基于單片機(jī)的直流電壓電流檢測(cè)的設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)的直流電壓電流檢測(cè)的設(shè)計(jì)一設(shè)計(jì)要求用單片機(jī)做一個(gè)電壓，電流檢測(cè)裝置。(1)電壓的范圍：DC10-36V,要求精度1%以內(nèi)。(2)電流DC0.1-3A,要求精度1%以內(nèi)。(3)用液晶顯示電壓，電流值(4)通過(guò)按鍵可切換電壓，電流顯示。(5)每組做一個(gè)實(shí)物，實(shí)物要求用通用板焊接完成，單片機(jī)自選。二設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介：利用單片機(jī)系統(tǒng)與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、顯示模塊，按鍵選擇等的結(jié)合構(gòu)建直流電壓電流表。由于單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)成熟，利用單片機(jī)系統(tǒng)的軟硬件結(jié)合，可以組裝出許多的應(yīng)用電路來(lái)。此方案的原理是模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換芯片的基準(zhǔn)電壓端，被測(cè)量電壓輸入端分別輸入基準(zhǔn)電壓和被測(cè)電壓。模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換芯片通過(guò)按鍵選擇

2、模塊將被測(cè)量電壓或電流輸入端所采集到的模擬電壓或電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò)對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程，使單片機(jī)系統(tǒng)能按規(guī)定的時(shí)序來(lái)采集這些數(shù)字信號(hào)，通過(guò)一定的算法計(jì)算出被測(cè)量電壓或電流的值。最后單片機(jī)系統(tǒng)將計(jì)算好了的被測(cè)電壓電流值按一定的時(shí)序送入顯示電路模塊加以顯示。.單片機(jī)簡(jiǎn)介及本設(shè)計(jì)單片機(jī)的選擇在這一設(shè)計(jì)中，我們涉及到了一個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)模塊一一單片機(jī)系統(tǒng)模塊，而目前單片機(jī)的種類是很繁多的，主要有主流的8位單片機(jī)和高性能的32位單片機(jī)，結(jié)合本設(shè)計(jì)各方面因素，8位單片機(jī)對(duì)于本設(shè)計(jì)已經(jīng)是綽綽有余了，但將用哪一種類8的單片機(jī)呢。單片機(jī)是指一個(gè)集成在一塊芯片上的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具有一個(gè)完整計(jì)算

3、機(jī)所需要的大部分部件：CPU內(nèi)存，總線系統(tǒng)等。而目前常用的單片機(jī)的8位有51系列單片機(jī),AVR單片機(jī),PIC單片機(jī)。應(yīng)用最廣的8位單片機(jī)還是intel的51系列單片機(jī)。51系列單片機(jī)的特點(diǎn)是：硬件結(jié)構(gòu)合理，指令系統(tǒng)規(guī)范，加之生產(chǎn)歷史悠久，世界有許多芯片公司都買了51的芯片核心專利技術(shù)，并在其基礎(chǔ)上擴(kuò)充其性能，使得芯片的運(yùn)行速度變得更快，性價(jià)比更高。AVR單片機(jī)是atmel公司推出較新的單片機(jī)，它的顯著特點(diǎn)是：高性能，低功能，高臺(tái)匕速度，指令單周期為主，但性格方面比51單片機(jī)要高。有專門的I/O方向寄存器。雖然有轉(zhuǎn)強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)電壓，但片機(jī)方便。I/O口使用不比51單PIC單片機(jī)系列是美國(guó)微芯公司的產(chǎn)

4、品，也是市面上增長(zhǎng)最快的單片機(jī)之一，屬精簡(jiǎn)指令集單片機(jī)，其特點(diǎn)是：高速度，高性能，但在性格方面比51單片機(jī)要高，也有專門的I/O方向寄存器，I/O口使用不比51單片機(jī)方便。MSP430系列單片機(jī)是美國(guó)德州儀器(TI ) 1996年開(kāi)始推向市場(chǎng)的一種16位超低功耗、具有精簡(jiǎn)指令集(RISC)的混合信號(hào)處理器(MixedSignalProcessor)。稱之為混合信號(hào)處理器，是由于其針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求，將多個(gè)不同功能的模擬電路、數(shù)字電路模塊和微處理器集成在一個(gè)芯片上，以提供“單片”解決方案。該系列單片機(jī)多應(yīng)用于需要電池供電的便攜式儀器儀表中。51系列和msp430系列有學(xué)過(guò)，比較熟悉，其他的比較陌生

