姚長宇-021140527-基于單片機控制的恒流測試系統(tǒng)

1、長 春 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）手冊學(xué)院：電子信息工程學(xué)院專業(yè)：電子信息工程班級：電信11405班學(xué)生姓名：姚長宇學(xué)號：021140527指導(dǎo)教師：任麗曄長春大學(xué)教務(wù)處制二一四年十月內(nèi) 容長春大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書長春大學(xué)畢業(yè)設(shè)計開題報告長春大學(xué)畢業(yè)設(shè)計中期檢查表長春大學(xué)畢業(yè)設(shè)計考核之一（指導(dǎo)教師）長春大學(xué)畢業(yè)設(shè)計考核之二（審閱人）長春大學(xué)畢業(yè)設(shè)計考核之三（答辯組）長春大學(xué)畢業(yè)設(shè)計考核之四（總評成績）長春大學(xué)畢業(yè)設(shè)計工作記錄使 用 說 明本手冊共分為五部分，第一部分是畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書，由指導(dǎo)教師填寫，學(xué)生針對指導(dǎo)教師任務(wù)書的具體內(nèi)容進行第二部分的撰寫。第二部分是開題報告，需學(xué)生填寫，其

2、成績由答辯小組經(jīng)開題答辯后給出。第三部分是中期檢查，指導(dǎo)教師根據(jù)畢業(yè)設(shè)計（論文）的計劃完成情況給出評語，并給出成績。第四部分是成績考核，指導(dǎo)教師、評閱人、答辯委員會（小組）要按照評分標(biāo)準給出評語并給出評定分數(shù)，并根據(jù)權(quán)重給出總分數(shù)，并按五級分制填寫總成績。第六部分為工作記錄，需要學(xué)生填寫，指導(dǎo)教師填寫評語。本手冊作為畢業(yè)設(shè)計（論文）工作的重要文件資料，由學(xué)生妥善保管，答辯時學(xué)生須向答辯委員會（小組）提交本手冊，沒有本手冊或本手冊填寫不完備不能參加答辯。整個畢業(yè)設(shè)計（論文）過程，指導(dǎo)教師要隨時對學(xué)生進行檢查，同時在手冊的相應(yīng)部位簽字。本手冊最后裝入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）資料袋。長春大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論

3、文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目基于單片機控制的恒流測試系統(tǒng)設(shè)計時 間 安 排2014-2015-1（13-14周）；2014-2015-1（9-16周） 姓名姚長宇適用專業(yè)電子信息工程指導(dǎo)教師任麗曄1.設(shè)計（論文）基本內(nèi)容控制系統(tǒng)通過對主電路的輸出電流和電壓實時監(jiān)控，根據(jù)采集到的電流數(shù)據(jù)，利用算法調(diào)整輸出電流值，從而提高恒流輸出的控制精度。主要包括：1、 充放電主電路2、 D/A模塊3、 鍵盤接口電路4、 顯示器接口電路5、 控制及反饋電路2.技術(shù)指標(biāo)1、輸入電壓：單相220V10%（穩(wěn)態(tài)波動）2、輸出電流：05A,輸出電壓：<30V設(shè)計（論文）要求設(shè)計結(jié)果 電路圖紙 仿真模擬 其他論

4、文字數(shù)一萬五千字譯文字數(shù)三千字實物制作 是 否設(shè)計（論文）所提供的參考資料1彭樹生PIC單片機實踐與系統(tǒng)設(shè)計M北京：電子工業(yè)出版社，2007：108-2322李海濤，儀維，梁磊PIC單片機應(yīng)用開發(fā)典型模塊M北京：人民郵電出版社，2007:66-1033李學(xué)海PIC單片機原理M北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005:76-1244鐘慶花基于PIC單片機的智能手機充電器D濟南：山東大學(xué)，2005：103-1765張萌，和湘，姜斌單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)綜合實例M北京：清華大學(xué)出版社，2007：126-1966 楊麗鳳. 面陣CCD高精度測量應(yīng)用技術(shù)D. 太原:太原理工大學(xué)碩士論文,2002:1-817張

5、丹丹，姚宗干雙電層電容器J高電壓技術(shù)，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長春大學(xué)畢業(yè)設(shè)計開題報告畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目基于單片機控制的恒流測試系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名姚長宇學(xué)號021140527專業(yè)電子信息工程指導(dǎo)教師任立曄所在系室B區(qū)1006職稱副教授1 課題研究的目的和意義 本課題的任務(wù)是設(shè)計一個恒流充放電測試系統(tǒng)，主要是針對大電流超級電容器的充放電控制。目前超級電容器的研究還處于起步階段，作為超級電容器的實驗研究綜合測試系統(tǒng)，恒流充放電實驗是主要的測試手段之一，恒流充放電測試法在對超級電容器的測試方法中是一種比較直觀、準確的測試方法。而

