直流電子負載開題報告-大功率程控直流電子負載儀研制-軟件設(shè)計

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

2、要求進行設(shè)置，滿足了我們對負載的各種要求，解決了開發(fā)研制測試中的困難?？删幊屉娮迂撦d是用來測試電源的電子設(shè)備（相當(dāng)于一個真實負載），其可以模擬真實環(huán)境中的負載(用電器)，一般對電源要求比較嚴(yán)格的廠家都會用電子負載來檢測電源的好壞。它有好多功能，可以調(diào)節(jié)負載大小，以及短路，過流，動態(tài)等等，應(yīng)該說所有的電源廠家都必須有。所以通過對電子負載的實際應(yīng)用價值及應(yīng)用領(lǐng)域分析，對直流電子負載的研制意義重2. 國內(nèi)外市場現(xiàn)狀 市面常見的直流電子負載除美國的安捷倫，NHR 公司AMETEK公司，德國的H&H，日本菊水，韓國UNICORN的國外產(chǎn)品占較大市場份額外，國內(nèi)廠家如山東艾諾，北京大華無線電儀器廠，南京亞

3、銳，杭州威，博科技臺灣的CHROMA和博計等企業(yè)的產(chǎn)品的應(yīng)用量也占了相當(dāng)大的份額。過去的2011年是我國高功率可程式直流電子負載儀行業(yè)發(fā)展過程中非常關(guān)鍵的一年，是我國高功率可程式直流電子負載儀行業(yè)“十二五”規(guī)劃的開始年，影響行業(yè)發(fā)展的新政策、新法規(guī)都將陸續(xù)出臺。轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，嚴(yán)格的節(jié)能減排對高功率可程式直流電子負載儀行業(yè)的發(fā)展都產(chǎn)生了深刻的影響，另外還有來自通貨膨脹、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)競爭、技術(shù)工藝升級、出口市場逐步萎縮、產(chǎn)品銷售市場日益復(fù)雜等問題，都是我國直流電子負載領(lǐng)域所必須面對和亟待解決的。設(shè)計概述3.1研究目標(biāo) （1）了解基于單片機的

4、電子負載的設(shè)計原理和工作原理。 （2）進一步熟悉和掌握單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理。 （3）通過設(shè)計，掌握以單片機為核心的基本方法和技術(shù)。 （4）掌握單片機的接口電路及外圍電路的設(shè)計方法。 （5）熟練編寫單片機軟件程序并熟悉設(shè)計流程。 （6）為今后的工作學(xué)習(xí)積累經(jīng)驗。3.2直流負載儀設(shè)計原理 電子負載的原理是控制內(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真實環(huán)境中的各種負載，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，使得負載的調(diào)節(jié)和控制易于實現(xiàn)，它能夠準(zhǔn)確檢測出負載電壓，精確調(diào)整負載電流。同時通過靈活多樣的調(diào)節(jié)和控制方法，不僅可以模擬實際的負載情況，還可以

5、模擬一些非凡的負載波形曲線，測試電源設(shè)備的動態(tài)和瞬時特性。這是電阻等負載形式所無法實現(xiàn)的。 直流電子可以具備恒定電流、恒定電阻、恒定電壓、動態(tài)負載及短路負載等工作方式。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)置負載電源 圖1.1電子負載恒定電流模式 圖1.1是電子負載與被測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，電子負載將根據(jù)設(shè)定值來吸收電流。若被測電壓在1220V變化，設(shè)定電流為5A，則當(dāng)調(diào)節(jié)被測電壓時，負載上的電流應(yīng)保持5A不變,而此時負載值是可變的。恒定電流模式能用于測試電壓源及AD/DC電源的負載調(diào)整率。

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

7、散器件的放電過程，從而達到既定工作要求。D/A轉(zhuǎn)換電路： 將單片機給出的數(shù)字控制信號轉(zhuǎn)換成模擬電壓作為驅(qū)動電壓。A/D轉(zhuǎn)換電路： 將采集到的電壓和電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到單片機。顯示電路： 將檢測到得電流和電壓實時顯示在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載的工作模式。 圖1.3電子負載硬件設(shè)計框圖3.4直流電子負載軟件的簡單設(shè)計模塊 此次直流電子負載儀的軟件研制預(yù)選定比較熟悉的80C51單片機編程軟件Keil C51，而鑒于本程序并不是很復(fù)雜故采用匯編語言編寫。匯編語言編寫有如下優(yōu)勢：匯編語言較C語言是更接近機器碼的語言，故占用資源少，程序執(zhí)行效率高。匯編語言雖沒有C

8、語言較好的移植性，但就直流負載的設(shè)計有很多模塊可以借鑒。對于單片機的匯編語言編寫相對于C語言的編寫更熟悉，容易上手。本次設(shè)計主程序流程圖如下：等待是否有按鍵按下開始系統(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)換成單片機可執(zhí)行的數(shù)字信號。D/A轉(zhuǎn)換模塊：將單片機的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成可顯示的模擬信號。LED顯示模塊：將模擬信號在顯示屏上顯示。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)用方法實現(xiàn)。設(shè)計進度安排2012年1月3月初：熟悉單片機Keil編程軟件，同時進一步搜集和學(xué)習(xí)直流負載相關(guān)資料，初步掌握其原理并畫出電路原理圖，根據(jù)硬件電路原理初步確定軟件設(shè)計流程，做好軟件編程需求分析，確定設(shè)計方案。2012年3月初4月中旬：在做硬件同學(xué)的配合下，運用編程軟件進行直流負載的程序編寫，運行和下載調(diào)試。2012年4月中旬：完成論文初稿及修改。2012年5月初：進行論文定稿，準(zhǔn)備答辯。參考文獻1 李全利，仲偉峰，徐軍。單片機原理及應(yīng)用M。北京：清華大學(xué)出版社，20