基于双单片机的工业短时交流电流测试仪的研制

第二章总体方案设计2.1数字电流表的工作原理用单片机及其扩展的外部电路先做成一个理想电压表[3]，图1中用G表示。

由于通常所说的电流表是指灵敏电流计其量程太小，不能直接测量电流，仅用于检测有无电流和电流的方向，所以要想得到一个有多量程或量程较大的电流表需要将一个理想电压表改装而成。

本设计是用一个内阻视为无穷大的电压表并联分流电阻而成的数字电流表。

待测电流I随搬动开关K的位置而流过R1或R2，因而本电流表的两个量程就取决于G 的满量程电压和R1、R2的阻值，记G的满量程电压为Ug，根据欧姆定律Ug=RgIg，若Ug和Rg已知则Ig就是电流表的满量程电流。

2.2方案比较及方案选择方案一：选用内置AD转换器的单片机如MSP430系列作为核心处理器，实现本设计的需求，此方案的好处在于，所需芯片、外围电路较少，但对程序要求比较高。

方案二： 方案二是选用ADC0809为转换芯片和单片机组成的系统，ADC0809是采样频率为8位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。

其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D 转换，它的输出为并行输出。

且功耗低，工作温度范围广转换时间较快为100us ，具有转换起停控制端。

2.3方案选择通过比较两种方案，采用方案二ADC0809转换芯片来完成本次设计，他功耗低，模拟输入电压范围0～＋5V ，不需零点和满刻度校准，换时间快，具有转换起停控制端，且并行输出单片机引脚也够，所以本次设计采用方案二。

2.4 功能要求1、数字电流表在平常工作环境中能良好工作2、能测0——20mA电流，至少能达0.1%的精度3、要求掌握I/V信号转换，A/D转换器的使用和数据采集系统的设计4、电流表能数字显示，且由单片机处理采集数据并驱动LED显示2.5计思路1、根据设计要求，选择STC89C52单片机作为核心控制器件。

2、A/D 转换采用ADC0809。

湖南涉外经济学院本科毕业论文（设计）题目基于单片机的高精度交流电流表设计与实现作者学院信息科学与工程学院专业学号指导教师二〇一五年五月七日湖南涉外经济学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立开展工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或创作过的作品成果。

对本文工作做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

本科毕业论文（设计）作者签名：二〇一五年五月七日摘要数字交流电流表随着电子技术的发展，在电子行业所需的测量高精度的交流电流的需要，它逐渐成为一种必不可少的测量仪器。

在电量的测量中，电压，电流和频率是最基本的三个被测量，其中电流量的测量最为常见。

本设计主要是将交流电流转换为直流电流，但是在单片机检测电流的过程中，因为电流是模拟量，并且对于电流量不能直接进行读取，所以需要将电流转化为电压量，在通过A/D 转换进行读取和处理。

单片机对模拟信号的读取是通过A/D转换来实现的，本设计使用了ADC0809芯片，关于此芯片的功能和特点将在本文中做详细介绍。

从电流量到电压量的转换是电流检测电路来实现的。

本设计核心芯片采用的是AT89S51单片机，显示部分采用的是四位数码管显示。

关键词：AT89S51 ；ADC0809；电流测量ABSTRACTAs the development of electronic technique and the high-accuracy requirement o f alternating-current, Digital AC current meter has becomes an essential measuring de vice. In the progress of power measurement, voltage, current and frequency are the ba sic factors which will be measured. The most common factor is current. The device w as designed to convert alternating-current into direct current. But in the progress of de tecting current in SCM, magnitude of current can’t be read directly, as current is analo g quantity. So it need to convert current to voltage, then it can be read and manage by A/D conversion. Analog signal reading of SCM was applied by A/D conversion. The design use ADC0809 chip and you can find the features and function of the chip in th e text. The conversation from current into voltage was applied by detection of current circuit. The core chip adopts AT89S51 SCM and the partial of display adopts four dig ital tube.Keywords：AT89S51；ADC0809；Electric current detection诚信声明 (I)摘要 (II)ABSTRACT (III)前言 (1)第一章系统的整体设计 (2)1.1 系统的硬件组成 (2)1.2 测量电路的工作原理 (2)第二章电流测量系统硬件设计 (4)2.1 AT89S51单片机的结构 (4)2.2 ADC0809的结构 (5)2.3 整流滤波电路的设计 (6)2.4 电流转换电压 (7)2.5 数据采集电路设计 (9)2.6 显示电路的设计 (11)2.7 时钟频率电路设计 (12)2.8 复位电路设计 (12)第三章系统的软件设计 (13)第四章电流测量系统性能分析及调试 (14)第五章系统原理仿真图 (15)5.1 原理图 (16)5.2 仿真图 (16)结论 (17)参考文献 (19)致谢 (20)附录 (21)数字电流表是工业生产过程中经常遇到的过程控制，特别是在科研、教学、工厂等领域中，具有举足重轻的作用，因而研究电流检测控制系统是非常有价值的。

