姚长宇-021140527-基于单片机控制的恒流测试系统

1、长 春 大 学毕业设计（论文）手册学院：电子信息工程学院专业：电子信息工程班级：电信11405班学生姓名：姚长宇学号：021140527指导教师：任丽晔长春大学教务处制二一四年十月内 容长春大学毕业设计（论文）任务书长春大学毕业设计开题报告长春大学毕业设计中期检查表长春大学毕业设计考核之一（指导教师）长春大学毕业设计考核之二（审阅人）长春大学毕业设计考核之三（答辩组）长春大学毕业设计考核之四（总评成绩）长春大学毕业设计工作记录使 用 说 明本手册共分为五部分，第一部分是毕业设计（论文）任务书，由指导教师填写，学生针对指导教师任务书的具体内容进行第二部分的撰写。第二部分是开题报告，需学生填写，其

2、成绩由答辩小组经开题答辩后给出。第三部分是中期检查，指导教师根据毕业设计（论文）的计划完成情况给出评语，并给出成绩。第四部分是成绩考核，指导教师、评阅人、答辩委员会（小组）要按照评分标准给出评语并给出评定分数，并根据权重给出总分数，并按五级分制填写总成绩。第六部分为工作记录，需要学生填写，指导教师填写评语。本手册作为毕业设计（论文）工作的重要文件资料，由学生妥善保管，答辩时学生须向答辩委员会（小组）提交本手册，没有本手册或本手册填写不完备不能参加答辩。整个毕业设计（论文）过程，指导教师要随时对学生进行检查，同时在手册的相应部位签字。本手册最后装入学生毕业设计（论文）资料袋。长春大学毕业设计（论

3、文）任务书毕业设计（论文）题 目基于单片机控制的恒流测试系统设计时 间 安 排2014-2015-1（13-14周）；2014-2015-1（9-16周） 姓名姚长宇适用专业电子信息工程指导教师任丽晔1.设计（论文）基本内容控制系统通过对主电路的输出电流和电压实时监控，根据采集到的电流数据，利用算法调整输出电流值，从而提高恒流输出的控制精度。主要包括：1、 充放电主电路2、 D/A模块3、 键盘接口电路4、 显示器接口电路5、 控制及反馈电路2.技术指标1、输入电压：单相220V10%（稳态波动）2、输出电流：05A,输出电压：<30V设计（论文）要求设计结果 电路图纸 仿真模拟 其他论

4、文字数一万五千字译文字数三千字实物制作 是 否设计（论文）所提供的参考资料1彭树生PIC单片机实践与系统设计M北京：电子工业出版社，2007：108-2322李海涛，仪维，梁磊PIC单片机应用开发典型模块M北京：人民邮电出版社，2007:66-1033李学海PIC单片机原理M北京：北京航空航天大学出版社，2005:76-1244钟庆花基于PIC单片机的智能手机充电器D济南：山东大学，2005：103-1765张萌，和湘，姜斌单片机应用系统开发综合实例M北京：清华大学出版社，2007：126-1966 杨丽凤. 面阵CCD高精度测量应用技术D. 太原:太原理工大学硕士论文,2002:1-817张

5、丹丹，姚宗干双电层电容器J高电压技术，1999，25(4)：69718 I.M.Vellekoop,A.P.Mosk. Focusing coherent light through opaque strongly scattering mediaJ. Optics Lett. 2007,32 (16):2309-2311.9 Subbarao M and Nikzad A. Focusing TechniquesJ. Optical Engineering,1993,32(11):2824-2836.10J P Zheng，T R JowHigh energy and high Power

