基于单片机的电流电压测量
基于单片机的工频电压(电流)表的设计
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检测系统实习报告题目:基于单片机的工频电压(电流)表的设计姓名:院(系):专业:指导教师:职称:评阅人:职称:年月摘要在实际中,有效值是应用最广泛的参数,电压表的读数除特殊情况外,几乎都是按正弦波有效值进行定度的。
有效值获得广泛应用的原因,一方面是由于它直接反映出交流信号能量的大小,这对于研究功率、噪声、失真度、频谱纯度、能量转换等是十分重要的;另一方面,它具有十分简单的叠加性质,计算起来极为方便。
本文详细介绍了一个数字工频电压、电流表设计,以AT89S52单片机为控制核心,由电压、电流传感器模块,真有效值测量模块,信号调理模块,AD采集模块及控制、显示模块等构成。
系统采用电压、电流互感器对输入信号进行降压处理,经AD736转换得到原信号的真有效值,由TLC549转换为数字量后送入单片机内进行简要的数据处理并将结果通过LCD实时显示,达到了较好的性能指标。
关键词:工频数字电压(电流)表真有效值AD736 TLC549 AT89S52AbstractIn practice, RMS is the most widely used parameters. Except in special circumstances,voltage meter readings almost all carried out by the RMS of sine wave . The reasons of RMS is widely available, on the one hand, because it directly reflects the size of the exchange of signal energy, which the study of power, noise, distortion, spectrum purity, energy conversion, such as it is very important; On the other hand, it has a very simple superposition of the nature of the calculation will be extremely convenient. The design of single-chip Atmel Corporation AT89S52 as control core, by the current sensor module, True RMS measurement modules, signal conditioning modules, AD acquisition and control module, display module. System uses a current sensor circuit for step-down of the input signal processing, has been converted by the original AD736 True RMS signal by the TLC549 convert into single-chip digital conducted after the brief and the results of data processing in real time through the LCD display, achieve a better performance.Keyword: Digital voltage(current) meter True RMS AD736 TLC549AT89S52目录第一章绪论 (1)§1.1 选题背景及意义 (1)§1.2 系统设计任务 (1)第二章系统总体设计 (2)§2.1 方案论证与比较 (2)2.1.1 电压、电流变换部分 (2)2.1.2 有效值测量部分 (2)§2.2 系统总体设计 (2)第三章硬件设计 (4)§3.1 传感器电路设计 (4)3.1.1 电压互感器 (4)3.1.2 电流互感器 (4)§3.2 真有效值转换电路设计 (5)3.2.1 电压、电流切换电路 (5)3.2.2 真有效值测量电路 (6)§3.3 信号调理电路设计 (7)§3.4 A/D转换电路设计 (7)§3.5 单片机及显示电路设计 (9)第四章软件设计 (10)§4.1 LCD1602液晶显示程序 (10)§4.2 A/D转换程序 (10)§4.3 主程序设计 (12)第五章系统调试及误差分析 (13)§5.1 系统调试及测试结果 (13)5.1.1 AD736测试结果 (13)5.1.2 OP07测试结果 (13)5.1.3 TLC549测试结果 (13)5.1.4 工频电压测量精度 (14)5.1.5 工频电流测量精度 (14)§5.2 误差分析 (14)§5.3 改进方法 (15)结束语 (16)致谢 (17)参考文献 (18)附录 (19)附录一完整电路图 (19)附录二程序清单 (20)第一章绪论§1.1 选题背景及意义在日常的生产、生活和科研中,工频电无处不在,所谓工频就是电力供电系统交流电的频率,我国国家规定工频为50赫兹,即周期为0.02秒,英、美等国规定的工频为60赫兹。
毕业设计(论文)-基于单片机的RLC检测仪
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基于单片机的RLC检测仪摘要在应用中,我们常常要用到电阻、电感、电容等最基本的元器件,而对它们的测量就成为了我们经常要做的一件事。
因此,设计一个安全、便捷的RLC检测仪就很有必要了。
硬件方面,以51单片机为核心。
测量电阻和电容,以555芯片为核心,与少量的电阻、电容相连组成振荡电路,再根据电容的充放电过程,使测量电路输出高低电平矩形波。
测量电感,是以mc1648压控振荡器为核心,外接电感、电位器、变容二极管等,组成LC振荡电路,调节变容二极管,使电路发生谐振,输出矩形波。
这样,就把所得的波形送给单片机,通过51单片机的定时/计数功能计算矩形波的频率,再通过公式来算出电阻、电感、电容的参数值,并送显示器显示。
软件方面,通过Keil,用C语言来编程,利用软硬件的结合,制作出一个快速的、方便的、符合实际应用的RLC测量仪。