绪论电流检测有多种方法，最通用的方法是采用阻性分流器、互感器或霍尔传感器。

阻性分流器工作时与负载串联，无法进行隔离测量；互感器只适用于50 Hz工频交流的测量；霍尔检测技术综合了互感器和分流器技术的所有优点，同时又克服了互感器和分流器的不足，采用一只霍尔电流电压传感器／变送器模块检测元件，既可以检测交流，也可以检测直流，甚至可以检测瞬态峰值，同时又能实现主电路回路和电子控制电路的隔离，因而是替代互感器和分流器的新一代产品。

基于霍尔传感器的电流检测系统以AT89C51单片机为核心，应用霍尔传感器技术，实现对被检测电路电流的测量。

检测系统硬件电路包括电源电路、单片机电路、数据采集电路、数码显示电路、电流检测电路，系统硬件框图如图1所示。

图1 系统硬件框图第一章硬件原理图的设计1.1电源电路图2 电源模块如图2所示.系统的供电电源由220V-9V变压器提供.考虑到变压器体积比较大,且220V属于较高电压,容易影响板子芯片的正常工作.我们选择变压器独立外接的处理办法.变压器二次侧的输出电压为交流9V电源,经过整流桥得到脉动的直流电源,经过滤波电容,稳压管78L05,以及二次滤波电容的处,得到符合系统要求的+5v电源，为装置各部分电路供电，保证各装置的正常工作。

1.2电流检测电路选用ACS712作为电流检测传感器.ACS7i2是Allegro公司新推出的一种线性电流传感器，该器件内置有精确的低偏置的线性霍尔传感器电路，能输出与检测的交流或直流电流成比例的电压。

具有低噪声，响应时间快(对应步进输入电流，输出上升时间为5 S)，50千赫带宽，总输出误差最大为4％，高输出灵敏度(66mV／A～185 mV／A)，使用方便、性价比高、绝缘电压高等特点，主要应用于电动机控制、载荷检测和管理、开关式电源和过电流故障保护等，特别是那些要求电气绝缘却未使用光电绝缘器或其它昂贵绝缘技术的应用中。

1.2.1 引脚描述ACS712采用小型的SOIC 8 封装，其引脚分布如图3所示，采用单电源5V供电。

基于单片机的电流电压测量系统设计目录1 前言 (2)1.1 电子测量概述 (2)1.2 数字电压表的特点 (2)1.3 单片机的概述 (3)2 系统方案的选择与论证 (4)2.1 功能要求 (4)2.2 系统的总体方案规划 (4)2.3 各模块方案选择与论证 (5)2.3.1 控制模块 (5)2.3.2 量程自动转换模块 (5)2.3.3 A/D转换模块 (5)2.3.4 显示模块 (6)2.3.5 通信模块 (6)3 系统的硬件电路设计与实现 (7)3.1 系统的硬件组成部分 (7)3.2 主要单元电路设计 (7)3.2.1 中央控制模块 (7)3.2.2 量程自动转换模块 (8)3.2.3 A/D模数转换模块 (13)3.2.4 显示模块 (14)3.2.5 通信模块 (15)3.2.6 电源部分 (16)4 系统的软件设计 (16)4.1 软件的总体设计原理 (16)4.1.1 A/D转换程序设计 (17)4.1.2 数字滤波程序设计 (18)4.1.3 量程自动转换的程序设计 (20)5 系统调试及性能分析 (22)5.1 调试与测试 (22)5.2 性能分析 (22)6 结束语 (23)6.1 设计总结 (23)6.2 设计的心得 (23)7 致谢词 (24)附录 (25)附录1 参考文献 (25)附录2 系统总电路图 (26)附录3 源程序 (27)1 前言1.1 电子测量概述从广义上讲，但凡利用电子技术来进行的测量都可以说是电子测量；从狭义上来说，电子测量是在电子学中测量有关电量的量值。