5、，因此優(yōu)先考慮51系列和msp430系列。方案一：16位自帶ADC采用TI公司的msp430fl49單片機(jī)，該單片機(jī)是超低功耗的含豐富的外設(shè)。片內(nèi)有12位的ADC分表率高，可滿足1%的精度要求。該單片機(jī)的工作電壓是1.8V-3. 3V o需要電源轉(zhuǎn)換電路。統(tǒng)電路。將轉(zhuǎn)換電路的輸出接到msp430f 149 的 P6 口,msp430f 149 最小系該端口是ADC轉(zhuǎn)換器的模擬輸入通道。MSP430F149自帶12位AD,無(wú)需外接AD轉(zhuǎn)換器，很方便，編程也相對(duì)簡(jiǎn)單，但是市場(chǎng)上只有貼片芯片，焊接很困難，且價(jià)格比較貴。方案二：采用Inntel生產(chǎn)的89c52。采用51系列的AT89c52,它是低電壓

6、、低功耗、高性能的CMOS單片機(jī)，片內(nèi)含8KB的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器和256B的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，32個(gè)I/O口線，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路，并與MCS-51系列單片機(jī)兼容。在設(shè)計(jì)中，單片機(jī)起著連接硬件電路與程序運(yùn)行及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的任務(wù)，一方面,它將A/D轉(zhuǎn)換器、顯示器和語(yǔ)音芯片等通過(guò)I/O口地址線和數(shù)據(jù)線連接起來(lái)。芯片沒(méi)有AD轉(zhuǎn)換部分，需要外接AD轉(zhuǎn)換芯片。89c52我們比較熟悉，價(jià)格便宜，直插式，方便焊接，且符合實(shí)驗(yàn)要求。對(duì)比考慮下，我們選擇51系列的89C52芯片。四.模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換芯片的選擇在本設(shè)計(jì)中，模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換模塊是一個(gè)重要的模塊，它關(guān)系到最后數(shù)電

7、壓電流值的精確度。所以，A/D芯片的選擇是設(shè)計(jì)過(guò)程中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。1 .常用的A/D芯片簡(jiǎn)介常用的A/D芯片有AD0809,AD0832,TLC2543c等幾種。下面簡(jiǎn)單介紹一下這三種芯片。AD0809是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，它是由一個(gè)8路的模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用行轉(zhuǎn)換。些A/D轉(zhuǎn)換器是的特點(diǎn)是8位精度，屬于并行口，如果輸入的模擬量變化大快，必須在輸入之前增加采樣電路。AD0832也是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，可支持致命傷個(gè)單端輸入通道和一個(gè)差分輸入通道。它易于和

8、微處理器接口或獨(dú)立使用；可滿量程工作；可用地址邏輯多路器選通各輸入通道。TLC2543C是12位開(kāi)關(guān)電容逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換，每個(gè)器件有三個(gè)控制輸入端，片選，輸入/輸出時(shí)鐘以及地址輸入端。它可以從主機(jī)高速傳輸轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。它有高速的轉(zhuǎn)換，通用的控制能力，具有簡(jiǎn)化比率轉(zhuǎn)換，刻度以及模擬電路與邏輯電路和電源噪聲隔離，耐高溫等特點(diǎn)。綜合上述幾種A/D轉(zhuǎn)換芯片的特點(diǎn)，前兩種芯片的性能和精度都不如第三種芯片。在本設(shè)計(jì)中，我們的目標(biāo)是設(shè)計(jì)精度1%以內(nèi)的高精度電壓電流測(cè)量，因此在此，我們選擇精度為12位的TLC2543芯片。2 .模數(shù)(A/D)芯片TLC2543的資料綜合本設(shè)計(jì)的各方面考慮，我們選了TLC2543

