数字电流表设计

1、辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术 课程设计（论文）课程设计（论文）题目：题目： 数字电流表设计数字电流表设计 院（系）：院（系）： 电气工程学院电气工程学院 专业班级：专业班级： 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： （签字） 起止时间：起止时间：2012014 4.06.16-201.06.16-2014 4.06.06.3030 本科生课程设计（论文）I课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室： 本科生课程设计（论文）II注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

2、学 号学生姓名专业班级课程设计（论文）题目数字电流表设计课程设计（论文）任务电流测量范围：05 A；测量精度：0.5；量程自动切换；采用 LED 显示；可用现场提供的 220 V 交流电源。设计任务：设计任务：1. CPU 最小系统设计（包括 CPU 选择，晶振电路，复位电路）2. 电流检测电路设计3. 显示电路及电源电路设计4 程序流程图设计及程序清单编写技术参数：技术参数：1电流测量范围 05 A，工作电源 220V2测量精度：0.5设计要求设计要求：1、分析系统功能，尽可能降低成本，选择合适的单片机、AD 转换器、输出电路等；2、应用专业绘图软件绘制硬件电路图和软件流程图；3、按规定格式

3、，撰写、打印设计说明书一份，其中程序开发要有详细的软件设计说明，详细阐述系统的工作过程，字数应在 4000 字以上。进度计划第 1 天 查阅收集资料第 2 天 总体设计方案的确定第 3-4 天 CPU 最小系统设计第 5 天 电流检测电路设计第 6 天显示电路及电源电路设计第 7 天 程序流程图设计第 8 天 软件编写与调试第 9 天 设计说明书完成第 10 天 答辩指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 本科生课程设计（论文）III摘 要数字电流表就是将模拟电流量经过特殊的电子电路转变为数字量然后在液晶显示屏上直接显示数字的电流表，它比起指针式更

4、精确更稳定。本设计是通过采样电阻及信号放大电路将待测的电流信号 Ii 转换成电压信号 Vi 并放大 100 倍, 由 A/D 转换器采集电压信号，并将电压的模拟量信号转换为数字量信号传输给单片机，由单片机完成对采样信号的处理、分析与计算，最后输出信号驱动四个 8 位 LED 数码管，数码管采用动态显示的方式，用以显示被测的电流值。整个设计的关键部分在于电流采样电路和 A/D 转换器部分，单片机处理部分采样电路需要将很小的电流信号转变成电压信号，故采用比例运算放大电路实现效果。A/D 转换部分采用 ADC0809，将模拟量转变为数字量。单片机处理部分采用 89C51，将数字量处理转换成二进制 B

5、CD 码发送到 LED 显示器。关键词：ADC0809 转换器；单片机 89C51；LED 数码管； 本科生课程设计（论文）IV目录第 1 章 绪论 .11.1 数字电流表概况 .11.2 本文研究内容 .1第 2 章 CPU 最小系统设计.22.1 数字电流表总设计方案 .22.2 CPU 的选择 .22.3 数据存储器扩展 .42.4 复位电路设计 .52.5 时钟电路设计 .62.6 CPU 最小系统图 .7第 3 章 电流检测电路设计 .83.1 采样待测电流 .83.2 A/D 转换电路设计 .93.2.1 A/D 转换器选择.93.2.2 电压模拟量检测接口电路图 .10第 4 章

6、 显示电路及电源电路设计 .114.1 显示电路设计 .114.1.1 LED 动态显示介绍.114.1.2 LED 显示电路硬件连线图.114.2 电源电路设计 .12第 5 章 数字电流表软件设计 .135.1 软件实现功能综述 .135.2 流程图设计 .135.2.1 任务总体流程图设计 .13 本科生课程设计（论文）V5.2.2 模拟量检测子程序流程图设计 .145.2.3 单片机处理子程序流程图设计 .14第 6 章 系统设计与分析 .176.1 系统原理图 .176.2 系统原理综述 .17第 7 章 课程设计总结 .18参考文献 .19 本科生课程设计（论文）1 本科生课程设计

7、（论文）2第 1 章 绪论1.1 数字电流表概况数字电流表是一种更直观、更便捷的电流表，在工业生产中体现出了其优势。数字电流表表具有变送、LED 显示和数字接口等功能通过对电网中各参量的交流采样，经 CPU 进行数据处理将三相电流参数、频率等电参量由 LED 直接显示，同时输出 05V、020mA 或 420mA 相应的模拟电量，与远动装置 RTU 相连；并带有 RS-232 或 485 接口与微机进行数据交换；具有设置显示倍率、多路变送、多量显示的组合功能。电流表是根据通电导体在磁场中受磁场力的作用而制成的。电流表内部有一永磁体，在极间产生磁场，在磁场中有一个线圈，线圈两端各有一个游丝弹簧，