与其他一些测量相比，电子测量具有以下几个明显的特点：①测量频率范围极宽，这就使它的应用范围很广；②量程很广；③测量准确度高；④测量速度快；⑤易于实现遥测和长期不间断的测量，显示方式又可以做到清晰，直观；⑥易于利用电脑，形成电子测量与计算技术的紧密结合。

随着科学技术和生产的发展，测量任务越来越复杂，工作量加大，测量速度测量准确度要求越来越高，这些都对测量仪器和测试系统提出了更高的要求。

基于单片机智能RLC测试仪的设计毕业设计摘要本文主要论述了基于凌阳SPCE061A单片机的智能RLC测试仪的设计，利用单片机对R、L、C等参数进行测量，可以充分利用单片机的运算和控制功能，方便地实现测量，使测量精度得到提高。

同时用软件程序代替一些硬件测量电路，可在硬件结构不变的情况下，修改软件以增加新的功能。

能够很好的完成对RLC参数的测量，以满足现代测控系统的需要。

关键词：单片机；SPCE061A；RLC测试仪ABSTRACTIt is mainly discussed in this paper that the design of intellectual RLC parameter measurer based on Lingyang SPCE061A MCU. MCU use of R, L, C, and other parameters measured, can take full advantage of MCU processing and control functions, to facilitate the realization of measurements for improved measurement accuracy. Simultaneously uses the software procedure to replace some hardware metering circuits, may in the hardware architecture invariable situation, revi se software to increase the new very good completing to the RLC parameter survey, satisfy the modern observation and control system the need.Keywords: MCU；SPCE061A；RLC testing device目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)前言 (V)1 系统测试原理与总体方案设计 (1)RLC测试原理 (1)相位+有效值测量 (1)相位+有效值测量方案的软仿真 (2)RLC参数测量方法 (3)总体设计方案 (4)系统原理框图 (4)整个系统工作流程 (4)系统设计中的难点和关键技术 (5)2 RLC测试仪硬件部分实现 (6)-5V电源的设计 (6)标准正弦信号发生模块 (6)标准正弦信号的原理 (6)AD9850芯片简介 (8)AD9850硬件电路图及单片机程序 (9)3 I-V变换模块 (11)I-V变换方案设计 (11)I-V变换的硬件电路 (11)4 同时采样模块 (12)同时采样模块方案设计 (12)A/D芯片的选择 (12)ADS7861芯片介绍 (13)ADS7861转换时序的逻辑控制 (13)5 单片机系统设计 (16)SPCE061A单片机概述 (16)单片机的电源设计 (16)SPCE061A最小系统 (17)6 RLC测试仪应用软件设计 (18)数据采集模块程序流程图 (18)中断程序流程图 (19)主程序流程图 (19)结论 (21)参考文献 (22)致谢 (23)附录 (24)前言随着微电子技术、计算机技术、软件技术的高度发展及其在电子测量技术与仪器上的应用，新的测试理论、新的测试方法、新的测试领域以及新的仪器结构不断出现，在许多方面已经冲破了传统仪器的概念，电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化。