关键词:51单片机,555电路,1602LCD显示, mc1648压控振荡器ABSTRACTIn applications,we often use the resistance,the capacitance and the inductance etc.The measurement of these components is a thing that we often do.So,it is necessary to design a safe and convenient detector of RLC.In the aspect of hardware,I painting the circuit diagram by Proteus.With 51 SCM as the core and through the oscillating circuit of RC by the 555 timing,we can make themeasurement circuit output a high level rectangle wave by using the process of charging and discharging. With the mc1648 vco as the core,we can form the LC oscillating circuit by the external inductor,potentiometer and transfiguration diode in the measurement of inductance.We can make the circuit produce resonance by adjusting the transfiguration diode.And it can output a high level rectangle. We can calculate the frequency of the rectangle wave through the timing and counting functions of 51 SCM.So we can calculate the parameters of impedance through the formula and show it out through the display.In the aspect of software,I programming by using C language in Keil.With the combination of hardware and software,I will make a quick and actual detector.KEY WORDS: 51 SCM 555 Circuit 1602LCD displays Mc1648 VCO目录1、绪论 (5)1.1本课题的背景、意义及目的 (5)1.2简述本课题在国内外的发展概况及存在的问题 (5)1.3本课题主要研究方法、需要重点研究的问题及解决思路 (6)2、总体方案设计的说明 (7)2.1总体方案的选择 (7)2.2总体方案的分析 (8)3、硬件设计 (9)3.1单片机控制部分 (9)3.2显示部分 (13)3.3测量部分 (16)3.3.1 555定时器 (16)3.3.2 mc1648压控振荡器 (19)3.3.3测电阻的电路 (20)3.3.4测量电容的电路 (21)3.3.5测量电感的电路 (22)4、软件设计 (25)4.1液晶显示部分 (26)4.2定时/计数部分 (28)5、调试与仿真 (29)6、结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (40)附录一源程序 (40)1、绪论1.1本课题的背景、意义及目的测量是通过实验的方法获得定量信息的过程。
基于单片机的数字电压表 毕业设计论文
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目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 课题研究的背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状和发展 (1)1.3 本文的研究内容 (2)第二章系统分析与设计方案 (3)2.1 系统分析 (3)2.1.1 功能及指标 (3)2.2 系统总体方案设计 (3)2.2.1 方案设计的基本思路 (3)2.2.2 数字电压表的两种设计方案 (3)2.2.3 A/D转换模块的选择 (4)2.2.4 接口模块的选择 (4)2.2.5 微控制器的选择 (5)2.3 系统硬件分析 (5)2.3.1 AT89S52单片机简介 (6)2.3.2 LCD1602显示器简介 (6)2.3.3 ADC0804转换芯片简介 (7)第三章系统硬件电路设计 (8)3.1系统组成 (8)3.2电源接口电路 (8)3.3 AT89S52单片机最小系统电路 (8)3.3.2 复位电路 (9)3.3.3 晶振电路 (10)3.4 LCD1602显示电路 (10)3.6 A/D转换电路 (11)3.7 量程转换电路 (11)第四章系统软件设计 (12)4.1 系统主程序流程图 (12)4.2 LCD1602液晶流程图 (12)4.3 ADC0804流程图 (13)第五章性能测试与分析 (14)5.1 各模块独立测试 (14)5.2 系统联合调试 (14)5.3 系统运行评估 (15)第六章总结 (16)参考文献(References) (17)致谢 (18)附录1: 系统原理图及实物图 (19)附录2: 系统主程序 (20)基于单片机的数字电压表专业:学号:摘要:在电路设计中我们时常会用到电压表,过去大部分电压表还是模拟的,虽然精度较高但模拟电压表采用用指针式,里面是磁电或电磁式结构,所以响应较慢。
为适应许多高速信号领域目前已广泛使用数字电压表。
数字电压表的诞生打破了传统电子测量仪器的模式和格局,它显示清晰直观、读数准确,采用了先进的数显技术,大大地减少了因人为因素所造成的测量误差事件,数字电压表是把连续的模拟量(直流输入电压)转换成不连续、离散的数字形式,并加以显示的仪表。
基于单片机下的数字电压表设计毕业论文