8、弹簧各连接电流表的一个接线柱，在弹簧与线圈间由一个转轴连接，在转轴相对于电流表的前端，有一个指针。当有电流通过时，电流沿弹簧、转轴通过磁场，电流切磁感线，所以受磁场力的作用，使线圈发生偏转，带动转轴、指针偏转。由于磁场力的大小随电流增大而增大，所以就可以通过指针的偏转程度来观察电流的大小，这种电流表叫磁电式电流表。在电路图中，电流表的符号为。电 A流值以“安”或“A为标准单位。1.2 本文研究内容本文将制作简易数字电流表，电流测量范围 05 A，测量精度：0.5，工作电源 220V。电路设计 CPU 最小系统设计（包括 CPU 选择，晶振电路，复位电路），电流检测电路设计，显示电路及电源电路设

9、计，程序流程图设计及程序清单编写，最终由数码管显示测量电流数值。在设计中，采用运算放大器对电流采样，经 A/D 转换器，将电压模拟量转变为数字量，输出给单片机。单片机通过运算，将结果通过 I/O 口传递给 4 个 8 位共阴极 LED 数码管，数码管采用动态扫描工作方式，以显示最终的数值。 本科生课程设计（论文）3采集电流A/D 转换器单片机LED 显示图 2.1 数字电流表工作原理框图第 2 章 CPU 最小系统设计2.1 数字电流表总设计方案本课设将设计数字电流表，数字电流表工作过程原理框图如下：采集电流部分：对待检测的电流信号进行采样，于此同时，考虑到 A/D 转换需要输入电压信号，因此

10、该过程需要将电流信号经过集成运算放大器，放大转化成电压信号后，再输入到 A/D 转换器 ADC0809 中。A/D 转换部分：采用 ADC0809 进行模数转换，并用 74LS373 锁存。A/D 转换是整个设计的核心部分，它涉及到精度的控制，以及数据的转换。单片机部分：由 ADC0809 转换后的数字量通过 I/O 口传送到 89C51 中，通过处理得到电压数值，推算出被检测电流的数值，并将数值传送到 LED 显示模块中。LED 显示部分：由 89C51 控制 4 个 8 位的 LED 数码管，将处理后得到的电流数值结果在 LED 上显示。2.2 CPU 的选择单片微型计算机简称单片机。它是

11、在一块芯片上集成了中央处理器（CPU） ，一定容量的 RAM 和 ROM，定时/计数器以及 I/O 接口电路等部件，构成一个完整的微型计算机。本文中选用的单片机型号为 89C51。89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能 CMOS8 位微处理器。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除 100 次。该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 89C51 是一种高效微控制器，89C2051 是它的 本科生课程设计（论文）4一种精

12、简版本。89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。本科设所用到的单片机引脚如下:1、电源引脚 VSS 和 VCCVCC（40 脚）：电源端。VSS（20 脚）：接地端。2、外接晶体引脚 XTAL1 和 XTAL2XTAL1（19 脚）：外接部晶体和微调电容的一端。它是振荡电路反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。当采用外部振荡器时，此引脚输入外部时钟脉冲。XTAL2（18 脚）：外接部晶体和微调电容的另一端。他是振荡电路反向放大器的输出端。当采用外部振荡器时，此引脚应悬浮。3、控制信号引脚 RESET、ALE/、和EA/VPPPROGPSENRST（9 脚）

13、：复位输入，高电平有效。当振荡器工作时，要保持 RST 引脚有两个机器周期以上的高电平，就可以使单片机复位。ALE/（30 脚）：地址锁存允许信号。此频率为振荡器频率的 1/6。通过PROG用示波器查看 ALE 端是否有脉冲信号输出，可以确认 89C51 芯片的好坏。ALE 信号可以用作对外输出的时钟或定时信号。需要注意的是，每当访问外.EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P212

14、2P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE /P30TXD11RXD1089C51.图 2.2 单片机 89C51 引脚图 本科生课程设计（论文）5部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。在对 89C51 片内 4KB Flash ROM 编程（固化）时，此引脚用于输入编程脉冲。PROG（29 脚）：外部程序存储器的读选通信号。在由外部程序存储器取指PSEN期间，每个机器周期两次有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效PSEN的信号将不出现。PSEN4、输入输出引脚 P0 口、P1 口、P2 口、P3 口P0 口（3239 脚）：P0 口为一个 8 位

