是一個(gè)串行 1O位 DAC芯片，性能比早期電流型輸出的要好。 本設(shè)計(jì)需要測(cè)出電壓值、電流值，對(duì)設(shè)定值的精確度要求更高。同時(shí) 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 TLC5615 采用接口簡(jiǎn)單的，使得硬件電路大為簡(jiǎn)化，線(xiàn)路板面積縮小，成本降低 ， 故選擇方案二。 D/A 變換輸出采用 TLC5615 與單片機(jī)連接 設(shè)定值通過(guò)鍵盤(pán)輸入送往單片機(jī)，再通過(guò) DA 輸出電路產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓送往 PI 控制器與實(shí)際電壓相 比較。 VREF 為到 PI 調(diào)節(jié)器與實(shí)際值相比較的基準(zhǔn)電壓。 VREF = 5N／ 1024 （ 21） （ N為輸入設(shè)定值的二進(jìn)制數(shù) ） 東華理工大學(xué)畢業(yè)論文（論文） 第二章 電子負(fù)載硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 如 圖 28 TLC5615 的時(shí)序圖可以看出，當(dāng)片選 CS為低電平時(shí)，輸入數(shù)據(jù) DIN 由時(shí)鐘 SCLK 同步輸入或輸出，而且最高有效位在前，低有效位在后。 + 2 . 5 V46132 785U3T L C 5 6 1 5V R E FV C CGNDP 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3R 1 4O P 3 71 2 V 1 2 VR 2 31KR 2 41K V R E F 圖 27 TLC5615與反相器連接圖 圖 28 TLC5615時(shí)序圖 采樣電路 模塊 方案一采用 8位 A/D 轉(zhuǎn) 換器 ADC0809 是一種 8路模擬輸入的 8 位逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器，為 CMOS 型單芯片器件。但其占用端口多，轉(zhuǎn)換頻率低于 1M。 TLC1549采用 CMOS 工藝。 兩者相比， TLC1549 系列器件性能優(yōu)良、 速度快、 功耗低、精度高、可靠性好、