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河南理工大学万方科技学院本科毕业论文基于单片机下的数字电压表设计毕业论文目录前言 (1)1 设计任务与分析 (3)1.1 设计任务简介及背景 (3)1.1.1 单片机简介 (3)1.1.2 背景及发展情况 (3)1.2 设计任务及要求 (5)1.3 设计总体方案及方案论证 (5)1.4 数据输入模块的方案与分析 (7)1.4.1 芯片选择 (6)1.4.2 实现方法介绍 (6)1.4.3 输入模块流程图 (10)1.5 A/D模块的方案与分析 (10)1.5.1 芯片的选择 (11)1.5.2 实现方法介绍 (11)1.5.3 A/D模块流程图 (13)1.6 数据处理及控制模块 (13)1.6.1 芯片选择 (14)1.6.2 实现方法介绍 (14)1.6.3 数据处理及控制模块流程图 (14)1.7 显示模块 (15)1.7.1 芯片选择 (15)1.7.2 实现方法介绍 (15)2 硬件设计 (16)2.1 数据输入模块原理图 (17)2.2 A/D模块原理图 (18)2.3 控制模块原理图 (20)2.4 显示模块原理图 (21)3 软件设计 (23)3.1 主程序流程图 (23)3.2 子程序介绍 (24)3.2.1 初始化程序 (24)3.2.2 中断子程序 (24)3.2.3 档位选择子程序 (25)4 主要芯片 (29)本科毕业论文4.1 AT89C52的功能简介 (29)4.1.1 AT89C52芯片简介 (29)4.1.2 引脚功能说明 (29)4.2 ICL7135功能简介 (31)4.2.1 ICL7135 芯片简介 (31)4.2.2 引脚功能说明 (32)4.3 LCD1602功能简介 (35)4.3.1 LCD1602芯片简介 (35)4.3.2 引脚功能说明 (35)4.4 CD4052的功能介绍 (38)4.4.1 CD4052芯片简介 (38)4.4.2 引脚功能说明 (39)4.5 CD4024的功能介绍 (39)4.5.1 CD4024芯片简介 (39)4.5.2 引脚功能说明 (40)4.6 OP07的功能介绍 (40)4.6.1 OP07的功能简介 (41)4.6.2 引脚功能说明 (41)结论 (42)致谢 (44)参考文献 (45)河南理工大学万方科技学院本科毕业论文前言数字电压表(Digital Voltmeter)简称DVM,它是采用数字化测量技术,把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。
基于单片机的电流电压测量系统设计
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基于单片机的电流电压测量系统设计目录1 前言 (2)1.1 电子测量概述 (2)1.2 数字电压表的特点 (2)1.3 单片机的概述 (3)2 系统方案的选择与论证 (4)2.1 功能要求 (4)2.2 系统的总体方案规划 (4)2.3 各模块方案选择与论证 (5)2.3.1 控制模块 (5)2.3.2 量程自动转换模块 (5)2.3.3 A/D转换模块 (5)2.3.4 显示模块 (6)2.3.5 通信模块 (6)3 系统的硬件电路设计与实现 (7)3.1 系统的硬件组成部分 (7)3.2 主要单元电路设计 (7)3.2.1 中央控制模块 (7)3.2.2 量程自动转换模块 (8)3.2.3 A/D模数转换模块 (13)3.2.4 显示模块 (14)3.2.5 通信模块 (15)3.2.6 电源部分 (16)4 系统的软件设计 (16)4.1 软件的总体设计原理 (16)4.1.1 A/D转换程序设计 (17)4.1.2 数字滤波程序设计 (18)4.1.3 量程自动转换的程序设计 (20)5 系统调试及性能分析 (22)5.1 调试与测试 (22)5.2 性能分析 (22)6 结束语 (23)6.1 设计总结 (23)6.2 设计的心得 (23)7 致谢词 (24)附录 (25)附录1 参考文献 (25)附录2 系统总电路图 (26)附录3 源程序 (27)1 前言1.1 电子测量概述从广义上讲,但凡利用电子技术来进行的测量都可以说是电子测量;从狭义上来说,电子测量是在电子学中测量有关电量的量值。
与其他一些测量相比,电子测量具有以下几个明显的特点:①测量频率范围极宽,这就使它的应用范围很广;②量程很广;③测量准确度高;④测量速度快;⑤易于实现遥测和长期不间断的测量,显示方式又可以做到清晰,直观;⑥易于利用电脑,形成电子测量与计算技术的紧密结合。
随着科学技术和生产的发展,测量任务越来越复杂,工作量加大,测量速度测量准确度要求越来越高,这些都对测量仪器和测试系统提出了更高的要求。
单片机测电压电流原理
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单片机测电压电流原理随着电子技术的不断发展,单片机作为一种重要的嵌入式系统,广泛应用于各个领域。
在电力系统中,电压和电流的测量是非常重要的,而单片机测电压电流的原理则是实现这一目标的关键。
单片机测电压电流的原理基于模拟电压和电流的转换,通过将模拟信号转换为数字信号,然后经过处理得到所需的电压和电流数值。
我们需要了解单片机的工作原理。
单片机是一种集成电路,包含了处理器、内存、输入输出接口等多个部分。
它可以通过编程来控制各种设备和传感器的工作。
在单片机测电压方面,一般采用模拟转数字转换器(ADC)来实现。
ADC能够将模拟电压信号转换为数字信号,以便单片机进行处理。
具体来说,ADC将连续变化的模拟电压信号分成若干个离散的量化电平,然后将其转换为相应的数字值。
在单片机测电流方面,一般采用电流传感器来实现。
电流传感器是一种能够将电流信号转换为电压信号的装置。
通过将电流信号转换为电压信号,再通过ADC转换为数字信号,可以得到电流的数值。
单片机测电压电流的原理可以概括为以下几个步骤:1. 使用电压传感器将待测电压信号转换为电压信号。
2. 将电压信号输入到ADC中,进行模数转换。
3. 单片机通过编程获取ADC转换后的数字值。
4. 根据ADC转换的数字值和相关系数,计算出电压的实际值。
同样地,测量电流的步骤也类似:1. 使用电流传感器将待测电流信号转换为电压信号。
2. 将电压信号输入到ADC中,进行模数转换。