7、作為超級電容器的恒流源測試設(shè)備，目前在市場上國內(nèi)產(chǎn)品輸出電流較小，這對于研究超級電容器大電流充放電性能的研究，顯然是不夠的，而國外的大電流恒流測試設(shè)備，價格及其昂貴，因此，為了滿足超級電容器實驗研究的要求，在設(shè)計大電流恒流充放電測試設(shè)備方面進行了初步的研究和探討，并制作了一個能用于超級電容器進行大電流循環(huán)充放電測試的恒流測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)也可用于蓄電池等儲能器件的充放電研究與測試。 2.課題目前的研究現(xiàn)狀 恒流源的發(fā)展比較迅速，應(yīng)用也比較廣泛，其發(fā)展依據(jù)核心器件的發(fā)展大致可分為三個階段，分別是電真空器件恒流源，晶體管恒流源和集成電路恒流源。電真空器件恒流源主要由鎮(zhèn)流管構(gòu)成，鎮(zhèn)流管具有穩(wěn)定電流的功

8、能，多用于交流電路，常被用來穩(wěn)定電子管的燈絲電流，使用時將鎮(zhèn)流管和負載串聯(lián)，構(gòu)成直接調(diào)整型恒流源。采用晶體管做調(diào)整元件的晶體管恒流源在上世紀60年代以后得到迅速發(fā)展，并在實際中獲得了廣泛的應(yīng)用，隨著半導(dǎo)體集成技術(shù)的發(fā)展，集成電路恒流源提高了穩(wěn)定性和可靠性，性能更加優(yōu)越。 恒流源可分為直流恒流源和交流恒流源，目前對恒流源的研究在直流小電流、小功率、高穩(wěn)定度的技術(shù)已經(jīng)成熟，而在大電流、大功率及高穩(wěn)定度的交流恒流源的研制尚處于探索階段，隨著電力半導(dǎo)體器件、電力變換技術(shù)及自動控制技術(shù)的發(fā)展，如何把數(shù)字技術(shù)和智能化技術(shù)用于制作大電流、大功率及高穩(wěn)定度的恒流源將成為新課題。3.參考文獻1 張萌，和湘，姜斌

9、單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)綜合實例M北京：清華大學(xué)出版社， 2007： 20342穆云田基于單片機控制的直流恒流源的設(shè)計D天津：河北工業(yè)大學(xué)，2007： 781033陳凱良，竺樹聲恒流源及其應(yīng)用電路M，杭州：浙江科學(xué)技術(shù)出版社，1992， 8：991634王新高精度高穩(wěn)定度電流源研究D武漢：華中科技大學(xué)，2004,45885朱金剛智能電子負載的設(shè)計J實驗技術(shù)與管理，2006，6：26-296穆云田基于單片機控制的直流恒流源的設(shè)計D天津：河北工業(yè)大學(xué)，2007： 781037陳凱良，竺樹聲恒流源及其應(yīng)用電路M，杭州：浙江科學(xué)技術(shù)出版社，1992， 8：991638王新高精度高穩(wěn)定度電流源研究D武漢：華中

10、科技大學(xué)，2004,45889朱金剛智能電子負載的設(shè)計J實驗技術(shù)與管理，2006，6：26-2910張丹丹，姚宗干雙電層電容器J高電壓技術(shù)，1999，25(4)：697111陳永真電容器及其應(yīng)用M3北京：科學(xué)出版社，2006：669812 孫雪梅一種用于線路檢測的大功率數(shù)字化恒流源設(shè)計D廈門：廈門大學(xué)， 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.課題的主要設(shè)計內(nèi)容和擬采用的實施方案 本課題研究的是如何實現(xiàn)對超級電容器充放電測試，如何控制充放電電流與充放電電壓，及充電功能與放電功能之間的轉(zhuǎn)換，描述出充放電過程中超級電容器電壓隨時間的變化規(guī)律。因此，本文設(shè)計的基于單片機控制的恒流測試系統(tǒng)，主要由PIC控制系統(tǒng)、恒流充放電主電路、開關(guān)電源供電電路、電壓及電流檢測電路和繼電器控制電路等組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1所示。 采用恒流控制技術(shù)，設(shè)計并制作基于PIC單片機控制的恒流測試系統(tǒng)，主要完成以下幾個方

