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简易直流电子负载的设计分析简易直流电子负载的设计分析简易直流电子负载是用于测试电子装置、电源等的一种装置，它可以模拟若干种负载条件以测试相关设备的工作情况。

本文将介绍简易直流电子负载的设计分析，包括工作原理、设计思路、主要部件、关键技术和应用领域等方面的内容。

一、工作原理简易直流电子负载是一种能够模拟负载条件，从而测试其他设备的工作状况的装置。

它利用了一个能够提供模拟负载的电池和负载滑动电阻滑动电阻器来产生不同的负载条件，从而模拟各种应用条件。

使用直流电源将电负载连接到测试设备上，可以对测试设备的性能进行评估和测试。

二、设计思路简易直流电子负载的设计思路是通过使用可变电阻器和大功率开关晶体管来模拟不同的负载条件。

为了实现高精度、高性能的测试，需要使用高质量、高品质的元器件。

在设计过程中需要深入了解每个元件的标准和特性，以确定最佳的元件组合和设计方案。

三、主要部件简易直流电子负载的主要部件包括直流电源、继电器、抵抗器、电容、测量电路、温度保护等。

其中，高精度测量电路是保证电子负载性能最关键的部分，因此必须利用高性能IC 部件进行设计。

高精度电压采样电路和高精度电流采样电路是这一部分的核心。

四、关键技术简易直流电子负载的设计过程中需要掌握一些关键技术，包括负载控制、负载保护和热保护等方面。

负载控制要准确实现设定的负载条件，保护部件，保证负载的准确性和有效性。

负载保护要在工作时及时保护负载，同时需提高工作效率。

热保护作为一种常用的健康保护技术，对于长时间工作和大功率工作非常适用。

五、应用领域简易直流电子负载主要适用于各种电子产品的测试、研究和制造领域。

无论是电子设备的设计、测试、维护还是智能电表、逆变器、锂电池等产品的研究，简易直流电子负载都是必不可少的工具之一。

此外，汽车电子、太阳能电池板等领域也需要使用简易直流电子负载来测试设备的性能和可靠性。

总之，简易直流电子负载是一种重要的测试设备，可用于测试不同类型的电子产品，具有可靠性高、稳定性好、成本低等优点。

简易直流电子负载设计与总结报告湖北仙桃职业学院：杨青林胡炎何方指导教师：刘祖云刘明江简易直流电子负载的设计与总结报告摘要本系统设计的是直流电子负载，以TI公司16位的单片机MSP430为控制核心，由按键模块，D/A转换模块，恒流源模块、以及液晶显示模块等主要外围电路构成。

通过对DA的控制，达到对恒流值在一定范围内的控制，流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。

之后通过内部AD的采集模块将实际端电压、端电流值送到单片机控制模块，能够检测被测电源的电流值、电压值；各个参数通过显示模块加以显示。

本设计着重阐述了系统框架、工作原理、软硬件设计，并给出了系统测试表。

测试结果表明，该系统具有稳定性强、调节速度快的特点，很好的满足了提出的性能指标。

关键词：恒流源、TM12864Z-1液晶、D/A、采样电路（电压采样、电流采样）、键盘、被测电源。

一.系统结构原理图本系统由以下部分组成：电源电路、单片机、功率控制电路、电压、电流采样电路、D/A输出、键盘输入、液晶显示电路。

系统总体结构框图如图1所示：二.方案比较与论证1. 主控芯片方案一：选用ATMEL公司的AT89C51作为该系统的微控制器。

51单片机软件编程灵活，自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，单片机为8位机，价格便宜，成本低，控制简单。

但51单片机功耗较高、运行速度慢、储存空间小内存只有8Kb，片内资源少，存储容量小，难以存储大容量的程序和实现快速精准的反应、控制、计算。

使用AT89C51需外接两路AD转换电路，实现较为复杂。

方案二：选用TI公司MSP430单片机作为该系统的微控制器。

MSP430单片机是16位的单片机，数据处理速度快，耗能低，保密性能好，内存空间大，抗干扰性好，内部集成资源丰富，存储容量大，低电源电压（1.8V—3.6V），支持多个中断源，可任意嵌套，时钟系统灵活，具有A/D转换等电路。