3. 单片机通过编程获取ADC转换后的数字值。
4. 根据ADC转换的数字值和相关系数,计算出电流的实际值。
需要注意的是,在进行电压和电流测量之前,我们需要根据具体的电路参数和传感器特性进行一定的校准和系数调整,以保证测量的准确性和精度。
除了测量电压和电流,单片机还可以通过其他方式实现对电力系统的监测和控制。
例如,可以通过单片机控制继电器的开关,实现对电路的断开和闭合。
还可以通过单片机与电力系统的通信接口,实现远程监测和控制。
单片机电流测量电路
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单片机电流测量电路单片机电流测量电路是一种用于测量电流大小的电路设计。
它的作用是通过检测电路中的电流变化来获取电流的数值。
在很多电子设备中,电流的测量是非常重要的,因为它可以帮助我们监控电路的工作状态,确保电路的正常运行。
为了实现电流测量,我们可以使用一种称为电流传感器的设备。
电流传感器是一种能够将电流转化为电压信号的装置。
通过将电流传感器与单片机相连接,我们可以将电流的变化转化为单片机可以读取的电压信号。
在单片机电流测量电路中,我们通常会使用一个电阻来限制电流的流动,并将其与电流传感器和单片机相连接。
当电流通过电阻时,电阻会产生一个与电流成正比的电压。
这个电压信号会被电流传感器转化为单片机可以读取的数字信号。
为了确保测量的准确性,我们需要注意一些细节。
首先,电流传感器的选择是非常重要的。
不同的电流传感器具有不同的特性,例如灵敏度和响应时间。
我们需要根据具体的需求选择合适的电流传感器。
电阻的选择也是至关重要的。
电阻的阻值决定了电流的大小,因此我们需要根据实际情况选择合适的电阻阻值。
同时,电阻的功率也需要考虑,以确保它可以承受电流的负载。
在实际的电流测量中,我们还需要考虑到电压的测量范围。
单片机的模拟输入通道通常有一定的电压范围,我们需要确保电压信号在这个范围内。
在设计电流测量电路时,我们还应该考虑到电路的稳定性和抗干扰能力。
一些干扰因素,如电源噪声和信号线的电磁干扰,都可能对电流测量结果产生影响。
因此,我们需要采取一些措施来减小这些干扰,以保证测量结果的准确性。
单片机电流测量电路是一种非常重要的电路设计。
通过合理选择电流传感器和电阻,并考虑到电路的稳定性和抗干扰能力,我们可以实现准确的电流测量。
这对于电子设备的正常运行和故障排除都非常重要。
单片机测电压电流
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单片机测电压电流设计要求:1、用单片机测30-36V的直流电压,0-10A的直流电流;2、用单片机测30-36V交流电压有效值、平均值、交流电压的频谱分析;3、用单片机测0-10A交流电流的有效值、平均值、峰值。
一、设计思路用调理电路电路将电压和电流采入AD转换器,AD转换器将电压电流转化为数字信号,使用单片机与AD进行数据传输,在单片机的内部进行处理后,在LED或者LCD上进行显示。
可设计出一个选择开关,选择是进行电压还是电流的测量.可测电压电流的范围和精度取决于AD的精度,分辨率越高,精度越高.总体框图二、设计方案选择1、主控芯片方案1:选用专用转化芯片INC7107实现电压和电流的测量和实现,用四位数码管显示出最后的转换电压和电流的结果。
缺点是精度比较低,内部电压转换和控制部分不可控制。
优点是价格低廉。
方案2:选用单片机MSC80C51和A/D转换芯片ADC0809实现电压和电压的转换和控制,用四位数码管显示出最后的转换电压结果。
缺点是价格稍贵;优点是转换精度高,且转换的过程和控制、显示部分可以控制。
基于课程设计的要求选用方案2.ADC0809的精度不高,不是很好用,初级用户才用。
2、显示部分方案1:选用2个单体的共阴极数码管。
优点是价格比较便宜;可以实现电路要求。
方案2:选用一个并联在一起的共阴极数码管,外加两个三极管驱动。
因为还需要驱动,相对方案一有些复杂,且价格有点贵。
故基于课程设计的要求选用方案1。
三、电路设计原理模拟电压和电流经调理电路电路筛减调理电路后,经隔离干扰送到A/D转换器进行A/D转换。
然后送到单片机中进行数据处理。
处理后的数据送到LED 中显示。
同时通过串行通讯与上位通信。
硬件电路及软件程序。
而硬件电路又大体可分为调理电路电路、A/D转换电路、LED显示电路,各部分电路的设计及原理将会在硬件电路设计部分详细介绍;一般I/O接口芯片的驱动能力是很有限的,在LED显示器接口电路中,输出口所能提供的驱动电流一般是不够的尤其是设计中需要用到多位LED,此时就需要增加LED驱动电路。
基于单片机的 3 相电电流测量电路设计
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基于单片机的3 相电电流测量电路设计
1. 设计思路
在三相电网中,需要测量三相电流分别的大小,并进行电流采样、放大、滤波等处理,最终将测量到的数据传输到单片机进行处理。
本文将设计一种基于单片机的三相电电流测量电路。
首先,将三相电流传输到电流互感器进行进行相应放大,由于三相电流的幅值一般较大,因此互感器的变比一般取较小值。
互感器的输出电压经过电阻分压后进行电流采样,然后再进行滤波,去除噪声。
然后,将采样和滤波后的信号输入到单片机进行数字量化处理,最后显示在液晶显示屏上。
2. 电路设计
(1)电流互感器
图1 显示了所用的电流互感器,使用的是1:200转比的互感器。
由于使用的是模拟电路进行电流检测,因此需要经过电阻分压、
信号放大等处理后才能进行ADC采样。
(2)ADC采样
ADC采样是整个电路的核心,直接决定了电路的精度和稳定性。
本设计使用的是单片机内置ADC模块,采样精度可以达到12位。
ADC采样的结果需要进行滤波后才能传输到单片机进行处理。
(3)电路电源
电路电源采用的是稳压电源,使用的是LM7805稳压芯片将输入电压稳定在5V。
同时,电路中还使用了滤波电容,以抑制电源中的噪声。
(4)数字显示
选用IIC液晶显示器对测量值进行显示,需要对其进行初始化、设置和数据传输。
3. 总结
本设计使用了互感器、电阻分压、信号放大、ADC采样、滤波、
数字量化等技术,最终实现了对三相电流的测量和显示。
在实际应用中,需要结合具体情况进行调试和改进,以保证电路的精度和稳定性。
基于单片机的数字电压表.