6、density electrochemical capacitorsJPower Sources，1996，62(1)：155159长春大学毕业设计开题报告毕业设计（论文）题 目基于单片机控制的恒流测试系统设计学生姓名姚长宇学号021140527专业电子信息工程指导教师任立晔所在系室B区1006职称副教授1 课题研究的目的和意义 本课题的任务是设计一个恒流充放电测试系统，主要是针对大电流超级电容器的充放电控制。目前超级电容器的研究还处于起步阶段，作为超级电容器的实验研究综合测试系统，恒流充放电实验是主要的测试手段之一，恒流充放电测试法在对超级电容器的测试方法中是一种比较直观、准确的测试方法。而

7、作为超级电容器的恒流源测试设备，目前在市场上国内产品输出电流较小，这对于研究超级电容器大电流充放电性能的研究，显然是不够的，而国外的大电流恒流测试设备，价格及其昂贵，因此，为了满足超级电容器实验研究的要求，在设计大电流恒流充放电测试设备方面进行了初步的研究和探讨，并制作了一个能用于超级电容器进行大电流循环充放电测试的恒流测试系统，该系统也可用于蓄电池等储能器件的充放电研究与测试。 2.课题目前的研究现状 恒流源的发展比较迅速，应用也比较广泛，其发展依据核心器件的发展大致可分为三个阶段，分别是电真空器件恒流源，晶体管恒流源和集成电路恒流源。电真空器件恒流源主要由镇流管构成，镇流管具有稳定电流的功

8、能，多用于交流电路，常被用来稳定电子管的灯丝电流，使用时将镇流管和负载串联，构成直接调整型恒流源。采用晶体管做调整元件的晶体管恒流源在上世纪60年代以后得到迅速发展，并在实际中获得了广泛的应用，随着半导体集成技术的发展，集成电路恒流源提高了稳定性和可靠性，性能更加优越。 恒流源可分为直流恒流源和交流恒流源，目前对恒流源的研究在直流小电流、小功率、高稳定度的技术已经成熟，而在大电流、大功率及高稳定度的交流恒流源的研制尚处于探索阶段，随着电力半导体器件、电力变换技术及自动控制技术的发展，如何把数字技术和智能化技术用于制作大电流、大功率及高稳定度的恒流源将成为新课题。3.参考文献1 张萌，和湘，姜斌

9、单片机应用系统开发综合实例M北京：清华大学出版社， 2007： 20342穆云田基于单片机控制的直流恒流源的设计D天津：河北工业大学，2007： 781033陈凯良，竺树声恒流源及其应用电路M，杭州：浙江科学技术出版社，1992， 8：991634王新高精度高稳定度电流源研究D武汉：华中科技大学，2004,45885朱金刚智能电子负载的设计J实验技术与管理，2006，6：26-296穆云田基于单片机控制的直流恒流源的设计D天津：河北工业大学，2007： 781037陈凯良，竺树声恒流源及其应用电路M，杭州：浙江科学技术出版社，1992， 8：991638王新高精度高稳定度电流源研究D武汉：华中

10、科技大学，2004,45889朱金刚智能电子负载的设计J实验技术与管理，2006，6：26-2910张丹丹，姚宗干双电层电容器J高电压技术，1999，25(4)：697111陈永真电容器及其应用M3北京：科学出版社，2006：669812 孙雪梅一种用于线路检测的大功率数字化恒流源设计D厦门：厦门大学， 2006：13Pell W G，Conway B E，Adams W AE1ectrochemical efficiency in multiple is chargerecharge cycling of super capacitors in hybrid EV app lications

11、 JPower Sources1999，80(12)：13414114Saraangapani S，Tilak B V，Chen C PMaterials for electrochemical capacitorsJ Electrochem Soc，1996，143(1 1)：3791379915R Kotz，M CarlenPrinciples and applications of electrochemical capacitorsJ Electrochim Acta，2000(45)：2483249816J P Zheng，T R JowHigh energy and high Po

