數(shù)字電流表課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　電學(xué)參量測量技術(shù)涉及范圍廣，特別是電壓、電流表廣泛適用于學(xué)校、工業(yè)、科研、國防等各種領(lǐng)域，供實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)現(xiàn)場測試用。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，在數(shù)字化、智能化、科技化為主的今天，數(shù)字化電流表已成為電流表設(shè)計(jì)的主要方向，在當(dāng)前電流測量系統(tǒng)心中占有非常重要的位置。本設(shè)計(jì)主要采用AT89C52芯片和ADC0808芯片來完成一個(gè)直流數(shù)

2、字電流表的設(shè)計(jì).有10A、1A、100mA三檔量程的切換,該量程切換是通過按鍵來完成的。測量的結(jié)果通過一個(gè)4位一體的8段數(shù)碼管進(jìn)行顯示。此電流表有三個(gè)部分組成:A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、顯示模塊。A/D轉(zhuǎn)換主要由ADC0808來完成,它負(fù)責(zé)把采集到的模擬量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量,再傳到數(shù)據(jù)處理,進(jìn)行標(biāo)度變換,最后處理好的數(shù)據(jù)送數(shù)碼管顯示.</p><p>　　關(guān)鍵詞： 數(shù)字電流表 AT89C52 A/D轉(zhuǎn)換

3、 LED顯示</p><p><b>　　正 文</b></p><p><b>　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　硬件設(shè)計(jì)框圖</b></p><p>　　1.2 數(shù)字電流表的工作原理</p><p>　　用單片機(jī)及其擴(kuò)展的

4、外部電路先做成一個(gè)理想電壓表[3]，圖1中用G表示。由于通常所說的電流表是指靈敏電流計(jì)其量程太小，不能直接測量電流，僅用于檢測有無電流和電流的方向，所以要想得到一個(gè)有多量程或量程較大的電流表需要將一個(gè)理想電壓表改裝而成。本設(shè)計(jì)是用一個(gè)內(nèi)阻視為無窮大的電壓表并聯(lián)分流電阻而成的數(shù)字電流表。待測電流I隨搬動(dòng)開關(guān)K的位置而流過R1或R2，因而本電流表的兩個(gè)量程就取決于G的滿量程電壓和R1、R2的阻值，記G的滿量程電壓為Ug，根據(jù)歐姆定律Ug=R

5、gIg，若Ug和Rg已知?jiǎng)tIg就是電流表的滿量程電流。</p><p>　　圖1.2.1數(shù)字電流表的基本原理</p><p>　　1.3 防反接保護(hù)、過流保護(hù)電路</p><p>　　用二極管作為防反接保護(hù)，如果電流反向因?yàn)槎O管的作用所以電路就不會(huì)導(dǎo)通。用熔斷器做過流保護(hù),一但輸入的電流大于設(shè)定的值后熔斷器就會(huì)自動(dòng)斷開。電路如圖2所示:</p>&l

6、t;p>　　圖1.3.1過流、防反電路</p><p>　　1.4 量程選擇及量程顯示</p><p>　　方案一、采用純硬件搭建技術(shù)，利用元器件組成量程轉(zhuǎn)換電路。特點(diǎn)：所有硬件多，成本相對較高，但可以簡化軟件編程及調(diào)試。</p><p>　　方案二：采用純軟件編程技術(shù)。特點(diǎn)：硬件簡單，但編程相對復(fù)雜。</p><p>　　方案三：采

7、用軟硬件結(jié)合的方法。特點(diǎn)：軟硬件結(jié)合不禁硬件簡單，軟件編程編程也不算復(fù)雜。</p><p>　　考慮到本設(shè)計(jì)的量程有三個(gè)檔位變化，編程相對簡單且為節(jié)省硬件成本故采用方案三。</p><p>　　本系統(tǒng)量程的選擇通過按鍵來實(shí)現(xiàn).</p><p>　　. 通過判斷哪個(gè)按鍵按下來選擇量程,以及通過實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管來顯示當(dāng)前量程。電路如圖3所示：.</p>

