毕业设计基于89C51单片机的电子负载设计.docx

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1、随着电力电子技术的、计算机技术和自动控制技术的迅速开展，为电源检测技术带来了革命性的变化。由于铁道电气化供电、电气牵引、信号控制、无线通信、计算机指挥调度中心及家庭日常生活等应用领域都在大量应用各种各样的电源，因此人们对电子负载的需求越来越多，对其性能要求也越来越高。而传统的电源检测技术面临着极大的挑战。为准确检测电源的可靠性和带载能力，因此把电力电子技术和微机控制技术有机地结合起来，实现电源的可靠检测。本系统主要以89C51单片机为控制核心；设计恒流方式的电子负载，即无论电压如何变化，流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。包括控制电路(MCU)、驱动隔离电路(PWM波)、主电路、采样电路

2、、显示电路等；能够检测被测电源的电流值、电压值；各个参数都能直观的在数码管上显示。关键词：电子负载；单片机(MCU)；数模(D/A)；PWMoAbstractWiththepowere1ectronicstechno1ogy,computertechno1ogyandtherapiddeve1opmentofautomaticcontro1techno1ogyforpowerdetectiontechno1ogybringsrevo1utionarychange.Astherai1waye1ectrificationpowersupp1y,e1ectrictraction,signa1cont

3、ro1,wire1esscommunication,computerandfami1y1ifecontro1centerapp1icationssuchasa1argenumberofapp1icationsinavarietyofpowersupp1y,sopeop1eneedmoreandmoree1ectronic1oadonperformancerequirementsarea1soincreasing.Thetraditiona1powerdetectionisfacingagreatcha11enge.Fortheaccuratedetectionofpowersupp1yre1i

4、abi1ityand1oadcapacity,sothepowere1ectronicstechno1ogyandcomputercontro1techno1ogycombinedorganica11ytoachievere1iab1edetectionofpowersupp1y.Systemmain1y89c51microcontro11ertocontro1thecore;designconstantcurrentmodeofe1ectronic1oad,thatis,nomatterhowthechangeinvo1tage,currentthroughthee1ectronic1oad

5、currentconstant,andthecurrentva1uecanbeset.Inc1udingthecontro1circuit(MCU),driveiso1ationcircuit(PWMwave),themaincircuit,samp1ingcircuit,disp1aycircuit,communicationcircuit,thekeyboardscanningcircuit.KeyWords:E-1OAD,Sing1eChip(MCU),Ana1ogtoDigita1Convertor1Digita1toAna1ogConvertor,PWMo摘要1电子负载的原理及概述1

6、1112224442.3AT89C51单片机的应用错误!未定义书签。2.3.1AT89C51单片机性能特点错误!未定义书签。2.3.2AT89C51各引脚图及各管脚功能错误!未定义书签。4452. 5A/D转换器接口ADC0809562.7 电压、电流采样7782. 7.3MOSFET场效管的应用93. 7.4集成运放的应用102.8 系统保护电路的设计12132. 8.2过压、短路保护133系统软件设计14143.2KeiI开发软件介绍143. 3ADC0809模数转换子程序设计1516174系统的可靠性设计19194.2软件系统的可靠性设计.“看门狗技术2口.20.2020.21.28.2

7、9.30.3149】射参考文献.附录1：电子负载程序设计.附录2：原理图1电子负载的原理及概述在电子技术应用领域,经常要对开关电源、线性电源、UPS电源、变压器、整流器、电池、充电器等电子设备进行测试，如何对其输出特性进行可靠、全面且比拟简单、快捷的测试，一直是仪表测试行业研究的问题。传统的测试方法中一般都采用电阻、滑线变阻器、电阻箱等充当测试负载，但这些负载不能满足我们对负载多方面的要求，如：恒定电流的负载；带输出接口的负载；随意调节的负载、恒功率的负载、动态负载；多输出端口的负载等。现在有一种新型多功能的电子负载，可据实际应用中对负载特性的要求进行设置，满足了我们对负载的各种要求，解决了开

8、发研制测试中的困难。1.1 电子负载的意义电子负载即电子负荷。但凡能够消耗能量的器件,可以广泛地称为负载。电子负载能消耗电能，使之转化成热能或其它形式的能量。静态的电子负载可以是电阻性（如功率电阻、滑线变阻器等）、电感性、电容性。但实际应用中，负载形式就较为复杂，如动态负载，消耗功率是时间函数，或电流、电压是动态的，也可能是恒定电流、恒定电阻、恒定电压，不同峰值系数（交流情况下），不同功率因数或瞬时短路等。电子负载就是在实际应用中负载比拟复杂的情况下而设计生产的测试设备。它能替代传统的负载，如电阻箱、滑线变阻器、电阻线、电感、电容等。尤其对吸收恒定电流或以恒定电压吸收电流，或电压电流都要在设定