考虑到本系统对单片机性能要求较高，本设计采用了方案二，选用MSP430单片机作为直流电子负载微控制器。

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等恒定，从而实现四种工作模式。

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；单片机控制AbstractThe principle of electronic load is within the control of the power MOSFET or transistor conduction flux, the power dissipated by the power tube power consumption of the device, and its basic operating mode and constant voltage, constant current, constant resistance, constant power these types.The design of system solutions from a DC electronic load analysis, a detailed discussion of the entire system hardware and software, and gives a more reasonable solution. In order to facilitate the implementation and control of the expansion, using STC89C52 microcontroller as the core controller designed DA output control circuit, AD voltage and current detection circuit, keyboard circuit, display circuit and driver circuit, through software and hardware coordination to achieve the entire design. By the op amp, PI regulators and negative feedback control loop to control the MOSFET gate voltage, so as to change its resistance. This control loop is the core substance of the circuit, MOS tube here both as a current control device also serves as the power supply under test load. Control MOS transistor conduction flux, its resistance changes accordingly, so as to flow through the electronic load current is constant, to achieve constant current mode.This design can achieve constant current electronic load control: the ability to detect the measured supply current, voltage and power by the LCD. The rated usage environment, the constant current mode regardless of the input voltage changes (in a certain range), the electronic load to absorb the current according to the set value, the flow through the constant current electronic load.Key words:electronic load; constant-current pattern; PI regulator; SCM control目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景与意义 (1)1.2 直流电子负载的应用现状 (1)1.3 直流电子负载发展现状 (2)1.4 系统设计要求 (3)第2章方案论证 (5)2.1 电子负载的工作原理 (5)2.2 总体设计方案论证 (6)2.3 器件选型 (7)2.3.1 单片机的选择 (7)2.3.2 液晶显示模块 (8)2.3.3 D/A转换模块 (9)2.3.4 采样模块 (10)2.3.5 键盘模块 (11)2.3.6 电源电路模块 (11)2.4 软件设计方案 (12)第3章硬件系统设计 (13)3.1 单片机最小系统设计 (13)3.2 显示电路设计 (13)3.3 键盘电路设计 (14)3.4 D/A转换电路设计 (16)3.5 采样电路设计 (17)3.5.1 电流采样电路 (18)3.5.2 电压采样电路 (18)3.6 电源电路设计 (20)第4章软件系统设计 (23)4.1 PID调节原理 (23)4.1.1 PID参数设置 (24)4.1.2 PID设定值的调整 (24)4.2 软件介绍 (26)4.3 主程序流程图 (26)4.4 电压电流采样流程图 (27)4.5 显示子程序流程图 (28)4.6 D/A转换程序流程图 (29)4.7 按键子程序流程图 (30)第5章系统调试 (32)5.1 硬件调试 (32)5.2 软件调试 (33)5.3 软硬件综合调试 (33)第6章总结 (35)参考文献 (36)致谢 (37)附录I (38)附录II (39)附录III (46)第1章绪论1.1 课题背景与意义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。

直流电子负载的设计制作【摘要】本设计主要以高速、低功耗、超强抗干扰STC12C5A60S单片机为控制核心设计直流电子负载。

包括控制电路（MCU）、主电路、采样电路、显示电路等，能够检测被测电路的电流值、电压值等各个参数，并能直观的在液晶上显示。

本系统由自锁开关控制电路的工作状态，通过手动调节开关切换在恒压、恒流、恒阻电路之间的工作状态，由LED灯指示相应的工作状态。

系统的稳压范围为1V-30V，稳流范围为100mA-3.5A，误差0-5%在题目要求范围内，达到题目要求并扩展了恒压、恒流的范围。

由单片机控制，通过按键达到对恒压值或恒流值在一定范围内的控制，设置了过载保护，通过亮灯显示过载。

【关键词】电子负载；单片机（MCU）1.方案设计与论证1.1 整体方案设计基于手动调节单片机控制的直流电子负载图1 基于手动调节单片机控制的直流电子负载原理图本方案通过两个自锁开关来控制电路的工作状态，在恒压、横流、恒阻之间进行切换，通过stc12c5a60s单片机通过D/A芯片控制恒压、恒流等的值，stc12c5a60s是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统的8051，但速度快8-12倍，8路高速10位A/D转换。