8、<p>　　圖1.4.1 獨(dú)立式鍵盤的量程選擇</p><p>　　1.5 I/V轉(zhuǎn)換、放大及濾波</p><p>　　在調(diào)理電路里，為了使信號(hào)不被電路噪聲所淹沒，放大器要設(shè)置在濾波器的前面，這樣有利于減少電路的等效噪聲即提高了電路接受信號(hào)的能力。</p><p>　　因?yàn)锳DC0808的輸入是電壓信號(hào)所以在A/D轉(zhuǎn)換前要進(jìn)行I/V轉(zhuǎn)換，放大器的輸入端為

9、同項(xiàng)端，其放大倍數(shù)為 。通過CD4051多路模擬來選擇其放大的倍數(shù)。放大后通過RC低通濾波濾波。電路如圖1.5.1 及1.5.2所示：</p><p>　　圖1.5.1 放大、濾波電路</p><p>　　圖1.5.2 放大倍數(shù)選擇電路</p><p>　　1.6 A/D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　A/D轉(zhuǎn)換部分本系統(tǒng)采用了ADC080

10、8芯片. ADC0808是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。ADC0808是ADC0809的簡化版本，功能基本相同。一般在硬件仿真時(shí)采用ADC0808進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，實(shí)際使用時(shí)采用ADC0809進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。</p><p><b>　　內(nèi)部結(jié)構(gòu)</b><

11、/p><p>　　ADC0808是CMOS單片型逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，它有8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器。 </p><p>　　ADC0808引腳功能（外部特性）</p><p>　　ADC0808芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如右圖所示。各引腳功能如下： </p><p>　　1～5和26～28（I

12、N0～I(xiàn)N7）：8路模擬量輸入端。 </p><p>　　8、14、15和17～21：8位數(shù)字量輸出端。 </p><p>　　22（ALE）：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 </p><p>　　6（START）： A／D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少100ns寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）。 </p>

13、<p>　　7（EOC）： A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 </p><p>　　9（OE）：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 </p><p>　　10（CLK）：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。 </p>&l

14、t;p>　　12（VREF（+））和16（VREF（-））：參考電壓輸入端 </p><p>　　11（Vcc）：主電源輸入端。 </p><p>　　13（GND）：地。 </p><p>　　23～25（ADDA、ADDB、ADDC）：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路</p><p>　　其關(guān)系表如下所示 地址信號(hào)與選

15、中通道的關(guān)系</p><p><b>　　極限參數(shù)</b></p><p>　　電源電壓（Vcc）：6.5V </p><p>　　控制端輸入電壓：-0.3V～15V </p><p>　　其它輸入和輸出端電壓：-0.3V～Vcc+0.3V </p><p>　　貯存溫度：-65℃～+150℃ &

16、lt;/p><p>　　功耗（T=+25℃）：875mW </p><p>　　引線焊接溫度：①氣相焊接（60s）：215℃；②紅外焊接(15s)：220℃ </p><p>　　抗靜電強(qiáng)度：400V </p><p>　　ADC0808的輸出端注意:　out8為最低位-out1為最高位，out8-out1分別接單片機(jī)的P0.0—P0.7端。&l

17、t;/p><p>　　本設(shè)計(jì)是將模擬輸入信號(hào)送給IN0的通道，然后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)傳送給單片機(jī)的P0口。電路如圖6所示：</p><p>　　圖1.6.1 A/D轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　1.7 LED顯示電路</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用四位一體的共陰極數(shù)碼管作為顯示測量的結(jié)果與單片機(jī)的P1口相連</p><p&

18、gt;<b>　　電路如下所示</b></p><p>　　圖1.7。1 顯示電路</p><p><b>　　硬件電路圖</b></p><p>　　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)電路圖設(shè)計(jì)附后</p><p><b>　　二、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　

