简易电流表的设计.doc

简易电流表简易电流表 设计人员 指导老师 摘要 摘要 直流电流表测量 通过 AD 转换 对电流采样 把模拟量 转换成数字量 然后通过电片机的控制把电流值通过 LCD 对进行显 示 该系统能够精确测量的直流电流值范围为 10mA 1A 分辨力 分为 10mA 和 1A 两档 这个系统由采样电路 AD 转换电路和显示 电路三部分组成 关键字 关键字 AD 转换器 采样 数字量 电流 引言 引言 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 所 以采用单片机设计的数字式测量仪表已经迎合拉社会的要求和发展 这次设计的是以单片机直流数字电流表 使用简单 读数方便 使 用的范围愈来愈宽 关于这样的设计是有意义的 目录目录 1 1 方案论证与比较方案论证与比较 4 1 1 采样方法方案论证 4 1 2 处理器的选择方案论证 4 1 3 周期性判别与测量方法方案论证 4 2 2 系统设计系统设计 5 2 1 总体设计 5 2 2 单元电路设计 5 2 2 1 前级阻抗匹配和放大电路设计 5 2 2 2 AD转换及控制模块电路设计 6 2 2 3 功率谱测量单元电路设计 6 3 3 软件设计软件设计 7 4 4 系统测试系统测试 8 5 5 结论结论 9 参考文献 参考文献 9 附 1 元器件明细表 9 附 2 仪器设备清单 9 附 3 电路图图纸 10 附 4 程序清单 11 1方案论证与比较方案论证与比较 1 11 1 采样方法比较与选择采样方法比较与选择 方案一 固定放大倍数 使用多个采样电阻采样 方案二 固定采样电阻 使用多个电阻放大不同倍数 分析 采样电阻应该尽量的小 无论是怎么安排电流表的分辨力 都把改变采样电阻 以免影响整个采样电路和结果 所以选择方案 二 1 2AD1 2AD 转换方法比较与选择转换方法比较与选择 本次制作采用 ADC0809 ADC0809 是 8 路模拟中的分时采集 片内有 8 路模拟选通开关 以及形影的通道地址锁存用译码电路 其转换时间为 100us 左右 1 31 3 显示部分比较与选择显示部分比较与选择 方案一 采用八位共阳极 led 数码管进行显示 方案二 采用采用点阵字符型 LCD 液晶显示 论证 方案一八位共阳极 led 数码管显示时钟占用的电路板空间大且不 能显示字符 会让人产生疑惑不能准确的分辨时钟的时分秒 点 阵字符型 LCD 液晶显示 可以显示阿拉伯数字和字符 能工作 在低电压环境下 显示内容丰富 直观 所以选择方案二 2 系统设计 2 12 1 总体设计总体设计 信号经过一个由运放和跟随组成的采样电路 把电压放大到 0 5V 之间 由 ADC0809 8 路模拟中的一路进行采集 把模拟量转换成 数字量送入单片机进行处理 转换 最终输出电流量进行显示 总体设计框架图 2 22 2 单元电路设计单元电路设计 2 2 1 单片机最小电路单片机最小电路 2 2 2 放大电路设计 2 2 3 AD 转换及控制模块电路设计转换及控制模块电路设计 采用 8 位 AD 转换器 ADS7819 进行转换 将转换的数据送 32 位 控制器进行处理 3软件设计 3 1软件执行概述 芯片STC89C52RC 为主控中心 由芯片接收信号 发送 信号对整个系统进行控制 我们在单片机中定义 dang P3 5 作 为对继电器的控制 初始话档在二档 dang 1 当成程序进 行后 改变电阻 且单片机对 AD0809 提供相应的时序 使 AD0809 开始正常工作将模拟量转换为数字量 转换后的数字 在单片机中进行判断 中间变量为 i 进入判断式 1 若此时 j 1 代表此时电流在次档最下值之下 dang 0 AD0809 重新转 换 此时进入单片机重新判断 现在进入表达式 2 若 j 1 将 输入结果在 LCD 中显示 若 j 0 dang 1 重新读 AD0809 再 判断 若 dang 1 j 2 将 AD0809 转换量在 LCD 中显示 若 开始时 dang 0 送入量 i 进入表达式 2 若 j 1 将 AD0809 转换量在 LCD 中显示 若 j 2 将 dang 1 重新读 AD0809 转 换量 再进入表达式 2 此时 j 2 将 AD0809 转换量在 LCD 中显示 若 j 0 或 3 LCD 显示 WRRONG 表示超出量程 循环判断 3 2主控制芯片为 STC89C52RC 测量探头和放大器实现 由于处理 器速度较快 所以采用 c 语言编程方便简单 软件流程图如下 4系统测试 4 1 电流测量 电流表的值LCD 显示的值电流差误差 结果分析 在电路放大过程中存在误差 在将模拟信号转变为 数字信号时产生误差 转换后的数字信号在单片机内部转换时又存 在误差 但误差在可靠范围内 5 结论 由于系统架构设计合理 功能电路实现较好 系统性能优良 稳定 较好地达到了题目要求的各项指标 参考文献 信号与系统 ALAN V OPPENHEIM 著 西安 西安交通大学出 版社 1997 年 数字图像处理学 元秋奇著 北京 电子工业出版社 2000 年 模拟电子线路基础 吴运昌著 广州 华南理工大学出版社 2004 年 数字电子技术基础 阎石著 北京 高等教育出版社 19