采用大功率NMOS 管IRF540，该管导通电阻足够小，源漏抗击穿能力足够强。

软硬件结的方式，方便简洁实现了不同模块之间的转换，很好的完成了恒压、恒流等基本功能，并完成了恒阻等附加功能。

由单片机采集电压、电流值，检测电路过载控制继电器工作，实现电路的过载保护并报警。

1.2 模块方案1.2.1 恒压设计方案方案一：用晶体管来实现电压放大和比较，基极和发射极分别相当于比较器的负、正输入端。

基极本身会分得一部分电流，同时还会有个电流Ibe影响发射极的电压。

这样的电路能够实现恒压功能，但是误差比较大，同时还有较大的功率损耗。

方案二：直接用运算放大器OP07芯片来实现电压的放大和比较电路看起来简单易懂。

简易直流电子负载的设计直流电子负载是用来模拟电子设备在不同负载下的工作状态，进行性能评估、设计验证和电源测试等应用。

本篇文章将介绍如何设计一款简易直流电子负载。

1. 功能需求根据负载的应用场景和测试要求，确定需要支持哪些电压和电流范围，以及是否需要具备恒压模式或恒流模式切换等功能。

2. 电路部分直流电子负载的核心电路包括电源电路和负载电路。

电源电路提供给负载电路所需的电压和电流，负载电路则通过调整电阻来模拟负载。

(1) 电源电路电源电路应有较好的稳压和保护功能，以提供可靠的工作环境。

在设计时可以考虑采用集成电路LM317的恒压电源，它拥有很好的输出稳定性，能够稳定地提供实验所需的直流电源。

具体参考图一图一 LM317电源电路(2) 负载电路负载电路是根据不同的测试要求设计的。

通常，它由电阻和开关组成。

通过控制开关状态，可以改变电流流过的电阻值，从而模拟不同的负载情况。

具体参考图二图二负载电路在此电路中，当开关S1和S2同时闭合，负载电路中的电阻为R1+R2，此时电流为I=V/R，R为R1+R2。

当仅闭合S2，电路中的电阻为R1，此时电流为I=V/R1。

3. 控制部分控制部分负责检测电路输入参数，控制负载电路中的开关状态，以实现恒压或恒流模式。

通过引脚连接信号发生器和AD转换器，可以实现对测试信号的自动控制和测量。

4. PCB设计根据电路设计要求，制作 PCB 设计图并下单生产。

需要注意的是，在 PCB的布局设计时，不同信号的逻辑分开布局，尽量避免出现复杂的交叉干扰。

5. 其他需要注意的是，电路部分虽然简单，但是在设计和实现的过程中，需要充分考虑设备的安全性和可靠性，尽量避免出现安全事故。

总之，设计简易直流电子负载需要考虑功能需求、电路部分、控制部分、PCB设计等各个环节。

只有当以上各个方面都考虑周全，才能制作出高质量的直流电子负载，以满足各种测试需求。

（保密区域）第七届电工电子创新设计大赛决赛《简易直流电子负载》测试报告编号:基于MSP430F149单片机的恒流电子负载系统设计摘要: 设计一台恒流(CC)工作模式的简易直流电子负载。

以MSP430F149单片机为核心。

通过AD采集电流检测模块测量到的电流信息, 算法处理后, 利用D/A输出模块控制V/I转换电路从而实现恒流。

并且将电压、电流检测数据进行处理得到被测直流稳压源的负载调整率。

系统在工作中, 无论电子负载两端电压是否变化, 流过电子负载的电流为一个设定的恒定值。

关键词: 恒流；MSP430F149;V/I转换电路;数字控制Design of A DC Constant Current Electronic Load SystemBased on MSP430F149Abstract:Th.repor.i.base.o.th.desig.o..simpl.D.electroni.loa.o.constan.current .Th.syste.realiz.th.C.workin.mod.b.utilizin.th.MSP430F14.a.th.core,A.samplin.a n.detectiv.modul.t.measur.th.current,D/.outpu.modul.t.contro.th.V/.transfor.ci rcui.afte.bein.processe.b.algorithm.Besides,th.loa.regulatio.ca.b.automaticall .measure.b.processin.th.voltag.an.curren.samplin.data.Whe.th.syste.i.working,n .matte.ho.th.voltag.ove.th.loa.change,th.curren.throug.i.i..constan.value.Key Words:CC;MSP430F149;V/I transform circuit；Digital Control1.概述及方案选择在电路中,负载是用来消耗电源输出能量的装置。