9、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。下面就介紹此芯片的各方面資料。AINOLAIN1 ： 2AIN2 L 3AIN3： 4AIN4L 5AIN5：巾AIN6 ：AIN7： 7AIN8 ： 9GND： 10TLC2543芯片的封裝引腳圖和引腳說(shuō)明如下:2Qr19/m.t/nrinrv:DATAINPUTDA1£TAOUT:CSREF+REF_14:AIN1013：AIN912引腳說(shuō)明:引腳號(hào)名稱I/O說(shuō)明1-9,11,12AIN0-AIN10I模擬輸入端。15CSI片選端。17DatainputI串行數(shù)據(jù)輸入端。16Dataout0用于A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果輸也的3態(tài)串行輸出端19EOC0轉(zhuǎn)換結(jié)束端10GND接地端

10、18I/OelkI輸入/輸出時(shí)鐘端14REF+I正基準(zhǔn)電壓端13REF-I負(fù)基準(zhǔn)電壓端20VCC正電壓端各引腳的使用詳細(xì)介紹。1. AIN0-AIN10這11個(gè)模擬信號(hào)輸入由內(nèi)部多路選器選擇。對(duì)4.1MHZ的I/Oelk,驅(qū)動(dòng)源阻抗必須小于或等于50歐并且能夠?qū)⒛M電壓由60PF的電容來(lái)限制其斜率。2. 在CS端的一個(gè)由高低低變化將復(fù)位內(nèi)部計(jì)數(shù)器并控制使能dataout,datainput禁止datainput和I/Oelk.3. 串行數(shù)據(jù)輸入端datainput是一個(gè)4位的串行地址選擇下一個(gè)即將被轉(zhuǎn)換的所需的模擬輸入或測(cè)試電壓。串行數(shù)據(jù)以MSB為前導(dǎo)并在I/Oelk和I/Oelko一個(gè)由低至

11、高的變化將在一個(gè)設(shè)置時(shí)間內(nèi)的前4個(gè)上升沿被移入。在4個(gè)地址位被讀入地址寄存器后，I/Oelk將剩下的幾位依次輸入。4. Dataout在CS為高時(shí)處于高阻抗?fàn)顟B(tài)，而當(dāng)CS為低時(shí)處于激活狀態(tài)。CS一旦有效，按照前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的MSB/LSB值將data out從高阻抗?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的邏輯電平，I/Oelk的下一個(gè)下降沿將根據(jù)下一個(gè)MSB/LSB將dataout驅(qū)動(dòng)成相應(yīng)的邏輯電平，剩下的各位依次移出。5. EOC在最后的I/Oelk下降沿之后，從高電平變?yōu)榈碗娖讲⒈３值椭钡睫D(zhuǎn)換完成及數(shù)據(jù)準(zhǔn)備傳輸。GND端是內(nèi)部電路的地回路端，除加有說(shuō)明外，所有電壓測(cè)量都相對(duì)于6.GND4個(gè)上升沿之7. I/Oe

12、lk端串行輸入并完成以下四個(gè)功能：第一，在I/Oelk的前8個(gè)上升沿，它將8個(gè)輸入數(shù)據(jù)信鍵入輸入數(shù)據(jù)寄存器。在第后為多路器的地址。第二，在I/Oelk的第4個(gè)下降沿，在選定的多路器的輸入端上的模擬輸入電壓開(kāi)始和電容器充電并繼續(xù)到I/Oelk的最后一個(gè)下降沿。第三，它將前一次轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)的其余H位移出dataout端。在I/Oelk的下降沿時(shí)數(shù)據(jù)變化。第四，在I/Oelk的最后一個(gè)下降沿它將轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)傳送到內(nèi)部的狀態(tài)控制位。8. REF端通常接VCC最大輸入電壓范圍取決于加于本端與加于REF一端的電壓差。9. REF-端通常接地。五.液晶顯示器的選擇方案一采用1602液晶芯片1602液晶是工業(yè)