作者简介:王仲夏ꎬ硕士ꎬ讲师ꎬ河海大学文天学院机械系ꎮ研究方向:基于微处理技术的智能设备研发等科研和教学工作ꎮ章浩ꎬ本科学生ꎬ河海大学文天学院自动化专业ꎮ陈黎明ꎬ本科学生ꎬ河海大学文天学院机械自动化专业ꎮ基金项目:国家自然科学基金项目(项目编号:４１６０２２６３)ꎻ安徽省２０１８年省级大学生创新创业训练计划项目资助(编号:２０１７１４２０３０４９)ꎮ文章编号:２０９６－３８７４(２０１９)０２－００２５－０４基于单片机的电流检测装置的实现王仲夏１ꎬ２ꎬ章㊀浩１ꎬ陈黎明１(１.河海大学文天学院ꎬ安徽马鞍山２４３０００ꎻ２.南京苏宁工程咨询有限公司ꎬ江苏南京２１００００)摘㊀要:本系统以ＭＳＰ４３０Ｆ１４９单片机为核心ꎬ设计研发一款简洁的电流检测装置ꎬ主要包括功率放大部分㊁ＡＤ采集部分㊁ＬＣＤ１６０２液晶屏显示部分㊁电流检测部分ꎮ主要通过单片机将采集到的电压信号进行内部运算ꎬ然后电流峰峰值㊁电压㊁频率和谐波显示在ＬＣＤ１６０２液晶显示屏ꎮ与当前使用的大部分的电流检测装置不同ꎬ它可以进行多种环境下电流的检测工作ꎬ适用范围较为广泛且操作简单ꎬ成本与同等功能的电流检测装置相比也较为低廉ꎮ关键词:功率放大ꎻＭＳＰ４３０Ｆ单片机ꎻＬＣＤ１６０２显示ꎻ电流检测中图分类号:ＴＰ２３㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀本系统为构思设计一款电流信号检测装置ꎬ任意波信号发生器产生的信号经功率放大电路驱动后ꎬ并通过导线连接的１０Ω电阻负载ꎬ形成一个电流回路ꎻ同时还设计一个采用非接触式传感的电流信号检测装置ꎬ检测环路电流信号的幅度及频率ꎬ并将信号的参数显示出来ꎮ针对设计要求ꎬ经过多次试验ꎬ对实验结果及价格性能进行综合对比ꎬ最后决定采用ＭＳＰ４３０Ｆ１４９单片机作为主控芯片ꎬ功率放大电路采用ＬＭ３３８６ꎬ采用ＣＴ电流互感器进行信号采集ꎬ搭建一个电流信号检测装置ꎬ利用其单片机ＩＯ口控制占空比ꎬ并通过锰芯磁环上绕制的电流互感器来以获取电流信号以及各种波形设计电流信号检测分析电路ꎬ测量并显示电流信号的峰峰值及频率ꎮ较之市面上的一般电流检测装置ꎬ在成本制造及使用环境㊁范围都有一定的优势ꎮ１硬件电路设计１.１控制系统方框图本系统主要是以单片机ＭＳＰ４３０Ｆ１４９为控制核心器件ꎬ是由功率放大模块㊁ＡＤ采集模块㊁电流互感器以及１６０２显示模块共同组成ꎮ本系统将ＡＤ采集得到的数据上传至单片机进行处理ꎬ然后在１６０２液晶屏上显示ꎬ可实现对待测电压电流的检测ꎮ也可以通过调节电压信号的输入实现电流的输出ꎮ控制系统方框图如图１所示ꎮ图１　控制系统方框图１.２控制系统原理电源上电后ꎬ磁环两端的电流信号经过５２ 第１９卷㊀第２期２０１９年２月㊀㊀㊀㊀㊀黑龙江工业学院学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.１９㊀Ｎｏ.２Ｆｅｂ.２０１９ＬＭ３５８芯片进行Ｉ/Ｖ转换ꎬ送入单片机的ＡＤ口ꎬ单片机将采集到的电压信号进行内部运算处理ꎬ然后单片机将处理后得到的结果送入ＬＣＤ１６０２进行显示ꎬ可通过改变输入电压信号变化ꎬ显示屏中显示的电流峰峰值㊁电压以及频率进行相对应的变化ꎮ原理图见图２ꎮ图２㊀控制系统原理图２硬件电路元件２.１主控单元本设计选用的芯片是ＭＳＰ４３０Ｆ１４９单片机ꎬ其具有内部基准㊁采样保持和自动扫描功能的１２位数模转换器ꎬ三个比较寄存器的１６位Ｔｉｍｅｒ＿Ａꎬ而且还具有片载比较器ꎬ１６位精简指令集架构ꎬ１２５ｎｓ指令周期时间ꎬ６０Ｋ＋２５６Ｂ闪存ꎬ２ＫＢ的ＲＡＭꎮ最重要的是具有超低耗的优点ꎮ由于本数据采集系统要求计算的效率比较高并且数据运算量大ꎬ需要包含很多计算波形频率的算法ꎬ会占用大量的内存ꎬ因此采用ＭＣＳ５１系列单片机运行起来很困难ꎬ且普通的八位机中断源较少ꎬ难以实现系统的设计要求ꎮ经过对性能效果等方面的综合比较选择ꎬ最终采用１６位ＭＳＰ４３０Ｆ１４９单片机为主控制器ꎬ它拥有高效的处理性能及较低的适应环境需求ꎬ所以对于程序的运行无论是在速度上还是在内存上都能得到很快的处理ꎬ不仅能满足本次设计的需求ꎬ更能使得该设计更加完善ꎮ２.２电源部分本设计用到的电源是交流１８Ｖ输入ꎬ采用了三绕组ＡＣ/ＡＣ变压器(２２０Ｖ转双１８Ｖ)ꎬ更重要的是使用其效率更高ꎮ为了保障测试时的安全ꎬ在电路中增加了空气开关和漏电保护器ꎬ单片机和采集系统的ＡＣ/ＤＣ电源采用整流管加７８系列以及７９系列三端稳压器来实现ꎮ２.