#TI校园故事# + 我和TI的校园故事

只看该作者 · 2012-10-22 09:44

　　学校：天津职业大学

　　学院：机电学院

　　参赛经历：2012年，全国大学生电子设计竞赛地方赛区 TI 杯竞赛(15省)

　　大家好，我是来自天津职业大学机电学院电气自动化专业的学生，在2012年八月参加的全国大学生电子设计竞赛地方赛区 TI 杯竞赛(15省)的天津地区的专科组比赛。

　　在比赛前期，我们主要准备学习我们认为的可能出的电子题目，我们练习制作了一个数控的电源，当时感觉就应该有一个模拟方面的题目，当时我觉得还是相当给力的吧，通过我们三个人的分工，用的三天的时间就完成了。在这个电源的制作中，我们运用了TI申请的TLC5615的DA转换器和TLC2543的AD转换器，其TLC5615是10位的DA，在实际做的过程中我们发现这个片子的精度不高，所以又换了一款TI的12位DA是TLC5615。在调试的过程中，由于应该是限流的电阻加小了还烧了两片AD,还有就是做的过程中，发现温漂还是有的，这也是我们在做这个电源其中之一的不足吧。

　　在比赛前的一个晚上，我在实验室还是显得有些紧张，作为现在才大二的学生毕竟有点年轻，同时也希望TI能给我们大学生更多的锻炼机会吧!多多的增长经验。

　　比赛当天，我们起的很早，等待着TI下发题目，那个过程感觉还是挺漫长的，时间一分一秒的到了下题的时间，我们几乎在做的就是刷新电脑上的网站，当我们看到题目的时候，我们几个参赛的很果断的决定了选测了G题，制作简易的电子负载，这和我们赛前练习的电源有很多的相似的地方，这个时候我们的第一感觉就是这题肯定能做出来，在比赛的过程中，我主要负责的就是程序的编写，因为我们在电源的制作中一些程序已经调试了出来，所以还是挺得心应手的。然而在比赛的过程中还是存在了一些问题，感觉12位的AD的精度还是不太够，也是由于学院方面的原因吧，比赛前TI给发的一些开发板，培训，元件什么的都没有我们的，所以我们又去别的跟我们学院关系比较好的学校借了TI发的16位AD，但是我们在比赛中三个人都调了一遍了AD，这片子就是采集不出结果，所以没有办法，就用的12位的AD，只有多采集数据然后尽可能的处理好数据使显示的结果准确。三天就这样没白天没黑夜的过去了，虽然我们没怎么睡觉吧，但是还是**了过来。

　　比赛结束了，我们几个同学一起**了一个暑假，这次比赛还是很锻炼学生的，至少我们在这次比赛我们学会了什么是**，什么的刻苦，什么是信念。

　　比赛是结束了，但是我们的学习并没有结束，我们总结了这次比赛中所出现的问题，觉得还是在精度上还是不够完善的，我知道了TI能够申请一些免费我样片，所以我就申请了几片16位的AD和DA，看了这些16位的AD和DA的详细资料，懂得了这其中转换和寄存器的关系，终于调通了了两样算是比较高的AD和DA，相信再让我们做一次的话精度要求肯定还会有所提高的。这只是其中的一件事情，最主要的还是我们通过这次比赛我们知道了解了TI公司的MSP430单片机，不知道赛前什么原因没有给我们这单片机的板子，但是没有关系，赛后我们买了一块这MSP430f149的板子和仿真器，仿真器还是很贵的。通过学习我们了解到了MSP430单片机不仅仅比普通51好的是他的16位单片机，更为重要的是它的低功耗，其次是它哈佛的构架和硬件乘法器，比51大大提高了运行指令的速度，再有就是其可变的时钟选择是一个不错的功能，有的单片机还带有12位的DA功能也节省了外部DA电路的搭建和驱动，经过一段时间的学习，他比普通的51还是有很大的优势的，现在我还是在学习这MSP430单片机。

　　最后我还是希望TI能够越办越好，多多的举办比赛活动，给学生一个展示的平台，谢谢!

