自检报告

目录一、设计目的 (2)二、功能要求 (2)三、霍尔效应测电流的工作原理 (2)<1>信号调理电路 (3)<2>差分放大电路 (3)(1)对差模输入信号的放大作用 (3)(2)对共模输入信号的抑制作用 (3)<3>滤波电路 (4)四、AT89C52单片机 (5)五、AD574 (6)六、小结 (8)七、参考文献 (8)一、设计目的基于霍尔电流传感器的单相交流电流测量系统的设计（通过单片机对电流的测量）二、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——5A 电流，检测精度0.1A ；3、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 显示三、霍尔效应测电流的工作原理根据电磁学理论，通电直导线周围产生电磁场，而且磁场强度B 与通过的电流成正比，，与距离r 成反比。

霍尔传感器主要是通过检测流过导体的电流来测量在导体周围产生的磁场大小。

传感器的输出电压与磁场的大小呈线性关系，因此，传感器的输出电压直接与电流成线性关系。

无限长的细直导线周围产生的磁场为rI r H π2)(= 在真空（或空气）中，磁感应强度B 为H B 0μ=如果 m H /10470-⨯=πμ则 rI B ⨯⨯=-7102 式中：B 为磁感应强度，T ；I 为导体中流过的电流，A ；r 为距离，m ；0μ为导磁率。

例如：I=5A 的导线在r=2mm 处产生的磁场：T B 0005.0002.051027=⨯⨯=- 使用灵敏度为300V/T 的磁集极霍尔传感器检测，输出为V T V T V o u t 15.0/3000005.0=⨯=霍尔电流传感器原理图 <1>信号调理电路信号调理电路：信号调理将您的数据采集设备转化成一套完整的数据采集系统，这是通过帮助您直接连接到广泛的传感器和信号类型来实现。

关键的信号调理技术可以将数据采集系统的总体性能和精度提高10倍。

信号调理期简单的说可以家那个待测信号通过放大、滤波等操作转换成采集设备能够识别的标准信号。

是指利用内部的电路（如滤波器、转换器等）来改变输入信号类型并输出。

<2>差分放大电路(1)对差模输入信号的放大作用 当差模信号Vid 输入(共模信号Vic=0)时，差放两输入端信号大小相等、极性相反，即Vi1=－Vi2=Vid/2,因此差动对管电流增量的大小相等、极性相反，导致两输出端对地的电压增量， 即差模输出电压V od1、V od2大小相等、极性相反，此时双端输出电压V o=V od1－V od2=2V od1=V od,可见，差放能有效地放大差模输入信号。

要注意的是：差放公共射极的动态电阻R em 对差模信号不起(负反馈)作用。

(2)对共模输入信号的抑制作用当共模信号Vic 输入(差模信号Vid=0)时，差放两输入端信号大小相等、极性相同，即Vi1=v I2=Vic,因此差动对管电流增量的大小相等、极性相同，导致两输出端对地的电压增量，即差模输出电压V oc1、V oc2大小相等、极性相同，此时双端输出电压V o=V oc1－V oc2=0,可见，差放对共模输入信号具有很强的抑制能力。

仪用放大器：它是由运放A1、A2按同相输入法组成第一级差分放大电路，运放A3组成第二级差分放大电路。

在第一级电路中v1、v2分别加到A1和A2的同相端，R1和两个R2组成的负反馈网络，引入了负反馈，两运放A1、A2的两输入端形成虚短和虚断，因而有v r1=v3-v2和v r1/R1=（v3-v4）（2R2-R1），故得v3-v4=（2R2+R1）/v R1=（1+2R2/R1）（v1-v2）可得v0=-R4(1+2R2/R1)（v1-v2）因为AD转换器的量程为10V,所以放大器增益为10V/（2*0.15A)=33.3倍。

于是电路的电压增益为A v=v0/(v1-v2)= -R4（1+2R2/R1）/R3= -33.3倍差动放大电路在仪用放大器中，通常R2、R3和R4为给定值，R1用可变电阻代替，调整R1的值，即可改变电压增益A。

由于输入信号v1和v2都是从A1A2的同相端输入，前已提及，电路出现虚短和虚断的现象，因而流入电流的电流等于0，所以输入电阻Ri →无穷大。

目前，这种仪用放大器已有多种型号的单片集成电路产品，在测量系统中应用很广。

此外，在电路对称的条件下，差放具有很强的抑制零点漂移及抑制噪声与干扰的能力。

<3>滤波电路带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带阻滤波器的概念相对。

一个模拟带通滤波器的例子是电阻-电感-电容电路(RLC circuit)。

这些滤波器也可以用低通滤波器同高通滤波器组合来产生.四、AT89C52单片机AT89C52 是美国ATME 公司生产的低电压，高性能CMOS 8 位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM ），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51 指令系统及8052 产品引脚兼容，片内置通用8 位央处理器（CPU）和Flash 存储单元，功能强大AT89C52 单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。