３功率放大电路功率放大电路简称功放ꎬ一般是以输出较大功率为目的的放大电路ꎬ其可以直接驱动负载ꎬ带载能力强ꎮ一般会作为多级功率放大电路的输出级ꎮ本设计采用的是ＬＭ３３８６搭建的功率放大电路ꎬ其具有输出功率大㊁失真度小㊁工作稳定可靠等优点ꎮＬＭ３８８６功率放大电路的外部元器件少ꎬ简易ꎬ更适用ꎮ功率放大电路如图３ꎮ图３㊀功率放大电路６２ 第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀黑龙江工业学院学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年２.４Ａ/Ｄ采集模块Ａ/Ｄ转换器(ＡＤＣ)就是将模拟信号转化成数字信号ꎮ采集到的数据经过模拟多路开关ꎬ然后将采集到的模拟量传输给比较器ꎬ进行比较ꎬ然后将比较结果保存到逐次比较寄存器内ꎬ最后输出结果ꎮ在Ａ/Ｄ转换之后ꎬＡＤＣ转换寄存器将保存转换后的结果ꎬ同时使ＡＤＣ控制寄存器置Ａ/Ｄ转换结束标志位ꎬ为后续查询程序以及中断指令的发出做了准备ꎮＡ/Ｄ转换器主要包括逐次比较型转换器和双积分型转换器ꎮ逐次比较型转换器ꎬ在精度㊁速度和价格上相对其它类型更适中ꎬ也是最常见的Ａ/Ｄ转换器ꎮ双积分型Ａ/Ｄ转换器与逐次比较型Ａ/Ｄ转换器相比ꎬ其精度㊁抗干扰性等方面上更有优势ꎬ但是其转换速度较慢ꎮ２.５电流信号检测电路主要的电流检测方式有以下几种:电阻电流取样㊁霍尔电流传感器㊁电流互感器(ＣＴ)㊁罗科夫斯基线圈ꎬ其中后两者不能用于检测直流电流的场合ꎮ本设计利用锰芯磁环和线圈绕制成的电流互感器ＣＴ作为电流信号的检测ꎬ由于ＣＴ输出是电流信号ꎬ而单片机识别的是电压信号ꎬ因此使用ＬＭ３５８作为电流信号转换电压信号的元器件ꎮＬＭ３５８内部含有两个相互独立的运算放大器ꎬ其适用范围很广ꎬ主要是价格适中ꎬ节约成本ꎮＬＭ３５８的电路如图４ꎮ图４㊀ＬＭ３５８电路电流互感器是根据法拉第电磁感应原理将一侧大电流变换成另一测小电流ꎬ以供信号采集系统采集处理ꎮ２.６ＬＣＤ１６０２液晶显示ＬＣＤ１６０２是一种能够同时显现２行字符且每行１６个字符ꎬ即３２个字符的液晶显示屏ꎮ其原理则是利用液晶的物理特性ꎬ通过电压对其显示区域进行控制ꎬ即可显示出字符ꎮ其有３.３Ｖ或５Ｖ工作电压ꎬ对比度可调ꎬ液晶亮度也是可调的ꎮ内部附带复位电路ꎬ可提供各种控制命令ꎮＬＣＤ１６０２内部具有字符库ＲＯＭ(ＣＧＲＯＭ)ꎬ可以显示出１９２个字符(５∗７点阵)ꎮ本设计采用的是ＬＣＤ１６０２液晶显示ꎬ主要是因为其具有微功耗㊁体积小㊁显示内容丰富㊁超薄轻巧㊁占用单片机Ｉ/Ｏ口少等特点ꎮ和ＬＣＤ１６０２液晶近似的是１２８６４液晶显示模块ꎬ相比之下ꎬＬＣＤ１６０２的价格相对低廉ꎬ更合适此次设计ꎮＬＣＤ１６０２原理图如图５ꎮ图５㊀ＬＣＤ１６０２原理图３软件电路设计考虑到本次设计需要硬件最大限度地配合输出ꎬ因而首先将所需连接的线路连接起来ꎬ然后就是接通电源ꎬ由于接到了２２０Ｖꎬ所以利用空气开关做一下保护ꎬ通电后ꎬ输出电压信号ꎬ经过功率放大器进行放大ꎬ之后进行分压ꎬ串联一个１０ｋ电阻作为负载ꎬ使负载两端电压达到想要的范围ꎮ而磁环ＣＴ接个电阻ꎬ一端接电压比较器和过零比较器ꎬ输出直接单片机的ＡＤ口ꎬ另一端接单片机的地端ꎮ初始化后ꎬ输出电压信号ꎬ可在示波器上看到相对应的波形ꎮ经过一系列转化成的电压信号进入单片机ꎬ通过单片机的运算ꎬ在ＬＣＤ１６０２显示出电压㊁电流峰峰值以及频率ꎮ改变电压信号的输入ꎬ可改变１６０２上的显示ꎮ软件程序流程图如图６ꎮ图６㊀软件程序流程图７２㊀第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀基于单片机的电流检测装置的实现㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年㊀结语本系统通过采集互感器输出端的电压信号ꎬ经过ＭＳＰ４３０单片机的程序处理ꎬ在ＬＣＤ１６０２上显示出电流值峰峰值㊁频率以及谐波分量ꎮ当电压过小时ꎬ由于采集电路精度的原因ꎬ在ＬＣＤ１６０２上显示的电流有波动ꎮ从而实现了开始的初始设定要求ꎬ作为扩展可在系统中添加时钟电路㊁按键电路㊁温度传感器及报警电路ꎬ通过按键可以调节时间ꎬＬＣＤ１６０２上显示当前温度ꎬ当温度高于设置值时发出警报等ꎮ参考文献[１]李朝青ꎬ刘艳玲.单片机原理及接口技术[Ｍ].北京航空航天大学出版社ꎬ２０１３(７).[２]王友仁ꎬ李东新ꎬ姚睿.模拟电子技术基础教程[Ｍ].科学出版社ꎬ２０１０(１１).[３]康华光.电子技术基础.模拟部分[Ｍ].五版.北京:高等教育出版社ꎬ２００６.[４]王仲夏ꎬ等.基于单片机高精度电子天平设计[Ｊ].电子测试ꎬ２０１７(６).[５]张毅刚ꎬ王少军ꎬ付宁.单片机原理及接口技术[Ｍ].人民邮电出版社ꎬ２０１５(１).[６]余孟尝.数字电子技术基础简明教程[Ｍ].高等教育出版社ꎬ１９８５(９).[７]王仲夏ꎬ等.基于模糊控制的设备安全距离预警系统设计[Ｊ].黑龙江工业学院学报(综合版)ꎬ２０１８(４).ＲｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＣｕｒｒｅｎｔＤｅｔｅｃｔｉｏｎＤｅｖｉｃｅＢａｓｅｄｏｎＳｉｎｇｌｅＣｈｉｐＭｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒＷａｎｇＺｈｏｎｇｘｉａ１ꎬ２ꎬＺｈａｎｇＨａｏ１ꎬＣｈｅｎＬｉｍｉｎｇ１(１.ＷｅｎｔｉａｎＳｃｈｏｏｌꎬＨｏｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＭａ ａｎｓｈａｎꎬＡｎｈｕｉ２４３０００ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＮａｎｊｉｎｇＳｕｎｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｎｓｕｌｔｉｎｇＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＮａｎｊｉｎｇꎬＪｉａｎｇｓｕ２１００００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＴｈｉｓｓｙｓｔｅｍｔａｋｅｓＭＳＰ４３０Ｆ１４９ａｓｔｈｅｃｏｒｅｔｏｄｅｓｉｇｎａｃｏｎｃｉｓｅｃｕｒｒｅｎｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅꎬｗｈｉｃｈｍａｉｎｌｙｉｎｃｌｕｄｅｓｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉｅｒꎬＡＤａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎꎬＬＣＤ１６０２ＬＣＤｄｉｓｐｌａｙａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎ.Ｕｎｌｉｋｅｍｏｓｔｃｕｒｒｅｎｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｓｃｕｒｒｅｎｔｌｙｕｓｅｄꎬｉｔｃａｎｄｅｔｅｃｔｌｏｗｖｏｌｔａｇｅ５Ｖａｎｄｃｉｔｙｐｏｗｅｒ２２０Ｖ.Ｉｔｈａｓａｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄｓｉｍｐｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎꎬａｎｄｉｔｓｃｏｓｔｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｌｏｗｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｏｔｈｅｒｃｕｒｒｅｎｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｓｗｉｔｈｔｈｅｓａｍｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓ.Ｔｈｉｓｓｙｓｔｅｍｍａｉｎｌｙｃａｒｒｉｅｓｏｕｔｉｎｔｅｒｎａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｓｉｇｎａｌｃｏｌｌｅｃｔｅｄｂｙｓｉｎ￣ｇｌｅｃｈｉｐｃｏｍｐｕｔｅｒꎬａｎｄｔｈｅｎｄｉｓｐｌａｙｓｔｈｅｐｅａｋｃｕｒｒｅｎｔꎬｖｏｌｔａｇｅꎬｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｈａｒｍｏｎｉｃｗａｖｅｏｎＬＣＤ１６０２ＬＣＤｓｃｒｅｅｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｐｏｗｅｒａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎꎻＭＳＰ４３０ＦＳｉｎｇｌｅＣｈｉｐＭｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒꎬＬＣＤ１６０２Ｄｉｓｐｌａｙꎬｃｕｒｒｅｎｔｄｅｔｅｃ￣ｔｉｏｎＣｌａｓｓＮｏ.:ＴＰ２３㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＤｏｃｕｍｅｎｔＭａｒｋ:Ａ(责任编辑:宋瑞斌) ８２第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀黑龙江工业学院学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年。