15、双向三态 I/O 口。在访问外部存储器时，可分时用作低 8 位地址线和 8 位数据线；在本课设中作为地址数据线总线使用。P1 口（18 脚）：P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，在Flash ROM 编程时，它接收低 8 位地址。在本课设中只用做普通 I/O 口。P2 口（2128 脚）：P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，在访问外部储存器时，它送出高 8 位地址。在对 FlashROM 编程和程序验证时，它接收高 8 位地址和其他控制信号。P3 口（1017 脚）：P3 口是一个带有内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口，可驱动 4 个 LSTTL 门

16、电流。在 89C51 单片机中，这 8 个引脚都有各自的第二功能。89C51 中 P3 口的第二功能，如下表所示：表 2.2 P3 口的第二功能口线第二功能名称P3.0RXD串行数据接收端P3.1TXD串行数据发送端P3.20INT外部中断 0 申请输入端P3.31INT外部中断 1 申请输入端P3.4T0定时器 0 计数输入端P3.5T1定时器 1 计数输入端P3.6WR外部 RAM 写选通P3.7RD外部 RAM 读选通2.3 数据存储器扩展89C51 片内有 128B 的 RAM 存储器，在实际应用中仅仅依靠这 128B 的数据存储器是远远不够的。这种情况下可利用 89C51 单片机所具

17、有的扩展功能，扩展外部数据存储器。89C51 单片机最大可扩展 64KB RAM。常用的数据存储器有静态数 本科生课程设计（论文）6据存储器 RAM 和动态数据存储器，由于在实际应用中，需要扩展的容量不大，所以一般采用静态 RAM，如 SRAM6116，6264.等。在基本扩展电路中，用到地址锁存器。这是因为 P0 口是数据总线和低 8 位地址总线分时复用口，P0 口输出的低 8 位地址必须用地址锁存器进行锁存。常用的地址锁存器有 74LS373，8282，74LS273 等。本课设地址锁存器采用 74LS373，数据存储器采用 6264。74LS373 是带有清除端三态输出的 8D 锁存器，

18、只有清除端 CLRAR 为高电平时，才具有锁存功能，锁存控制端为 11 脚 CLK，且为上升沿锁存。6264 数据存储器，是 8K8 位静态随机存储器，采用 CMOS 工艺制造，单一+5V 电源供电，额定功耗 200mW 典型存取时间 200ns，为 28 线双列直插式封装。2.4 复位电路设计复位操作可以使单片机初始化，也可以是死机状态下的单片机重新启动，因此非常重要。单片机复位都是靠外部复位电路来实现的，在时钟电路工作后，只要在 RESET 引脚上出现 24 个时钟振荡脉冲以上的高电平，单片机就能实现复位。复位电路的第一功能是上电复位。一般危机电路正常工作需要供电电源为EA /V P31X

19、 119X 218R ESE T9R D17W R16IN T012IN T113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PS EN29A LE/P30TX D11R X D1089C51D 03Q 02D 14Q 15D 27Q 26D 38Q 39D 413Q 412D 514Q 515D 617Q 616D 718Q 719O E1LE1174LS 373A 010A 19A 28A 37A

20、 46A 55A 64A 73A 825A 924A 1021A 1123A 122C S120C S226W E27O E22D 011D 112D 213D 315D 416D 517D 618D 7196264V CC图 2.3 89C51 与 6264 的接口电路 本科生课程设计（论文）75V5%，即 4.755.25V。由于微机电路是时序数字电路，它要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当 VCC 超过 4.75V 低于 5.25V 以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤出，微机电路开始正常工作。复位电路工作原理如图 2.4 所示，是按键式复位电路。VCC 上电时，电容器C 充电

21、，在电阻 R2 上出现电压降，RESET 引脚为高电平，使得单片机复位；几个毫秒之后，电容 C 充电完成，电阻 R2 上电流降为 0，电压也为 0，复位结束，使得单片机进入工作状态。工作期间，按下 RST 按键，电容器 C 放点，松手后循环上述过程。按键的时间决定复位的时间。2.5 时钟电路设计时钟电路用于产生单片机工作所需的时钟信号。时钟信号可以由两种方式产生：内部时钟方式和外部时钟方式。时钟电路是单片机系统的核心部分之一，它可以简单定义成如下两点：（1） 、这是产生像时钟一样准确的振荡电路。（2） 、单片机系统内，任何工作都按时间顺序。用于产生这个时间的电路部分就是时钟电路。51 单片机最

