《基于msp430的ad采樣直流電子負(fù)載系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、基于MSP430的AD采樣直流電子負(fù)載系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于MSP430的AD采樣直流電子負(fù)載系統(tǒng)的設(shè)計(jì)汪正進(jìn)朱代先宋亞亞（西安科技大學(xué)通信與信息工程學(xué)院，陜西西安710054）【摘要】針對(duì)目前電源負(fù)載測(cè)試一般都采用靜態(tài)負(fù)載耗放電的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，整個(gè)測(cè)試過(guò)程的安全保護(hù)以及精準(zhǔn)度方面有很多不足之處。為了實(shí)現(xiàn)了電子負(fù)載的恒流控制，能夠檢測(cè)被測(cè)電源的電流、電壓并由液晶進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。此系統(tǒng)設(shè)計(jì)一種采用高精度的AD采樣芯片并結(jié)合單片機(jī)實(shí)現(xiàn)可調(diào)電子負(fù)載。系統(tǒng)中利用鍵盤(pán)預(yù)置電流值及單片機(jī)控制外部D/A模塊輸出改變其電子負(fù)載功率器件參數(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)電源輸出電流大小的改變；同時(shí)，系統(tǒng)中采用閉環(huán)負(fù)反饋電路來(lái)保持電流值

2、恒定不變。.jyqkp;H的產(chǎn)品，它們將單機(jī)從0.7kVA至5.2kVA分為共7個(gè)等級(jí)，最小輸入電壓可達(dá)2V（rms），而且具有諧波模擬功能，最大可模擬9次諧波（基波400Hz、諧波含量30%）。本設(shè)計(jì)采用MSP430單片機(jī)，結(jié)合高精度的AD采樣芯片來(lái)完成直流電子負(fù)載的設(shè)計(jì)。此系統(tǒng)可以將所測(cè)電源的電流和電壓實(shí)時(shí)采樣參數(shù)輸出在液晶屏上并穩(wěn)定地顯示出來(lái)。此系統(tǒng)以單片機(jī)作為外圍電路，可靠性高、擴(kuò)充性好、測(cè)量精度高、設(shè)計(jì)界面美觀，有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。1系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)中包括其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程圖以及各個(gè)主干子程序，比如鍵盤(pán)識(shí)別程序、液晶顯示程序。最后則是系統(tǒng)的調(diào)試以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果的記錄。此電

3、子負(fù)載系統(tǒng)的設(shè)計(jì)由硬件和軟件兩大部分組成。結(jié)合開(kāi)發(fā)成本和系統(tǒng)的穩(wěn)定性等因素，硬件設(shè)計(jì)采用MSP430單片機(jī)作為核心控制器，它是一個(gè)16位的CPU，集成了16位寄存器和常數(shù)發(fā)生器，而外圍模塊則通過(guò)地址、數(shù)據(jù)、控制總線的形式與CPU相連，這樣可以有效地利用存儲(chǔ)器的所有指令對(duì)外圍模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。此系統(tǒng)的外圍設(shè)備由電源模塊、功率模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、單片機(jī)控制模塊、鍵盤(pán)與顯示模塊構(gòu)成。此系統(tǒng)設(shè)定值可通過(guò)按鍵調(diào)整，對(duì)功率模塊其內(nèi)部各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)設(shè)置，單片機(jī)信號(hào)的變化可通過(guò)D/A芯片輸出，再利用A/D模塊對(duì)輸出電壓和電流進(jìn)行采集，將采集結(jié)果經(jīng)過(guò)處理發(fā)送至液晶屏并顯示。2系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)2.1恒

