本文提出了一种基于STC12C5A60S的直流电子负载的设计计划。主要以高速、低功耗、超强抗干扰STC12C5A60S单片机为控制中心设计直流电子负载。包括控制电路（MCU）、主电路、采样电路、显现电路等，可以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现。本系统由自锁开关控制电路的工作状态，经过手动调理开关切换在恒压、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%在标题请求范围内，到达标题请求并扩展了恒压、恒流的范围。由单片机控制，经过按键到达对恒压值或恒流值在一定范围内的控制，设置了过载维护，经过亮灯显现过载。

1.计划设计与论证

1.1 整体计划设计

基于手动调理单片机控制的直流电子负载。

本计划经过两个自锁开关来控制电路的工作状态，在恒压、横流、恒阻之间停止切换，经过stc12c5a60s单片机经过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，指令代码完整兼容传统的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，源漏抗击穿才能足够强。软硬件结的方式，便当简约完成了不同模块之间的转换，很好的完成了恒压、恒流等根本功用，并完成了恒阻等附加功用。

由单片机采集电压、电流值，检测电路过载控制继电器工作，完成电路的过载维护并报警。

1.2 模块计划

1.2.1 恒压设计计划

计划一：用晶体管来完成电压放大和比拟，基极和发射极分别相当于比拟器的负、正输入端。基极自身会分得一局部电流，同时还会有个电流Ibe影响发射极的电压。这样的电路可以完成恒压功用，但是误差比拟大，同时还有较大的功率损耗。

计划二：直接用运算放大器OP07芯片来完成电压的放大和比拟电路看起来简单易懂。电路能够完成恒压功用模块，相对误差较小。综合思索选择计划二1.2.2 恒流设计计划

计划一：用同一型号的三极管，应用三极管相对稳定的Ube作为基准，这种恒流形式简单易行，而且电流的数值能够自在控制，产品本钱低，不同型号的管子，其Ube不是固定值，即便是相同型号也有一定的个体差别。同时不同的工作电流下，这种电压也会有动摇，不是精细的恒流需求。

计划二：用一个运放作为反应，即选用OP07芯片来完成恒流功用模块的放大和比拟其电路有足够的精度和可调性，原件普遍易于搭建和调试。

综合思索选择计划二。

1.2.3 显现模块

计划一：采用数码管显现。显现能够用数码管具有接线简单、本钱低廉、配置简单灵敏、编程容易对外界环境请求低、易于维护等特性。电压和电流的显现能够用数码管，但数码管只能显现简单的数字，占用资源较多，理想信息少，不易显现大量信息。

计划二：采用带字库的2.4寸tft屏幕为显现模块。硬件衔接方式简单，而且显现内容丰厚生动，能够设计友好的人机交互界面， 电子元器件采购网 易于人机交流。

思索到系统的、显现内容以及系统的适用性，我们采用计划二。

2.电路设计

2.1 恒压电路

TEXT和GND的为测试点。电路整体是个负反应：当TEXT高于设定值时，运放输出高电压，Q1导通度增加，负载阻抗变小，和电源内阻分压，TEXT减小，直至V+=V-；当TEXT低于设定值时，运放输出低电压，Q1到通度减小，负载和电源内阻分压变大，TEXT增大，直至V+=V-。

2.2 恒流电路图

TEXT和GND为测试点，OP07中V+=V-。当V+》V-时，运放输出高电压，Q1导通度增加，电流增大，V-升高，到达V+=V-。当V+

2.3 恒阻电路图

当滑动变阻器打到5 0 % 时电阻分压V+=1/2Vin=V-，电流I=Vin/4，R=Vin/I=4欧，电源电压与电流成正比例变化。能够用单片机完成，R=VText/I，由恒流原理完成。（如需长时间测试，MOSS管最好接大散热片）

3.软件设计

软件设计中，电压电流采集数据经A/D转换后送入C8051F360单片机，与设定值停止比拟，然后按请求停止控制，同时对电压、电流和电阻参数停止显现。主程序流程如图5所示。

图5 系统程序流程图

4.测试数据与结果剖析

4.1 恒压测试数据

4.2 恒流流测试数据

结果剖析：由数据标明，实测电流的值都稳定在设定值左右，经计算，相对误差小于3%.阐明系统在恒流形式下工作正常 实测电压的值都稳定在设定值左右，经计算，相对误差小于3%.阐明系统在恒流形式下工作正常。

实测电阻的值都稳定在设定值左右，经计算，相对误差小于3%.阐明系统在恒流形式下工作正常。

4.总结

本问提出一种基于STC12C5A60S的直流电子负载的设计计划。本计划中设计的直流电子负载主要以高速、低功耗、超强抗干扰STC12C5A60S单片机为控制中心，由自锁开关控制电路的工作状态，经过手动调理开关切换在恒压、恒流、恒阻电路之间的工作状态。系统的稳压范围为1V-30V，稳流范围为100mA-3.5A，误差0-5%在标题请求范围内，到达对恒压值或恒流值在一定范围内的控制，设置了过载维护，经过亮灯显现过载，经历证，本计划具有实践的应用价值。

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