1万 · 2012-10-22 14:00

分享经历是非常不错的啊，值得我们学习的，支持一下了

只看该作者 · 2012-10-22 15:41

支持原创

只看该作者 · 2012-10-22 19:09

能够结合自己参加大赛经历来说明自己的学习过程，是一篇很好的**!顶一下！

只看该作者 · 2012-10-22 19:19

很好，支持原创，可以看出TI比赛给这位同学带来的收获，顶！！！

只看该作者 · 2012-10-22 20:05

呵呵，新人报道，我现在也在学习MSP430，支持

只看该作者 · 2012-10-23 09:00

写的挺好！好好学吧同学

只看该作者 · 2012-10-23 13:50

只看该作者 · 2012-10-23 14:57

:victory:

只看该作者 · 2012-10-23 15:38

新人报到，支持！:victory:

只看该作者 · 2012-10-24 16:55

给大家传一下我比赛的报告吧

只看该作者 · 2012-10-24 16:58

简易直流电子负载（G题）
摘要：
系统方案
方案选择
　　根据系统的设计要求，设计和制作一台恒流（CC）工作模式的简易直流电子负载。系统的总体设计框图1。
　　
　　
　　图1总体设计框图
　　按照设计要求，得出以下三种方案：
　　方案一：晶体管式电子模拟负载：晶体管是通过一定的工艺，将两个PN结结合在一起的器件。通过基极电流可以控制集电极电流，从而可以达到控制晶体管作为一个可变负载的目的。大功率晶体管构成的功率恒流源充当负载，通过吸收电源提供的大电流，从而模拟复杂的负载形式。即通过将恒压、恒流、恒阻误差信号经过放大，再送入逻辑或控制电路，用选中的误差信号来调整晶体管的内阻，以达到模拟变化负载的目的。由于晶体管属于电流控制性器件，在控制变化速度上较慢，因此适合模拟一些电流恒定或是变化缓慢的实际负载。其次，晶体管还存在温度系数为负的问题，所以在使用过程中还需要考虑温度补偿的问题。
　　
　　单片机是个电路的核心，通过D/A转换电路来控制功率恒流源的工作电流，模数转换部分检测功率恒流源上的电压和电流值，作为控制器进一步调节的依据。如图1-1所示，单片机DAC的输出经运放，采用三极管作为功率放大器件。
　　方案二：如图1-2所示，也采用了单片机作为核心控制器，设计了AD电压电流检测电路、键盘电路、液晶显示电路和驱动电路，采用 MOS管电路为电子负载主电路。单片机输出一定占空比的PWM控制信号，控制功率电路MOS管的导通和关断时间，来获得实际所需的工作电流、电压。电路中的检测电路为电压、电流负反馈回路，通过A/D采集到单片机，与预置值进行比较，作为单片机进一步调节PWM占空比的依据。
　　　
图1-1电子负载设计
　　　
图1-2 方案二系统设计模块
　　　方案三：为便于控制的实现和功能的扩展，如图1-3所示为新型电子负载设计系统模块框图。采用了STC12C52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、液晶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，是整个电路的核心实质，来控制MOSFET的栅极电压，从而达到其内阻变化。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，通过PI调节器控制MOS管的导通量，从而达到流过该电子负载的电流恒定，实现恒流工作模式。
　　　
　　　图1-3 方案三系统模块框图（画成框图）
描述
　　经过比较，方案一设计采用三极管构成恒流模式，由于要求可调，且稳定性好，功率较大，三极管并不具备我们想要的精度。方案二通过单片机输出一定占具备空比的PWM控制信号，控制MOS管的导通和关断时间，来获得实际所需的工作电流、电压。这对于占空比的细调节不易控制，误差较大。方案三采用通过软、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，能够较精确的控制MOS管的导通量，实现无静差的调节。故整个设计采用方案三。
理论分析与计算
电子负载及恒流电路分析