12、wer densityelectrochemical capacitors JPower Sources，1996，62(1)：1551594.课题的主要设计内容和拟采用的实施方案 本课题研究的是如何实现对超级电容器充放电测试，如何控制充放电电流与充放电电压，及充电功能与放电功能之间的转换，描述出充放电过程中超级电容器电压随时间的变化规律。因此，本文设计的基于单片机控制的恒流测试系统，主要由PIC控制系统、恒流充放电主电路、开关电源供电电路、电压及电流检测电路和继电器控制电路等组成。系统结构框图如图2.1所示。 采用恒流控制技术，设计并制作基于PIC单片机控制的恒流测试系统，主要完成以下几个方

13、面的任务： (1)、构建恒流充放电主电路。采用模块化概念，设计恒流的基础电路，充电电路(即恒流源)与放电电路(即有源电子负载电路)以基础电路为蓝本，少量扩张外围电路来实现功能的转换。 (2)、设计基于PIC单片机的采样反馈控制系统，实现对恒流源的智能化管理及检测。可以有效地设置超级电容器充放电模式。 (3)、供电电路采用开关稳压电源，独立设计为恒流源的供电电源，可以根据超级电容器充放电功率不同需要设计不同的供电功率。恒流测试系统采用单片机技术和PI控制算法，实现对超级电容器智能充放电测试，并具有自诊断功能和实时处理能力。并使恒流测试设备具有更高的可靠性、可调试性及可控性。 系统的工作流程是：系

14、统上电复位后，先设定工作方式：即充电、放电和充放电连续三种工作方式。以充放电连续工作方式为例，首先设定充放电起止电压值和充放电电流值。然后，启动充放电功能，在充放电工作过程中，电流检测电路跟踪采样充放电电路中的实际电流值，并与设定值比较，实时纠正偏差。电压检测电路跟踪采样超级电容器两端的电压值，与设定值比较，当等于或高于设定值时则停止充电，同时由单片机发出指令，将主电路切换到放电功能，并以预先设定的电流值放电。5.进度按排 2014.11.3-2014.11.14查阅参考资料，撰写开题报告，并开题；2015.4.27-2015.5.1 查阅参考资料，给出论文的总体方案和目录，并开始 进行外文翻

15、译； 2015.5.4-2015.5.8 针对总体方案，撰写论文的绪论和总体方案两章，并开始绘制电路图初稿；2015.5.11-2015.5.15 进行论文的硬件设计部分的撰写，并准备中期检查；2015.5.18-2015.5.22 进行论文的软件设计部分的撰写，并编写系统程序；2015.5.25-2015.5.29 撰写完成论文整体初稿，并细化论文内容；2015.6.1-2015.6.5 查找论文的错误点，并进行论文格式编排；2015.6.8-2015.6.12 指导教师评定、审阅人评定和院级答辩；2015.6.15-2015.6.19 校级答辩。6.评语和评定分数权重： （%） 评定分数：

16、 加权后分数 评语：指导教师签字年 月 日系主任或答辩组长签字年 月 日长春大学毕业设计中期检查表毕业设计（论文）题 目智能车速控制与安全保障系统设计学生姓名学号专业指导教师孙向阳所在系室职称1.按计划完成情况检查检查评语：2.评定分数权重： （%） 评定分数： 加权后分数 指导教师签字年 月 日系主任或答辩组长签字年 月 日长春大学毕业设计考核之一（指导教师）毕业设计（论文）题 目智能车速控制与安全保障系统设计学生姓名学号专业指导教师孙向阳所在系室职称1.指导教师评语2.评定分数权重： （%） 评定分数： 加权后分数 指导教师签字年 月 日长春大学毕业设计考核之二（审阅人）毕业设计（论文）题

17、 目智能车速控制与安全保障系统设计学生姓名学号专业指导教师孙向阳所在系室职称1.论文审阅评语2.评定分数权重： （%） 评定分数： 加权后分数 审阅人签字年 月 日长春大学毕业设计考核之三（答辩组）毕业设计（论文）题 目智能车速控制与安全保障系统设计学生姓名学号专业指导教师孙向阳所在系室职称1. 答辩委员会（小组）评语2.评定分数权重： （%） 评定分数： 加权后分数 组长签字年 月 日长春大学毕业设计考核之四（总评成绩）毕业设计（论文）题 目智能车速控制与安全保障系统设计学生姓名学号专业指导教师孙向阳所在系室职称开题中期检查指导教师审阅人院级答辩总分数院级答辩成绩等级校级二次答辩成绩等级指导

