本文提出一种基于 STC12C5A60S 的直流电子负载设计方案，以高速、低功耗、超强抗干扰的 STC12C5A60S 单片机为控制核心，包括控制电路（MCU）、主电路、采样电路、显示电路等，能够检测被测电路的电流值、电压值等各个参数，并能直观地在液晶上显示。系统由自锁开关控制电路的工作状态，通过手动调节开关在恒压、恒流、恒阻电路之间切换工作状态，由 LED 灯指示相应的工作状态。系统的稳压范围为 1～30 V、稳流范围为 100 mA～3.5 A，误差 0～5% 在题目要求范围内；在达到题目要求的同时还扩展了恒压、恒流的范围，并通过单片机按键对恒压值或恒流值在一定范围内进行控制，设置了过载保护，通过亮灯显示过载。

方案通过两个自锁开关来控制电路的工作状态，在恒压、恒流、恒阻之间进行切换，由 STC12C5A60S 单片机通过 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，指令代码完全兼容传统 8051，但速度快 8～12 倍，并具有 8 路高速 10 位 A/D 转换。功率器件采用大功率 NMOS 管 IRF540，该管导通电阻足够小、源漏抗击穿能力足够强。软硬件结合的方式方便简洁地实现了不同模块之间的转换，很好地完成了恒压、恒流等基本功能，并实现了恒阻等附加功能。

一、恒压电路

电路如图 1 所示，TEXT 和 GND 为测试点。电路整体是一个负反馈：当 TEXT 高于设定值时，运放输出高电压，Q1 导通程度增加，负载阻抗变小、与电源内阻分压后 TEXT 减小，直至 V+ = V−；当 TEXT 低于设定值时，运放输出低电压，Q1 导通程度减小，负载与电源内阻分压变大、TEXT 增大，直至 V+ = V−。

图 1　恒压电路

二、恒流电路

电路如图 2 所示，TEXT 和 GND 为测试点，OP07 中 V+ = V−。当 V+ > V− 时，运放输出高电压，Q1 导通程度增加，电流增大、V− 升高，直到 V+ = V−；当 V+ < V− 时，运放输出低电压，Q1 导通程度减小，负载和电源内阻分压变大、电流降低，直至 V+ = V−。此时所稳定的电流等于 V− 除以取样电阻值。

图 2　恒流电路

三、恒阻电路

电路如图 3 所示。当滑动变阻器打到 50% 时，电阻分压 V+ = 1/2V_in = V−，此时电流 I = V_in/4、R = V_in/I = 4 Ω，电源电压与电流成正比例变化。该功能也可以用单片机实现，即 R = V_Text/I，由恒流原理实现。（如需长时间测试，MOS 管最好接大散热片。）

图 3　恒阻电路

综上，本方案设计的直流电子负载以 STC12C5A60S 单片机为控制核心，由自锁开关控制电路的工作状态、通过手动调节开关在恒压、恒流、恒阻电路之间切换，稳压范围 1～30 V、稳流范围 100 mA～3.5 A，误差 0～5%，并可对恒压值或恒流值在一定范围内进行控制、设置过载保护并通过亮灯显示过载。经验证，本方案具有实际的应用价值。