该系统采用Mosfet，高精度运算放大器、采样电阻组成。根据MOSFET的恒流特性，再加上电流的反馈电路，使得该电路精度很高。DA转换器输出控制电压加在运放的正输入端，控制负载中流过的电流。采样电阻选用康铜丝，以减少因温度变化而引起的采样电阻值的变化。AD、DA的参考电压2.5V。电路中流过的电流要求最大1A，本电路设计中可达4A。当DA转换采用数字输入加1时，模拟量增加。令其电流增加XXX，取样电阻为。
电压、电流测量及精度分析

直流稳压电源的组成原理
电源负载调整率的测试原理

只看该作者 · 2012-10-24 16:59

电路与程序设计
电路设计
1）核心处理器的设计
　　　核心处理器负责控制与协调其他各个模块工作，并进行简单的数字信号处理。在整个电子负载系统中，主控器是系统的控制中心，其工作效率的高低关系到系统效率的高低以及系统运行的稳定性。设计过程中用单片机作为主控制器。
　　　单片机采用STC12C52兼容传统的8051单片机，速度快8~12倍。内部集成专用复位电路、2路PWM，高速AD并且可以和Keil直连。

图2-1 STC12C52单片机与液晶显示模块连接电路

表3-1 单片机I/O口分配修改
I/O口应用 I/O口应用
P0.0--P0.7 4×4矩阵键盘输入 P2.2—P2.7 A/D采样输入
P1.0—P1.3 D/A转换输出 XTAL1--XTAL2 时钟输入
P1.0—P1.4 液晶显示模块 RESET 单片机复位信号
　　单片机总控制电路如图2-1所示：单片机在系统中主要实现以下功能:设定值通过D/A转换输出基准电压；实际工作电压、电流A/D采样；LCD显示；键盘输入等。表3-1为电子负载系统中I/O口分配连接情况。
2）  显示模块的设计
　　本次设计中要测量实际的电压电流值，采用的是XXXX液晶显示模块可以显示出电压电流等汉字，一面了然、外观比较好看。而且液晶显示功耗低、体积小、质量轻、无辐射危害，与单片机连接较简单。
　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　图3-2 单片机与LCD通信电路图
　如图3-1所示为STC89C52单片机与液晶显示模块连接电路。如图2-2所示为单片机与LCD通信过程。
　　液晶的主要工作原理
　（1）SPI接口时序写数据/命令
　　Nokia5110(PCD8544)的通信协议是一个没有MISO只有MOSI的SPI协议：
　　　　　　　　　　图2-3 串行总线协议―――传送1个字节
　（2）Nokia5110的初始化
　　接通电源后，内部寄存器和RAM的内容是不确定的，这需要一个RES低电平脉冲复位一下。
　　
　　　　　　　　　　　　　　图2-4 Nokia 5110复位时
　（3）显示英文字符
　　　英文字符占用6*8个点阵，通过建立一个ASCII的数组font6x8[][6]来寻址。
　（4）显示汉字
　　显示汉字可以采用两种点阵方式，一种是12*12点阵，一种是16*16点阵。
3）  键盘模块
　　矩阵式键盘则适合于输入命令或者数据较多、功能复杂的系统。采用矩阵式键盘结构可以最大限度地使用单片机的引脚资源，矩阵式键盘适用于按键数量较多的场合, 由行线和列线组成, 按键位于行列的交叉点上，节省I/O 口，因此其应用十分广泛。
　　在系统设计中需要通过键盘中输入设定值，通过D/A转化输出实际值。所以需要有0-9的数字键、小数点等等按键。
　　
　　　　　　　　　　　　　　图3-5  4×4矩阵键盘电路图
　　如图3-5所示：本系统通过矩阵电路进行按键输入，采用的是4x4矩阵键盘，
电子负载系统中按键需要实现的功能有:
　(l) 0-9数字键：本设计中采用专用的数字输入按键，每次按下数字键一次，送往单片机，按位输入的数据提取出来，转换为十进制数据。
　(2) 小数点键：本设计中精度要求较高，输入的设定值会有需要带小数点。在第一位按键扫描后，每次按下小数点键，在按下确认键后与数字键一样通过液晶显示显示出来。
　(3)自动调节启动停止按键:该按键把电子负载功能划分为设置和调节两部分，没有按下该按键时，默认为功能设置，此时单片机只预置数据输入、按键查询、预置数据LCD显示等功能；而当按下该按键1次后，单片机将转为执行负载调节、A/D采集、实际数据LCD显示等功能。
　(4)预置数据确定按键:按下该按键后，将取消其他键的功能，并把按输入的数据送往提取出来，送往单片机，之后转换为十进制数据，通过液晶显示显示出来。
　(5)复位清零键:当输入有误时，按下该键可以清除显示屏。
　　按键采用逐行扫描法进行识别，单片机逐行扫描各键，先让每行输出低电平，检测各列是否有低电平产生，如果检测到列有低电平输出，说明有键按下，接着让每行分别依次输出低电平，其余行行输出高电平，在检测每一列的低电平情况，两次低电平的交叉处便是键按下的地方。
4）  D/A转换模块的选择
　　TLC5615 D/A采用的是串行数模转换器。TLC5615是一个串行1O位DAC芯片，性能比早期电流型输出的要好。只需要通过3根串行总线就可以完成1O位数据的串行输入，易于和工业标准的微处理器或微控制器(单片机)接口，适用于电池供电的测试仪表，是具有串行接口的数模转换器。
　　　本设计需要测出电压值、电流值，对设定值的精确度要求更高。所以采用1O位DAC芯片，分辨率较高。同时模拟数字转换器TLC5615采用接口简单的，使得硬件电路大为简化，线路板面积缩小，成本降低，故选择TLC5615。
　　如图3-6所示为D/A转换输出电路原理图。D/A变换输出采用TLC5615与单片机连接设定值通过键盘输入送往单片机，再通过DA输出电路产生基准电压送往PI控制器与实际电压相比较。
　　