直流“电子负载”设计直流电子负载是一种能够模拟真实工作情况并对电流进行调节的设备。

它可以用于测试和验证直流电源、电池、太阳能电池和风能电池等直流电源的性能。

本文将介绍直流电子负载的设计原理、主要特点以及在各个领域的应用。

一、直流电子负载的设计原理直流电子负载的设计原理主要基于非线性电阻网络和控制电路。

通过控制电阻网络的状态，可以实现对电流的调节。

整个直流电子负载主要包括两个部分：控制电路部分和非线性电阻网络部分。

控制电路主要负责接收控制信号，并对非线性电阻网络进行控制。

控制信号可以来自于外部的操作控制台或者计算机控制界面。

在得到控制信号后，控制电路会根据信号的大小和方向调整非线性电阻网络的状态，从而实现对电流的调节。

非线性电阻网络由多个管脚连接起来，形成一个复杂的电阻网络。

通过调整各个管脚之间的电阻状态，可以实现不同的电流调节要求。

非线性电阻网络的设计需要考虑到电流的范围、精度和稳定性等因素，以确保直流电子负载的性能达到设计要求。

二、直流电子负载的主要特点1.高精度控制：直流电子负载能够对电流进行精确控制，可以满足各种电流调节要求，尤其适用于对电源和电池性能的测试和验证。

2.大电流容量：直流电子负载具有较大的电流容量，可以承受较高的电流负载，同时保持稳定的输出。

3.快速响应：直流电子负载能够迅速响应控制信号，并在极短的时间内实现电流的调节，以满足实时的工作需求。

4.多功能应用：直流电子负载可以根据需要进行不同的电流调节模式，如恒流、恒压、恒功率等模式，适用于不同的测试和验证场景。

5.保护功能：直流电子负载具有多种保护功能，如过流保护、过压保护、过功率保护等，可以有效保护被测试设备以及负载本身的安全性。

三、直流电子负载的应用领域1.电源测试：直流电子负载可以模拟负载情况，测试电源的性能指标，如输出电流、输出电压、稳定性等。

2.电池测试：直流电子负载可以模拟不同工作条件下对电池进行测试，如充放电测试、容量测试、循环寿命测试等。

摘要本系统主要以89S52单片机为控制核心。

恒流方式时不论输入电压如何变化（在一定范围内），流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。

工作于恒压方式时，电子负载端电压保持恒定，且可设定，流入电子负载的电流随被测直流电源的电压变化而变化。

工作于恒压模式时，电流随电压变化，并且其比值为一固定不变的常数，且可设定.ADC0832采集数据，在数码管上显示数据，并可手动切换恒流恒压横阻工作模式。

一、系统方案1、方案比较与选择（1）恒压模式设计方案一：使用开关稳压电源方式。

这种方式效率较高，应用也比较普遍。

但在实际测试的过程中，发现纹波较大，不易控制。

故不采用此方案。

方案二：采用晶闸管，通过控制电路改变晶闸管导通角以实现恒压工作方式，性能稳定。

但价格较高，不宜使用。

方案三：采用LM324组成比较器，三极管上的电压经过R1与R2的分压送入运放正向输入端与给定值比较。

（2）恒流模式设计方案一：采用电流互感器对电流回路上器件的磁场进行反馈，构成恒流模块。

然而该电路的实现形式比较复杂，考虑到竞赛的时间限制，不采用此方案。

方案二：采用恒流二极管构成恒流模块，简单易行。

但恒流二极管的恒流特性并不是非常好且电流规格比较少，价格又比较昂贵。

故此方案也不可行。

方案三：选用运放LM358，将反相端输入端与输出端采用负反馈电路，在反馈电路中加入可调电阻，使得取样电阻上的电流可以微调，实现输出电流与理论值相同，大大提高了输出电流的精度，又由于运放的同相输入端的信号来自与数模转换模块的运放输出，稳定度很高。

所以采用方案三。

原理图如图所示，图中输出端取样电阻为0.5欧大功率电阻；（3）恒阻模式设计方案一：可以在恒流电路的基础上通过MCU检测到的输入电压来计算电流，达到恒阻的目的。

但这种方法响应较慢，只适用于输入变化较慢，且要求不高的时候，所以不予采用。

方案二：搭建硬件电路实现。

通过可调电阻分压，并使用运放构成反馈，经过三极管调整电路达到恒阻效果。

简易直流电子负载设计【摘要】电子负载可以模拟真实环境中的负载（用电器），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。

本系统详细讨论了直流电子负载系统的硬件电路和软件实现，给出了较为合理的解决方案。

为了便于控制和功能的实现，采用了TI公司的MSP430高性能控制模块，设计了AD控制电路和相关的检测电路、校正电路、键盘电路、显示和驱动电路等，通过软硬件的协调配合，完成了整个的设计，较好实现了题目所要求的各项功能，且各项指标均达到要求。

【关键词】MSP430F149单片机；A/D转换；开关管一、系统设计方案1.总体方案设计电子负载系统采用MSP430F149单片机、LCD液晶显示、键盘操作、PWM 移相控制、功率管电路、A/D转换结合的技术方案；集控制、检变、显示等功能于一体的设计方法。

总方案设计框图如图1所示。

2.电流源方案比较方案一：根据传统线性恒流源的原理，以集成纹样芯片（LM337）与数字电位器构成电源的主体部分，通过单片机改变数字电位器的阻值，以及实现对恒流源输出值的调整，并使用LCD12864显示其数值，其原理方框图如图2所示。

由于流过的电流较大，需要并串多个数字电位器才能满足输出的电流要求，且系统的开环控制稳定性较差，精度较低。

方案二：根据开关电源的原理，经AC/DC变换过程来实现可调稳流的功能，主电路由整流滤波电路、斩波电路和恒流电路构成。

其工作过程如下：市电经变压器降压后，通过整流桥，电容器滤波，变成平稳的直流电，该方案可靠性高，编程容易。

电源设计框图如图3所示。

比较两种方案，最终选择方案二。

3.采样方案方案一：采用外置A/D转换器，如10位A/D转换器TLC1549系列对功率器件两端电压取样，并进行转换、控制、存储和显示。

TLC1549采用CMOS工艺。

内部具有自动采样保持、可按比例量程校准转换范围、抗噪声干扰功能，而且在设计时使在满刻度时总误差也不高，因此广泛应用于模拟量和数字量的转换电路。

江苏省大学生电子设计竞赛（TI杯）设计报告参赛学校：参赛队员：指导老师：简易直流电子负载摘要本系统使用TI公司的通用运算放大器实现底层控制，以MSP430F169单片机为系统级控制核心，实现了实现了恒流负载模式、过压保护、键盘输入、数字显示的功能。