郑州航空工业管理学院毕业论文（设计）2012 届电气工程及其自动化专业 0806072 班级题目基于单片机和霍尔传感器的电流检测装置软件开发姓名学号指导教师职称二О一二年五月五日内容提要本论文以霍尔传感器和AT89C51单片机为核心，设计了一个利用霍尔效应实现电流检测的装置。

该装置在片外扩展A/D转换接口，系统选用ADC0804转换器，电流检测元件采用ACS712霍尔传感器。

在上述硬件基础上，实现了对ADC0804芯片的启动与读写操作，完成对来自ACS712的直流电流信号的A/D转换工作，当A/D转换结束后，ADC0804向CPU发出一个信号，CPU对转换后的数字量进行处理，并将结果通过数码管实时显示出来，达到检测电流的目的。

关键词单片机；霍尔传感器；AT89C51；ADC0804；数码管AbstractIn this thesis, the Hall sensor and the AT89C51 microcon troller as the core design of a Hall effect current sensing de vice. The device to extend the A / D converter interface chip, the system selects the ADC0804 converter current sensing el ement using the ACS712 Hall sensor.The hardware based on the start of the ADC0804 chip and read and write operations to complete the A / D conver ter of the DC current signal from the ACS712, after the end of the A / D converters, the ADC0804 to send a signal to th e CPU, the CPUdigital conversion processing, and real-time d isplay results through digital tube, to achieve the purpose of testing current.Key wordSingle-Chip Microcomputer ；Holzer sensor, AT89C51；ADC0804目录内容提要 (2)Abstract (3)1绪论 (5)1.1 概述 (5)1.2 霍尔传感器的发展趋势 (5)1.3设计思路 (6)2硬件设计简述 (8)2.1单片机原理解析 (8)2.1.1 AT89C51简述 (8)2.2 A/D转换电路 (9)2.2.1 ADC0804简述 (9)2.2.2 ADC0804外围电路 (10)2.3数码管显示电路 (12)2.3.1 MC14522BCP管脚与工作原理 (12)2.3.2 七段数码管引脚与工作原理 (13)2.4 系统整体电路原理图 (14)3软件设计 (16)3.1单片机开发及调试工具 (16)3.2 程序流程图 (16)3.3系统程序设计 (17)3.3.1定时器计数程序 (17)3.3.2外部中断程序 (18)3.3.3初始化MCU程序 (19)3.3.4 ADC0804启动、读取转换程序 (20)3.3.5 ACS712的计算函数程序 (22)3.3.6七段数码管显示程序 (22)3.3.7主程序 (24)4软件系统仿真 (25)4.1仿真软件介绍 (25)4.2系统仿真过程 (26)结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)基于单片机和霍尔的电流检测装置软件设计1．绪论1.1概述近几年来，单片机已逐步深入应用到工农业生产各部门及人们生活的各个方面。

2019年 / 第5期 物联网技术全面感知 Comprehensive Perception230 引 言随着电子技术的发展和进步，小信号在电路中的使用愈加广泛，实际应用中对于小电流信号的采集和监控也越来越重要。

