1、畢業論文（設計）開題報告裝訂線論文（設計）題目大功率程控直流電子負載儀研制-軟件設計學部專業學科學生藍志文指導教師職稱1.課題來源及意義在電子技術應用領域，經常要對開關電源、線性電源、變壓器、整流器、電池、充電器等電子設備進行測試，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研究的問題。傳統的測試方法中一般都采用電阻、滑線變阻器、電阻箱等充當測試負載，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；隨意調節的負載、恒功率的負載、動態負載；多輸出端口的負載等。而現在新型多功能電子負載，可為測試電源提供多種模擬負載，實際應用中對負載特性的

2、要求進行設置，滿足了我們對負載的各種要求，解決了開發研制測試中的困難。可編程電子負載是用來測試電源的電子設備（相當于一個真實負載），其可以模擬真實環境中的負載(用電器)，一般對電源要求比較嚴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，可以調節負載大小，以及短路，過流，動態等等，應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用價值及應用領域分析，對直流電子負載的研制意義重2. 國內外市場現狀 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的國外產品占較大市場份額外，國內廠家如山東艾諾，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和博計等企業的產品的應用量也占了相當大的份額。過去的2011年是我國高功率可程式直流電子負載儀行業發展過程中非常關鍵的一年，是我國高功率可程式直流電子負載儀行業“十二五”規劃的開始年，影響行業發展的新政策、新法規都將陸續出臺。轉變經濟增長方式，嚴格的節能減排對高功率可程式直流電子負載儀行業的發展都產生了深刻的影響，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；企業內部，產業鏈各環節競爭、技術工藝升級、出口市場逐步萎縮、產品銷售市場日益復雜等問題，都是我國直流電子負載領域所必須面對和亟待解決的。設計概述3.1研究目標 （1）了解基于單片機的

4、電子負載的設計原理和工作原理。 （2）進一步熟悉和掌握單片機的內部結構和工作原理。 （3）通過設計，掌握以單片機為核心的基本方法和技術。 （4）掌握單片機的接口電路及外圍電路的設計方法。 （5）熟練編寫單片機軟件程序并熟悉設計流程。 （6）為今后的工作學習積累經驗。3.2直流負載儀設計原理 電子負載的原理是控制內功率MOSFET功率管的消耗或晶體管的導通量（量占空比大小）從而模擬真實環境中的各種負載，由于采用了功率半導體器件替代電阻等作為電能消耗的載體，使得負載的調節和控制易于實現，它能夠準確檢測出負載電壓，精確調整負載電流。同時通過靈活多樣的調節和控制方法，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，測試電源設備的動態和瞬時特性。這是電阻等負載形式所無法實現的。 直流電子可以具備恒定電流、恒定電阻、恒定電壓、動態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，電子負載將根據設定值來吸收電流。若被測電壓在1220V變化，設定電流為5A，則當調節被測電壓時，負載上的電流應保持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，它主要負責按電流和電壓檢測電路發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轉換電路： 將單片機給出的數字控制信號轉換成模擬電壓作為驅動電壓。A/D轉換電路： 將采集到的電壓和電流信號轉換成數字信號送到單片機。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電子負載硬件設計框圖3.4直流電子負載軟件的簡單設計模塊 此次直流電子負載儀的軟件研制預選定比較熟悉的80C51單片機編程軟件Keil C51，而鑒于本程序并不是很復雜故采用匯編語言編寫。匯編語言編寫有如下優勢：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。本次設計主程序流程圖如下：等待是否有按鍵按下開始系統初始化設定值設定調用恒流模式程序調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計程序預選定以下程序模塊：A/D轉換模塊：將模擬電流電壓值轉換成單片機可執行的數字信號。D/A轉換模塊：將單片機的數字信號轉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。接受按鍵中斷執行模塊：當有按鍵按下，停止當前指令，轉去執行中斷命令。恒壓模式數據采集模塊及恒流模式數據采集模塊。延時等待子程序模塊。 以上模塊的子程序均采用主程序調用方法實現。設計進度安排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習直流負載相關資料，初步掌握其原理并畫出電路原理圖，根據硬件電路原理初步確定軟件設計流程，做好軟件編程需求分析，確定設計方案。2012年3月初4月中旬：在做硬件同學的配合下，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，準備答辯。參考文獻1 李全利，仲偉峰，徐軍。單片機原理及應用M。北京：清華大學出版社，20