19、　2.1 系統(tǒng)的軟件總設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)采用上電自動(dòng)復(fù)位，上電后初始化程序包括對各種參數(shù)進(jìn)行初始化、清零以及一些端口屬性的設(shè)定，開始進(jìn)行量程判斷，再調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換程序，對輸入信號(hào)進(jìn)行A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)，然后在調(diào)用LED顯示程序，顯示所測量的電流值。其系統(tǒng)框圖9所示</p><p>　　圖2.1.1 系統(tǒng)軟件總框圖</p><p>　　2.2 A/D

20、轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)上電后，初始化各參數(shù)。啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，調(diào)用延時(shí)程序接著判斷A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，結(jié)束則清標(biāo)志位、取數(shù)據(jù)，否則再延時(shí)，繼續(xù)判斷A/D是否結(jié)束.流程圖如圖10所示：</p><p>　　圖2.2.1 A/D轉(zhuǎn)換流程圖</p><p><b>　　2.3 軟件清單：</b></p><p>

21、;　　ORG 0000H</p><p>　　SJMP START</p><p>　　ORG 0080H</p><p>　　LED0 EQU 40H</p><p>　　LED1 EQU 41H</p><p>　　LED2 EQU 42H </p><p>　　LED3

22、 EQU 43H ;存放四個(gè)數(shù)碼管的段碼</p><p>　　ADC EQU 45H ;存放轉(zhuǎn)AD換后的數(shù)</p><p>　　STR BIT P3.0</p><p>　　OE BIT P3.1</p><p>　　EOC BIT P3.2</p><p>　　STA

23、RT: MOV LED0,#00H ;清零</p><p>　　MOV LED1,#00H</p><p>　　MOV LED2,#00H</p><p>　　MOV LED3,#00H</p><p>　　MOV P1,#00H</p><p>　　MOV P2,#0FFH</p>

24、<p>　　MOV P3,#07H</p><p>　　MOV R1,#00H</p><p>　　MOV DPTR,#TABLE ;送段碼首地址到DPTR</p><p>　　WAIT: CLR STR</p><p>　　SETB STR</p><p>　　CLR S

25、TR ;產(chǎn)生下降沿啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換</p><p>　　JNB EOC,$ ;等待轉(zhuǎn)換結(jié)束</p><p>　　SETB OE ;允許輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果</p><p>　　MOV ADC,P0 ;存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換結(jié)果</p><p><b>　　CLR

26、 OE</b></p><p>　　/*****處理并顯示轉(zhuǎn)換結(jié)果***/</p><p>　　MOV A,ADC</p><p>　　MOV R2,#00H</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　RLC A ;把原來的值還原&l

27、t;/p><p><b>　　JNC GO</b></p><p>　　MOV R2,#01H</p><p>　　GO: MOV B,#51</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　CJNE R2,#01H,MEI

28、;r2不等于1就到Mei中</p><p>　　ADD A,#05H</p><p>　　MEI: MOV LED2,A</p><p><b>　　MOV A,B</b></p><p>　　MOV B,#5</p><p><b>　　DIV AB<

29、/b></p><p>　　MOV LED1,A</p><p>　　MOV LED0,B</p><p>　　MOV A,LED2</p><p>　　CJNE A,#10,WU</p><p>　　AJMP NEXT</p><p>　　WU: AJMP NEXT1&l

30、t;/p><p>　　NEXT: MOV LED0,#00H</p><p>　　MOV LED1,#00H</p><p>　　MOV LED2,#00H</p><p>　　MOV LED3,#01H</p><p>　　NEXT1: MOV A, P2</p><p&

31、gt;　　CJNE A,#0FEH,NEXT2</p><p>　　LCALL DISP1</p><p>　　LJMP WAIT</p><p>　　LJMP KEY</p><p>　　NEXT2: CJNE A,#0FDH,NEXT3</p><p>　　LCALL DISP2</

