本文提出了一種基于STC12C5A60S的直流電子負(fù)載的設(shè)計計劃。主要以高速、低功耗、超強抗干擾STC12C5A60S單片機為控制中心設(shè)計直流電子負(fù)載。包括控制電路（MCU）、主電路、采樣電路、顯現(xiàn)電路等，可以檢測被測電路的電流值、電壓值等各個參數(shù)，并能直觀的在液晶上顯現(xiàn)。本系統(tǒng)由自鎖開關(guān)控制電路的工作狀態(tài)，經(jīng)過手動調(diào)理開關(guān)切換在恒壓、恒流、恒阻電路之間的工作狀態(tài)，由LED燈指示相應(yīng)的工作狀態(tài)。系統(tǒng)的穩(wěn)壓范圍為1V-30V，穩(wěn)流范圍為100mA-3.5A，誤差0-5%在標(biāo)題請求范圍內(nèi)，到達標(biāo)題請求并擴展了恒壓、恒流的范圍。由單片機控制，經(jīng)過按鍵到達對恒壓值或恒流值在一定范圍內(nèi)的控制，設(shè)置了過載維護，經(jīng)過亮燈顯現(xiàn)過載。
1.計劃設(shè)計與論證
1.1 整體計劃設(shè)計
基于手動調(diào)理單片機控制的直流電子負(fù)載。
本計劃經(jīng)過兩個自鎖開關(guān)來控制電路的工作狀態(tài)，在恒壓、橫流、恒阻之間停止切換，經(jīng)過stc12c5a60s單片機經(jīng)過D/A芯片控制恒壓、恒流等的值，stc12c5a60s是高速、低功耗、超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完整兼容傳統(tǒng)的8051，但速度快8-12倍，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換。采用大功率NMOS管IRF540，該管導(dǎo)通電阻足夠小，源漏抗擊穿才能足夠強。軟硬件結(jié)的方式，便當(dāng)簡約完成了不同模塊之間的轉(zhuǎn)換，很好的完成了恒壓、恒流等根本功用，并完成了恒阻等附加功用。
由單片機采集電壓、電流值，檢測電路過載控制繼電器工作，完成電路的過載維護并報警。
1.2 模塊計劃
1.2.1 恒壓設(shè)計計劃
計劃一：用晶體管來完成電壓放大和比擬，基極和發(fā)射極分別相當(dāng)于比擬器的負(fù)、正輸入端?；鶚O自身會分得一局部電流，同時還會有個電流Ibe影響發(fā)射極的電壓。這樣的電路可以完成恒壓功用，但是誤差比擬大，同時還有較大的功率損耗。
計劃二：直接用運算放大器OP07芯片來完成電壓的放大和比擬電路看起來簡單易懂。電路能夠完成恒壓功用模塊，相對誤差較小。綜合思索選擇計劃二1.2.2 恒流設(shè)計計劃
計劃一：用同一型號的三極管，應(yīng)用三極管相對穩(wěn)定的Ube作為基準(zhǔn)，這種恒流形式簡單易行，而且電流的數(shù)值能夠自在控制，產(chǎn)品本錢低，不同型號的管子，其Ube不是固定值，即便是相同型號也有一定的個體差別。同時不同的工作電流下，這種電壓也會有動搖，不是精細的恒流需求。
計劃二：用一個運放作為反應(yīng)，即選用OP07芯片來完成恒流功用模塊的放大和比擬其電路有足夠的精度和可調(diào)性，原件普遍易于搭建和調(diào)試。
綜合思索選擇計劃二。
1.2.3 顯現(xiàn)模塊
計劃一：采用數(shù)碼管顯現(xiàn)。顯現(xiàn)能夠用數(shù)碼管具有接線簡單、本錢低廉、配置簡單靈敏、編程容易對外界環(huán)境請求低、易于維護等特性。電壓和電流的顯現(xiàn)能夠用數(shù)碼管，但數(shù)碼管只能顯現(xiàn)簡單的數(shù)字，占用資源較多，理想信息少，不易顯現(xiàn)大量信息。
計劃二：采用帶字庫的2.4寸tft屏幕為顯現(xiàn)模塊。硬件銜接方式簡單，而且顯現(xiàn)內(nèi)容豐厚生動，能夠設(shè)計友好的人機交互界面，易于人機交流。
思索到系統(tǒng)的、顯現(xiàn)內(nèi)容以及系統(tǒng)的適用性，我們采用計劃二。
2.電路設(shè)計
2.1 恒壓電路
TEXT和GND的為測試點。電路整體是個負(fù)反應(yīng)：當(dāng)TEXT高于設(shè)定值時，運放輸出高電壓，Q1導(dǎo)通度增加，負(fù)載阻抗變小，和電源內(nèi)阻分壓，TEXT減小，直至V+=V-；當(dāng)TEXT低于設(shè)定值時，運放輸出低電壓，Q1到通度減小，負(fù)載和電源內(nèi)阻分壓變大，TEXT增大，直至V+=V-。
2.2 恒流電路圖
TEXT和GND為測試點，OP07中V+=V-。當(dāng)V+》V-時，運放輸出高電壓，Q1導(dǎo)通度增加，電流增大，V-升高，到達V+=V-。當(dāng)V+
2.3 恒阻電路圖
當(dāng)滑動變阻器打到5 0 % 時電阻分壓V+=1/2Vin=V-，電流I=Vin/4，R=Vin/I=4歐，電源電壓與電流成正比例變化。能夠用單片機完成，R=VText/I，由恒流原理完成。（如需長時間測試，MOSS管最好接大散熱片）
3.軟件設(shè)計
軟件設(shè)計中，電壓電流采集數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入C8051F360單片機，與設(shè)定值停止比擬，然后按請求停止控制，同時對電壓、電流和電阻參數(shù)停止顯現(xiàn)。主程序流程如圖5所示。
圖5 系統(tǒng)程序流程圖
4.測試數(shù)據(jù)與結(jié)果剖析
4.1 恒壓測試數(shù)據(jù)
4.2 恒流流測試數(shù)據(jù)
結(jié)果剖析：由數(shù)據(jù)標(biāo)明，實測電流的值都穩(wěn)定在設(shè)定值左右，經(jīng)計算，相對誤差小于3%.闡明系統(tǒng)在恒流形式下工作正常 實測電壓的值都穩(wěn)定在設(shè)定值左右，經(jīng)計算，相對誤差小于3%.闡明系統(tǒng)在恒流形式下工作正常。
實測電阻的值都穩(wěn)定在設(shè)定值左右，經(jīng)計算，相對誤差小于3%.闡明系統(tǒng)在恒流形式下工作正常。
4.總結(jié)
本問提出一種基于STC12C5A60S的直流電子負(fù)載的設(shè)計計劃。本計劃中設(shè)計的直流電子負(fù)載主要以高速、低功耗、超強抗干擾STC12C5A60S單片機為控制中心，由自鎖開關(guān)控制電路的工作狀態(tài)，經(jīng)過手動調(diào)理開關(guān)切換在恒壓、恒流、恒阻電路之間的工作狀態(tài)。系統(tǒng)的穩(wěn)壓范圍為1V-30V，穩(wěn)流范圍為100mA-3.5A，誤差0-5%在標(biāo)題請求范圍內(nèi)，到達對恒壓值或恒流值在一定范圍內(nèi)的控制，設(shè)置了過載維護，經(jīng)過亮燈顯現(xiàn)過載，經(jīng)歷證，本計劃具有實踐的應(yīng)用價值。
