简易直流电子负载Word格式.docx
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（3）电流设置及读出范围：
100mA~3.00A。
（4）显示分辨能力及误差：
至少具有3位数，相对误差小于5%。
恒流模块和恒压模块共用一个基准电压12v，并且通过开关实现两种模式的转换，用
A/D转换器把电路中的电压电流的模拟信号转换为数字信号，然后通过单片机来程控从而重置电压电流，用数码管液晶显示同时呈现即时电压电流。
原理图如下所示。
2.1参数设计方案
方案一：
通过手动调节滑动变阻器来调节恒流源和恒压源两种模式下的电压，其缺点是调节
耗时费力，准确度不高。
但操作简单易懂。
方案二：
利用A/D转换把模拟信号转换为数字信号，在利用单片机程控来修改电压电流参数，
此方案精确度高，操作技术要求很高，节省时间。
2.2恒流恒压设计方案
1定电流模式（CCmode）
在定电流工作模式时，电子负载所流入的负载电流依据所设定的电流值而保持恒定，与输入电压大小无关，即负载电流保持摄定值不变。
VI
这个图是一个最常用的恒流电路，这样的电路更容易获得稳定及精确的电流值，R3为取样
电阻,VREF是给定信号，电路工作原理是：
当给定一个信号时VREF，如果R3上的电压
小于VREF，也就是OP07的-IN小于+IN，OP07加输出大，使MOS加大导通使R3的电流加大。
如果R3上的电压大于VREF时，-IN大于+IN,OP07减小输出，也就降了R3上的电流，这样电路最终维持在恒定的给值上，也就实现了恒流工作。
如给定VREF为
10mV,R3为0.01欧时电路恒流为1A，改变VREF可改变恒流值，VREF可用电位调节输入或用DAC芯片由MCU控制输入，采用电位器可手动调节输出电流。
如采用DAC
输入可实现数控恒流电子负载。
恒阻功能，在有些数控电子负载中并不设计专用电路，而是
在恒流电路的基础上通过MCU检测到的输入电压来计算电流，达到恒阻功能的目的，比
如要恒定电阻为10欧时，MCU检测到输入电压为20V，那么会控制输出电流为2A，但
这种方法响应较慢，只适用于输入变化较慢，且要求不高的场合。
专业的恒阻电子负载都是
由硬件实现的。
2定电阻模式（CRmode）
在定电阻工作模式时，电子负载所流入的负载电流依据所设定负载电阻和输入电压的大小而定，此时负载电流与输入电压呈正比例，比值即是所设定的负载电阻，即负载电阻保持设定
值不变。
恒阻功能，在有些数控电子负载中并不设计专用电路，而是在恒流电路的基础上通过MCU
检测到的输入电压来计算电流，达到恒阻功能的目的，比如要恒定电阻为10欧时，MCU检
测到输入电压为20V，那么会控制输出电流为2A，但这种方法响应较慢，只适用于输入变
化较慢，且要求不高的场合。
专业的恒阻电子负载都是由硬件实现的。
3定电压模式（CVmode）
此时负载电
在定电压工作模式时，电子负载所流入的负载电流依据所设定的负载电压而定，流将会增加直到负载电压等于设定值为止，即负载电压保持设定值不变。
图中MOS管上的电压经R3与R2分压后送入运放IN+与给定值进行比较，如图所示,当电位器在10%时IN-为1V，那么MOS管上的电压应为2V。
基本电路为除虚线框⑤和两个万用表以外的部分，由恒压电路、恒流电路、过流保护电路、
驱动电路组成。
V=12V输入电压，经过限流电阻R1到三端可调分流基准源U1（TL431）的阴极K后，由参考端R得到输出基准电压VR为2.5V，经电阻R1到调整滑动变阻器R6,—路经电阻R2为U3A提供电压，另一路经电阻R7为U3C提供电压。
与方案一的区别是用
开关可以切换恒流源和恒压源，并且两种模式共用一个场效应管，方案二还多了一个过流保
护模块，故我们选择方案二进行设计。
2.3功率控制方案选择
另一种功率控制方案是：
恒压源和恒流源分开使用两个场效应管。
一种功率控制方案是：
恒压源和恒流源共用同一个场效应管。
经比较，故选方案二进行实验设计。
2.4显示方案选择：
电压和电流的显示可以用数码管，但数码管的只能显示简单的数字，其电路复杂，
占用资源较多，显示信息少，不宜显示大量信息。
使用功能更好的液晶显示，增加显示信息的可读性，看起来更方便。
而JM1602C
字符点阵液晶模块有明显的优点：
微功耗，尺寸小，超薄轻巧，显示信息量大，字迹美观，视觉舒适，而且容易控制。
经比较，故选用方案二进行设计。
三•芯片介绍
3.1HCPL-7805
HCP—7805系列为3端正稳压电路，TO-220封装，能提供多种固定的输出电压，应用范围广。
内含过流、过热和过载保护电路。
带散热片时，输出电流可达1A。
虽然是固定稳压
电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。
主要特点：
输出电流可达1A；
输出电压有：
5V;
过热保护；
短路保护；
输出晶体管SOA保护。
注】
I）端出电出对甩十“XX*伯L输入电h關惶遥坟波电压中的低值点，都启須高于爾需琳岀电压2V以匕
兰忙茂塞迖离电源濾波厚时，要求用匚「加•日善阳主性皿I幣杰用叭
图3-1HCPL7805
3.2A/D转换器接口ADC0809
⑴性能特点
ADC0809是一种8路模拟输入的8位逐次逼近式A/D转换器，为CMOS型单芯片器件。
其内部除8位A/D转换电路外，还有一个8路模拟开关，其作用可根据地址译码信号来选择8路模拟输入而共用一个A/D转换器。
转换结果通过三态输出锁存器输出，因此可以直接与系统数据总线相连。
⑵封装及管脚功能介绍
ADC0809芯片为28引脚，双列直插式封装，其引脚排列图如图示。
INi——
（Nj
FNi