22、小系统晶振 Y1 也可以采用 6MHz 或者 11.0592MHz，在正常工作的情况下可以采用更高频率的晶振，51 单片机最小系统晶振的振荡频率直接影响C20 FR 120 0R 21k R E TV CCR E SE T图 2.4 按键电平复位电路 本科生课程设计（论文）8单片机的处理速度，频率越大处理速度越快。本课题中选择的时钟方式是内部时钟方式，内部时钟发生器实质上是一个二分频的触发器，其输出是单片机工作所需的时钟信号，所以选择的晶振频率为11.2MHz，电容 C1、C2 均为 33pF。时钟电路一般由晶体振荡器、晶振控制芯片和电容组成。其硬件连线如图2.5 所示：2.6 CPU 最小系

23、统图在经过数据存储器扩展、复位电路设计、时钟电路设计后，构成了单片机最小系统硬件电路图，如图 2.6：EA /V P31X 119X 218R ESE T9R D17W R16IN T012IN T113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PS EN29A LE/P30TX D11R XD108051D 03Q 02D 14Q 15D 27Q 26D 38Q 39D 413Q 412D 514

24、Q 515D 617Q 616D 718Q 719O E1LE1174LS 373A 010A 19A 28A 37A 46A 55A 64A 73A 825A 924A 1021A 1123A 122C S120C S226W E27O E22D 011D 112D 213D 315D 416D 517D 618D 7196264V CC1kC 1C 2振 振R ETV CCR 1200R 21kC20F图 2.6 单片机 CPU 最小系统接线图C133pFC233pF振振12MH zXT AL 1XT AL 2图 2.5 振荡电路 本科生课程设计（论文）9 本科生课程设计（论文）10第 3

25、 章 电流检测电路设计3.1 采样待测电流由于 ADC0809 转换器只能将电压的模拟量信号转变为数字量信号，所以要将待测的电流信号转换成电压信号，本文采用集成运算放大器，具体电路如图 3.1所示：待测电流（Ii）经分压电阻 R5 流入一个阻值很小的电阻 R6（0.05） ，R6另一端接地，R6 则会产生一个微弱的电压信号，输入由运放 AR1、R3、R4 构成的比例放大电路中，则有：iiiARVVkVRRV100101341此时的电压与输入电压反相，需要反相器，故将 VAR1 通过 AR2 进行反相，则输出的 Vo=100Vi这样，就将待测的电流信号成功转化成了电压信号，并且放大 100 倍有

26、利于A/D 转换器数据处理。R510R60.05R31OR41k321411AR2A321411AR1AIiV 03.1 电流信号转换放大电路图 本科生课程设计（论文）113.2 A/D 转换电路设计3.2.1 A/D 转换器选择结合任务书和本课设数字电流表要求，对 A/D 转换器进行了选择，选定使用ADC0809 模数转换器。ADC0809 是美国国家半导体公司生产的 CMOS 工艺 8 通道，8 位逐次比较式 CMOSA/D 模数转换器。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。其主要特性如下：1）8 路输入通道

27、，8 位 A/D 转换器，即分辨率为 8 位。2）具有转换起停控制端。3）转换时间为 100s(时钟为 640kHz 时)4）单个+5V 电源供电5）模拟输入电压范围 0+5V，不需零点和满刻度校准。在工作过程中，ADC0809 首先输入 3 位地址，并使 ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通 8 路模拟输入之一到比较器。START 上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A/D 转换，之后 EOC 输出信号变低，指示转换正在进行。直到A/D 转换完成，EOC 变为高电平，指示 A/D 转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当 OE 输入高电平时，输出三态门打

28、开，转换结果的数字量输出到数据总线上。转换数据的传送 A/D 转换后得到的数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送的关键问题是如何确认 A/D 转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。为此可采用下述三种方式。（1）定时传送方式对于一种 A/D 转换器来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如 ADC0809 转换时间为 128s，相当于 6MHz 的 MCS-51 单片机共 64 个机器周期。可据此设计一个延时子程序，A/D 转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换肯定已经完成了，接着就可进行数据传送。（2）查询方式A/D 转换芯片由表明转换完成的状态信号，例如 ADC08