设计采用了模拟与数字混合的方案，单片机利用12位DAC作为模拟控制器的可靠给定，模拟PI调节器有效减少静态误差、响应时间与超调。

在系统设计上遵循准确、可靠、低成本的设计准则。

经测试，该系统较好地实现了题目所要求的基本和发挥功能。

关键词MSP430S169，PI 控制，恒流模式，过压保护。

AbstractIn this design, general purpose op-amp from TI is used for local control while controller MSP430F169 is used as the system controller. The designed system can work under constant current sink mode with over-voltage protection, interface function is also provided for keyboard input and full digital display. With the proposed analog-digital hybrid control concept, the analog controller follows the reliable control demand issued by the high precision 12-bit DAC from the MSP430 controller, and zero steady-state error, controlled response time and over-shoot is achieved. The entire design follows three guide lines, high precision, high reliability and low cost. The experimental tests indicate that the objectives of proposal are achieved properly.KeywordsMSP430F169，PI control, constant current mode, over-voltage protection.一、方案的选择与论证1.1系统总体方案论证电子负载可分为能耗式与回馈式，本要求中的设计对象为小功率电子负载，故采用能耗是。

直流电子负载设计报告摘要本系统设计的直流电子负载以AT89S52单片机为主控芯片，以数模转化器DAC0832输出控制电压，经过运算放大器放大合适倍数以控制电流及电压参数，并使用模数转化器ADC0809测量电压电流参数，各个参数通过LCD12864液晶显示。

经检测，本系统电流能力达6A，稳压幅值为2V-17V，符合题目要求。

本系统同时还拓展了过压过流保护功能，设计方案具有实际应用价值。

关键词：直流电子负载AT89S52 DAC0832 ADC0809一、方案选择及论证：1、主控部分方案一：此方案采用PC机实现。

它具有在线编程、在线仿真的功能，这让调试变得方便，而且人机交互友好，但是PC机输出信号不能直接与A/D，D/A通信，需要电平转换兼容，硬件的合成需在线调试，所以较为繁琐，很不简便，而且在一些环境比较恶劣的场合，PC机的体积大，携带安装不方便，性能不稳定，给工程带来很多麻烦。

方案二：此方案采用AT89S52八位单片机实现。

单片机软件编程的自由度大，可通过变成实现各种各项的算数算法和逻辑控制，而且体积小，硬件实现简单，安装方便，既可以单独对A/D，D/A控制，还可以与PC机通信。

AT89S52将具有多种功能的8位CPU 与FPEROM结合在一个芯片上，为很多嵌入式控制应用提供了非常灵活而又价格适宜的方案，性价比高。

综上所述，在主控部分，我们选择方案二。

2、模拟负载模块方案一：双极型晶体管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，从而可达到控制晶体管作为一个可变负载的目的。

文献17中利用大功率晶体管作为一个电子负载，晶体管作为负载连接电池和光电装置，Ushift是加载晶体管基极和集电极的电压，Upv是光电装置上的压降。

由于晶体管属于电流控制器件，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。

直流电子负载设计报告摘要：电子负载是一种通过控制内功率MOSFET或晶体管的导通量，靠功率管的耗散功率消耗电能从而准确检测出负载电压，精确调整负载电流的设备。

本设计以STC12C5A单片机为主控芯片，配合D/A转换、电压比较器、场效应功率管、液晶显示器等器件构成，并通过相应的软件代码配以适当的手动调节来实现三种模式的转换控制；在定电流模式下，不管输入电压是否改变，电子负载消耗一个恒定的电流。

在定电压模式下，电子负载将消耗足够的电流来使输入电压维持在设定的电压上。

在定电阻模式下，电子负载被等效为一个恒定的电阻，电子负载会随着输入电压的改变来线性改变电流。

关键词：电子负载；单片机；D/A转换；CC模式；CV模式；CR模式目录：一、系统设计要求及题目分析 (3)1.1 任务 (3)1.2 要求 (3)1.2.1基本要求 (3)1.2.2发挥部分 (3)1.3 题目分析 (3)二、系统方案论证与选择 (3)2.1 系统的基本方案 (4)2.1.1 单片机部分的选取 (4)2.1.2 电源模块的论证与选择 (4)2.1.3 DA转换模块的选取 (5)2.1.4 显示部分的选取 (5)2.1.5 功率控制方案的选取 (5)2.2 系统的最终方案 (5)三、系统的硬件设计与实现 (6)3.1 系统硬件的基本组成部分 (6)3.2主要单元电路的设计 (7)3.2.1 电源供电电路 (7)3.2.2 数模转换电路 (8)3.2.3 恒流模式电路 (10)3.2.4 恒压模式电路 (11)3.2.5 恒阻模式电路 (12)四、系统软件设计 (13)4.1 程序流程图 (13)五、系统性能测试 (14)5.1三种模式性能测试 (14)5.1.1 恒流模式性能测试 (14)5.1.2 恒压模式性能测试 (16)六、总结 (19)七、参考文献： (19)八、附录： (20)8.1 电路原理图 (20)8.2 部分程序代码 (21)8.3主要元器件清单：（表格形式） (39)一、系统设计要求及题目分析1.1 任务电子负载用于测试直流稳压电源、蓄电池等电源的性能。

