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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
( W) e* V8 {) s3 v7 e5 B+ [0 E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% H3 D# [9 f' h" 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
; {7 N( U! f1 Z5 g5 Q/ N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* g4 l( e ?* A1 E7 i
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。9 T3 j, C. J# m- n7 _
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
8 ]2 V, a8 v$ @/ B10mA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
1 E& i6 F0 c! T, C) @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
6 g" m0 E6 ]) T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9 W$ w# C) e' Y% Y r& ^
还具有自动电流、电压测量校准功能以提高测量精度。
9 g4 P2 k/ c9 C) p9 t8 s& y. Z% B& S( m4 U. g: o
一、系统方案
, \0 s% B5 Q! h/ K) V. B. u* q1、方案比较与选择6 q! |* W. X: _, ^3 O
（1）恒流源电路方案, E- m. Z3 G" q" \; A+ d
方案一：采用软件闭环控制/ Z; `& Q# K: _1 o, N) ?( c2 R$ A
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
* z. c! p- E$ _( s" r0 E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 i: \ T7 F3 l* }9 |0 m
值使其与设定电流值相等，从而构成闭环控制系统。2 \* E- S0 v2 Y, }2 D( F
方案二：采用硬件闭环控制4 n) K, ]* T8 R: n5 m) \( y, q' F
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：
$ Y) d9 U$ O U/ q* f2 j7 L, HVR3=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. I; h* n& g4 ]3 G- S, G
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，+ m; j" c: j3 i; v# |) D; o2 x* o
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。
: ]; K& {2 V; o图1 硬件闭环稳流控制
! s+ D6 w4 T7 O# O9 f, e2 j+ [8 O# x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, } Q5 p4 p! v) }# s1 T8 P
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
) M" s1 w2 }$ w3 M电流输出。综合以上方案优缺点，决定采用方案二。% Z' |5 `, Q% l
（2）控制核心的选择; Z1 e# F* c2 _8 G% N7 H
方案一：采用目前比较通用的MS-C51 微处理器' x0 ` [' F0 g7 w3 q4 M& }
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
0 D V L) h4 f: Q慢，在处理对精度有较高要求时表现明显不足。6 w: Z% _6 N0 N/ A2 k4 b
方案二：采用美国TI 公司的MSP430 微处理器
3 d8 R+ L$ I- L2 y/ N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
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& S0 D' a" _9 D) Q" K9 n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# P; k7 ]' Q' B) [. V1 q u0 l
10MHZ ，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/ ~ B% Y7 U6 ^: q: d
扩展带来了极大的方便。+ `, Q1 H) Q6 S+ Q0 W
综合以上方案优缺点，我们决定采用方案二。
8 z" L. O W7 d（3）显示模块方案
' N* _$ K* [4 g方案一：采用八段数码管显示7 z! A2 l) e$ {8 A' 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
6 M6 A# M; p; [ M i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。1 `4 \3 @3 P* }! [6 v
方案二：采用12864B 液晶显示器
8 R2 c5 i2 j3 \8 y12864B 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
- ?4 {* g! ^' W$ B汉字（16X16 点阵）、128个字符（8X16 点阵）及64X256 点阵显示RAM（GDRAM ）。' f/ G; Y: M1 `+ i# ?& V7 T
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
4 {! T' j; v- z9 r) V接口更加简单可靠，操作更加方便。0 D w3 N$ X% t; |* _ C
本系统要显示的数据信息量大，要直观，出于系统要求，采用方案二128646 s1 K8 E4 V( ?& E( \& j
液晶显示器。
$ m3 `9 H9 n! I: O, N b2、总体方案描述
; ~0 e( h, U" R' n; a（1）总体思路% A2 i, G2 u/ h, ?" N$ n6 F
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: M" Z% y! U" M6 d. L
12864 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
+ m- t$ n3 N' u4 R) b! c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，
+ F0 g$ B, {) {; {, t# c2 q u# F' d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6 w' s) ~9 _- P2 G9 f& J' r
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
& L6 b' O0 d% e7 y4 ^! s z$ U电路和过压保护电路采用5V 供电。
/ {0 u+ n: n+ R- ^% n3 ?0 w, B" i' v1 x, {! j) h8 }& y
4 ~& Z, v; H& E3 H) l1 S
% @: J, E2 {6 @
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发表于 2019-11-15 09:43
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