9、范围突变等传统方法不能解决的领域里，更能显示出优越性能。1.2 电子负载的工作方式直流电子负载可以具备恒定电流、恒定电阻、恒定电压、动态负载及短路负载等工作方式。图11是电子负载与被测电源的连接图和外特性图。在定电流模式中,在额定使用环境下，不管输入电压大小如何变化，电子负载将根据设定值来吸收电流。假设被测电压在5IOV变化，设定电流为100mA,那么当调节被测电压值时，负载上的电流值应维持在IOomA不变，而此时负载值是可变的。定电流模式能用于测试电压源及AD/DC电源的负载调整率。负载调整率是电源在负载变动情况下能够提供稳定的输出电压的能力，是电源输出电压偏差率的百分比。图1-1电子负载的

10、恒定电流工作方式此种状态下，负载如纯电阻，吸收与电压成线性正比的电流。此方式适用于测试电压源，电流源的启动与限流特性。图1-2为恒阻方式连接图和外特性图，在定电阻模式中，电子负载将吸收与输入电压成线性的负载电流。假设负载设定为1k,当输入电压在110V变化时，电流变图1-2电子负载的恒定电阻工作方式v/VA预置负载电流图1-3为电子负载与被测电源连接图和外特性图。在此方式下电子负载将吸收足够的电流来控制电压到达设计值。定电压模式能被使用于测试电源的限流特性。另外，负载可以模拟电池的端电压，故也可以使用于测试电池充电器。I/mA图1-3电子负载的恒定电压工作方式设计电压采样硬件电路HCP1-78

11、40芯片是HP公司出品的双直插8脚封装的集成隔离放大器，它有优越的性能，像CMRR,失调电压、非线性度、工作温度范围和工作电压等都有严格的指标。低失调电压和低失调温度系数允许自动校准技术的精确运用。5%的增益容忍度和0.1%的线性度，为精确的负反响和控制进一步提供性能需求。较宽的温度范围允许HCP1-7840被运用于各种恶劣的工作环境。它能够传输模拟信号的线性光耦，对主电路和控制电路进行隔离，这样可防止电源噪声或电磁干扰的影响，防止电流功率电路对控制电路的损害。(2)设计电流采样硬件电路Q采样电阻设计功率驱动电路。HCP1-4504系列传送延迟小，电流转换率高。HCP1-4504系列同时保证了

12、传送延迟差异的最小化(tP1H-tPH1)o这些特性使得HCP1-4504系列系列成为IPM逆变器死区时间和其他配电问题的出色解决方案。HCP1-4504的电流转换率、传送延迟和共模抑制被规定为同时符合便于应用的TT1和IPMo2系统硬件设计2.1电子负载设计模块方框图按键输入显Zjs、A/D转换电流检测电压检测功率控制图2-1电子负载设计模块方框图单片机学习应用的六大重要局部2.4.1芯片介绍HCP1-7805系列为3端正稳压电路,T0-220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

13、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：D输出电压对应于“XX”值。输入电压，即使是纹波电压中的低值点，都必须高于所需输出电压2V以上。2)当稳压器远离电源漉波器时，要求用Ge3)CO可改善稳定性和瞬态响应.图2-3HCP178052. 4.2原理图图24电源原理图2.5 A/D转换器接口ADC0809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

14、出锁存器输出，因此可以直接与系统数据总线相连。封装及管脚功能介绍ADCO809芯片为28引脚，双列直插式封装，其引脚排列图如图示。IN1IN(N-ADDA一ADDB-ADDC-A1EDtD*-D1REF(-)IN1一N4-INiN一IN1一START一EOC一D.一OE一C1K一Vct一REF(*)GND一图2-5ADC0809引脚图ADCO809各引脚功能如下：INOIN7八路模拟量输入端。DoD7为8位数字量输出端。START为启动信号输人端，高电平有效。在该信号的上升沿去除ADC内的存放器，在下降沿启动转换。A1E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A1E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OE有效时，可把内部转换的数据送往数据总线。ADCO809与AT89