18、教师签字年 月 日系（教研室）主任签字年 月 日教学院长签字年 月 日注：（答辩成绩按五级分制记载，即优秀、良好、中等、及格、不及格。）长春大学毕业设计工作记录开题阶段基本任务根据毕业设计任务，查阅文献，对毕业设计内容进行初步设计，提出设计方案，完成开题报告。第一周进展情况记录：与导师见面探讨设计题目智能车速控制与安全保障系统设计的主要研究内容和技术指标，分析课题的大概研究方案和方法。第二周进展情况记录：针对所选课题查阅国内外相关资料，通过整理所涉及到的研究资料，明确所研究课题的目的、意义 以及国内外发展现状。整理所了解的相关内容，撰写开题报告，准备开题。指导教师意见：通过对所提供的参考资料的

19、查阅，分析题目所提出的研究内容和技术指标，给出了一种较为合理的实施方法，需进一步查阅文献资料，对所提方案的局部不足和缺点进行纠正。 指导教师签名：课题研究与方案实施阶段基本任务指导教师针对开题方案对学生提出相应的研究内容要求第三周进展情况记录：通过大量的相关资料查阅，对设计题目所涉及到的相关技术和理论知识有了一定的了解，重点对所研究系统的主控芯片的选择和比较有了一定的了解，同时对所控制的传感器（电机）相关理论知识和关键技术有了大概的了解。通过对不同的控制芯片学习和比较，熟悉掌握了51系列单片机的基本设计技术，明确了其最小系统以及与外围硬件搭建技术；掌握了设计题目中对温度（红外、无线传输、电机）

20、等控制单元的技术要求，通过学习知道其控制精度达到-，可以满足所设计题目中-的要求。第四周进展情况记录：分析总结所查询的所有资料，深入分析和研究为实现设计题目技术要求所涉及到的理论知识和相关技术，提出设计题目的总体方案，并对其基本单元构成进行初步元件选择。 所提总体方案如图1所示。 总体方案框图（参考开题报告里面的） 图中，主控芯片初步采用51系列（DSP），后面都是关于总体框图的描述。第五周进展情况记录：有针对性的翻译相关外文文献，对所涉及到的国外相关的先进技术进行深入学习，同时巩固专业外语基础。针对所提出的总体设计方案，分析其总体技术指标，并根据每个单元的精度要求，合理选择电子元器件。本文所

21、研究的题目-其指标要求，转角精度到达。（温度精度控制在。或者能够实现温度与水位精度在。），因此选择了控制芯片为。，传感器为。电机为。，通过合理分配控制精度，通过理论分析，完全能够实现所提技术要求。 对所需电子元器件初步选择后，初步构思论文总体，开始搭建总体电路图，并给出初稿。第六周进展情况记录：分析所提出的总体方案，开始撰写论文，分别给出绪论、总体方案、设计原理以及软硬件的详细设计内容。重点针对总体方案，对所选的51系列单片机的性能以及基本的应用技术进行分析和探讨，并给出如何实现本文所设计系统的功能，详细研究系统运行电路图的工作特性，给出精度分析。指导教师意见：通过对所提供的参考资料的查阅，分析题目所提出的研究内容和技术指标，给出了一种较为合理的实施方法，需进一步查阅文献资料，对所提方案的局部不足和缺点进行纠正。 指导教师签名：撰写论文阶段基本任务总结设计内容和实现方案，进行毕业设计论文的撰写，完成硬件图纸和软件仿真。第七周进展情况记录：分析所提出的总体方案，开始撰写论文，分别给出绪论、总体