13、字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16*2即32個(gè)字符。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼。使用時(shí)直接編寫軟件程序按一定的時(shí)序驅(qū)動(dòng)即可。它的特點(diǎn)是顯示字跡清楚，價(jià)格相對(duì)便宜。方案二采用12864液晶芯片12864液晶也是一種工業(yè)字符型液晶，它不僅能夠顯示1602液晶所可以顯示的字符，數(shù)字等信息，而且還可以顯示8*4個(gè)中文漢字和一些簡(jiǎn)單的圖片，顯示信息也非常的清楚。使用時(shí)也直接編寫軟件程序按一定的時(shí)序驅(qū)動(dòng)即可。不過(guò)它的價(jià)格比1602液晶貴了很多。在本設(shè)計(jì)中，我們只需

14、要顯示最后電電壓或的數(shù)字值，綜合上面各種顯示器件的特點(diǎn)：而點(diǎn)陣顯示器件驅(qū)動(dòng)顯示軟件程序編寫麻煩，占用的引腳相對(duì)也較多。也不是理解的顯示器件。所以在本設(shè)計(jì)中，我們考慮用液晶顯示器件，雖然12864液晶比1602液晶的功能強(qiáng)，不過(guò)在價(jià)格方面卻貴了好多。而1602液晶也足夠滿足本設(shè)計(jì)的需要。因此，在本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)我們選擇1602液晶顯示器件。2.1602液晶的參數(shù)資料我們選擇了1602液晶做為本設(shè)計(jì)的顯示模塊的顯示器件。以下是1602液晶的各方面參數(shù)：L接口信號(hào)說(shuō)明:編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地2VDD電源正極3VL液晶顯示偏壓信號(hào)4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端5R/W讀/寫選擇端6E使能信號(hào)8-14D0-D

15、7DataI/O15BLA背光源正極16BLK背光源負(fù)極2.基本操作時(shí)序:L讀狀態(tài)：輸入:RS=O,RW=1E=E輸出：D0D7為狀態(tài)字2.寫狀態(tài)：輸入:RS=O,RW=OD0-D7為指令碼，E為高脈沖。輸出：無(wú)4.寫數(shù)據(jù)：輸入:RS=1,RW=1E=E輸出：D0D7為數(shù)據(jù)。RS=1,RW=OD0-D7為數(shù)據(jù)，E為高脈沖。輸出：無(wú)3.狀態(tài)字說(shuō)明STA7STA6STA5STA4STA3STA2STA1STAOSTA0-6當(dāng)前數(shù)據(jù)地址指針的數(shù)值STA7讀寫操作使能1:禁止0:允許4.指令的說(shuō)明。顯示模式設(shè)置指令碼功能00111000設(shè)置16*2顯示，5*7點(diǎn)陣，8位數(shù)據(jù)指令碼功能00001DCBD

16、二1開(kāi)顯示；D=0關(guān)顯示C=1顯示光標(biāo)；C=0不顯示關(guān)標(biāo)B=1光標(biāo)閃爍；B=0光標(biāo)不顯閃爍000001NSN=1當(dāng)讀寫一個(gè)字條款后地址指針加一，且光標(biāo)N=0當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針減顯示開(kāi)/關(guān)及光標(biāo)設(shè)聞一，且光標(biāo)減一。s=1當(dāng)寫一個(gè)安條款，整屏顯示左移(N=1)或右移(N=O),以得到光標(biāo)不移動(dòng)而屏幕移動(dòng)的效果。s=o當(dāng)寫一個(gè)字符，整屏顯示不移動(dòng)。數(shù)據(jù)控制:指令碼功能80H+地址碼(0-27H,40H-67H)設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針01H顯示清屏：1,數(shù)據(jù)指針清02,所有顯示清002H顯示回車：數(shù)據(jù)指針清0六.硬件總體設(shè)計(jì)：1設(shè)計(jì)方案：根據(jù)上述，我們選擇單片機(jī)與A/D轉(zhuǎn)換芯片結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)。