13、面的任務(wù)： (1)、構(gòu)建恒流充放電主電路。采用模塊化概念，設(shè)計恒流的基礎(chǔ)電路，充電電路(即恒流源)與放電電路(即有源電子負載電路)以基礎(chǔ)電路為藍本，少量擴張外圍電路來實現(xiàn)功能的轉(zhuǎn)換。 (2)、設(shè)計基于PIC單片機的采樣反饋控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對恒流源的智能化管理及檢測。可以有效地設(shè)置超級電容器充放電模式。 (3)、供電電路采用開關(guān)穩(wěn)壓電源，獨立設(shè)計為恒流源的供電電源，可以根據(jù)超級電容器充放電功率不同需要設(shè)計不同的供電功率。恒流測試系統(tǒng)采用單片機技術(shù)和PI控制算法，實現(xiàn)對超級電容器智能充放電測試，并具有自診斷功能和實時處理能力。并使恒流測試設(shè)備具有更高的可靠性、可調(diào)試性及可控性。 系統(tǒng)的工作流程是：系

14、統(tǒng)上電復(fù)位后，先設(shè)定工作方式：即充電、放電和充放電連續(xù)三種工作方式。以充放電連續(xù)工作方式為例，首先設(shè)定充放電起止電壓值和充放電電流值。然后，啟動充放電功能，在充放電工作過程中，電流檢測電路跟蹤采樣充放電電路中的實際電流值，并與設(shè)定值比較，實時糾正偏差。電壓檢測電路跟蹤采樣超級電容器兩端的電壓值，與設(shè)定值比較，當(dāng)?shù)扔诨蚋哂谠O(shè)定值時則停止充電，同時由單片機發(fā)出指令，將主電路切換到放電功能，并以預(yù)先設(shè)定的電流值放電。5.進度按排 2014.11.3-2014.11.14查閱參考資料，撰寫開題報告，并開題；2015.4.27-2015.5.1 查閱參考資料，給出論文的總體方案和目錄，并開始 進行外文翻

15、譯； 2015.5.4-2015.5.8 針對總體方案，撰寫論文的緒論和總體方案兩章，并開始繪制電路圖初稿；2015.5.11-2015.5.15 進行論文的硬件設(shè)計部分的撰寫，并準備中期檢查；2015.5.18-2015.5.22 進行論文的軟件設(shè)計部分的撰寫，并編寫系統(tǒng)程序；2015.5.25-2015.5.29 撰寫完成論文整體初稿，并細化論文內(nèi)容；2015.6.1-2015.6.5 查找論文的錯誤點，并進行論文格式編排；2015.6.8-2015.6.12 指導(dǎo)教師評定、審閱人評定和院級答辯；2015.6.15-2015.6.19 校級答辯。6.評語和評定分數(shù)權(quán)重： （%） 評定分數(shù)：

16、 加權(quán)后分數(shù) 評語：指導(dǎo)教師簽字年 月 日系主任或答辯組長簽字年 月 日長春大學(xué)畢業(yè)設(shè)計中期檢查表畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目智能車速控制與安全保障系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)指導(dǎo)教師孫向陽所在系室職稱1.按計劃完成情況檢查檢查評語：2.評定分數(shù)權(quán)重： （%） 評定分數(shù)： 加權(quán)后分數(shù) 指導(dǎo)教師簽字年 月 日系主任或答辯組長簽字年 月 日長春大學(xué)畢業(yè)設(shè)計考核之一（指導(dǎo)教師）畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目智能車速控制與安全保障系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)指導(dǎo)教師孫向陽所在系室職稱1.指導(dǎo)教師評語2.評定分數(shù)權(quán)重： （%） 評定分數(shù)： 加權(quán)后分數(shù) 指導(dǎo)教師簽字年 月 日長春大學(xué)畢業(yè)設(shè)計考核之二（審閱人）畢業(yè)設(shè)計（論文）題

17、 目智能車速控制與安全保障系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)指導(dǎo)教師孫向陽所在系室職稱1.論文審閱評語2.評定分數(shù)權(quán)重： （%） 評定分數(shù)： 加權(quán)后分數(shù) 審閱人簽字年 月 日長春大學(xué)畢業(yè)設(shè)計考核之三（答辯組）畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目智能車速控制與安全保障系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)指導(dǎo)教師孫向陽所在系室職稱1. 答辯委員會（小組）評語2.評定分數(shù)權(quán)重： （%） 評定分數(shù)： 加權(quán)后分數(shù) 組長簽字年 月 日長春大學(xué)畢業(yè)設(shè)計考核之四（總評成績）畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目智能車速控制與安全保障系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)指導(dǎo)教師孫向陽所在系室職稱開題中期檢查指導(dǎo)教師審閱人院級答辯總分數(shù)院級答辯成績等級校級二次答辯成績等級指導(dǎo)