32、p><p>　　LJMP WAIT</p><p>　　LJMP KEY</p><p>　　NEXT3: CJNE A,#0FBH,NEXT1</p><p>　　LCALL DISP3</p><p>　　LJMP WAIT</p><p>　　LJMP KEY <

33、;/p><p>　　/*****顯示程序******/</p><p>　　DISP1: MOV A,LED0 ;10A的電流檔</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　CLR P2.7</p><p>　　MOV P1,A</p><p&g

34、t;　　LCALL DELAY</p><p>　　SETB P2.7</p><p>　　MOV A,LED1</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　CLR P2.6</p><p>　　MOV P1,A</p><p>　　LCA

35、LL DELAY</p><p>　　SETB P2.6</p><p>　　MOV A,LED2</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　CLR P2.5</p><p>　　ORL A,#80H</p><p>　　MOV P1

36、,A</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　SETB P2.5</p><p>　　MOV A,LED3</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　CLR P2.4</p><p>　　MOV P1,A</p

37、><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　SETB P2.4</p><p><b>　　RET </b></p><p>　　DISP2: MOV A,LED0 ;1A的電流檔</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p&g

38、t;　　CLR P2.6</p><p>　　MOV P1,A</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　SETB P2.6</p><p>　　MOV A,LED1</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　CLR

39、 P2.5</p><p>　　MOV P1,A</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　SETB P2.5</p><p>　　MOV A,LED2</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　CLR P2.4 &l

40、t;/p><p>　　ORL A,#80H</p><p>　　MOV P1,A</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　SETB P2.4</p><p>　　MOV A,LED3</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p>

41、;<p>　　CLR P2.7</p><p>　　ORL A,#80H</p><p>　　MOV P1,A</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　SETB P2.7</p><p><b>　　RET</b></p>

42、<p>　　DISP3: MOV A,LED0 ;100ma的電流檔</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　CLR P2.5</p><p>　　MOV P1,A</p><p>　　LCALL DELAY</p><p>　　SETB P2.5

43、</p><p>　　MOV A,LED1</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　CLR P2.4</p><p>　　ORL A,#80H</p><p>　　MOV P1,A</p><p>　　LCALL DELAY</p>

44、;<p>　　SETB P2.4</p><p>　　MOV A,LED2</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　CLR P2.7</p><p>　　MOV P1,A</p><p>　　LCALL DELAY</p><

45、;p>　　SETB P2.7</p><p>　　MOV A,LED3</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><p>　　CLR P2.6</p><p>　　ORL A,#80H</p><p>　　MOV P1,A</p><p&g

46、t;　　LCALL DELAY</p><p>　　SETB P2.6</p><p><b>　　RET </b></p><p>　　/*****按鍵程序******/</p><p>　　KEY: MOV A,#0FFH</p><p>　　MOV P2,A<

47、;/p><p>　　MOV A,P2 </p><p>　　JNB ACC.0,RED</p><p>　　JNB ACC.1,GREEN</p><p>　　JNB ACC.2, BLUE</p><p>　　JMP KEY</p><p>　　RED: CLR

48、 P3.3</p><p><b>　　CLR P3.4</b></p><p><b>　　CLR P3.5</b></p><p><b>　　CLR P3.6</b></p><p>　　LCALL WAIT</p><p>　　LJMP

49、 KEY</p><p>　　GREEN: SETB P3.3</p><p>　　CLR P3.4</p><p>　　CLR P3.5</p><p>　　CLR P3.6 </p><p>　　LCALL WAIT</p><p>　　LJMP KEY<

50、;/p><p>　　BLUE: SETB P3.4</p><p>　　CLR P3.3</p><p>　　CLR P3.5</p><p>　　CLR P3.6</p><p>　　LCALL WAIT</p><p>　　LJMP KEY</p