2012TI杯竞赛—简易直流电子负载（C题）1目录摘要 (4)二：设计过程 (5)（一）：题目理解和方案选择 (5)1.主控器模块的设计方案与选择 (5)方案一 (5)方案二 (5)2.键盘模块的设计方案与选择 (5)方案一 (5)方案二 (5)3.显示模块的设计方案与选择 (6)方案一 (6)方案二 (6)4.信号处理电路的设计方案与选择 (6)方案一 (6)方案一 (7)方案二 (7)（二）系统组成 (7)三：硬件设计 (8)（一）主控电路的设计 (8)（二）恒流电路的设计 (9)2（三）电路保护 (10)四：测试和分析 (11)五：结论 (11)附录 (12)A程序流程图 (12)B部分模拟电路 (13)C单片机部分电路原理图 (14)D单片机源程序 (14)3摘要本组通过对题目的理解，设计和制作一台恒流（CC）工作模式的简易直流电子负载。

在实现基础性能的要求上又（1）能实时测量并数字显示电子负载两端的电压，电压测量精度为±（0.02%+0.02%FS ），分辨力为1mV。

（2）能实时测量并数字显示流过电子负载的电流，电流测量精度为±（0.1%+0.1%FS），分辨力为1mA。

（3）具有直流稳压电源负载调整率自动测量功能，测量范围为0.1%～19.9%，测量精度为±1%。

为方便，本题要求被测直流稳压电源的输出电压在10V 以内。

基本完成了发挥部分。

模拟电路主要采用比较器控制负载回路上的主控NMOS管栅压，从而控制其导通情况即回路等效阻抗。

主芯片是STC89C2RC单片机，以实现A/D,D/A转换，外挂键盘，对模拟电路的控制等等。

Through the understanding of the subject of, design and production of a constant flow (CC) work mode of simple dc electronic load. In the realization of performance requirements based on (1) and can real time measurement and digital display electronic load on both ends of the voltage, the voltage measurement precision is +-(0.02% + 0.02% FS), resolution for 1 mV.(2) can real time measurement and digital display through electronic load of current, current measurement precision is +-(0.1% + 0.1% FS), resolution for 1 mA. (3) has the dc voltage stabilizer load rate adjustment automatic measurement function, measurement range is 0.1% ~ 19.9%, the measurement accuracy for plus or minus 1%. For convenience, ontology requirements be measured the output voltage dc voltage stabilizer in less than 10 V. Basic completed play a part.The analog circuit is used mainly by the load on the way back to the master control NMOS tube bar pressure, to control the conduction situation that is equivalent impedance circuit.The chips are STC89C2RC microcontroller, in order to achieve A/D, D/A transformation, hacking keyboard, to the analog circuit control and so on.关键字：直流，电子负载，恒流4二：设计过程（一）：题目理解和方案选择1.主控器模块的设计方案与选择主控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。

2020年简易直流电子负载精品版简易直流电子负载张良毛伟周旭摘要：本设计是以场效应晶体管电压转换电流原理为核心，以硬件反馈实现恒流为基础，以单片机控制为中心的高精度作品。

此次设计为恒流源法直流电子负载。

本系统中电压和电流的测量都采用高精度运放对电压和电流分别采样处理，再利用12位高精度ICL 7135输入口进行电压和电流检测和监控。

硬件电路恒流部分的控制端采用多个精密运算放大器OP07接成闭环反馈控制形式。

系统达到了恒流稳定性高的效果，实时显示电压电流，电流范围为100mA—1000mA，步进为10mA，且分辨率达到1mA（V）。

直流负载热稳定性高，工作过程中基本不会因发热而产生偏差，且可以持续很长时间。

本设计具有过压保护功能，成本低廉，可靠性高。

关键字：场效应管；采样；闭环反馈；过压保护一、方案论证1、恒流控制方案方案一：从取样电阻取回的电压与DA输出电压作差分放大，放大后的电压经电阻转换为电流，电流经过达林顿复合管扩流后得到所需要的电流。

方案二：从取样电阻取回的电压与DA输出电压作差分放大，放大后的电压经过场效应管直接变换为电流。

方案选择：方案一虽能够达到所需电流要求，但复合管的基极的电流会流入负载，对电流的恒流造成误差；方案二中的场效应管能够实现电流要求，且输入级没有电流，在放大区工作稳定，因此选择方案二。

