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本设计采用TI 公司的MSP430F149型微处理器作为系统控制核心, 主要由电) w6 W, d% C7 d) r2 a& h( L8 ~8 B
压电流检测模块、过压保护模块、压控恒流电路模块以及液晶显示模块组成。电
* {; M; N9 F# r. S. ?压电流检测模块采用 ADS1115DGSRA转D换器检测端口电压电流; 过压保护模块主
- d4 i2 x) c8 K+ b要采用OPA2340PA作为比较器控制压控模块的输出; 压控恒流模块采用3DD15功
' `2 w! K- g! ^, r7 R2 \率三极管作为功率器件;液晶模块采用12864作为系统的模式和数据显示屏。
) ^6 M2 Y* q6 O3 J# {/ Y% Z l数据结果给出了:恒流工作模式的电流范围为100mA~1000mA ,分辨力为* t. u7 O7 W8 p7 _
10mA时显示值与测量值;恒流工作模式下,电子负载两端电压变化10V时,输$ A# M. r1 n/ B$ A7 m$ S
出电流前后数值; 过压保护电路的阈值电压;实时流过电子负载的电压、电流以
& J; i W: U! \( k, y! C0 H及直流稳压电源负载调整率。经测试,各项指标均达到题目提出的要求。本设计
# s$ U$ ]) J2 k- e. E4 I9 D) R, Q还具有自动电流、电压测量校准功能以提高测量精度。
( ?$ M0 f" n! k+ W8 ~( z( g4 y4 K& s
一、系统方案
J& n/ Q, Q2 [0 F1、方案比较与选择: r* y2 C9 U, X8 \/ `* i2 |8 E
(1)恒流源电路方案% \/ c" n4 X( E, _; P, j6 ]* q- L
方案一:采用软件闭环控制
4 _# ^" Z8 U4 \5 c" r7 s5 I$ F2 ]: Z键盘预置电流值, 经mcu处理产生电压信号, 同时将采样电路采集到的实际
) ]4 \/ L/ b9 P2 O3 k, N8 j' K输出电流值转化为电压信号, 两者进行比较通过适当的控制算法, 调整输出电流5 Y; `( |# [0 E# s- i( q5 ]* W6 K
值使其与设定电流值相等,从而构成闭环控制系统。
$ U2 M% y+ R" v2 g方案二:采用硬件闭环控制
. p- Y1 t* ]$ R4 V; t/ q( B" v) I6 L硬件的闭环稳流的典型电路如图1 所示,根据集成运放的虚短概念, 可得到:
; T3 U% H4 L3 D. gVR3=Vi*[R2/(R2+R1)] 式中VR3为负载R3的电压, R3为取样电阻, Vi 为单片机
0 U% z8 Q- E2 e2 n/ [0 `' V输出的电压,而此时电流I=VR3/R3。若固定所有电阻不变,则I 完全由Vi 决定,
% \& {8 d# J3 W P4 G故无论电路如何发生变化,利用反馈环的自动调节作用,都能使I 保持稳定。; c- {* q7 V8 E* m
图1 硬件闭环稳流控制: i% X- Y- B1 N& k# `
方案一最大的问题是: 若输入电源电压或负载发生变化, 都需要经过一段时
3 }' A9 b1 i* N3 j间调整后才能使电流稳定。方案二硬件电路不仅简单而且又能快速得实现稳定的
: D) h& S% x3 _7 m( [电流输出。综合以上方案优缺点,决定采用方案二。' ?1 ` @# x; X' i
(2)控制核心的选择0 X* T2 l' s8 v: P" m2 D
方案一:采用目前比较通用的MS-C51 微处理器4 Z8 j) e% P( l l" A
价格相对便宜,技术比较成熟,编写程序较容易,自由度大,但运算速度较
. Q; ~0 b% S) T" i0 Y9 P3 J+ k0 L慢,在处理对精度有较高要求时表现明显不足。
9 E( i1 H* W# v7 L方案二:采用美国TI 公司的MSP430 微处理器/ B, B! f' b, b; {4 g
该单片机功能较强、兼容性好、超低功耗;并且具有体积小、集成度高、易( E6 ]: ?" r4 P+ w/ n' R
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1 Y! \9 u4 t( i: ^/ w; Z8 D扩展、可靠性高、以及较高的数据处理和运算能力,系统最高时钟频率可达
" \! \% f6 ?# v; i. l t10MHZ ,运行速度快。简化硬件电路,提高测量精度,给调试、维护和功能的
( K* O& q) M, f/ ~扩展带来了极大的方便。) k( G/ k; K! F* P" i
综合以上方案优缺点,我们决定采用方案二。
$ j* e6 P4 E* N(3)显示模块方案8 |2 k! I6 ~) a) v$ V" v' m7 T
方案一:采用八段数码管显示
6 L; z4 ^/ |2 Z8 G; t由于要求显示设定值和测量值,需要显示的值比较多。采用LED 数码管需* X5 A; W6 i& e7 f7 y! G- a
要用动态扫描,占用资源比较多。整个显示界面显得不太友好。
' s" g( z5 @) X, X7 L' Q方案二:采用12864B 液晶显示器
' H, r' k0 q3 t+ I- p; a12864B 汉字图形点阵液晶显示模块, 可显示汉字及图形, 内置8192 个中文7 C1 S4 w: N* q' I5 B8 K0 p' M
汉字(16X16 点阵)、128个字符(8X16 点阵)及64X256 点阵显示RAM(GDRAM )。- X; x* i) S* c& C( Q3 C
显示质量高,体积小,重量轻,功耗低。液晶显示是字符式的,和单片机系统的
: h3 R1 G# E3 M1 P- T接口更加简单可靠,操作更加方便。
! _# ]# j1 D# H3 e+ y本系统要显示的数据信息量大,要直观,出于系统要求,采用方案二12864- o6 B+ V; ?; _
液晶显示器。
* j$ w' A, _! [. d' L2、总体方案描述
1 e; X( @# A2 H(1)总体思路
0 ?/ B; j; u4 z9 t设计采用MSP430F149 型微处理器为系统控制核心,通过键盘控制,采用
" T" k: z9 b7 c5 O$ d12864 液晶显示器作为系统的模式和数据显示屏。通过恒流电路、功率电阻采样
* T0 s6 j1 M( {. l* @. Z* F值,通过A/D 转换,输入到MSP430F149 微处理器。通过处理器算法处理后,
( }8 ^9 o7 j6 t# o2 v经过D/A 转换,通过电压基准芯片,再经过恒流电路,检测被测电源设备。系/ c) g: Z. q% \$ A& a0 R9 |) x
统设有过压保护电路,过压阀值为18V。A/D 和D/A 模块采用3.3V 供电,恒流5 N7 q& x! F8 _7 U; o. g; w0 D
电路和过压保护电路采用5V 供电。
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