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1 前言 (1)2 总体方案设计 (2)2.1 方案论证 (2)2.2 方案比较及选择 (3)3 硬件电路设计 (4)3.1 AD转换电路 (4)3.2 复位电路 (4)3.3 时钟电路 (5)3.4 显示电路 (6)3.5 特殊器件介绍 (6)3.5.1 主控芯片AT89S51 (6)3.5.2 ADC0808 (7)3.5.3 LED (9)4 软件部分设计 (11)4.1 A/D转换子程序 (11)4.2 显示子程序 (12)5 电路仿真 (13)5.1 软件调试 (13)5.2 显示结果及误差分析 (13)6 系统功能 (17)小结 (18)参考文献 (19)附录1 基于单片机的数字电压表原理图 (20)附录2 基于单片机的数字电压表程序清单 (21)1 前言在电量的测量中,电压、电流和频率是最基本的三个被测量,其中电压量的测量最为经常。
而且随着电子技术的发展,更是经常需要测量高精度的电压,所以数字电压表就成为一种必不可少的测量仪器。
数字电压表简称DVM,它是采用数字化测量技术,把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。
由于数字式仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、测量速度快等特而得到广泛应用。
传统的指针式刻度电压表功能单一,进度低,容易引起视差和视觉疲劳,因而不能满足数字化时代的需要。
采用单片机的数字电压表,将连续的模拟量如直流电压转换成不连续的离散的数字形式并加以显示,从而精度高、抗干扰能力强,可扩展性强、集成方便,还可与PC实时通信。
数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础。
以数字电压表为核心,可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表。
目前,由各种单片机和A/D转换器构成的数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。
最近的几十年来,随着半导体技术、集成电路(IC)和微处理器技术的发展,数字电路和数字化测量技术也有了巨大的进步,从而促使了数字电压表的快速发展,并不断出现新的类型。
基于单片机原理的多功能测量仪的设计毕业设计
![基于单片机原理的多功能测量仪的设计毕业设计](https://img.taocdn.com/s3/m/3c02d211f90f76c660371abc.png)
基于单片机原理的多功能测量仪的设计毕业设计目录设计总说明 (III)General Design Description (V)一 .绪论 (8)1.1课题的研究背景 (8)1.2测量仪表的简介 (8)1.3 51单片机简介 (9)二.电参数测量的理论依据 (11)2.1交流电流、电压有效值的测量 (11)2.2两相间相位差的测量 (12)2.3 单相有功功率、无功功率、视在功率的测量 (13)2.4 三相有功功率的测量 (13)2.5功率因数的测量 (14)三.方案设计 (14)3.1 使用功能要求 (15)3.2 仪器设计的总体框架和各模块的划分 (16)四.硬件电路设计 (18)4.1信号采集电路 (18)4.1.1 电压信号采集电路 (18)4.1.2 电流信号采集电路 (20)4.2整形电路设计 (20)4.3 A/D转换电路 (21)4.4 74ls138译码器 (31)4.5 A/D转换电路 (33)4.6显示电路设计 (34)4.6.1数码管的介绍 (34)4.6.2数码管结构 (36)4.6.3驱动方式 (36)4.6.4适用范围 (38)4.7 CD4511 (39)4.7.1引脚功能 (39)4.7.2工作范围 (40)4.7.3真值表 (40)4.7.4使用方法 (40)4.7.5锁存功能 (41)4.8 通信接口电路 (43)4.8.1 Rs485特点 (43)4.8.2接口 (43)4.8.3 rs485功能 (44)4.8.4 RS-485通信电路 (45)五.系统软件设计 (46)5.1 程序模块的划分 (46)5.2 结构化程序的设计方法 (46)5.3 软件模块 (47)5.3.1 主程序流程图 (47)5.3.2数据采集子程序 (49)5.3.3数据处理程序 (49)5.3.4 A/D转换程序 (51)5.3.5数码管显示 (52)5.3.6 RS485 (52)六.总结与展望 (54)附录A: 总电路图 (57)附录B: 总的系统框图 (58)附录C: 程序 (59)致谢 (64)基于单片机原理的多功能测量仪的设计设计总说明随着电力系统的快速发展,电网容量不断增大,结构日趋复杂,电力系统中实时监控、调度的自动化显得尤为重要,而电力参数的数据采集又是实现自动化的重要环节,如何快速准确地采集系统中各元件的电参数(电压、电流、功率、功率因数等)是实现电力系统自动化的一个重要因素。
单片机电流表
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单片机电流表一、概述单片机电流表是一种基于单片机的电子电流测量装置。
它具有测量准确、稳定性高、反应速度快等优点,广泛应用于各种电气控制系统,如电机控制、电力系统、新能源系统等。
本文将详细介绍单片机电流表的工作原理、特点、应用和选型要点。
二、工作原理单片机电流表通过测量电路将电流信号转换为电压信号,然后利用单片机的A/D转换器将模拟信号转换为数字信号。
单片机对数字信号进行处理,最终显示出被测电流的值。
整个测量过程由单片机程序控制,具有较高的自动化程度。
三、特点1. 测量准确度高:由于采用了高精度的A/D转换器和优秀的算法,单片机电流表的测量准确度较高,误差较小。
2. 稳定性好:由于采用了稳定的硬件设计和软件算法,单片机电流表的稳定性较好,不易受环境因素的影响。
3. 反应速度快:单片机电流表的反应速度快,能够快速响应电流的变化,满足实时测量的需求。
4. 可编程控制:单片机电流表的控制程序可编程,用户可以根据自己的需求进行定制和修改。
5. 易于集成:单片机电流表电路结构简单,易于集成到各种控制系统和设备中。
四、应用单片机电流表广泛应用于各种电气控制系统和设备中,如:1. 电机控制系统:单片机电流表可用于测量电机的输入和输出电流,帮助控制电机的运行状态和保护电机设备。
2. 电力系统:单片机电流表可用于测量电力线路的电流,帮助监测电力系统的运行状态和预防电气故障。
3. 新能源系统:单片机电流表可用于测量太阳能电池板、风力发电系统的输出电流,帮助优化新能源系统的运行效率和性能。
4. 实验室测试:单片机电流表可用于各种电气实验室的测试设备中,帮助准确测量和分析电流信号。
5. 家用电器:单片机电流表可用于家用电器中,帮助监测家用电器的运行状态和保护电器设备。