2、输出电流采集方案方案一：直接从功耗电阻上采集电压，从而得到电压和固定电阻得到电流采样。

方案二：在功耗元件上端串联一个小功率电阻作为采样，采得电压除以固定电阻得到电流。

方案选择：方案一中的采集电阻大，因而采集得到的电压变化很大，经过运放后对电流的精确度有影响，而方案二中的电阻为精确小电阻，得到电压精确运算后可以得到精确电流。

3、功耗原件选择方案方案一：功耗元件为功率管，大部分功率都消耗在功率管上。

方案二：功耗元件为多只功率电阻并联作为功耗电阻，晶体管只为开关使用，开关上消耗功率低。

方案选择：方案一中对功率管的热消耗巨大，对功率管的散热具有非常高的要求，且发热会对电流产生误差，方案二中的功率原件为多只功率电阻，因而电阻的发热比较小，对电流影响较小，因此选择方案二。

简易直流电子负载（C题）【本科组】摘要：本文论述了直流电子负载的设计思路和过程，设计制作了一种具有高精度的直流电子负载。

以C8051F020单片机作为核心系统，内置高性能、低功耗的12位A/D和D/A转换电路，由D/AC产生控制电压，通过负载电路产生恒流输出，同时进行的A/D采样，将采样到的电流反馈，实现输出电流的闭环控制。

显示模块选用lcd12864液晶显示器，可同时显示输出电压和输出电流值，数据直观易读。

在恒流工作模式下可实现100mA-1000mA的电流变换，电流分辨率达到1mA，符合设计要求。

此外，设计还增加了过阀电压警报提醒，负载调整率自动测量，电流电压值输出曲线显示等实用功能。

关键字：C8051F020单片机；恒流；直流电子负载一、系统框图本系统由以下部分组成：核心控制电路C8051F-020单片机、功率控制电路、电压、电流采样电路、运放电路、LCD12864显示电路和报警电路。

系统总体结构框图如图1所示：C8051F020单片机lcd12864显示屏报警电路运放电路电压采样电路电流采样电路D/A输出功率器件POWER+POWER-按键输入图1 系统框图二、方案论证1.核心系统方案设计方案一：采用C8051F020单片机作为核心控制单元，内部包含12位A/D、D/A转换功能，精确度高。

通过软件编程可以实现对电压、电流预设置、 A/D采样比较、D/A输出、LCD显示、过压控制、过流控制和过功率控制等多种功能，并且外围电路简单,控制效果好。

方案二：采用纯硬件方式控制设计电路，电压、电流预设置通过调节电位器实现，电流、电压取样反馈值送入比较电路，实现恒压、恒流和恒阻的功能，电路相对比较复杂，且可实现的功能有限，在短时间内制作会比较粗糙，工作量较大。

通过比较，采用方案一可以很好地完成设计基本任务，同时可以实现多种扩展功能，所以我们选择方案一。

2.显示界面方案方案一：用LCD12864显示，LCD是点阵式的显示，可以有汉字、数字、波形等多种方式显示，灵活性大，且同一界面可以同时显示电压、电流等多种参数。

简易直流电子负载（C题）电子科技大学参赛队员：敦歆潢张尘段硕摘要：此直流电子负载由人机交互接口、主控制器、驱动电路和功率负载组成。

电子负载采用 MSP430G2553 单片机作为系统的控制芯片，可实现以下功能：电子负载工作于横流模式时，不论输入电压如何变化（在一定范围内），流过该电子负载的电流高精度恒定，且电流值可设定。

并且，该电子负载接到被测电源的输出口时，能够自动测量被测电源的负载调整率。

并将电源的工作电压电流及负载调整率信息实时显示。

控制算法中用到了PID控制理论，进一步提高了控制的精确性和实时性。

关键词：电子负载；单片机（MCU）；PID一、系统方案论证1.方案比较与选择（1）恒流设计方案方案一：通过硬件调节控制功率三极管基极电压使三极管工作在线性区域，改变其导通电阻从而改变流过三极管的干路电流。

并通过电流取样反馈使电流稳定。

改变基极电压即可改变恒流值。

此方案简单易行，并能实现连续调节，但精度较差，且不能数控预置。

方案二：利用A/D转换对电流干路上的取样电阻进行采样，通过单片机程控控制D/A输出电压，从而改变功率三极管导通程度控制干路电流，此方案精确度高，并能实现数控，但电路复杂，调试困难。

方案选择：题目要求对被测电源电压采样精度达到±（0.02%+0.02%FS ），对被测电源电流采样精度达到±（0.1%+0.1%FS），为了保证电路功能的实现，这里采用精度较高的方案二。

（2）电流采样方案方案一：采用普通采样电阻用杜邦线连接到高精度AD进行电流采样。

此种方案设计简单方便，易于调试。

但由于普通电阻的温漂明显，在最大1A的电流下很容易发生温度漂移。

且采用杜邦线采样线缆受到外界的电磁干扰，导致采样电压不容易稳定。

方案二：使用康铜丝作为采样电阻用锡线连接到高精度AD进行采样。

此方案采样电阻温漂很小，又可以在很大程度上避免外界的电磁干扰。

缺点是电路一旦成型，很难再进行调试改动。

简易直流电子负载设计报告一，引言在电路中，负载是指用来吸收电源供应器输出的电能量的装置，它将电源供应器输出的电能量吸收并转化为其他形式的能量储存或消耗掉。

如电炉子将电能转化为热能；电灯将电能转化为光能；蓄电池将电能转化为化学能；电机将电能转化为动能。

这些都是负载的真实表现形式。

负载的种类繁多，但根据其在电路中表现的特性可分为阻性负载、容性负载、感性负载和混合性负载。

在实验室，我们通常采用电阻、电容、电感等或它们的串并联组合，作为负载模拟真实的负载情况。

进行电源设备的性能实验。

电子负载是利用电子元件吸收电能并将其消耗的一种负载。

电子元件一般为功率场效应管（Power MOS）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等功率半导体器件。