29、09 的 EOC 端。因此可以用查询方式，测试 EOC 的状态，即可确认转换是否完成，并接着进行数据传送。 本科生课程设计（论文）12（3）中断方式把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。不管使用上述哪种方式，只要一旦确定转换完成，即可通过指令进行数据传送。首先送出口地址并以信号有效时，OE 信号即有效，把转换数据送上数据总线，供单片机接受。3.2.2 电压模拟量检测接口电路图电压模拟量检测接口电路如图 3.2.2 所示图 3.2.2 是 ADC0809 与 89C51 单片机的典型接口电路，有图可以看出，其与单片机接口十分简单。89C51 单片机通过地址线

30、 P2.7 和读写信号来控制转换器模拟输入通道地址锁存，启动和输出允许，ALE 为其他地址锁存控制信号。根据图3.2.2 中的接线方案，8 个模拟输入通道（IN0IN7）的地址分别为EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE /P30TXD11RXD1089C51D03Q02D14Q15D27Q26D

31、38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE1174LS373IN-026msb2-1212-220IN-1272-3192-418IN-2282-582-615IN-312-714lsb2-817IN-42EOC7IN-53ADD-A25IN-64ADD-B24ADD-C23IN-75ALE22ref(-)16ENABLE9ST ART6ref(+)12CLOCK10ADC0809VCC图 3.2.2 电压模拟量检测接口电路 本科生课程设计（论文）137FF8H7FFFH。输入电压信号经 ADC0809 转换后经地址锁存器 74LS373，最后输出到

32、89C51单片机中，以进行下一步的处理。其中 IN-0 与检测电压 Vo 相连，为转换器ADC0809 提供模拟量输入。 本科生课程设计（论文）14第 4 章 显示电路及电源电路设计4.1 显示电路设计LED 显示器有静态显示和动态显示两种显示方式。静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应段的发光二极管恒定的导通或截至，并且显示器的各位可同时显示。但 N 位静态显示器要求有 N8 根 I/O 口，占用 I/O 口线资源较多。故在位数较多时往往不采用静态显示，而是采用动态显示方式。显示电路部分采用八位共阴极 LED 数码管作为输出显示部分，LED 数码管采用动态显示方式。由于设计要求规定：检测

33、 05A 电流，检测精度 0.5%，则需要保留 4 位有效数字，因此需采用 4 个 LED 数码管。4.1.1 LED 动态显示介绍所谓动态显示，就是一位一位地轮流点亮显示器的各个位（扫描） ，对于显示器的每一位而言，每隔一段时间点亮一次。显示器的亮度既与导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例有关。在多位 LED 显示时，为了简化电路，降低成本，通常将所有位的段选线并联在一起，由一个 8 位 I/O 口控制，形成段选线的多路复用。而各位的共阴极点或共阳极点分别有相应的 I/O 口线控制，实现各位的分时选通。8 位 LED 动态显示电路只需要两个 8 为 I/O 口。其中一个控制段选码，另一

34、个控制位选。由于所有位的段选码皆由一个 8 位 I/O 口控制，因此，在每个瞬间，8 位 LED 可能显示相同的字符。要想每位显示不同的字符，必须采用扫描显示方式，即在一瞬间只使某一位显示相应字符。再次瞬间，段选码由控制 I/O 口输出相应字符电平，位选 I/O 口输出位选码（共阴极送低电平、共阳极送高电平）以保证该位显示的相应字符。如此轮流，使每位显示该位应显示字符，并延时一段时间，以造成视觉暂留效果。4.1.2 LED 显示电路硬件连线图 其所用电路图如图 4.1.2 本科生课程设计（论文）15该电路中选用 4 个 LED 数码管，八个段选端共同接入同一总线中，三个位选端接另一总线中，这样

35、就实现了 LED 动态显示。4.2 电源电路设计单片机的电源电路一般由 USB 接口提供 220V 的工作电压，驱动单片机工作，图 4.2 提供了一种可为单片机供电的电源电路设计方案。1234Vin1GND2Vout3图 4.2 电源电路图abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpLED1abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpLED2abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpLED3abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpLED4图 4.1.2 LED 数字显示电路图 本科生课程设计（论文）16 本科生课程设计（论文）17第

36、 5 章 数字电流表软件设计5.1 软件实现功能综述单片机得到经 A/D 转换器转换后的电压数字信号，该电压值为：Vo=100Vi=100R0Ii=1000.05Ii= 5Ii5oVIi所以单片机中软件部分，需要将接收到的数字量除以5，便可得到所检测的电流信号的数值。5.2 流程图设计5.2.1 任务总体流程图设计先阐述主程序要完成的功能，然后画出流程图。主程序的流程大致分为以下 6 个部分：启动系统、系统初始化、采样数据、A/D 转换、单片机处理、输出显示。其中，采样数据部分包括对电流信号的接收以及简单的电流电压转换。送 A/D 转换部分为模数转换，将采样的模拟量转变为单片机课识别的数字量。

