電子設(shè)計(jì)競賽報(bào)告范文

1、2012年“TI”杯浙江省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽簡易直流電子負(fù)載（C題）【本科組】2012年8月8日摘要直流電子負(fù)載與傳統(tǒng)的模擬電阻性負(fù)載相比具有節(jié)能、體積小、效率高等優(yōu)點(diǎn)， 在電源，通訊，汽車，蓄電池等領(lǐng)域得到了較好的地應(yīng)用，并已成為當(dāng)前研究的 熱點(diǎn)。直流電子負(fù)載由數(shù)字控制、檢測與驅(qū)動(dòng)電路和顯示模塊等。數(shù)字控制MOS 管或晶體管的導(dǎo)通量，實(shí)現(xiàn)對(duì)電源參數(shù)的穩(wěn)定控制。直流電子負(fù)載系統(tǒng)方案分析入手，詳細(xì)討論了整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路和軟件實(shí)現(xiàn)， 并給出較為合理的解決方案。為了便于控制的實(shí)現(xiàn)和功能的擴(kuò)展，采用了 freescale單片機(jī)作為核心控制器，設(shè)計(jì)了控制電路、檢測電路，鍵盤電路、顯示 電路，通過比較法

2、和模糊控制技術(shù)及軟硬件的配合，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)電路的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字：直流電子負(fù)載單片機(jī)AD采樣DA采樣目錄1系統(tǒng)方案錯(cuò)誤!未指定書簽。1.1單片機(jī)模塊的論證與選擇錯(cuò)誤!未指定書簽。1.2AD模塊的論證與選擇錯(cuò)誤!未指定書簽。1.3控制系統(tǒng)的論證與選擇錯(cuò)誤!未指定書簽。2電路與程序設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未指定書簽。2.1系統(tǒng)總體框圖 錯(cuò)誤!未指定書簽。2.1.1系統(tǒng)總體框圖錯(cuò)誤!未指定書簽。2.2電路原理圖錯(cuò)誤!未指定書簽。2.2.1單片機(jī)及外圍電路電路原理圖.錯(cuò)誤!未指定書簽。2.2.2硬件閉環(huán)控制電路原理圖錯(cuò)誤!未指定書簽。2.2.3電壓電流采樣電路的原理圖.錯(cuò)誤!未指定書簽。3.2程序的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤!未指定書簽。

3、3.2.1程序功能描述與設(shè)計(jì)思路錯(cuò)誤!未指定書簽。3.2.2程序流程圖錯(cuò)誤!未指定書簽。4測試方案與測試結(jié)果錯(cuò)誤!未指定書簽。4.1測試方案錯(cuò)誤!未指定書簽。4.2測試條件與儀器錯(cuò)誤!未指定書簽。4.3測試結(jié)果及分析錯(cuò)誤!未指定書簽。4.3.1測試結(jié)果（數(shù)據(jù)）錯(cuò)誤!未指定書簽。4.3.2測試分析與結(jié)論錯(cuò)誤!未指定書簽。簡易直流電子負(fù)載（C題）【本科組】1系統(tǒng)方案本系統(tǒng)主要由單片機(jī)模塊、AD采樣模塊、控制系統(tǒng)組成，下面分別論證這幾個(gè)模 塊的選擇。1.1單片機(jī)模塊的論證與選擇方案一：選擇STC89C52作為主控芯片，STC89C52周期比較慢，使系統(tǒng)反應(yīng)比較慢。方案二：選擇MSP430G2553作

4、為主控芯片，這款單片機(jī)的雖然周期是比STC89C52快， 但是為了實(shí)現(xiàn)能用液晶12864顯示，電路中的電壓和電流，使用端口不夠。方案三：選擇freescale的S12XS128作為主控芯片，這塊芯片不但總線頻率能超頻到 80MHZ，這是一個(gè)非?？斓姆磻?yīng)速度，再加上有100多個(gè)引腳，完全可以滿足系統(tǒng)控制 的要求。綜合以上三種方案，選擇方案三。1.2AD模塊的論證與選擇方案一：使用單片機(jī)內(nèi)部12位AD采集電壓單片機(jī)的內(nèi)部12位AD，由于題目要求的精度比較高，12為的分辨率比較低。方案二：使用外接16位AD采集電壓ADS1115首先ADS1115芯片，完全可以達(dá)到題目中要求的精度，然后ADS1115

5、是4通道AD轉(zhuǎn) 換，有就是受一塊芯片可以完全采集電壓和電流。綜合以上兩種方案，選擇方案二。1.3控制系統(tǒng)的論證與選擇方案一：利用可調(diào)電阻的電壓，控制恒流的輸出使用可調(diào)電阻上面所分到的電壓作為基準(zhǔn)電壓，也就是硬件上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)閉環(huán)控制，從 而達(dá)到回路中電流的恒定，但是利用可調(diào)電阻，分得的電壓很難達(dá)到一個(gè)自己想要的恒 定電流。方案二：利用單片機(jī)控制外接DAC7512芯片模塊，輸出的電壓作為基準(zhǔn)電壓，控制恒 流輸出利用單片機(jī)來控制12位的DAC7512，可以是電壓輸出更加的穩(wěn)定，也可以用過按鍵來 調(diào)節(jié)電壓的輸出，并可以精確的計(jì)算出電壓的值。是你調(diào)節(jié)起來更加的方便，和快捷經(jīng)過我們的考慮最終選擇的通過DA