51、><p>　　/*****延時(shí)子程序******/</p><p>　　DELAY: MOV R6,#10 </p><p>　　D1: MOV R7,#250</p><p>　　DJNZ R7,$</p><p>　　DJNZ R6,D1</p>&

52、lt;p><b>　　RET</b></p><p>　　/*****字型碼表******/</p><p>　　TABLE:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH </p><p><b>　　END</b></p><p>

53、<b>　　三、系統(tǒng)調(diào)試及仿真</b></p><p>　　采用keil軟件進(jìn)行源程序編譯，用proteus軟件對其進(jìn)行仿真。</p><p>　　3.1 量程為100mA的仿真及其顯示結(jié)果</p><p>　　當(dāng)輸入信號(hào)為40mA</p><p>　　3.2 量程為1A的仿真及其顯示結(jié)果</p><

54、p>　　當(dāng)輸入信號(hào)為0.50A</p><p>　　3.3 量程為10A的仿真及其顯示結(jié)果</p><p>　　當(dāng)輸入信號(hào)為8.5A</p><p><b>　　3.4 超量程輸入</b></p><p>　　當(dāng)輸入信號(hào)在量程范圍內(nèi)時(shí)，顯示正常、熔斷器正常：</p><p>　　當(dāng)輸入信號(hào)過

55、大，由于熔斷器的存在，熔斷器會(huì)自動(dòng)斷開其顯示為亂碼顯示：</p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　為期5天的課程設(shè)計(jì)也算是告一段落了，本學(xué)期《測控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)》這門課也算是結(jié)束了。但是，我想對于我來說，我感覺我對于這門課的學(xué)習(xí)還會(huì)繼續(xù)下去！因?yàn)椤稖y控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)》這門課貫穿了我的整個(gè)大學(xué)幾乎80%左右的專業(yè)課，通過這門課，我不僅對大學(xué)

56、中所學(xué)的課程有了進(jìn)一步的系統(tǒng)的理解，讓我更加堅(jiān)定了我選擇“測控技術(shù)與儀器”這個(gè)專業(yè)是對的。而且，我打算考取研究生，進(jìn)一步研究本專業(yè)的內(nèi)容，這是一個(gè)明智的選擇！所以，如果說我今年不幸沒有考上的話，來年我還會(huì)再戰(zhàn)！因?yàn)槲艺J(rèn)為能夠在本專業(yè)中繼續(xù)發(fā)展是很有前途的！</p><p>　　我感覺每次做完一個(gè)課程設(shè)計(jì)，自己的專業(yè)技能好像又進(jìn)了一步，特別是本次課程設(shè)計(jì)，我不僅對以前的部分專業(yè)課大概進(jìn)行了一下系統(tǒng)的復(fù)習(xí)，另外我也學(xué)

57、會(huì)了，在做一個(gè)課題時(shí)， 首先應(yīng)該要有一個(gè)大局觀，就是要先找到系統(tǒng)的總圖，然后在在這個(gè)總體思想的指引下，一步步將所要的東西細(xì)化，等到做完后，要根據(jù)做完的狀況進(jìn)行進(jìn)一步的修改，進(jìn)一步完善，這樣才能做得更好。</p><p>　　在這里，我首先要感謝*老師在本學(xué)期的諄諄教誨，謝謝*老師如此耐心的教導(dǎo)。其次，再次也要感謝一下在本次設(shè)計(jì)中的和我一組的同學(xué)們，謝謝他們的幫助，讓我能夠順利的完成本次課程設(shè)計(jì)！最后還是說一聲謝謝

58、！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1．王福瑞等．《單片微機(jī)測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全》．北京航空航天大學(xué)出版社，1999</p><p>　　2．《現(xiàn)代測控技術(shù)與系統(tǒng)》 韓九強(qiáng) 清華大學(xué)出版社 2007.9</p><p>　　3．《智能儀器》 程德福，林君主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2005年2月&