　　图3-6 D/A转换输出电路原理图
　　
　　在电路设计中VREF = 2Vrefin×N／1024；其中，Verfin为 TLC5615的参考电压，取2.5V,N为输入设定值的二进制数。VREF为到PI调节器与实际值相比较的基准电压。其基准源采用AD680，AD680是一款带隙基准电压源，可以利用4.5 V至36 V的输入提供2.5 V输出。它采用的架构使之能以极低的静态电流工作，同时实现出色的直流特性和噪声性能。通过对高度稳定的薄膜电阻调整，可获得出色的初始精度和温度系数，从而在整个温度范围内实现低误差。该器件具有精密直流特性，非常适合用作要求外部精密基准电压源的数模转换器(DAC)的基准电压源。同时也非常适合模数转换器(ADC)使用，而且其性能通常优于标准片内基准电压源。连接图3-6，其变换关系见（3-1）为D/A变换输出通过一个反相器送到PI调节器的基准电压与输入给定电压的关系。
　VREF = 5N／1024                   （3-1）
（N为输入设定值的二进制数）
　　如图3-7 TLC5615的时序图可以看出，当片选CS为低电平时，输入数据DIN由时钟SCLK同步输入或输出，而且最高有效位在前，低有效位在后。输入时SCLK的上升沿把串行输入数据DIN移入内部的16位移位寄存器，SCLK的下降沿输出串行数据DOUT，片选CS的上升沿把数据传送至DAC寄存器。

　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　                图3-7 TLC5615时序图
2.5  采样电路模块
　　采用12位A/D转换器TLC2543系列具有串行控制、连续逐次逼近型的模数转换器，它采用两个差分基准电压高阻输入和一个三态输出构成三线接口。
　　TLC2543与外围电路的连线简单，三个控制输入端为CS(片选)、输入/输出时钟(I/O CLOCK)以及串行数据输入端(DATA INPUT)。片内的14通道多路器可以选择11个输入中的任何一个或3个内部自测试电压中的一个，采样－保持是自动的，转换结束，EOC输出变高。
　　TLC2543的主要特性如下：　　●11个模拟输入通道；　　●66ksps的采样速率；　　●最大转换时间为10μs；　　●SPI串行接口；　　●线性度误差最大为±1LSB；　　●低供电电流(1mA典型值)；　　●掉电模式电流为4μA。