五、选型要点在选择单片机电流表时,用户需要考虑以下因素:1. 量程范围:根据实际需要测量的电流范围选择合适的量程。
量程过大会导致测量误差增大,量程过小则可能无法正常测量。
基于单片机控制的剩余电流动作特性检测仪的实现方案
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基于单片机控制的剩余电流动作特性检测仪的实现方案
收 稿 日期 :2 0 - 6 2 0 69 —
剩余电流终止检测 电路组成 。电流调节 电路 由 3个图 2所
示 的 电路 构成 一 个 相 步 进 电机 的驱 动 电路 。 分 别 由
P . P 控 制 , 用 于 阐 节 内 耦 变 压 器 的 电 压 值 从 而 调 节 剩 I一 1 0 2
字 节 ,满 足 当今 用嵌 入 式 高 级 语 言 对 片 上 大 存 储 器 容 量 的
需 要 。 因为 F A H 存 储 器 的 采 用 ,使 IP在 系 统 中编 程 LS S
乃 至 I P在 运 行 中编 程 等 先 进 技 术 有 了 实现 的 可 能 。 芯 片 A
上 免 费 提 供 B O 0M 固 件 , 并 且 巧 妙 地 解 决 了 固件 和 O TR F A H 的地 址 覆 盖 问 题 和 一 些 具 体 实 现 细 节 问题 ,使 它 们 LS 的实 现 变 得 简 单 而 现 成 。
准 温 度 2 ℃ ± a 、一 ℃ 、4 ℃ 空 载 或 带 负 载 的 条 件 下 , 仅 0 2c 5 0
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数的设 定 .实现 人机对话 。通信单元 负责与 上位 P c的通
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( 州 电 气安 奎检 验 所 电 力检 测部 . 广 东佛 山 广 580 ) 2 0 0
单片机测电压电流(二)2024
![单片机测电压电流(二)2024](https://img.taocdn.com/s3/m/87a4977def06eff9aef8941ea76e58fafab045fc.png)
单片机测电压电流(二)引言概述:本文将介绍如何使用单片机来测量电压和电流。
单片机作为一个智能控制器,可以通过接口将电压和电流传感器连接到系统中,并使用适当的算法对数据进行处理和分析。
这种测量电压和电流的方法可以广泛应用于各种电子设备和系统中。
在本文中,我们将介绍使用单片机测量电压和电流的基本原理,并提供一些实际应用的示例。
正文内容:1. 电压测量:1.1. 使用电压分压器将待测电压转换为单片机可以接受的电压范围。
1.2. 设置单片机的模数转换器(ADC)进行电压测量。
1.3. 编写程序将模数转换器的值转换为实际电压值。
1.4. 实际测量电压值与期望值进行校准和调整。
1.5. 应用实例:使用单片机测量电池电压。
2. 电流测量:2.1. 使用电流传感器将待测电流转换为电压信号。
2.2. 将电压信号放大并转换为单片机可以接受的电平。
2.3. 设置单片机的ADC进行电流值测量。
2.4. 编写程序将模数转换器的值转换为实际电流值。
2.5. 实际测量电流值与期望值进行校准和调整。
2.6. 应用实例:使用单片机测量电机的工作电流。
3. 数据处理和分析:3.1. 设计数据处理算法来解读和分析测量得到的电压和电流数据。
3.2. 根据需要,可以计算平均值、最大值、最小值等指标。
3.3. 根据实际应用需求,可以设置报警或触发条件。
3.4. 结合其他传感器数据,进行综合处理和分析。
3.5. 应用实例:使用单片机测量太阳能电池组的电压和电流,并根据数据控制充放电过程。
4. 通信与控制:4.1. 使用串行通信接口(如UART、SPI或I2C)将测量数据传输到其他设备或主机。
4.2. 设置通信协议,实现与其他设备的数据交换和控制指令的发送。
4.3. 根据实际需求,选择合适的通信速率和传输格式。
4.4. 应用实例:使用单片机测量电路板上各个电压节点的电压,并将数据通过串口传输给上位机进行分析和监控。
5. 性能优化与稳定性改进:5.1. 对ADC采样率、精度和参考电压进行优化和调整。
基于STM32F103单片机电流电压采集系统设计
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基于STM32F103单片机电流电压采集系统设计一、本文概述随着现代电子技术的快速发展,电流和电压的精确采集在诸多领域中,如电力监控、能源管理、工业自动化等,都扮演着至关重要的角色。
STM32F103单片机,凭借其强大的处理能力、灵活的扩展性和高性价比,已成为众多电子系统设计者的首选。
本文旨在探讨基于STM32F103单片机的电流电压采集系统设计,通过对硬件电路和软件程序的详细解析,为相关领域的工程师和研究者提供一种可靠的、高效的电流电压采集方案。
本文将首先介绍电流电压采集系统的总体设计方案,包括硬件架构的选择、关键元件的选型以及系统的工作原理。
随后,将详细介绍电流电压采集电路的设计,包括模拟信号的处理、模数转换器的配置以及信号调理电路的实现。
在软件设计方面,本文将阐述STM32F103单片机的编程环境搭建、数据采集程序的编写以及数据处理和传输的实现方法。
本文还将对系统的性能进行评估,包括精度测试、稳定性分析和响应速度测试等。
通过本文的研究,我们期望能够为电流电压采集系统的设计提供一套完整、实用的解决方案,为相关领域的工程实践和技术创新提供有力支持。
本文也希望激发更多研究者对基于STM32F103单片机的电子系统设计进行深入研究,共同推动电子技术的发展和应用。
二、系统总体设计在设计基于STM32F103单片机的电流电压采集系统时,我们首先需要考虑的是系统的整体架构和功能需求。
系统总体设计的主要目标是实现高精度的电流和电压数据采集,同时保证系统的稳定性和可靠性。
核心控制器:选择STM32F103单片机作为系统的核心控制器,负责数据采集、处理和控制逻辑的实现。
信号调理电路:设计合适的信号调理电路,将采集到的模拟信号转换为适合STM32F103处理的电压范围。
这包括电流转换电路和电压跟随电路,以确保信号的准确性和稳定性。
ADC模块:利用STM32F103内置的ADC模块进行模拟信号到数字信号的转换,实现高精度的数据采集。
宝坻中专任广禄_基于单片机的电压测量人机界面设计
![宝坻中专任广禄_基于单片机的电压测量人机界面设计](https://img.taocdn.com/s3/m/6770e29251e79b8968022614.png)
基于单片机的电压测量人机界面设计Design of voltage measurement man-machine interface based on MCU摘要随着科技的快速发展,电子检测技术发展很快,单片机技术现在已渗透到我们生活的许多领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹,由此可见单片机的应用对我们的工作生活已越来越重要了,为了更好的从事以后的工作,所以我们更需要很好的运用它掌握它。
