全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽《簡易直流電子負(fù)載》設(shè)計報告.doc

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1、2012年江蘇省大學(xué)生電子設(shè)計競賽(TI杯)簡易直流電子負(fù)載(C題)【本科組】參賽學(xué)校:這個保密參賽隊編號:*****參賽隊員姓名:A、B、C2012年8月8日摘要本設(shè)計采用TI公司的MSP430F149型微處理器作為系統(tǒng)控制核心,主要由電壓電流檢測模塊、過壓保護(hù)模塊、壓控恒流電路模塊以及液晶顯示模塊組成。電壓電流檢測模塊采用ADS1115DGSRAD轉(zhuǎn)換器檢測端口電壓電流;過壓保護(hù)模塊主要采用OPA2340PA作為比較器控制壓控模塊的輸出;壓控恒流模塊采用3DD15功率三極管作為功率器件;液晶模塊采用12864作為系統(tǒng)的模式和數(shù)據(jù)顯示屏。數(shù)據(jù)結(jié)果給出了:恒流工作模式的電流范圍為100

2、mA~1000mA,分辨力為10mA時顯示值與測量值;恒流工作模式下,電子負(fù)載兩端電壓變化10V時,輸出電流前后數(shù)值;過壓保護(hù)電路的閾值電壓;實(shí)時流過電子負(fù)載的電壓、電流以及直流穩(wěn)壓電源負(fù)載調(diào)整率。經(jīng)測試,各項指標(biāo)均達(dá)到題目提出的要求。本設(shè)計還具有自動電流、電壓測量校準(zhǔn)功能以提高測量精度。目錄一、系統(tǒng)方案………………………………………………………………………………11.1方案的比較與選擇………………………………………………………………………11.1.1恒流源電路……………………………………………………………………………11.1.2控制核心的選擇………………………………………………………

3、………………11.1.3顯示模塊方案…………………………………………………………………………21.2總體方案描述……………………………………………………………………………21.2.1總體思路………………………………………………………………………………21.2.2系統(tǒng)工作流程框圖……………………………………………………………………2二、系統(tǒng)理論分析與計算…………………………………………………………………32.1電子負(fù)載及恒流電路的分析……………………………………………………………32.2電壓、電流的測量及精度分析…………………………………………………………32.3電源負(fù)載調(diào)整率的測試原理

4、…………………………………………………………4三、電路與程序設(shè)計………………………………………………………………………53.1電路設(shè)計…………………………………………………………………………………53.1.1微處理器模塊…………………………………………………………………………53.1.2電源模塊………………………………………………………………………………63.1.3過壓保護(hù)………………………………………………………………………………63.1.4恒流模塊………………………………………………………………………………63.1.5A/D模塊、D/A模塊………………………………………………………

5、…………73.2程序設(shè)計………………………………………………………………………………8四、測試方案與測試結(jié)果…………………………………………………………………84.1測試方案及測試條件……………………………………………………………………84.2測試結(jié)果…………………………………………………………………………………84.3測試結(jié)果分析……………………………………………………………………………9五、總結(jié)展望………………………………………………………………………………10附錄1:電路原理圖…………………………………………………………………………11附錄2:實(shí)物圖………………………………………

6、………………………………………12簡易直流電子負(fù)載(C題)【本科組】一、系統(tǒng)方案1、方案比較與選擇(1)恒流源電路方案方案一:采用軟件閉環(huán)控制鍵盤預(yù)置電流值,經(jīng)MCU處理產(chǎn)生電壓信號,同時將采樣電路采集到的實(shí)際輸出電流值轉(zhuǎn)化為電壓信號,兩者進(jìn)行比較通過適當(dāng)?shù)目刂扑惴ǎ{(diào)整輸出電流值使其與設(shè)定電流值相等,從而構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。方案二:采用硬件閉環(huán)控制硬件的閉環(huán)穩(wěn)流的典型電路如圖1所示,根據(jù)集成運(yùn)放的虛短概念,可得到:VR3=Vi*[R2/(R2+R1)]式中VR3為負(fù)載R3的電壓,R3為取樣電阻,Vi為單片機(jī)輸出的電壓,而此時電流I=VR3/R3。若固定所有電阻不變,則I完全由Vi決定,

7、故無論電路如何發(fā)生變化,利用反饋環(huán)的自動調(diào)節(jié)作用,都能使I保持穩(wěn)定。圖1硬件閉環(huán)穩(wěn)流控制方案一最大的問題是:若輸入電源電壓或負(fù)載發(fā)生變化,都需要經(jīng)過一段時間調(diào)整后才能使電流穩(wěn)定。方案二硬件電路不僅簡單而且又能快速得實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電流輸出。綜合以上方案優(yōu)缺點(diǎn),決定采用方案二。(2)控制核心的選擇方案一:采用目前比較通用的MS-C51微處理器價格相對便宜,技術(shù)比較成熟,編寫程序較容易,自由度大,但運(yùn)算速度較慢,在處理對精度有較高要求時表現(xiàn)明顯不足。方案

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