4、流源電路設(shè)計(jì)此系統(tǒng)的輸出電流在100mA～1A變化，精度為2mA。因此恒流源模塊采用達(dá)林頓管TIP122和LM258運(yùn)放組成恒流電路。達(dá)林頓管TIP122的放大倍數(shù)為1000倍，最大連續(xù)電流5A；雙運(yùn)算放大器LM258，它精度高且由電容構(gòu)成的調(diào)節(jié)器對(duì)內(nèi)部頻率具有補(bǔ)償作用。此恒流源設(shè)計(jì)由運(yùn)放和達(dá)林頓管以及采樣電阻三者構(gòu)成閉環(huán)負(fù)反饋電路,可以達(dá)到使電流恒定的目的。2.2電源電路的設(shè)計(jì)系統(tǒng)中電源電路的設(shè)計(jì)分為變壓電路和降壓電路兩大部分，變壓器與整流橋一起構(gòu)成變壓電路，由交流變直流；降壓電路，系統(tǒng)中需要一些特定的電壓，需要由降壓電路來(lái)完成。電路中220V交流電壓經(jīng)過(guò)變壓電路，將電壓送至降壓電

5、路，降壓電路是使用開(kāi)關(guān)型集成穩(wěn)壓芯片LM2596。通過(guò)LM2596輸出±12V直流電壓供給運(yùn)放工作，輸出5V直流電壓供給A/D、D/A芯片工作。再經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓電路REG1117-3.3輸出固定電壓3.3V，額定電流800mA，主要給430單片機(jī)供電，兩端電容主要濾除紋波，使直流更穩(wěn)定。系統(tǒng)中使用LM2596開(kāi)關(guān)型集成穩(wěn)壓芯片，是考慮到當(dāng)輸出的電流過(guò)大而導(dǎo)致過(guò)熱時(shí)會(huì)實(shí)行自動(dòng)保護(hù)功能。2.3顯示模塊液晶顯示模塊可以顯示漢字與圖形，它是由128*64點(diǎn)陣組成。液晶顯示模塊可通過(guò)8位并行及串行的方式連接微處理機(jī)，與CPU接口直接對(duì)接。它的啟動(dòng)電壓低以及耗能小，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)畫(huà)面的左右移動(dòng)和光標(biāo)的閃爍

6、顯示等功能。3系統(tǒng)軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的主要功能有數(shù)據(jù)處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換及控制輸出等。系統(tǒng)上電之后，首先主程序需要完成初始化，如I/O口的初始化賦值、系統(tǒng)變量賦數(shù)值、計(jì)數(shù)器與定時(shí)器模式的設(shè)置等；初始化結(jié)束后對(duì)過(guò)電壓進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)進(jìn)入鍵盤(pán)掃描函數(shù)選項(xiàng)，選擇合適的模式，負(fù)載調(diào)整率測(cè)量模式或電流步進(jìn)模式，鍵盤(pán)掃描獲取鍵值標(biāo)志值后根據(jù)所按鍵的鍵值，進(jìn)行電流值設(shè)定，電流值的大小可通過(guò)加減值來(lái)改變，并在液晶模塊上顯示輸出測(cè)量數(shù)值。3.1D/A轉(zhuǎn)換當(dāng)片選（CS）為低電平時(shí)，利用時(shí)鐘信號(hào)來(lái)檢測(cè)輸入數(shù)據(jù)，根據(jù)最高有效位在前的方式讀入16位移位寄存器。當(dāng)SCLK輸入信號(hào)為下降沿，數(shù)據(jù)就可以直接移入寄

7、存器。前四位為特殊位，用于通道選擇和轉(zhuǎn)化的方式，后12位為需要轉(zhuǎn)換的值。3.2A/D采樣對(duì)電壓電流值的采樣需要通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并送往液晶屏進(jìn)行顯示。A/D轉(zhuǎn)換是在時(shí)序到來(lái)復(fù)位以后進(jìn)行開(kāi)始啟動(dòng)，在串行時(shí)鐘SDA接收到12個(gè)時(shí)鐘信號(hào)時(shí)進(jìn)行串行采樣，當(dāng)?shù)谑€(gè)時(shí)鐘信號(hào)下降沿到來(lái)時(shí)判斷A/D轉(zhuǎn)化是否完成，若采樣完成則轉(zhuǎn)換輸出顯示。4系統(tǒng)測(cè)試與分析4.1測(cè)試環(huán)境及儀器在室溫條件下，測(cè)試所用儀器需要用UTP3315TF-L（0-30V，0-5A）直