直流電子負(fù)載開(kāi)題報(bào)告-大功率程控直流電子負(fù)載儀研制-軟件設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告裝訂線論文（設(shè)計(jì)）題目大功率程控直流電子負(fù)載儀研制-軟件設(shè)計(jì)學(xué)部專業(yè)學(xué)科學(xué)生藍(lán)志文指導(dǎo)教師職稱1.課題來(lái)源及意義在電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，經(jīng)常要對(duì)開(kāi)關(guān)電源、線性電源、變壓器、整流器、電池、充電器等電子設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，怎么對(duì)其輸出特性進(jìn)行可靠、全面的比較簡(jiǎn)單、快捷的測(cè)試，一直是儀表測(cè)試行業(yè)研究的問(wèn)題。傳統(tǒng)的測(cè)試方法中一般都采用電阻、滑線變阻器、電阻箱等充當(dāng)測(cè)試負(fù)載，但這些負(fù)載不能滿足我們對(duì)負(fù)載多方面的要求，如：恒定電流的負(fù)載；帶輸出接口的負(fù)載；隨意調(diào)節(jié)的負(fù)載、恒功率的負(fù)載、動(dòng)態(tài)負(fù)載；多輸出端口的負(fù)載等。而現(xiàn)在新型多功能電子負(fù)載，可為測(cè)試電源提供多種模擬負(fù)載，實(shí)際應(yīng)用中對(duì)負(fù)載特性的

2、要求進(jìn)行設(shè)置，滿足了我們對(duì)負(fù)載的各種要求，解決了開(kāi)發(fā)研制測(cè)試中的困難?？删幊屉娮迂?fù)載是用來(lái)測(cè)試電源的電子設(shè)備（相當(dāng)于一個(gè)真實(shí)負(fù)載），其可以模擬真實(shí)環(huán)境中的負(fù)載(用電器)，一般對(duì)電源要求比較嚴(yán)格的廠家都會(huì)用電子負(fù)載來(lái)檢測(cè)電源的好壞。它有好多功能，可以調(diào)節(jié)負(fù)載大小，以及短路，過(guò)流，動(dòng)態(tài)等等，應(yīng)該說(shuō)所有的電源廠家都必須有。所以通過(guò)對(duì)電子負(fù)載的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值及應(yīng)用領(lǐng)域分析，對(duì)直流電子負(fù)載的研制意義重2. 國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)現(xiàn)狀 市面常見(jiàn)的直流電子負(fù)載除美國(guó)的安捷倫，NHR 公司AMETEK公司，德國(guó)的H&H，日本菊水，韓國(guó)UNICORN的國(guó)外產(chǎn)品占較大市場(chǎng)份額外，國(guó)內(nèi)廠家如山東艾諾，北京大華無(wú)線電儀器廠，南京亞

3、銳，杭州威，博科技臺(tái)灣的CHROMA和博計(jì)等企業(yè)的產(chǎn)品的應(yīng)用量也占了相當(dāng)大的份額。過(guò)去的2011年是我國(guó)高功率可程式直流電子負(fù)載儀行業(yè)發(fā)展過(guò)程中非常關(guān)鍵的一年，是我國(guó)高功率可程式直流電子負(fù)載儀行業(yè)“十二五”規(guī)劃的開(kāi)始年，影響行業(yè)發(fā)展的新政策、新法規(guī)都將陸續(xù)出臺(tái)。轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，嚴(yán)格的節(jié)能減排對(duì)高功率可程式直流電子負(fù)載儀行業(yè)的發(fā)展都產(chǎn)生了深刻的影響，另外還有來(lái)自通貨膨脹、人民幣升值、人力資源成本上升等等因素的影響；企業(yè)內(nèi)部，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)競(jìng)爭(zhēng)、技術(shù)工藝升級(jí)、出口市場(chǎng)逐步萎縮、產(chǎn)品銷售市場(chǎng)日益復(fù)雜等問(wèn)題，都是我國(guó)直流電子負(fù)載領(lǐng)域所必須面對(duì)和亟待解決的。設(shè)計(jì)概述3.1研究目標(biāo) （1）了解基于單片機(jī)的

4、電子負(fù)載的設(shè)計(jì)原理和工作原理。 （2）進(jìn)一步熟悉和掌握單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理。 （3）通過(guò)設(shè)計(jì)，掌握以單片機(jī)為核心的基本方法和技術(shù)。 （4）掌握單片機(jī)的接口電路及外圍電路的設(shè)計(jì)方法。 （5）熟練編寫(xiě)單片機(jī)軟件程序并熟悉設(shè)計(jì)流程。 （6）為今后的工作學(xué)習(xí)積累經(jīng)驗(yàn)。3.2直流負(fù)載儀設(shè)計(jì)原理 電子負(fù)載的原理是控制內(nèi)功率MOSFET功率管的消耗或晶體管的導(dǎo)通量（量占空比大?。亩M真實(shí)環(huán)境中的各種負(fù)載，由于采用了功率半導(dǎo)體器件替代電阻等作為電能消耗的載體，使得負(fù)載的調(diào)節(jié)和控制易于實(shí)現(xiàn)，它能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出負(fù)載電壓，精確調(diào)整負(fù)載電流。同時(shí)通過(guò)靈活多樣的調(diào)節(jié)和控制方法，不僅可以模擬實(shí)際的負(fù)載情況，還可以

