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STC12C5A60S单片机实现直流电子负载控制的设计方案

本文提出了一种基于STC12C5A60S的直流电子负载的设计规划。主要以高速、低功耗、超强抗滋扰STC12C5A60S单片机为节制核心设计直流电子负载。包括节制电路MCU)、主电路、采样电路、显示电路等,能够检测被测电路的电流值、电压值等各个参数,并能直不雅的在液晶上显示。本系统由自开关节制电路的事情状态,经由过程手动调节开眷注换在恒压、恒流、恒阻电路之间的事情状态,由LED灯唆使响应的事情状态。系统的稳压范围为1V-30V,稳流范围为100mA-3.5A,偏差0-5%在题目要求范围内,达到题目要求并扩展了恒压、恒流的范围。由单片机节制,经由过程按键达到对恒压值或恒流值在必然范围内的节制,设置了过载保护,经由过程亮灯显示过载。

1.规划设计与论证

1.1 整体规划设计

基于手动调节单片机节制的直流电子负载。

本规划经由过程两个自锁开关来节制电路的事情状态,在恒压、横流、恒阻之间进行切换,经由过程stc12c5a60s单片机经由过程D/A芯片节制恒压、恒流等的值,stc12c5a60s是高速、低功耗、超强抗滋扰的新一代8051单片机,指令代码完全兼容传统的8051,但速率快8-12倍,8路高速10位A/D转换。采纳大年夜功率NMOS管IRF540,该管导通电阻足够小,源漏抗击穿能力足够强。软硬件结的要领,方便简洁实现了不合模块之间的转换,很好的完成了恒压、恒流等基础功能,并完成了恒阻等附加功能。

由单片机采集电压、电流值,检测电途经载节制继电器事情,实现电路的过载保护并报警。

1.2 模块规划

1.2.1 恒压设计规划

规整洁:用晶体管来实现电压放大年夜和对照,基极和发射极分手相称于对照器的负、正输入端。基极本身会分得一部分电流,同时还会有个电流Ibe影响发射极的电压。这样的电路能够实现恒压功能,然则偏差对照大年夜,同时还有较大年夜的功率损耗。

规划二:直接用运算放大年夜器OP07芯片来实现电压的放大年夜和对照电路看起来简单易懂。电路可以实现恒压功能模块,相对偏差较小。综合斟酌选择规划二1.2.2 恒流设计规划

规整洁:用同一型号的三极管,使用三极管相对稳定的Ube作为基准,这种恒流模式简单易行,而且电流的数值可以自由节制,产品资源低,不合型号的管子,其Ube不是固定值,纵然是相同型号也有必然的个体差异。同时不合的事情电流下,这种电压也会有颠簸,不是周详的恒流需求。

规划二:用一个运放作为反馈,即选用OP07芯片来实现恒流功能模块的放大年夜和对照其电路有足够的精度和可调性,原件普遍易于搭建和调试。

综合斟酌选择规划二。

1.2.3 显示模块

规整洁:采纳数码管显示。显示可以用数码管具有接线简单、资源低廉、设置设置设备摆设摆设简单机动、编程轻易对外界情况要求低、易于掩护等特征。电压和电流的显示可以用数码管,但数码管只能显示简单的数字,占用资本较多,现实信息少,不易显示大年夜量信息。

规划二:采纳带字库的2.4寸tft屏幕为显示模块。硬件连接要领简单,而且显示内容富厚活跃,可以设计友好的人机交互界面,易于人机交流。

斟酌到系统的、显示内容以及系统的实用性,我们采纳规划二。

2.电路设计

2.1 恒压电路

TEXT和GND的为测试点。电路整体是个负反馈:当TEXT高于设定值时,运放输出高电压,Q1导通度增添,负载阻抗变小,和电源内阻分压,TEXT减小,直至V+=V-;当TEXT低于设定值时,运放输出低电压,Q1到通度减小,负载和电源内阻分压变大年夜,TEXT增大年夜,直至V+=V-。

2.2 恒流电路图

TEXT和GND为测试点,OP07中V+=V-。当V+》V-时,运放输出高电压,Q1导通度增添,电流增大年夜,V-升高,达到V+=V-。当V+

2.3 恒阻电路图

当滑动变阻器打到5 0 % 时电阻分压V+=1/2Vin=V-,电流I=Vin/4,R=Vin/I=4欧,电源电压与电流成正比例变更。可以用单片机实现,R=VText/I,由恒流道理实现。(如需长光阴测试,MOSS管最好接大年夜散热片)

3.软件设计

软件设计中,电压电流采集数据经A/D转换后送入C8051F360单片机,与设定值进行对照,然后按要求进行节制,同时对电压、电流和电阻参数进行显示。主法度榜样流程如图5所示。

图5 系统法度榜样流程图

4.测试数据与结果阐发

4.1 恒压测试数据

4.2 恒流流测试数据

结果阐发:由数据注解,实测电流的值都稳定在设定值阁下,经谋略,相对偏差小于3%.阐明系统在恒流模式下事情正常 实测电压的值都稳定在设定值阁下,经谋略,相对偏差小于3%.阐明系统在恒流模式下事情正常。

实测电阻的值都稳定在设定值阁下,经谋略,相对偏差小于3%.阐明系统在恒流模式下事情正常。

4.总结

本问提出一种基于STC12C5A60S的直流电子负载的设计规划。本规划中设计的直流电子负载主要以高速、低功耗、超强抗滋扰STC12C5A60S单片机为节制核心,由自锁开枢纽关头制电路的事情状态,经由过程手动调节开眷注换在恒压、恒流、恒阻电路之间的事情状态。系统的稳压范围为1V-30V,稳流范围为100mA-3.5A,偏差0-5%在题目要求范围内,达到对恒压值或恒流值在必然范围内的节制,设置了过载保护,经由过程亮灯显示过载,履历证,本规划具有实际的利用代价。

滥觞;21ic

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