M—
JNi~~STARTED—
D・—
Ofc~~
CLK—
Vet一REF[+}—GMD—
Di—
图3-3ADC0809引脚图
ADC0809各引脚功能如下：
IN0〜IN7八路模拟量输入端。
D旷D7为8位数字量输出端。
START为启动信号输人端，高电平有效。
在该信号的上升沿清除ADC内的寄存器，在下降沿
启动转换。
ALE为地址锁存控制信号，由低电平至高电平的正跳变将通道地址锁存至地址锁存器。
通常
把START和ALE连接在一起，通过程序输入一个正脉冲启动A/D转换。
EOC为转换结束信号，转换结束为高电平，可作中断请求信号。
OE为输出允许控制，当0E有效时，可把内部转换的数据送往数据总线。
⑶ADC0809与AT89S51接口设计如图所示。
EOC
CIX
ADDA
START
ALE
3
图3-4AT89S51与ADC0809S接
模式
液晶显示电压
液晶显示电流
恒压
恒流
六，测试方案与测试结果
通过外接可调电源分别调节恒流源和恒压源两种模式,电流情况。
并对显示的电压电流进行比较。
并观察两种模式下数码管显示的电压
6.1硬件调试
1）硬件调试时，可先检查印制板及焊接的质量是否符合要求，有无虚焊点及线路间有无短路、断路。
然后用万用表检测，检查无误后，可通电检查LED液晶显示器亮度情况,
一般情况下取电压为3〜5.5V及一定的限流即可得到满意的效果。
6.2软件调试
软件调试是在KeiluVision2下进行，源程序编译及仿真调试采用分段或以子程序为单位逐个进行，最后结合硬件实时调试。
具体程序如下：
#include<
reg52.h>
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedcharuinttemp;
/*ucharcodeLEDData[]=
{0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f
};
*/
//sbitOE=P3A3;
//sbitEOC=卩3人4;
//sbitST=P3A5;
//sbitCLK=P3A6;
//sbitrs=P2A7;
//sbitE=P2A6;
//sbitADDA=P2A5;
//sbitADDB=P2A4;
//sbitADDC=P2A3;
sbitOE=P1A0;
sbitEOC=P1A1;
sbitST=P1A2;
sbitCLK=P1A3;
sbitrs=P2A7;
sbitE=P2A6;
sbitADDA=P1A4;
sbitADDB=P1A5;
sbitADDC=P1A6;
voiddelay（uint）;
voiddelay（uintz）
{
uintx,y;
for（x=z;
x>
0;
x--）for（y=110;
y>
y--）;
}write_com（ucharcom）
rs=0;
//rw=0;
P0=com;
delay（5）;
E=1;
E=0;
}write_data（uchardat）
rs=1;
P0=dat;
}
init（）
write_com（0x38）;
//write_com（0x0e）;
//显示光标write_com（0x0c）;
//不显示关标write_com（0x06）;
write_com（0x01）;
write_com（0x80+3）;
voidDisplay_Resulti（uchari）
ucharge,xs,shi;
temp=（（（uint）i）*50）/255;
temp=temp*13;
shi=temp/100;
ge=temp%100/10;
xs=temp%10;
//ge=temp/10;
//xs=temp%10;
write_com（0x80+1）;
write_data（'
c'
）;
u'
r'
e'
n'
t'
write_data（0x3a）;
if（shi==0）
write_data（0x20）;
//电流显示delay（5）;
elsewrite_data（0X30+shi）;
//delay（5）;
//write_data（0xa4）;
//delay（5）;
write_data（0X30+ge）;
write_data（0x2e）;
//小数点delay（5）;
write_data（0x30+xs）;
voidDisplay_Resultu（ucharu）
temp=（（（uint）u）*50）/255;
temp=temp*19;
ge=temp%100/10;
write_com（0x80+0x40+1）;
delay（5）;
v'
o'
l'
a'
g'
write_data（'
write_data（0x3a）;
//电流显示
{write_data（0x20）;
}elsewrite_data（0X30+shi）;
write_data（0x2e）;
write_data（0x30+xs）;
voidmain（）
init（）;
TMOD
=0x02;
TH0
=0x6f;
TL0
=0x00;
IE=
0x82;
TR0
=1;
while
（1）
ADDC=0;
ADDB=1;
ADDA=1;
ST=0;
ST=1;
while（EOC==0）;
OE=1;
Display_Resulti（P3）;
OE=0;
delay（10）;
ADDC=1;
ADDB=0;
ADDA=0;
Display_Resultu（P3）;
voidTimer0_INT（）interrupt1{
CLK=!
CLK;
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