5、模擬一些非凡的負(fù)載波形曲線，測(cè)試電源設(shè)備的動(dòng)態(tài)和瞬時(shí)特性。這是電阻等負(fù)載形式所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。 直流電子可以具備恒定電流、恒定電阻、恒定電壓、動(dòng)態(tài)負(fù)載及短路負(fù)載等工作方式。這里我們主要介紹恒定電流，恒定電壓模式。恒流源方式 恒流源 I/MAU/V預(yù)置負(fù)載電源 圖1.1電子負(fù)載恒定電流模式 圖1.1是電子負(fù)載與被測(cè)電源的連接圖和外特性圖。在恒定電流模式中，在額定使用壞境下，不論輸入電壓大小如何變化，電子負(fù)載將根據(jù)設(shè)定值來(lái)吸收電流。若被測(cè)電壓在1220V變化，設(shè)定電流為5A，則當(dāng)調(diào)節(jié)被測(cè)電壓時(shí)，負(fù)載上的電流應(yīng)保持5A不變,而此時(shí)負(fù)載值是可變的。恒定電流模式能用于測(cè)試電壓源及AD/DC電源的負(fù)載調(diào)整率。

6、恒壓方式 圖1 .2為電子負(fù)載與被測(cè)電源連接圖和外特性圖。在此方式下電子負(fù)載將吸收足夠的電流來(lái)控制電壓達(dá)到設(shè)計(jì)值。 恒定電壓模式能被適用于測(cè)試電源的限流特性。另外，負(fù)載可以模擬電池的端電壓，故也可以使用與測(cè)試電池充電器。U/VI/mA 電壓源 預(yù)置負(fù)載電壓 圖1.2電子負(fù)載恒定電壓模式3.3直流電子負(fù)載硬件的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)模塊功率控制：主要作為功率耗散器件。電壓檢測(cè)電路：主要作用是檢測(cè)被測(cè)電源的工作電壓和開(kāi)路電壓。電流檢測(cè)電路：主要是檢測(cè)被測(cè)電源的放電電流。保護(hù)電路： 提供對(duì)功率管的過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)。單片機(jī)： 單片機(jī)是整個(gè)電子負(fù)載的控制和管理中心，它主要負(fù)責(zé)按電流和電壓檢測(cè)電路發(fā)來(lái)的電流電壓信息控制耗

7、散器件的放電過(guò)程，從而達(dá)到既定工作要求。D/A轉(zhuǎn)換電路： 將單片機(jī)給出的數(shù)字控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓作為驅(qū)動(dòng)電壓。A/D轉(zhuǎn)換電路： 將采集到的電壓和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送到單片機(jī)。顯示電路： 將檢測(cè)到得電流和電壓實(shí)時(shí)顯示在LED顯示屏上。按鍵切換電路 切換電流電壓的顯示以及電子負(fù)載的工作模式。 圖1.3電子負(fù)載硬件設(shè)計(jì)框圖3.4直流電子負(fù)載軟件的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)模塊 此次直流電子負(fù)載儀的軟件研制預(yù)選定比較熟悉的80C51單片機(jī)編程軟件Keil C51，而鑒于本程序并不是很復(fù)雜故采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。匯編語(yǔ)言編寫(xiě)有如下優(yōu)勢(shì)：匯編語(yǔ)言較C語(yǔ)言是更接近機(jī)器碼的語(yǔ)言，故占用資源少，程序執(zhí)行效率高。匯編語(yǔ)言雖沒(méi)有C

8、語(yǔ)言較好的移植性，但就直流負(fù)載的設(shè)計(jì)有很多模塊可以借鑒。對(duì)于單片機(jī)的匯編語(yǔ)言編寫(xiě)相對(duì)于C語(yǔ)言的編寫(xiě)更熟悉，容易上手。本次設(shè)計(jì)主程序流程圖如下：等待是否有按鍵按下開(kāi)始系統(tǒng)初始化設(shè)定值設(shè)定調(diào)用恒流模式程序調(diào)用恒壓模式程序是否有按鍵按下是否有按鍵按下否否否圖1.4程序流程圖就此次設(shè)計(jì)程序預(yù)選定以下程序模塊：A/D轉(zhuǎn)換模塊：將模擬電流電壓值轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可執(zhí)行的數(shù)字信號(hào)。D/A轉(zhuǎn)換模塊：將單片機(jī)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成可顯示的模擬信號(hào)。LED顯示模塊：將模擬信號(hào)在顯示屏上顯示。接受按鍵中斷執(zhí)行模塊：當(dāng)有按鍵按下，停止當(dāng)前指令，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷命令。恒壓模式數(shù)據(jù)采集模塊及恒流模式數(shù)據(jù)采集模塊。延時(shí)等待子程序模塊。 以上模塊的子程序均采用主程序調(diào)用方法實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)進(jìn)度安排2012年1月3月初：熟悉單片機(jī)Keil編程軟件，同時(shí)進(jìn)一步搜集和學(xué)習(xí)直流負(fù)載相關(guān)資料，初步掌握其原理并畫(huà)出電路原理圖，根據(jù)硬件電路原理初步確定軟件設(shè)計(jì)流程，做好軟件編程需求分析，確定設(shè)計(jì)方案。2012年3月初4月中旬：在做硬件同學(xué)的配合下，運(yùn)用編程軟件進(jìn)行直流負(fù)載的程序編寫(xiě)，運(yùn)行和下載調(diào)試。2012年4月中旬：完成論文初稿及修改。2012年5月初：進(jìn)行論文定稿，準(zhǔn)備答辯。參考文獻(xiàn)1 李全利，仲偉峰，徐軍。單片機(jī)原理及應(yīng)用M。北京：清華大學(xué)出版社，20