18、教師簽字年 月 日系（教研室）主任簽字年 月 日教學(xué)院長簽字年 月 日注：（答辯成績按五級分制記載，即優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格。）長春大學(xué)畢業(yè)設(shè)計工作記錄開題階段基本任務(wù)根據(jù)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，查閱文獻，對畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容進行初步設(shè)計，提出設(shè)計方案，完成開題報告。第一周進展情況記錄：與導(dǎo)師見面探討設(shè)計題目智能車速控制與安全保障系統(tǒng)設(shè)計的主要研究內(nèi)容和技術(shù)指標(biāo)，分析課題的大概研究方案和方法。第二周進展情況記錄：針對所選課題查閱國內(nèi)外相關(guān)資料，通過整理所涉及到的研究資料，明確所研究課題的目的、意義 以及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。整理所了解的相關(guān)內(nèi)容，撰寫開題報告，準備開題。指導(dǎo)教師意見：通過對所提供的參考資料的

19、查閱，分析題目所提出的研究內(nèi)容和技術(shù)指標(biāo)，給出了一種較為合理的實施方法，需進一步查閱文獻資料，對所提方案的局部不足和缺點進行糾正。 指導(dǎo)教師簽名：課題研究與方案實施階段基本任務(wù)指導(dǎo)教師針對開題方案對學(xué)生提出相應(yīng)的研究內(nèi)容要求第三周進展情況記錄：通過大量的相關(guān)資料查閱，對設(shè)計題目所涉及到的相關(guān)技術(shù)和理論知識有了一定的了解，重點對所研究系統(tǒng)的主控芯片的選擇和比較有了一定的了解，同時對所控制的傳感器（電機）相關(guān)理論知識和關(guān)鍵技術(shù)有了大概的了解。通過對不同的控制芯片學(xué)習(xí)和比較，熟悉掌握了51系列單片機的基本設(shè)計技術(shù)，明確了其最小系統(tǒng)以及與外圍硬件搭建技術(shù)；掌握了設(shè)計題目中對溫度（紅外、無線傳輸、電機）

20、等控制單元的技術(shù)要求，通過學(xué)習(xí)知道其控制精度達到-，可以滿足所設(shè)計題目中-的要求。第四周進展情況記錄：分析總結(jié)所查詢的所有資料，深入分析和研究為實現(xiàn)設(shè)計題目技術(shù)要求所涉及到的理論知識和相關(guān)技術(shù)，提出設(shè)計題目的總體方案，并對其基本單元構(gòu)成進行初步元件選擇。 所提總體方案如圖1所示。 總體方案框圖（參考開題報告里面的） 圖中，主控芯片初步采用51系列（DSP），后面都是關(guān)于總體框圖的描述。第五周進展情況記錄：有針對性的翻譯相關(guān)外文文獻，對所涉及到的國外相關(guān)的先進技術(shù)進行深入學(xué)習(xí)，同時鞏固專業(yè)外語基礎(chǔ)。針對所提出的總體設(shè)計方案，分析其總體技術(shù)指標(biāo)，并根據(jù)每個單元的精度要求，合理選擇電子元器件。本文所

21、研究的題目-其指標(biāo)要求，轉(zhuǎn)角精度到達。（溫度精度控制在?；蛘吣軌?qū)崿F(xiàn)溫度與水位精度在。），因此選擇了控制芯片為。，傳感器為。電機為。，通過合理分配控制精度，通過理論分析，完全能夠?qū)崿F(xiàn)所提技術(shù)要求。 對所需電子元器件初步選擇后，初步構(gòu)思論文總體，開始搭建總體電路圖，并給出初稿。第六周進展情況記錄：分析所提出的總體方案，開始撰寫論文，分別給出緒論、總體方案、設(shè)計原理以及軟硬件的詳細設(shè)計內(nèi)容。重點針對總體方案，對所選的51系列單片機的性能以及基本的應(yīng)用技術(shù)進行分析和探討，并給出如何實現(xiàn)本文所設(shè)計系統(tǒng)的功能，詳細研究系統(tǒng)運行電路圖的工作特性，給出精度分析。指導(dǎo)教師意見：通過對所提供的參考資料的查閱，分析題目所提出的研究內(nèi)容和技術(shù)指標(biāo)，給出了一種較為合理的實施方法，需進一步查閱文獻資料，對所提方案的局部不足和缺點進行糾正。 指導(dǎo)教師簽名：撰寫論文階段基本任務(wù)總結(jié)設(shè)計內(nèi)容和實現(xiàn)方案，進行畢業(yè)設(shè)計論文的撰寫，完成硬件圖紙和軟件仿真。第七周進展情況記錄：分析所提出的總體方案，開始撰寫論文，分別給出緒論、總體