17、使用的基本元器件是：AT89c5仲片機(jī)，TLC2543模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，1602液晶顯示器，開(kāi)關(guān)，按鍵，電容,電阻，晶振，標(biāo)準(zhǔn)電源等等。設(shè)計(jì)的基本框圖如下：七.硬件電路系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì)1 .單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng)包括晶振電路，復(fù)位電路，甩源。U7C1一XTAIZCC3A其原理圖如下:PDUfAm PQ.I/ADI PQMDCZ P13fABa PO. f/AC* P Q'AK PDjSAK Pn. 7fAIff：TEOALEJ iiEjr.ixm1 H 1J1.4 1 »U6l.TPZ. US 23 n Z3rAU z. +y't z Z5fx.P31iT>

18、7; pi jZiTinn piafnrn pa. Im zije 顧 pa. TjrrATSCS轉(zhuǎn)換電路模塊war根據(jù)設(shè)計(jì)要求，要檢測(cè)直流電壓電流并顯示。直流電壓是10V-36V,電流是0.lA-3Ao這些都不滿足ADC寸模擬量的要求，故要通過(guò)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后輸入到ADC中去。轉(zhuǎn)換電路如下:1.直流電壓轉(zhuǎn)換電路該電路通過(guò)串聯(lián)兩個(gè)高精度的電阻分壓、再通過(guò)低通濾波器濾波后連接一個(gè)電壓跟隨器。待測(cè)量進(jìn)入ADC或者單片機(jī)之前必須要濾波處理，提高抗干擾性。若前級(jí)的電阻精度不高，導(dǎo)致被ADC采集的數(shù)據(jù)與待測(cè)的數(shù)據(jù)有誤差，加上ADC轉(zhuǎn)換、顯示等的誤差，這樣就綜合誤差較大，可能不能達(dá)到百分之一的精度要求。故這

19、兩個(gè)電阻需要一定的精度。電阻選用精度為千分之一的精密電阻51k和4.7ko電容選擇100uf的鋰電容，運(yùn)放選擇LM358UR4=4.7K*(10V-36V)/(4.7K+51K)=0.84V-3.03V這個(gè)電壓范圍滿足ADC的要求。aC5 1002,直流電流轉(zhuǎn)換電路0.1A-3A的直流電流需要先轉(zhuǎn)換成直流電壓，通過(guò)取樣電阻轉(zhuǎn)換成小電壓信號(hào)，取樣電阻選擇為0.01?。這里轉(zhuǎn)換后的電壓由于過(guò)小，所以需要采取一些抗干擾措施，比如在電源的引入端加電源退耦電容，或在輸入端加低通濾波器。對(duì)于這個(gè)小電壓信號(hào)，可采用隔離放大器7840隔離后再將信號(hào)放大，這種放大器能隔離放大器是一種輸入電路和輸出電路之間電氣絕

20、緣的放大器，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行隔離，并按照一定的比例放大。在這個(gè)隔離、放大的過(guò)程中要保證輸出的信號(hào)失真要小，線性度、精度、帶寬、隔離耐壓等參數(shù)都要達(dá)到使用要求。對(duì)被測(cè)對(duì)象和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)予以隔離，從而提高共模抑制比，同時(shí)保護(hù)電子儀器設(shè)備和人身安全。不過(guò)這種放大器成本比較高，這里不采用。儀表放大器是一種精密差分電壓放大器，它具有高共模抑制比、高輸入阻抗、低噪聲、低線性誤差、低失調(diào)漂移增益設(shè)置靈活和使用方便等特點(diǎn)，使其在數(shù)據(jù)采集、傳感器信號(hào)放大中使用比較多。運(yùn)放Al,A2為同相差分輸入方式，同相輸入可以大幅度提高電路的輸入阻抗，減小電路對(duì)微弱輸入信號(hào)的衰減；差分輸入可以使電路只對(duì)差模信號(hào)放大，而對(duì)共模輸