只看该作者 · 2012-10-24 16:59

TLC2543接口时序
  可以用四种传输方法使TLC2543得到全12位分辩率，每次转换和数据传递可以使用12或16个时钟周期。一个片选（）脉冲要插到每次转换的开始处，或是在转换时序的开始处变化一次后保持为低，直到时序结束。   图3-9显示每次转换和数据传递使用16个时钟周期和在每次传递周期之间插入的时序，图3-9显示每次转换和数据传递使用16个时钟周期，仅在每次转换序列开始处插入一次时序。

图3-8时钟传送时序图（使用，MSB在前）

图3-9时钟传送时序图（不使用，MSB在前）
　　采样电路是检测和测量环节的重要技术手段，为了让负载准确工作在恒流方式下，设计中对被测电源的输出电压和MOS管的电流进行实时采样。采样A/D选用12位精度的TLC2543、精度较高。
　　采样电路包括电压采样电路和电流采样电路，如图3-10所示为电压电流采样电路原理图。从功率电路采集实际工作电压和电流，反馈到单片机，再通过液晶显示出来，实现自动循环的调节。
　　
　　
　　图3-10
2.5.1  电压采样电路
　　电压采样电路中，由于电子负载的输入电压范围比较宽，实际工作电压较高，采样前首先进行了分压设计。如图3-9所示采用1/11的分压，输出送往A/D采样TLC2543添加一个电压跟随器，没有放大作用，输出电压与输入电压相同，提高了输入阻抗，对电路进行缓冲，起到承上启下的作用。同时取到隔离作用，减小了电磁干扰的影响，减小了强电流功率电路对控制电路的损害。
　　如图3-9所示,被试电源两端的电压U与电压采样点电压Ub的关系为
　　       Ub=R19/( R19+ R18)U=10K/(10K+100K)U=1/11U             （3-2）
所以                U=11Ub                               （2-3）

　　图3-11电压电流采样电路原理图
5）  电流采样电路
　　电流采样电路中，首先借助采样电阻将电流信号转换为电压信号，输出送往A/D采样添加一个电压跟随器，不取到放大作用。如图3-10所示，提高电路带负载能力，取到缓冲、隔离作用。
如图3-10所示负载电流I与电流采样点电压Ua的关系为
                        I=Ua/R17=Ua/0.25                   （2-4）
　　采样电阻R17的电阻为0.1欧姆，阻值较小，但可以承受大功率，采样电阻分流对整个电路影响较小。采样电阻R17电流－电压转换元件(I/V converter)，落在R17上的电压降通过PI调节器与基准电压（VERF）比较，控制MOS管的导通量变化与截止，从而达到保持电流恒定的目的。这种电阻适用于高功率及高电流的电源供应器，电路板的电路侦测，具有稳定性佳，低温度系数，散热性好的特性。
6）  电流取样PI控制器
　　电子负载的核心实质是一个电流取样PI控制器组成的负反馈控制环路，也是电子负载的功率控制电路。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。采样电阻R17电流－电压转换元件(I/V converter)，落在R17上的电压降通过PI调节器与基准电压（VERF）比较，控制MOS管的导通量变化与截止，从而达到保持电流恒定的目的。

　　　PI调节器是一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差
　　　
将偏差的比例（P）和积分（I）通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，其控制规律为

其中为PI控制器的输出，为PI调节器的输入，为比例系数，为积分时间常数。
　　　本系统采用数字pi算法，因此必须对上式进行离散化处理，用一系列采样时刻点代表连续的时间，离散的PI控制算法表达式为：

其中＝0，1，2……表示采样序列，表示第次采样时刻PI调节器的输出值，表示第次采样时刻输入的偏差值，表示采样周期，为比例系数，为积分系数。
　　　本系统采用抑制积分饱和的PI算法：