由于采用了功率半导体器件替代电阻等作为电能消耗的载体，使得负载的调节和控制易于实现，能达到很高的调节精度和稳定性。

同时通过灵活多样的调节和控制方法，不仅可以模拟实际的负载情况，还可以模拟一些特殊的负载波形曲线，测试电源设备的动态和瞬态特性。

这是电阻等负载形式所无法实现的。

二，总体方案论证与设计电子负载用于测试直流稳压电源、蓄电池等电源的性能。

设计和制作一台电子负载，有恒流和和恒压两种模式，可手动切换。

恒流方式时不论输入电压如何变化（在一定范围内），流过该电子负载的电流恒定，且电流值可设定。

工作于恒压模式时，电子负载端电压保持恒定，且可设定，流入电子负载的电流随被测直流电源的电压变化而变化。

外接12V稳压电路。

要求：（1）负载工作模式：恒压（CV）、恒流（CC)两种模式可选择。

（2）电压设置及读出范围：1.00V~20.0V。

（3）电流设置及读出范围：100mA~3.00A。

（4）显示分辨能力及误差：至少具有3位数，相对误差小于5%。

恒流模块和恒压模块共用一个基准电压12v，并且通过开关实现两种模式的转换，用A/D转换器把电路中的电压电流的模拟信号转换为数字信号，然后通过单片机来程控从而重置电压电流，用数码管液晶显示同时呈现即时电压电流。

直流电子负载的设计制作DZ版直流电子负载的设计制作摘要：本设计利用51单片机程控输出数字信号，经过DA转换成模拟量，作为MOSFET功率电路的输入信号。

其中MOSFET功率电路由比较器控制NMOS管导通，形成正负反馈模型，实现了恒压、恒流和恒阻三种模式的切换和设置调节。

AD实时采集输出的恒定信号，传送给单片机，实现数字显示及自动过载保护功能，完成了题目的要求。

三种模式采用手动切换，CV围扩大为0-30V左右，CC扩大为0-3A左右，CR围为1~99欧姆，测量精度小于5%，系统电路简洁，调节快速，且具有过载保护提示，键盘输入设置，LCD实时显示等功能。

关键字：电子负载，单片机，恒流，恒压，恒阻Abstract: In this design, the 51 single-chip outputs digital signal ,then DA converts analog which is the input signal of MOSFET power circuit. MOSFET power circuit is controlled by the comparator and NMOS transistor is turned on, the positive and negative feedback model was formed to achieve a constant voltage, constant current and constant resistance three modes switch and set the adjustment. AD acquisits constant output signal ,then it is transmitted to the microcontroller, digital display and automatic overload protection to complete the requirements of the topic. Three modes was designed to be manual switching, the CV extend about 0-30V, CC expanded to about 0-3A, Cr ranges from 1 to 99 ohms, the measurement accuracy is less than 5%,system circuit is simple and fast adjustment, and has overload protection prompts, keyboard input settings, LCD real-time display functions.Keywords: electronic load, microcontroller,constant current, constant voltage,constant resistance目录一、方案论证与设计 (1)1．1整体方案分析设计 (1)1.2 模块方案比较 (1)1.2.1 MOSFET功率（恒流恒压恒阻）电路方案选择 (1) 1.2.2主控器模块方案选择 (2)1.2.3显示模块方案选择 (2)二、电路设计 (2)2.1 模拟电路分析设计（各模块仿真图见附录） (2) 2.1.1 恒流电路模块 (2)2.1.2 恒压电路模块 (3)2.1.3 恒阻电路模式 (3)2.1.4 自动过载保护模块 (4)2.2 数字电路分析设计（数字电路原理图见附录） (4) 2.2.1 DA/AD模块 (4)2.2.2 负载参数的可调节和数字化显示的方法 (4)三、软件设计 (4)四、测试方案及测试结果 (4)4.1测试仪器 (4)4.2测试方法 (4)4.3测试数据 (5)4.3.1恒流模式测试 (5)4.3.2恒压模式测试 (5)4.3.3恒阻模式测试 (5)4.3.4过载保护报警测试 (6)4.4测试结果分析 (6)五、总结 (6)六、参考文献 (6)一、方案论证与设计1．1整体方案分析设计该系统包括主控器、键盘、显示电路、MOSFET功率电路和AD、DA处理电路六个部分。