21、入信號(hào)只起跟隨作用，使得送到后級(jí)的差模信號(hào)與共模信號(hào)的幅值之比(即共模抑制比CMRR)得到提高。這個(gè)儀表放大器可以通過(guò)三個(gè)運(yùn)放外接一些電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)。成本低又能滿足要求，故采用這種方式。儀表放大器的放大倍數(shù)是；A=200K*(l+2*20K/10K)/10KUo二一A*AUi由以上兩式可算得Uo=0.Iv-3V滿足ADC的要求。若要電路的抗干擾性能更高，還可以在兩個(gè)差分的運(yùn)放的反饋回路加高頻消燥電容。也可以采用電阻來(lái)分流，將0.1A3A的電流分成0.1A1A和1A3A的兩個(gè)量程的電流，然后通過(guò)小電阻轉(zhuǎn)換成電壓，對(duì)于小電壓信號(hào)可以采用運(yùn)放放大，大電壓信號(hào)經(jīng)濾波后輸入到ADC中去。由于這樣不能實(shí)時(shí)采集

22、信號(hào)，需要更換通道，故在這里采用儀表放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于3A的直流電流比較大，可能會(huì)發(fā)生過(guò)流對(duì)人和電路有損害，需要考慮加過(guò)流保護(hù)裝置。一般的過(guò)流保護(hù)采用成本比較低的保險(xiǎn)絲，采用普通熔絲的保護(hù)電路，其過(guò)電流反應(yīng)是較遲鈍的，因而不能作為靈敏的保護(hù)裝置。電子保護(hù)電路具有高速斷流、恢復(fù)容易的特點(diǎn)，可應(yīng)用于任何直流電路中作過(guò)流保護(hù)裝置。這里考慮當(dāng)過(guò)流時(shí)需要切斷電路而又能快速恢復(fù)也路使測(cè)試能繼續(xù)進(jìn)行。采用電子保護(hù)電路。其電路圖如下：Q1電子保護(hù)電路如所示。當(dāng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)K接通時(shí)，也導(dǎo)單向晶閘管SCR導(dǎo)通，直流電路 檢測(cè)電通。當(dāng)用電量增大到超過(guò)規(guī)定的允許值時(shí),阻R1上的電壓大于0.V時(shí)，晶體管BG導(dǎo)通，此時(shí)晶體管

23、集電極C和基極b間的電壓下降到低于維持電壓，BG,SCR關(guān)斷，切斷供電電路。元件選擇：當(dāng)電路兩端電壓V100V時(shí)，BG用3DD15C,單向晶閘管SCR可用6A/400VoR1的阻值是根據(jù)電源所允許的電流確定的，即R1=0.7/3(3為電源允許電流)。若電路的耗電是5W,R2阻值為0.35Q的線繞電阻，允許通過(guò)的電流為3Ao兩個(gè)轉(zhuǎn)換電路的輸出接到ADC的模擬通道。通過(guò)按鍵選擇不同的通道來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓或者電流的采集。3.A/D轉(zhuǎn)換芯片與單片機(jī)的連接此設(shè)計(jì)中選擇的是A/D轉(zhuǎn)換芯片的通道0和1,A/D芯片的數(shù)據(jù)輸入口連接單片機(jī)的PL3口，數(shù)據(jù)輸出口連接單片機(jī)的PL4口，芯片使能端連接單片機(jī)的P1.5口，

24、脈沖端連接單片機(jī)的PL6口。模塊連接如下圖所示。U6AINOSDO2二AIMSDIAIN3CS4 AIN3CLK<5 AIN4TAIN5EOCAIN6w1711日AIN7AIN8AIN9AIN10REF+REF-2P1M2°PMvT2EXOi4 ；5 ；aI67AT89C52TLC25434.1602液晶與單片機(jī)連接此模塊液晶的RSRW和E端分別連接單片機(jī)的數(shù)據(jù)各端口連接單片機(jī)的P0口。具體如下圖所示。P2.0,P2.1和P2.2口；液晶的0/A30LCD1=rmaGT30P2.1左9P2.VaioUnB>VA*175.鍵盤與單片機(jī)的連接如下該鍵盤的功能:當(dāng)鍵盤1被按下時(shí)