其中，
　　当时，；
　　当时，；
否则

式中，表示抑制积分饱和PI算法的输出，表示本次的PI调节器的计算结果，表示比例调节系数，表示积分系数，表示抗饱和系数，为本次积分累加和，，分别表示PI调节器输出的最大值和最小值，用户可以根据控制量的特性，确定PI调节器输出的最大值和最小值，例如，当控制对象为占空比时，和的值可分别设置为1和0。使用这种PI算法，可以将调节器的输出限定在需要的范围内，保证当计算出现错误时也不会使控制量出现不允许的数值。PI调节器的输出具有饱和特性。图3.16表明了这种PI算法的流程图。

图3.16 抑制积分饱和的PI算法
7）  功率电路模块
A．电子模拟负载方式的选择
　　场效应管式电子模拟负载：场效应晶体管(MOSFET)工作在不饱和区时，漏极与源极之间的伏安特性可以看作是一个受栅一源电压控制的可变电阻。用MOSFET作可变电阻具有工作速度快，可靠性控制灵敏等优点，而且既四轴飞行器械触点，也无运动部件，噪声低、寿命长。MOSFET的通态电阻较大，且负载电流较小。所以MOSFET适合模拟一些变化速度较快，但电流不大的实际负载。
B.功率耗散MOS管的选型
　　方案二：采用IRFP460芯片。其通用参数为：
　（1）漏极－源极击穿电压Vdss=500V
　（2）静态导通电阻Rds(on)=0.25
　（3）漏源连续导通电流Id=22A
（4）功   率：Ptot=278W（5）极   性：NPN
　　鉴于MOS管的良好开关特性，在此次设计中，对被测电源功率的控制，也就是对电流的控制。
　　场效应管是一种单极型晶体管，它只有一个P-N结，在零偏压的状态下，它是导通的，如果在其栅极(G)和源极(S)之间加上一个反向偏压(称栅极偏压)，在反向电场作用下，P-N变厚(称耗尽区)，沟道变窄，漏极电流变小。当反向偏压达到一定时，耗尽区将完全沟道“夹断”，此时场效应管进入截止状态。
　　MOS型晶体管的特点是特别适合于开关状态工作，因为它正向导通时的电阻极小，而且开关速度快，所以是一种理想的开关元件。
　（1）栅极控制功率小。和双极型晶体管相比，MOS管栅极是绝缘的、在高频工作时虽然有栅极电流存在。但其值甚小，所以栅极的输入功率也很小。
　（2）由于MOS管是电压控制器件，它不像双极型晶体管那样，在基区有可能积存大量少数载流子，从而影响高速开关。所以同样功率的管子，MOS型的开关速度要比双极型管子快得多。
　（3）MOS管子的耐压比双极型管于低、常很少超过1000V、双极型管子可以做到1600V以下。
　（4）MOS管子不像双极型管子那样存在明显的二次击穿现象，所以在中、低压情况下，其工作的可靠性要高—些，过电压保护的设计也可以简单一些。如图3-12所示为N沟道增强型 MOS管的转移特性曲线，如图3-13所示为N沟道增强型MOS管的输出特性曲线。

