摘 要
传统电流测量一般采用电流表和万用表,但随着嵌入式技术与传感器技术的发展数字电流测量实用日益广。本论文描述了交直流数字电流测量系统的设计系统包括微控制器最小系统模块、电流采集模块、AD转换模块、显示模块、电源管理模块等。通过输入电路把交、直流模拟信号送给ADC0809转换为数字信号再送至AT89C52单片机,通过P0口经LCD1602显示出测量值,其中交流信号通过单向桥式整流电路将交流信号转换成直流信号在通过ADC0809转换器。论文还详细阐述了与系统硬件相应的系统软件设计。 本系统经测试运行良好具有一定的实用价值和推广价值。
关键字： 单片机 ，数字电流表 ，A/D
I
Abstract
The traditional current measurement generally use the ammeter and multimeter, but with the development of embedded technology and sensor technology, digital current measurement utility is increasingly widespread. This paper describes the design of the DC and digital current measurement system, the system including the minimum system module of the microcontroller, the current acquisition modules, AD converter module, display module, the power management module. Through the input circuit AC and DC analog signal is sent to the ADC0809 into digital signals and then sent to the AT89C52 microcontroller, the LCD1602 display the measured value through the P0 port; AC signal through the one-way bridge rectifier circuit of the AC signal into a DC signal by the ADC0808 converter. The paper also elaborates the corresponding system software design and system hardware. This system has been tested and runs well, has some practical value and promotional value.
Keywords: single-chip ,digital ammeter, A / D, rectifier circui
II
目 录
1 绪论 ........................................................................................................................................... 1
1.1 课题研究问题 ................................................................................................................. 1 1.2 课题背景及意义 ............................................................................................................. 1 2 背景知识介绍 ........................................................................................................................... 3
2.1 单片机发展详细介绍 ..................................................................................................... 3
2.1.1 单片机的工作原理 ................................................................................................. 4 2.1.2 单片机的基本特点 ................................................................................................. 4 2.2 A/D转换器的介绍 ......................................................................................................... 5 2.3 A/D转换器的工作原理 ................................................................................................. 5 2.4 A/D转换器的基本特点 ................................................................................................. 7 3 系统硬件设计 ........................................................................................................................... 8
3.1 系统整体设计方案 ......................................................................................................... 8 3.2 主控制器模块设计 ......................................................................................................... 8
3.2.1 主控制器的选择 ................................................................................................... 8 3.2.2 AT89C52 .............................................................................................................. 10 3.2.3 AT89C52最小系统 ............................................................................................. 11 3.3 转换模块设计 ............................................................................................................... 11
3.3.1 A/D转换器的选择 ............................................................................................. 11 3.3.2 ADC0809 ............................................................................................................. 11 3.3.3 ADC0809转换电路 ............................................................................................ 12 3.4 数据采集模块的设计 ................................................................................................... 13
3.4.1 直流电流采集电路 ............................................................................................. 13 3.4.2 交流电流采集电路一 ......................................................................................... 13 3.4.3 交流电流采集电路二 ......................................................................................... 13 3.5 显示模块设计 ............................................................................................................... 14 4 系统软件设计 ......................................................................................................................... 15
4.1 系统主控程序设计 ....................................................................................................... 15 4.2 数据采集处理程序设计 ............................................................................................... 16
III
4.3 显示模块程序设计 ....................................................................................................... 17 5 测量结果显示 ......................................................................................................................... 18 6 结论 ......................................................................................................................................... 19 参考文献 .......................................................................................................................................................... 20 致 谢 ........................................................................................................................................... 21
IV
1 绪论
随着微电子技术的迅速发展和超大规模集成电路的出现，特别是单片机的出现，正引起测量、控制仪表领域新的技术革命。采用单片机作为测量仪器的主控制器，这种以单片机为主体的新型智能仪表将计算机与测量控制技术结合在一起，在测量工程自动化测量结果所举处理以及功能的多样化方面取得了巨大的进步。基于单片机的智能综合仪表是基于智能化、数字化、网络化、新一代智能仪表的设计理念，采用智能调理、灵巧总线、工业网络、液晶显示、电子储存技术、综合指示仪表、调节仪表、计算仪表与记录仪表功能。具有高测量控制精度、工可靠性稳定性的特点。通过数字电流表的设计方案，掌握了C语言的编程方，并熟练的运用AT89C52单片机定时器以及ADC0808模/数转换芯片将模拟电流量转变为数字量，然后在液晶显示屏上直接显示数字的电流值。 1.1 课题研究问题
设计一个电流测量模块,可对直流或交流的电流大小进行测量,测量范围为0-10A测量结果可显示或以标准接口方式输出。主要技术指标供电电压:220V+_10%测量范围0—10A 设计拟采用电流耦合器,把大电流转变为小电流,然后再对其采样。控制器可采用其它AT89C52单片机或其它高级处理器。 1.2 课题背景及意义
85C1电流表经过多年来的发展在国内已经形成完整成熟的产业链，上下游厂家近万家。对85C1的生产和发展提供了良好的氛围。据目前统计来看国内生产厂家有近千家大都完成了技术改造。由单一走向全面。 CS5460A是美国Crystal公司推出的一款用于测量电压、电流、功率、能量的集成芯片，该芯片的主要特点是精度高、性能强、成本低且无需微控制器也可独立运行，它是CS5460的增强版。C8051F310是美国Silicon Labs公司推出的一款具有8051内核的高性能单片机，它的运行速度为普通8051单片机的12倍主要特点是高速率、低功耗、外围器件少、可靠性高。
直流大电流测量技术的意义直流大电流测量技术在工业生产和科研实验中有着较广泛的应用，如：在地铁和电气化铁道等直流牵引系统中；电力工业中的高压直流输电系统也有直流大电流的测量问题;在核物理、大功率电子学等科研实验中常常涉及到大电流测量问题。对于测量到的大电流，也有计量、监视、控制及保护等不同的用途，它们对测量准确度指标的要求也不完全一致。对于计量用的测量互感器的准确度要求最高，对保护和控
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