25、，選擇電壓測(cè)量;2被按下時(shí)，選擇電流測(cè)量。PJ. 2/A1DP2. 3/A11P2. 4>A12P2. 5/A13P2. C/A14P2 7/A152324、*后2&.27R23CZI 0IDkP3J/RXDF3. lZnfDP3. 2ZiNTDP3. 3/lKfrP3. 4nrP 3. *mTE?：13-'410k八.系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)主程序設(shè)計(jì)包括以下方面：按照硬件電路對(duì)單片機(jī)位定義。編寫延時(shí)模塊程序。編寫驅(qū)動(dòng)1602液晶顯示模塊程序。編寫驅(qū)動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換模塊程序。編寫鍵盤掃描切換模塊程序。主程序的總體流程如下圖:開(kāi)始九.程序清單:1.用按鍵選擇調(diào)用子函數(shù)的方法實(shí)現(xiàn)電壓電流

26、測(cè)量的切換。按鍵一選擇電壓測(cè)量，按鍵二選擇電流測(cè)量。# include<reg52.h># include<stdio.h>#defineucharunsignedchar# defineuintunsignedintucharcodetab。="WELCOMETOUSE"/預(yù)定義宏ucharcodetabi口二PRESSKEYCHOOSE”;ucharcodetab2口二VOLTAGEIS"ucharcodetab3口二V；ucharcodetab4口二CURRENTIS”;ucharcodetab5口二A；longfloatdat;sb

27、itrs=P2人5;1602液晶寫命令/數(shù)據(jù)標(biāo)志,0時(shí)寫命令sbitrw二P2人6;1602液晶寫入/讀出標(biāo)志,0時(shí)寫入數(shù)據(jù)sbitep二P2人7;sbitinput=P1人3;sbitoutput=1人4;sbitcs=P1人5;sbitelk=P1A2;sbitkey彳一3人2;sbitkey2=|3人3;voiddelay(intz)/延時(shí)函數(shù)intx,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=10;y>0;y-一)；voidwrite_com(ucharcom)/往1602液晶寫命令函數(shù)rs=0;P0=com;delay(5);ep=l;delay(5);ep=0;)v

28、oidwrite_dat(longfloatdat)/往1602液晶寫數(shù)據(jù)函數(shù)(rs=l;P0=dat;delay(5);ep=l;delay(5);ep=0;)voidinit602()對(duì)1602液晶的初始化函數(shù)rs=0;rw=0;write_com(0x38);顯ZK模式設(shè)置write_com(0x0c);delay(1);write_com(0x06);delay(1);write_com(0x01);delay(l);write_com(0x80+0x10);delay(1);voiddisplay(ucharx,uchary,uintdat)顯示電壓值的函數(shù),x彳丁y列開(kāi)始顯示uin

29、tadd;uchari,a5;switch(x)case0:add=OxSO;break;case1:add=0x80+0x40;break;add=add+y;write_com(add);for(i=0;i<5;i+)(ai=dat%10;dat=dat/10;)write_dat(a4+0x30);write_dat(a3+0x30);write_dat('.')；write_dat(a2+0x30);write_dat(a1+0x30);write.dat(a0+0x30);voiddisplay_zifu(ucharx,uchary,uchar*str)/顯ZK

30、字符函數(shù),x彳丁y列開(kāi)始顯示(uintadd;switch(x)(case0:add=0x80;break;case1:add=0x80+0x40;break;add=add+y;write_com(add);uintuintwhile(*str!='0')write_dat(*str);str+;read.AD(ucharcon_way)/讀取AD轉(zhuǎn)換值操作函數(shù)uintdat=O;uchari;cs=O;clk=O;con_way«=4;for(i=0;i<12;i+)(con_way«=l;input=CY;dat«=l;if(outpu

31、t)dat=dat0x01;delay(2);clk=l;delay(5);clk=0;cs=l;returndat;read_Vvalue()電壓的數(shù)值處理longfloatdq;longfloatdat_V;dq=read_AD(0);dat_V=(62250*dq)/4096;dat=dat_V;returndat;)uintread_Avalue()電流的數(shù)值處理longfloatdq;longfloatdat_A;dq=read_AD(l);dat_A=(5000*dq)/4096;dat=dat_A;returndat;voidtest()電壓電流按鍵選擇切換子函數(shù)函數(shù)intN=5