图3-12 N沟道增强型 MOS管的转移特性曲线    图3-13 N沟道增强型MOS管的输出特性

　　　　　　　　　　　　　　　图3-14 N沟道增强型 MOS管
　　电子负载的恒流控制，它的功率控制电路主要包括场效应管（MOSFET)、电流取样PI控制器、运放等组成负反馈控制环路。这是整个系统设计的核心，也是电子负载的核心部分。如图3-13所示为 N沟道增强型 MOS管，MOS管不仅作为电流控制器，而且作为被测电源的负载，IRFP460为N沟道增强型MOS管，所以整个设计的技术指标是根据IRFP460MOS管的参数进行选定的。由IRFP460MOS管的饱和漏源电流Id=22A取整个电子负载设计的电流范围为0-20A，根据锰铜采样电阻的阻值0.25欧姆，可算出功率的最大值为100W，故整个设计的功率范围为0-100W。考虑到有时候被测电源电压较大，在漏极－源极击穿电压Vdss=500V的基础上，整个设计的电压范围设为0-50V。
8）电源电路的设计
　　单片机电源设计包含3个方面的内容:一是电源功耗，二是电源电压，三是电源管理。电源电压的设计主要针对系统需求的不同电压进行的电源分配，在电子负载系统中，单片机的工作电压是1.7-4.5V;运放和其它元器件也可以工作在0-24V电压下，A/D、D/A转换芯片可以工作在5V电压下。本电路设计中利用HCPL－78XX 、79XX系列的 3 端正稳压电路和具有良好热稳定性能的三端可调分流基准电压源TL431实现整个电源电路的设计。利用TL431输出2.5V电压作为输入基准源供TLC5615进行DA转换。
　　HCPL－ 78XX 系列为 3 端正稳压电路内含过流、过热和过载保护电路。带散热片时，输出电流可达 1A。具有过热保护;短路保护;输出晶体管 SOA保护。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。
　　