37、单片机计算部分包括对数字量的数学化处理。输出显示部分即显示计算得到的数值。具体主程序流程图如图 5.2.1 所示：图 5.2.1 主程序流程图 本科生课程设计（论文）18 5.2.2 模拟量检测子程序流程图设计模拟量检测部分需要将待测电流信号转化成电压信号，经放大电路放大后传送给单片机。模拟量检测部分流子程序流程图如图 5.2.2 所示：5.2.3 单片机处理子程序流程图设计单片机处理过程需要将接受到的数字量除以 5，即得到待测电流的实际值，再将计算后的数值在单片机处理下转换成二进制代码，传送给 LED 的段选端，在位选端的控制下在 LED 数码管上显示待测电流的实际值。流程图如图 5.2.3

38、 所示单片机软件部分程序代码为：ORG 0000H SJMP STARTORG 0080HLED1 EQU 40H LED2 EQU 41HLED3 EQU 42H LED4 EQU 43H ;存放四个数码管的段码接受数字量转换成二进制LED 显示该值除以 5图 5.2.3 单片机处理子流程图检测电流信号检测电压信号A/D 转换单片机处理图 5.2.2 模拟量子程序流程图 本科生课程设计（论文）19DC EQU 45H ;存放转 AD 换后的数 STR BIT P3.0 OE BIT P3.1 EOC BIT P3.2 START: MOV LED1,#00H;清零 MOV LED2,#00H

39、 MOV LED3,#00H MOV LED4,#00H MOV P1,#00H MOV P2,#0F1H MOV P3,#9FH MOV R1,#00H MOV DPTR,#TABLE ;送段码首地址到 DPTRWAIT: CLR STR SETB STR CLR STR ;产生下降沿启动 AD 转换 JNB EOC,$ ;等待转换结束 SETB OE ;允许输出转换结果 MOV ADC,P0 ;存储转换结果 CLR OE MOV A,ADC MOV R2,#00H CLR C RLC A JNC GO MOV R2,#01HGO: MOV B,#51 ;数据送显示前的处理 DIV AB C

40、JNE R2,#01H,MEI ADD A,#05HMEI: MOV LED2,A ;测量结果送到数码管显示 MOV A,B MOV B,#5 本科生课程设计（论文）20 DIV AB MOV LED2,A MOV LED1,B MOV A,LED3 CJNE A,#10,WU AJMP NEXTWU: AJMP NEXT1NEXT: MOV LED1,#00H MOV LED2,#00H MOV LED3,#00H MOV LED4,#01HNEXT1: CJNE R1,#03H,NEXT2 LCALL DISP3 JB P3.7,WAIT LJMP KEYNEXT2: CJNE R1,#0

41、2H,NEXT3 LCALL DISP2 JB P3.7,WAIT LJMP KEYNEXT3: LCALL DISP1 JB P3.7,WAIT LJMP KEY 本科生课程设计（论文）21 本科生课程设计（论文）22第 6 章 系统设计与分析6.1 系统原理图系统原理图如图 6.1 所示：6.2 系统原理综述该系统原理图共分为四大模块：电流采样模块：使电流信号通过微小电阻后产生一个微弱的电压信号，经放大电路将该电压放大 100 倍后作为 A/D 转换器的模拟量输入。A/D 转换模块：使用 ADC0809 将模拟的电压信号输入，经过转换后成为数字量输入到单片机中进行运算处理。单片机处理模块：

42、使用单片机 89C51 将数字量输入进行处理计算出电流的实际值并且转换成二进制代码，作为数码管的段选码。显示模块：单片机经过计算后，将计算结果的段选码通过 I/O 口传输到 LED数码管，数码管采用动态扫描方式，分别由 8 个段选和 3 个位选控制，显示待测电流的大小。abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpLE D1abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpLE D2abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpLE D3abfcgdeDPY1234567abcdefg8dpdpLE D4EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16

43、INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE /P30TXD11RXD1089C51D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE1174LS373IN-026msb2-1212-220IN-1272-3192-418IN-2282-582-615IN-312-714lsb2-817IN-42EOC7IN-53ADD-A25IN-64ADD-B24ADD-C23IN-75ALE22ref(-)16E