在现实的生活中电压测量是故障诊断中最常使用并且也非常有效的检测方法。
因此拥有一块好用精良的电压表对我们日后的工作生活都是非常有好处的。
此设计制作了一种基于Atmega16单片机的电压测量表,它实现数字电压表的硬件电路与软件设计, 该系统的数字电压表电路相对简单,所用的元件相对较少,成本较低,实用性比较强,可以测量范围0~24V的电压值,并将测量的电压值显示在液晶显示器12864上,此设计并还带有密码登陆、修改密码、设定电压上下限和报警等功能。
此文首先介绍关于此设计的背景意义和设计实现的功能。
然后介绍设计中用到的单片机的功能特性以及液晶显示器的选择功能特征。
最后进行电压表的硬件设计软件编程等。
关键词:Atmega16;单片机;电压;液晶显示器12864ABSTRACTWith the rapid development of China's modern technology, electronic detection technology has been developed very fast, single-chip technology has penetrated many areas of our lives, almost difficult to find which areas no traces of the microcontroller, visible microcontroller applications of our work life has become increasingly important, so in order to better engage in future work, we need more good use of it.The voltage measurement in real life is the most commonly used and very effective detection method in fault diagnosis. Have a good voltmeter to our work life are very good. Design a Atmega16 microcontroller-based voltage measurement hardware circuit and software design, digital voltmeter digital voltmeter circuit is simple, with fewer components, low cost, practical, strong, 0 to 24V voltage value can be measured, and the measured voltage value is displayed in the LCD 12864, with password login, change your password, set upper and lower limits of the voltage and alarm functions.This article first introduces the background meaning and design and implementation of design features. And then describes the functions of the MCU used in the design and the choice of the liquid crystal display. Last voltmeter hardware design.Keywords:ATmega16; microcontroller; voltage; LCD 12864目录1 引言 (1)1.1设计的背景及意义 (1)1.2发展历史及研究现状 (2)1.3数字电压测量的原理 (3)2 设计总体方面 (4)2.1设计要求 (4)2.2设计实现功能 (4)2.3单片机的选型 (5)2.4设计方案 (6)3 数字电压表的简介 (7)3.1数字电压表的特点 (7)3.2用于数字电压表内的AD转化器分类 ...................................... 错误!未定义书签。
基于单片机的电池电压检测方案设计
![基于单片机的电池电压检测方案设计](https://img.taocdn.com/s3/m/9dfe67143d1ec5da50e2524de518964bce84d267.png)
基于单片机的电池电压检测方案设计电池是电子设备中常用的能量供应装置,而电池的电压是电池当前状态的重要指标之一。
设计一种基于单片机的电池电压检测方案,能够及时准确地获取电池的电压状态,对于延长电池寿命、保障设备安全具有重要意义。
一、方案设计目标1. 实现对电池电压的实时监测,提前预警电池状态。
2. 利用单片机实现对电池电压的准确测量和处理。
3. 设计一套电池电压检测方案,能够灵活应用在不同类型、不同规格的电池上。
二、方案设计思路1. 采用单片机进行数据采集和处理,以减小电路复杂度,提高测量精度。
2. 使用模拟转换芯片进行电压信号的模拟-数字转换,提高测量精度和稳定性。
3. 设计一套合理的电池电压检测算法,减小温度、电流等外界因素对测量结果的影响。
4. 灵活设置电池电压报警阈值,能够根据不同应用场景对电压状态进行定制化监测。
三、方案设计详解1. 单片机选择单片机作为方案的核心部件,需具备足够的计算能力和IO引脚用于数据采集和输出。
常见的单片机包括STC89C52、STM32、Arduino等,具体选择应根据实际应用需求来定。
2. 模拟-数字转换电池电压是一个模拟信号,需要通过模拟-数字转换芯片将其转换成数字信号,以供单片机进行处理。
常见的模拟-数字转换芯片有MCP3208、ADS1115等,具有多路输入、高分辨率和内部参考电压等特点,能够满足电池电压检测的需求。
3. 电池电压检测算法电池电压的检测需要考虑到多种因素的影响,如温度、负载电流等。
需要设计一套合理的检测算法,能够在保证测量精度的减小外界因素的干扰。
常见的电池电压检测算法包括移动平均滤波、二次差分滤波等,根据具体情况选择合适的算法。
4. 报警系统设计电池电压状态良好与否,对于设备运行的安全性有着直接的影响。
需要设计一套完善的报警系统,能够在电池电压低于预设阈值时及时报警,以便进行相关的处理和维护。
报警系统可以通过单片机的IO口控制蜂鸣器、LED灯等进行报警提示,也可以与其他设备进行通讯,实现远程监测和控制。
基于STC15F2K60S2单片机的电流信号检测仪
