(完整版)基于单片机的电子负载含原理图+程序毕业论文

摘要电子负载的原理是控制内功率MOSFET或晶体管的导通量，靠功率管的耗散功率消耗电能的设备，它的基本工作方式有恒压、恒流、恒阻、恒功率这几种。

本设计从直流电子负载系统方案分析入手，详细讨论了整个系统的硬件电路和软件实现，并给出较为合理的解决方案。

为便于控制的实现和功能的扩展，采用了STC89C52 单片机作为核心控制器，设计了DA 输出控制电路、AD电压电流检测电路、键盘电路、显示电路和驱动电路，通过软、硬件的协调配合，实现了整个设计。

通过运放、PI调节器及负反馈控制环路来控制MOSFET的栅极电压，从而达到其内阻变化。

这个控制环路是整个电路的核心实质，MOS管在这里既作为电流的控制器件同时也作为被测电源的负载。

控制MOS管的导通量，其内阻发生相应的变化，从而达到流过该电子负载的电流恒定，实现恒流工作模式。

本设计能实现电子负载的恒流控制：能够检测被测电源的电流、电压及功率并由液晶显示。

在额定使用环境下,恒流方式时不论输入电压如何变化（在一定范围内），电子负载将根据设定值来吸收电流，流过该电子负载的电流恒定。

关键词：电子负载；恒流模式； PI调节器； AD转换； DA转换ABSTRACTThe principle of electronic load is control of transistors inside power MOSFET or the guide flux of power tube, it is a consumption power equipment which depends on the dissipation power of tube, there are four basic working ways that persistence pressure, constant current, the constant resistance, constant power .This design start with the analysis of DC electric load system solutions, it discussed the realization of the whole system detail, and give a reasonable solution. In order to realize the control and the expansion of function conveniently, we adopted the STC89C52 microcontroller as the core controller, and designed the DA output control circuit, AD voltage current detection circuit, keyboard circuit, display circuit and drive circuit, through the coordination between . PI adjuster and negative feedback control loop of the circuit which controlthe grid voltage of MOSFET, so as to change its resistance. The core essences are the op-amp, MOS tube .This design can realize the Constant-current control of the electronic load: it can measured the current, voltage and power of Measured power and the LCD display. If it use situations in rated, no matter the constant-current mode (within a certain range), the electronic load will be based on setting to absorb the current, the current which flows the electronic load will constant.Key words: electronic load; constant-current pattern; PI adjuster; AD transform; DA conversion目录绪论................................................................第一章电子负载系统设计方案 ..........................................1.1电子负载工作原理...............................................1.2系统设计要求...................................................1.3系统总体设计方案论证 ...........................................1.4 系统具体设计方案 ...............................................第二章电子负载硬件系统设计 ..........................................2.1核心处理器的设计................................................2.2显示模块的设计..................................................2.3键盘模块........................................................2.4DA转换模块的选择 (1)2.5采样电路模块 (1)2.5.1 电压采样电路 (1)2.5.2 电流采样电路 (1)2.5.3 输入的模拟量采样 (1)2.6电流取样PI控制器等组成的负反馈控制模块 (1)2.7PI调节器 (1)2.8功率电路模块 (2)2.8.1 电子模拟负载方式的选择 (1)2.8.2 功率耗散MOS管的选型 (1)2.9电源电路的设计 (1)第三章电子负载软件系统设计 (2)3.1电压电流AD采样程序设计 (2)3.2液晶显示子程序 (2)3.3DA转化程序 (2)3.4键盘识别处理程序设计 (2)第四章系统调试 (2)4.1硬件调试 (2)4.2软件调试 (2)4.3软硬件综合调试 (2)第五章结论 (2)致谢 (2)参考文献 (2)附录一整体电路原理图 (3)附录二电子负载设计程序 (3)绪论在人们生活的多个领域都要用到负载测试，如充电电源试验、蓄电池放电试验以及购买电池、电源时等都需要负载测试。

当前，国内外对上述产品的试验一般都采用传统的静态负载(如电阻、电阻箱、滑线变阻器等)能耗放电的办法进行。

随着电力电子技术的、计算机技术和自动控制技术的迅速发展，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。

从电源类型来看，电子负载可分为直流电子负载和交流电子负载两种。

直流电子负载比起交流电子负载，应用的历史较长，范围更广。

最初在实验室，利用电力电子器件的特性，通过分析等值电路，用电力电子元件搭建电子电路来模拟负载，可以实现定电阻、定电压等特性。

随后又有工作人员将单片机技术应用到电子负载中，逐步可实现定电流模式和可编程斜率模式。

单片机技术与变换器电路的密切结合还使得电子负载可以工作在其它多种模式下:定功率模式、动态电阻模式、短路模式等。

随着功率场效应晶体管 (MOSFET)，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和场效应晶闸管(McT)等主要开关器件的出现以及电力电子变换器拓扑的发展，由于变换器能更好的将一种电能变为另一种或多种形式的电能，交流电子负载也得到了实现。

交流电子负载是可以模拟传统真实阻抗负载的电力电子装置，它能模拟一个固定或变化的负载，甚至将试验的电能反馈回电网，其设计初衷是交流电源出厂试验。

交流电源出厂试验通常采用电阻箱耗能的办法，它存在调节不便、自动化程度低、耗电量大等缺点，而采用交流电子负载进行试验可有效克服这些缺点，它可使试验更加简单、灵活，且大大降低试验的成本。

电子负载可以模拟真实环境中的负载（用电器）。

它有恒流、恒阻、恒压和恒功率功能，以及短路，过流，动态等等，应该说所有的电源厂家都会有用，而且也必须有。

电子负载分为直流电子负载和交流电子负载，由于电子负载的应用方面问题，直流电子负载应用比较广泛，本文主要介绍直流电子负载。

电子负载与传统的模拟电阻性负载相比具有节能、体积小、重量轻、成本低、效率高等优点，由于电子负载所具有的性能特点和优点，电子负载被越来越多地应用到各种试验场合。

因此，电子负载的研究具有广阔的市场和广泛的应用前景。

第一章电子负载系统设计方案1.1 电子负载工作原理电子负载用于测试直流稳压电源、蓄电池等电源的性能。

电子负载的原理是控制内功率MOSFET或晶体管的导通量（占空比），靠功率管的耗散功率消耗电能的设备，它能够准确检测出负载电压,精确调整负载电流,同时可以实现模拟负载短路,模拟负载是感性阻性和容性,容性负载电流上升时间。

它的基本工作方式有恒压、恒流、恒阻、恒功率这几种。

（1）恒定电流方式在定电流模式中,在额定使用环境下, 不论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。

若被测电压在5～10V变化，设定电流为100mA，则当调节被测电压值时，负载上的电流值应维持在100mA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。

（2）恒定电阻方式此种状态下，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。

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。