1、主要性能参数·与MCS-51 产品指令和引脚完全兼容·8k 字节可擦写Flash 闪速存储器·1000 次擦写周期·全静态操作：0Hz－24MHz·三级加密程序存储器·256 ×8 字节内部RAM·32 个可编程I ／O 口线·3 个16 位定时／计数器·8 个断源·可编程串行UART 通道·低功耗空闲和掉电模式2、功能特性概述AT89C52 提供以下标准功能：8k 字节Flash 闪速存储器，256 字节内部RAM，32 个I ／O 口线，3 个16位定时／计数器，一个6 向量两级断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。

同时，AT89C52 可降至0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。

空闲方式停止CPU 的工作，但允许RAM，定时／计数器，串行通信口及中断系统继续工作。

掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

五、AD574AD574A是AD574（Analog）推出的单片高速12位逐次比较型A/D转换器，内置双极性电路构成的混合集成转换芯片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D转换器，其主要功能特性如下：分辨率：12位非线性误差：小于±1/2LSB或±1LSB转换速率：25us模拟电压输入范围：0—10V和0—20V，0—±5V和0—±10V两档四种电源电压：±15V和15V数据输出格式：12位/8位芯片工作模式：全速工作模式和单一工作模式AD574A的引脚说明：[1]. Pin1(+V)——+5V电源输入端。

[2]. Pin2(12/8)——数据模式选择端，通过此引脚可选择数据纵线是12位还是8位输出。

[3]. Pin3(CS)——片选端。

[4]. Pin4(A0)——字节地址短周期控制端。

与端用来控制启动转换的方式和数据输出格式。

须注意的是，端TTL电平不能直接+5V或0V连接。

[5]. Pin5(R/C)——读转换数据控制端。

[6]. Pin6(CE)——使能端。

现在我们来讨论AD574A的CE和A0对其工作状态的控制过程。

在CE=1、CS=0同时满足时，AD574A才会正常工作，在AD574处于工作状态时，当R/C=0时A/D转换，当R/C=1是进行数据读出。

和A0端用来控制启动转换的方式和数据输出格式。

A0=0时，启动的是按完整12位数据方式进行的。

当A0=1时，按8位A/D转换方式进行。

当R/C=1，也即当AD574A处于数据状态时，A0和R/C控制数据输出状态的格式。

当R/C=1时，数据以12位并行输出，当R/C=0时，数据以8位分两次输出。

而当A0=0时，输出转换数据的高8位，A0=1时输出A/D转换数据的低4位，这四位占一个字节的高半字节，低半字节补零。

其控制逻辑真值表见表1。

[7]. Pin7(V+)——正电源输入端，输入+15V电源。

[8]. Pin8(REF OUT)——10V基准电源电压输出端。

[9]. Pin9(AGND)——模拟地端。

[10]. Pin10(REF IN)——基准电源电压输入端。

[11]. Pin(V-)——负电源输入端，输入-15V电源。

[12]. Pin1(V+)——正电源输入端，输入+15V电源。

[13]. Pin13(10V IN)——10V量程模拟电压输入端。

[14]. Pin14(20V IN)——20V量程模拟电压输入端。

[15]. Pin15(DGND)——数字地端。

[16]. Pin16—Pin27(DB0—DB11)——12条数据总线。

通过这12条数据总线向外输出A/D转换数据。

[17]. Pin28(STS)——工作状态指示信号端，当STS=1时，表示转换器正处于转换状态，当STS=0时，声明A/D转换结束，通过此信号可以判别A/D转换器的工作状态，作为单片机的中断或查询信号之用。

AD574A的工作模式：以上我们所述的是AD574A的全控状态，如果需AD574A工作于单一模式，只需将CE、端接至+5V电源端，和A0接至0V，仅用端来控制A/D转换的启动和数据输出。

当=0时，启动A/D转换器，经25us 后STS=1，表明A/D转换结束，此时将置1，即可从数据端读取数据。

AD574A控制端标志意义C C R/C 12/8 A0 工作状态E S0 X X X X 禁止x 1 X X X 禁止1 0 0 X 0 启动12位转换1 0 0 X 1 启动8位转换1 0 1 接+5V X 12位并行输出有效1 0 1 接0V 0 高8位并行输出有效1 0 1 接0V 1 低4位并行输出有效本设计中用到AT89C52单片机、八位ADC AD574、六位八段显示数码管LED，必要的电阻、电容元件等。

六、小结一周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。

在设计过程中，和同学一起相互探讨，相互学习。

体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用，突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。