6、C7512芯片來實(shí)現(xiàn)對(duì)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行控制，來實(shí) 現(xiàn)恒流的目的。2電路與程序設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)總體框圖2.1.1系統(tǒng)總體框圖系統(tǒng)總體框圖單片機(jī)是使用reescale的S12XS128芯片，ADC轉(zhuǎn)化芯片是使用了 16位ADS1115, DAC轉(zhuǎn)換芯片是使用了 DAC7812芯片，顯示是用了液晶128642.2電路原理圖2.2.1單片機(jī)及外圍電路電路原理圖單片機(jī)及其外圍電路，主要包括了 S12XS128最小系統(tǒng)板、ADC模塊、DAC模塊、電源 模塊按鍵模塊以及液晶顯示模塊等。電源模塊：為了使DA和AD輸出的穩(wěn)定性，再加上我們所選用的AD和DA的芯片的 參考電壓為芯片的供電電壓，所以給AD和DA芯片供電必

7、須得穩(wěn)定，最終決定使用了 LM1117芯片穩(wěn)壓到3.3V給AD和DA芯片供電。單片機(jī)及外圍電路電路的PCB2.2.2硬件閉環(huán)控制電路原理圖硬件閉環(huán)控制：通過J1腳上給定的電壓，通過比較器，當(dāng)給定電壓大于R8采樣電 阻兩端電壓時(shí)，MOS管進(jìn)行導(dǎo)通，電流上升，隨后是R8采樣電阻上的電壓增大，那采樣 電阻的電壓大于給定電壓是，MOS管關(guān)斷，電流下降，降到給定的電壓以下是，MOS又 導(dǎo)通，從而形成了閉環(huán)控制。這樣可以使采樣電阻上電壓穩(wěn)定，根據(jù)歐姆定律，計(jì)算出 流過回路的電流。電流二電壓/電阻，從而達(dá)到恒流的目的。2.2.3電壓電流采樣電路的原理圖電壓采集：將要采集的電壓，首先通過電壓跟隨器進(jìn)行隔離，然

8、后在通過放大電路放到 兩倍給AD進(jìn)行采集，根據(jù)AD讀回去的數(shù)據(jù)，通過參考電壓進(jìn)行計(jì)算，得到電壓值。電流采集：將采樣電阻的電壓，首先通過電壓跟隨器進(jìn)行隔離，再RC濾波，然后在通 過放大電路放到21倍給AD進(jìn)行采集，根據(jù)AD讀回去的數(shù)據(jù)，通過參考電壓進(jìn)行計(jì) 算，得到采樣電阻兩端電壓值，將電壓值除以采樣電阻的阻值，得到電流值。電壓電流采樣電路的PCB3.2程序的設(shè)計(jì)3.2.1程序功能描述與設(shè)計(jì)思路1、程序功能描述可以實(shí)現(xiàn)恒流100MA跳變可以實(shí)現(xiàn)恒流10MA跳變可以實(shí)現(xiàn)恒流1MA跳變自動(dòng)電壓測量自動(dòng)電流測量負(fù)載調(diào)整率自動(dòng)計(jì)算根據(jù)題目要求軟件部分主要實(shí)現(xiàn)鍵盤的設(shè)置和顯示1）鍵盤實(shí)現(xiàn)功能：模式的切換，電

9、流設(shè)定值的增減2）顯示部分：顯示電壓值，顯示電流值，顯示電流設(shè)定值，顯示負(fù)載調(diào)整率2、程序設(shè)計(jì)思路首先初始化I/O、DA、AD、按鍵，然后分別對(duì)DAC7512輸出基準(zhǔn)電壓，用ADS11155 進(jìn)行電流采集，讀取按鍵的值并送入單片機(jī)，最后用12864液晶顯示電壓值，顯示電流 值，顯示電流設(shè)定值，顯示負(fù)載調(diào)整率3.2.2程序流程圖1、主程序流程圖4測試方案與測試結(jié)果4.1測試方案1、硬件測試首先分模塊搭建硬件電路并分別測試成功，然后將分立的模塊搭建在一起測試整體 功能。經(jīng)測試，我們的電源模塊、功耗模塊、單片機(jī)控制模塊以及信號(hào)檢測放大模塊均 工作正常。2、軟件仿真測試軟件測試我們選擇在搭好的硬件上直

10、接測試，結(jié)果正常。3、硬件軟件聯(lián)調(diào)軟件測試我們選擇在搭好的硬件上直接測試，結(jié)果正常。4.2測試條件與儀器輸出0-30v和3A電源帶寬40M數(shù)字示波器4位半數(shù)字萬用表4.3測試結(jié)果及分析經(jīng)過測試，系統(tǒng)各部分均工作正常。電流設(shè)置可以做到步進(jìn)100MA，10MA以及1MA 的步進(jìn)值。在輸出電流100MA700MA時(shí)，誤差可以控制在1%以內(nèi)。在大電流工作 時(shí)，誤差小于2%。同時(shí)系統(tǒng)具有過壓保護(hù)功能和開路工作模式，具有測試電源負(fù)載變 化率功能。4.3.1測試結(jié)果（數(shù)據(jù)）4.3.2測試分析與結(jié)論根據(jù)上述測試數(shù)據(jù)，系統(tǒng)電流在01A內(nèi)可調(diào)，設(shè)置步進(jìn)有100MA、10MA，在 橫流工作模式下具有開路設(shè)置，當(dāng)電子負(fù)載兩端變化10V時(shí)輸出電流基本不變，具有過 壓保護(hù)功能。具有測量并實(shí)時(shí)顯示電子負(fù)載兩端電壓，流過電子負(fù)載的電流的功能。具