2012年“TI”杯浙江省大学生电子设计竞赛
简易直流电子负载（C题）
【本科组】
2012年8月8日
摘 要
直流电子负载与传统的模拟电阻性负载相比具有节能、体积小、效率高等优点，在电源，通讯，汽车，蓄电池等领域得到了较好的地应用，并已成为当前研究的热点。直流电子负载由数字控制、检测与驱动电路和显示模块等。数字控制MOS管或晶体管的导通量，实现对电源参数的稳定控制。
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。为了便于控制的实现和功能的扩展，采用了freescale单片机作为核心控制器，设计了控制电路、检测电路，键盘电路、显示电路，通过比较法和模糊控制技术及软硬件的配合，实现了整个电路的设计。
关键字： 直流电子负载 单片机 AD采样 DA采样
I
目 录
1系统方案........................................................................................................................................ 4
1.1 单片机模块的论证与选择 ................................................................................................ 4 1.2 AD模块的论证与选择 ...................................................................................................... 4 1.3 控制系统的论证与选择 .................................................................................................... 4 2电路与程序设计 ............................................................................................................................ 5
2.1系统总体框图 ..................................................................................................................... 5
2.1.1系统总体框图 .......................................................................................................... 5 2.2电路原理图 ......................................................................................................................... 5
2.2.1 单片机及外围电路电路原理图 ............................................................................. 5 2.2.2 硬件闭环控制电路原理图 ..................................................................................... 7 2.2.3 电压电流采样电路的原理图 ................................................................................. 7 3.2程序的设计 ......................................................................................................................... 8
3.2.1程序功能描述与设计思路 ...................................................................................... 8 3.2.2程序流程图 .............................................................................................................. 9
4测试方案与测试结果 .................................................................................................................. 10
4.1测试方案 ........................................................................................................................... 10 4.2 测试条件与仪器 .............................................................................................................. 10 4.3 测试结果及分析 .............................................................................................................. 10
4.3.1测试结果(数据) ..................................................................................................... 11 4.3.2测试分析与结论 .................................................................................................... 11
II
本页为题目要求全文
3
简易直流电子负载（C题）
【本科组】
1系统方案
本系统主要由单片机模块、AD采样模块、控制系统组成，下面分别论证这几个模块的选择。
1.1 单片机模块的论证与选择
方案一：选择STC89C52作为主控芯片，STC89C52周期比较慢，使系统反应比较慢。 方案二：选择MSP430G2553作为主控芯片，这款单片机的虽然周期是比STC89C52快，但是为了实现能用液晶12864显示，电路中的电压和电流，使用端口不够。
方案三：选择freescale的S12XS128作为主控芯片，这块芯片不但总线频率能超频到80MHZ，这是一个非常快的反应速度，再加上有100多个引脚，完全可以满足系统控制的要求。
综合以上三种方案，选择方案三。
1.2 AD模块的论证与选择
方案一：使用单片机内部12位AD采集电压
单片机的内部12位AD，由于题目要求的精度比较高，12为的分辨率比较低。 方案二：使用外接16位AD采集电压ADS1115
首先ADS1115芯片，完全可以达到题目中要求的精度，然后ADS1115是4通道AD转换，有就是受一块芯片可以完全采集电压和电流。
综合以上两种方案，选择方案二。
1.3 控制系统的论证与选择
方案一：利用可调电阻的电压，控制恒流的输出
使用可调电阻上面所分到的电压作为基准电压，也就是硬件上实现了一个闭环控制，从而达到回路中电流的恒定，但是利用可调电阻，分得的电压很难达到一个自己想要的恒定电流。
方案二：利用单片机控制外接DAC7512芯片模块，输出的电压作为基准电压，控制恒流输出
利用单片机来控制12位的DAC7512，可以是电压输出更加的稳定，也可以用过按键来调节电压的输出，并可以精确的计算出电压的值。是你调节起来更加的方便，
4
电子设计竞赛报告--范文