图3-13 电源电路原理图
　　如图3-13所示为电源电路原理图。电源电路利用78XX系列集成稳压器的典型应用电路，利用串联输出不同的电压，供电路各个部分工作。经过220V交流电降压后通过整流桥的作用，之后通过7812输出+12V和通过7912输出-12V的直流电压供给运放工作，再通过7805输出+5V的直流电压供给单片机A/D、D/A芯片工作。最后通过串联具有良好热稳定性能的三端可调分流基准电压源TL431产生2.5V的直流电压，作为D/A转换的输入基准电压。C6、C13、C14为滤波电容，C7、C8、C9、C10、C11、C12为分别输入端和输出端滤波电容。
程序设计
　　本系统程序设计都是采用Keil开发软件，C语言程序。C语言较方便，通俗易懂。而且本系统采用的是模块化编程思路，使得程序更具有移植性和可读性。
　　Keil IDE μVision2集成开发环境是Keil Software开发的基于80C51内核的微型处理器软件开发平台，内嵌多种符合当前工业标准的开发工具。可以完成从工程建立、管理、编译和链接，目标代码的生成，软件仿真，硬件仿真等完整的开发流程。尤其C编译工具在产生代码的准确性和效率方面达到了较高的水平，而且可以附加灵活的控制选项，在开发大型项目时非常理想。
Keil软件开发的流程：
⑴建立工程。
⑵为工程选择目标器件。
⑶设置工程的配置参数。
⑷打开/建立程序文件。
⑸编译和链接工程。
⑹纠正程序中的书写和语法错误并重新编译连接。
⑺对程序中某些纯软件的部分使用软件仿真验证。
⑻使用TKS硬件仿真器对应用程序进行硬件仿真。
　　
　　　　图3-1 软件主程序流程图             图3-2 电压电流采样流程图
　　主程序软件流程如图3-1所示，在图3-1中软件首先进行DA、AD、LCD液晶显示、控制变量初始化，再调用键盘扫描处理程序，在没有按下没有按下自动调节启动停止按键时，默认为功能设置，此时单片机只预置数据输入、按键查询、预置数据LCD显示等功能；而当按下该按键1次后，单片机将转为执行负载调节、A/D采集、实际数据LCD显示等功能。
3.1  电压电流A/D采样程序设计
　　如图3-2所示为电压电流采样流程图，先复位时序成功后，启动A/D转换口，再送十个时钟信号进行串行采样，当第十个时钟信号下降沿到来时，判断A/D转化是否完成，若采样完成，将模拟输入量转化为数字量，送往显示，测出电压值、实际电流值和功率值。
　　TLC2543是串行转化，同样对时序有严格要求，复位时序成功后，即可进入采样，采样后在经过处理。对于电流的检测将电流转化为电压进行检测，然后在TLC2543转换过程中转化回电流，最后送往液晶显示出来。检流电阻选用的是0.1欧姆的功率电阻。
3.2  液晶显示子程序
　　如图3-3 所示为液晶显示子程序流程图，液晶显示采用的是XXX液晶屏，体积不大，当对其初始化及复位成功后就可调用相应的显示子程序对要显示的内容进行显示。显示的内容可以采用取模软件取出数组，将对应的点显示出，最终组合显示出需要的字体或数字。
　　LCD控制程序遵循SPI传输协议。SPI是一个全双工同步串行数据3线同步字节传输总线接口，加上片选共4线，是基于主/从工作模式的总线协议，有写冲突保护和总线竞争保护 SPI中4线的功能如下:
　　SCK信号线:由SPI总线上的主设备产生。它可以调整数据比特流，设备可在不同的波特率下传输数据。SCK根据传输的每一位来循环。
　　MOSI信号线:数据从SPI总线的主设备输出，然后从SPI的从设备输入。
　　MISO信号线:数据从SPI总线的从设备输出，然后从SPI的主设备输入。只有一
个被选择的从设备能驱动从MOSO输出。
　　CS线号线:此信号通过硬件控制选择一个特殊的从设备，没有被选中的从设备不
予SPI总线交互通信。
　　SPI主机和从机之间，主机通过将待通信的从机的CS引脚拉低，实现与从机的同步，主机启动一次SPI通讯。主机和从机将需要发送的数据放入相应的移位寄存器。主机在SCK引脚上产生时钟脉冲以交换数据。主机的数据从主机的MOSI移出，从从机的MOSI移入；从机的数据从从机的MISO移出，从主机的呱50移入。如图2-2所示为单片机与LCD通信。
3.3  D/A转化程序
　　由于TLC5615是串行输出的，且其输出采用的是SPI总线模式，所以现对SPI时序做初始化，初始化完后即可调用将数字量转化为模拟输出。
　　如图3-4为D/A转化子程序流程图。当键盘按下确认后，设定值送往单片机数据处理转化为二进制数后送TLC5615进行D/A转化，有数送入时scs=0；sclk=0即对SPI时序做初始化，开始产生上升沿，数据被锁存,形成DA输出。在前10个时钟内输入的是10位DA数据，后两个时钟周期为填充字节scs = 1；sclk = 0，scs的上升沿和下降沿只有在sclk为低的时候才有效，D/A转化完成产生基准电压，转换输出至PI调节器控制MOS管工作
　
　　　
　　　图3-3 显示子程序流程图                   图3-4  D/A转化子程序流程图
3.4  键盘识别处理程序设计
　　　
　　　图3-5 键盘扫描子程序流程图          图3-6 按键处理子程序流程图
　　如图3-5所示为按键扫描子程序流程图。键盘识别采用逐行扫描方式，对每一行进行扫描，当扫到某列有点平变化是则读取键值并处理。无按键是则返回NOKEY。
　　如图3-6所示为按键处理子程序流程图。按键处理子程序包括按键的输入，按键识别及处理，按键识别有开始键、数字0—9键，小数点键，清零复位键及数据输入确认键。允许输入的键盘查询流程范围为0――99.99，超出的数在确认时能自动清零重新输入，说明输入数据无效。数据确认输入后送D/A转换输出至比较器控制MOS管工作。
先按下键盘的开始键，单片机只执行按键查询、LCD显示等功能。输入设定的电压电流预置值，主要完成负载设置，再经过D/A转化产生基准电压，通过PI调节器及反馈来控制MOSFET的栅极电压，主要完成负载调节，在恒流的工作模式下进行A/D电压电流检测，测出电子负载的实际电压电流值，并通过液晶显示屏显示出来
测试方案与测试结果
测试方案及测试条件
测试结果完整性
测量结果分析

只看该作者 · 2012-10-24 17:00

感谢小跑堂，由于点原因上回发的被删除了，又发了一遍

只看该作者 · 2012-10-25 08:35

大家支持下吧！！！！

只看该作者 · 2012-10-28 20:43

额，好久没来看看了，大家支持下吧

只看该作者 · 2012-10-28 20:53

参加比赛就是很锻炼人

只看该作者 · 2012-10-28 20:59

英雄不问出处

只看该作者 · 2012-10-30 10:33

:loveliness:

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