在电路中，通过对电流信号的检测可以在第一时间掌握电路系统或设备的实际运行情况，若出现问题，及时处理。

同时，也可通过对电路中电流的检测了解和分析用户对设备的使用情况。

事实上，电流检测系统可以应用在很多电子设备上，比如智能化家居产品，通信电源等。

小信号检测技术及装置虽然已是一种相对比较成熟的技术，但就检测技术和装置本身而言仍有很大的发展空间。

本系统利用STC15系列单片机和功率放大电路等模块，在实现检测电流大小目标的同时还可以放大该电流[1]。

1 设计方案图1所示为本系统的整体设计框图。

结合实际需求，该系统由以单片机为核心的主控模块和功率放大模块、显示模块及测幅测频模块等构成。

主控部分接收、处理由测幅模块提供的数据，并将分析结果通过显示模块呈现，保证使用者可随时查看系统电流的大小。

图1 硬件设计1.1 主控模块主控模块使用贴片式增强型STC15系列单片机，具有功耗低、内部自带高速A/D 转换模块，宽电压和价格低廉等优点。

1.2 功率放大电路功率放大的主要作用是对设备采集的微小电流信号进行放大。

攻率放大模块是基于TDA2030的功率放大模块，性能优良，被广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音箱等设备。

该模块具有体积小、输出功率大、失真小等特点，由电容、电阻、TDA2030芯片和其外围电路组成。

功率放大电路原理如图2所示。

1.3 测幅和测频电路系统使用测频电路和测幅电路来准确测量电路电流的频率和幅度。

测频电路由电压比较器构成（文中采用LM393作为电压比较器芯片）。

测幅电路选用半波整流电路。

由于二极管存在压降以及线圈测量信号较小等问题，故决定采用运算放大器扩大其信号倍数，在加法器输入端加上二极管的反向压降，以测量输入到系统中的小幅电流，之后再加上外围电路组成测频电路和测幅电路，原理如图3所示。

基于单片机原理的多功能测量仪的设计毕业设计目录设计总说明 (III)General Design Description (V)一 .绪论 (8)1.1课题的研究背景 (8)1.2测量仪表的简介 (8)1.3 51单片机简介 (9)二.电参数测量的理论依据 (11)2.1交流电流、电压有效值的测量 (11)2.2两相间相位差的测量 (12)2.3 单相有功功率、无功功率、视在功率的测量 (13)2.4 三相有功功率的测量 (13)2.5功率因数的测量 (14)三.方案设计 (14)3.1 使用功能要求 (15)3.2 仪器设计的总体框架和各模块的划分 (16)四．硬件电路设计 (18)4.1信号采集电路 (18)4.1.1 电压信号采集电路 (18)4.1.2 电流信号采集电路 (20)4.2整形电路设计 (20)4.3 A/D转换电路 (21)4.4 74ls138译码器 (31)4.5 A/D转换电路 (33)4.6显示电路设计 (34)4.6.1数码管的介绍 (34)4.6.2数码管结构 (36)4.6.3驱动方式 (36)4.6.4适用范围 (38)4.7 CD4511 (39)4.7.1引脚功能 (39)4.7.2工作范围 (40)4.7.3真值表 (40)4.7.4使用方法 (40)4.7.5锁存功能 (41)4.8 通信接口电路 (43)4.8.1 Rs485特点 (43)4.8.2接口 (43)4.8.3 rs485功能 (44)4.8.4 RS-485通信电路 (45)五．系统软件设计 (46)5.1 程序模块的划分 (46)5.2 结构化程序的设计方法 (46)5.3 软件模块 (47)5.3.1 主程序流程图 (47)5.3.2数据采集子程序 (49)5.3.3数据处理程序 (49)5.3.4 A/D转换程序 (51)5.3.5数码管显示 (52)5.3.6 RS485 (52)六．总结与展望 (54)附录A: 总电路图 (57)附录B: 总的系统框图 (58)附录C: 程序 (59)致谢 (64)基于单片机原理的多功能测量仪的设计设计总说明随着电力系统的快速发展，电网容量不断增大，结构日趋复杂，电力系统中实时监控、调度的自动化显得尤为重要，而电力参数的数据采集又是实现自动化的重要环节，如何快速准确地采集系统中各元件的电参数（电压、电流、功率、功率因数等）是实现电力系统自动化的一个重要因素。