32、0;intj;longfloatsum=0;if(keyl-0)delay(lO);if(keyl0)init_1602();delay(10);for(尸0;jN;j+)平均值濾波去干擾sum+=read_Vvalue();dat=(sum/N);display_zifu(0,0,tab2);display(1,5,dat);display_zifu(l,12,tab3);if(key2=0)(delay(10);if(key2=0)init_1602();delay(10);for(尸O;j«N;j+)平均值濾波去干擾sum+=read_Avalue();)dat=(sum/N)

33、;display_zifu(0,0,tab4);display(1,5,dat);display_zifu(l,12,tab5);)voidmain()/主函數(shù)(init_1602();delay(10);display_zifu(O,1,tabO);display_zifu(l,0,tabi);while(1)test();2.用中斷方法實(shí)現(xiàn)電壓電流測(cè)量的切換。按鍵一外部中斷電壓測(cè)量，按鍵二外部中斷1選擇電流測(cè)量。#include<reg52.h>#include<stdio.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedi

34、ntucharcodetabO=“WELCOMETOUSE"/預(yù)定義宏ucharcodetabi口二PRESSKEYCHOOSE”;ucharcodetab2口二VOLTAGEIS”;ucharcodetab3AV；ucharcodetab4二"CURRENTIS”;ucharcodetab5二A"longfloatdat;sbitrs=P2A5;1602液晶寫命令/數(shù)據(jù)標(biāo)志,0時(shí)寫命令sbitrw=P2讀出標(biāo)志,0時(shí)寫入數(shù)據(jù)sbitep二P2人7;sbitinput*1人3;sbitoutput=PIM;sbitcs=P1人5;sbitelk=P1A2;sbit

35、keyl=I3人2;sbitkey2=I13人3;0選擇人6/1602液晶寫入/voiddelay(intz)/延時(shí)函數(shù)intx,y;for(x=z;x>O;x一)for(y=10;y>0;y);voidwrite_com(ucharcom)/往1602液晶寫命令函數(shù)rs=0;P0=com;delay(5);ep=l;delay(5);ep二0；voidwrite_dat(longfloatdat)/往1602液晶寫數(shù)據(jù)函數(shù)rs=l;P0=dat;delay(5);ep=l;delay(5);ep=0;voidinit602()對(duì)1602液晶的初始化函數(shù)(rs=0;rw=0;wri

36、te_com(0x38);顯示模式設(shè)置write_com(0x0c);delay(l);write_com(0x06);delay(l);write_com(0x01);delay(l);write_com(0x800x10);delay(1);voiddisplay(ucharx,uchary,uintdat)顯示電壓值的函數(shù)，x彳丁y列開(kāi)始顯示(uintadd;switch(x)case0:add=0x80;break;case1:add=0x80+0x40;break;add=add+y;write_com(add);for(i=0;i<5;i+)ai=dat%10;dat=dat

37、/10;)write_dat(a4+0x30);write_dat(a3+0x30);write_dat('.')；write_dat(a2+0x30);write_dat(a1+0x30);write_dat(a0+0x30);voiddisplay.zifu(ucharx,uchary,uchar*str)/顯不字符函數(shù),x彳丁y列開(kāi)始顯7Kuintadd;switch(x)(case0:add=0x80;break;case1:add=0x80+0x40;break;add=add+y;write_com(add);while(*str!=,0')(write_d

38、at(*str);str+;)uintread-AD(ucharcon_way)/讀取AD轉(zhuǎn)換值操作函數(shù)intdat=O;uchari;cs=O;clk=O;con_way«=4;for(i=0;i<12;i+)(con_way«=l;input=CY;dat«=l;if(output)dat=datI0x01;delay(2);elk=1;delay(5);clk=0;)cs=l;returndat;uintread_Vvalue()電壓數(shù)值處理函數(shù)longfloatdq;longfloatdat_V;dq=read_AD(0);dat_V=(62000*dq)/4096;dat=dat_V;returnda