![基于STC15F2K60S2单片机的电流信号检测仪](https://img.taocdn.com/s3/m/905cdc80f121dd36a32d82b2.png)
• 60•本设计采用分立元件和STC15F2K60S2单片机设计出了电流信号检测仪。
STC15F2K60S2单片机与采样电路和整流电路相配合,利用STC15F2K60S2单片机的A/D转换器和中断系统测量出交流电流的大小和频率,并通过OLED实时显示参数。
该方案能较好地测量出交流电流的大小和频率,且电路简单,成本较低。
1 引言随着电力系统的在现代社会占据的地位越来越重要,供电系统复杂性增加,用电设备急剧增长,电参数测量重要性也更加突出。
根据不同的需要,有时会要求对其中的某项参数进行测量。
同时,单片微机的出现,使传统仪表技术发生了革命性的变革。
现在测量交流电流的主要方案是利用电表集成电路CS5460进行测量(李祖钢,单相电参数测量仪:科技世界,2016),但是该方案处理程序复杂。
本文中采样电路和整流电路相配合,利用STC15F2K60S2单片机的A/D功能和中断系统,可以较好地测量出交流电流的大小和频率。
2 系统总体结构设计系统主要由电源模块、MCU模块、采样电路和信号调理模块、显示模块部分组成。
利用电流互感器,将大电流信号转换为小电流信号,通过采样电路将电流信号变为电压信号,信号通过精密整流电路和频率测量电路送入单片机测量,最后利用OLED显示屏显示电流参数。
系统方案框图如图1所示。
图1 系统方案框图3 硬件设计3.1 采样电路系统利用电流互感器把大电流信号变换为小电流信号,然后经过I/V电路(于海生,等.微型计算机控制技术:清华大学出版社,2017)把电流信号变换为电压信号。
I/V电路属于电压并联负反馈电路,能够减小电路的输入电阻和输出电阻,满足电流互感器的副边电阻足够小的条件。
0~1A的电流信号经过1A/10mA电流互感器和250Ω的精密采样电阻后变为有效值是0~2.5V的电压信号。
系统选用的运放是OP07,该运放一种低噪声高精度运放,可提供宽电压供电而且失调电压小。
采样电路如图2所示。
基于STC15F2K60S2单片机的电流信号检测仪青岛大学 杨 帅 王 壮 王馨雨图2 采样电路3.2 电流信号调理电路电流信号调理电路分为电流大小调理电路和电流频率调理电路。
单片机测电压电流原理
![单片机测电压电流原理](https://img.taocdn.com/s3/m/3123dc0c30126edb6f1aff00bed5b9f3f90f7238.png)
单片机测电压电流原理一、引言在电子电路设计和实验中,我们经常需要测量电路中的电压和电流。
而单片机作为一种重要的电子元件,具有很强的数据处理能力和通信功能,可以用来测量电压和电流,并将测量结果通过显示屏或通信接口等方式输出。
本文将以单片机测量电压和电流原理为主线,介绍相关的基本原理和实现方法。
二、单片机测量电压原理单片机测量电压的原理是通过模拟到数字转换器(ADC)将模拟电压信号转换为数字信号,然后根据转换结果计算得到电压值。
1. 模拟到数字转换器(ADC)ADC是单片机中常见的一个模块,用于将模拟信号转换为数字信号。
它通过一系列的采样和量化操作,将连续变化的模拟电压信号转换为离散的数字数值。
转换结果一般以二进制形式表示,并存储在单片机内部的寄存器中。
2. 参考电压在进行模拟到数字转换之前,需要设置参考电压。
参考电压是ADC 转换时的参考基准,用来确定模拟电压与数字数值之间的对应关系。
常见的参考电压有外部参考电压和内部参考电压两种。
3. 电压分压电路在测量较高电压时,为了保护单片机不受损,常采用电压分压电路。
电压分压电路将待测电压通过电阻网络分压,使得单片机可以接受到较低的电压信号进行测量。
分压比例可以根据待测电压和单片机输入电压范围来确定。
4. 程序实现单片机测量电压的程序主要包括以下步骤:(1)初始化ADC模块,设置参考电压和输入通道;(2)启动ADC转换;(3)等待转换完成,并读取转换结果;(4)根据转换结果计算电压值;(5)输出电压值。
三、单片机测量电流原理单片机测量电流的原理是通过电流传感器将电流信号转换为电压信号,然后再利用单片机测量电压的原理来实现电流测量。
1. 电流传感器电流传感器是一种能够将电流信号转换为电压信号的器件。
常见的电流传感器有霍尔效应传感器、电阻式传感器等。
电流传感器的输出电压与通过它的电流成正比。
2. 电阻为了保护单片机和电流传感器,常在电路中串联一个适当大小的电阻,限制电流大小。
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基于单片机的电流电压测量系统设计摘要:本次设计所提供的是基于单片机的电压电流测量系统软硬件的设计。
电学参量测量技术设计范围广,能应用的领域也十分广泛。
随着电子技术的发展,在数字化、智能化、科技化为主的今天,数字电压、电流表以成为电压、电流表设计的主要方向,并且有非常重要的地位。
关键词:单片机,应用领域,设计Abstract:The design is provided by SCM-based voltage and current measurement system hardware and software design. Electrical parameter measurement techniques designed a wide range of application areas can be very extensive. With the development of electronic technology, in digital, intelligent, technology-based today, the digital voltage meter to a voltage, current meter design of the main direction, and there is a very important position.Keywords: MicroController Unit, Applications, Devise目录1 前言 (3)1.1 电子测量概述 (3)1.2 数字电压表的特点 (3)1.3 单片机的概述 (4)2 系统方案的选择与论证 (5)2.1 功能要求 (5)2.2 系统的总体方案规划 (5)2.3 各模块方案选择与论证 (5)2.3.1 控制模块 (5)2.3.2 量程自动转换模块 (6)2.3.3 A/D转换模块 (6)2.3.4 显示模块 (7)2.3.5 通信模块 (7)3 系统的硬件电路设计与实现 (8)3.1 系统的硬件组成部分 (8)3.2 主要单元电路设计 (8)3.2.1 中央控制模块 (8)3.2.2 量程自动转换模块 (9)3.2.3 A/D模数转换模块 (13)3.2.4 显示模块 (15)3.2.5 通信模块 (15)3.2.6 电源部分 (16)4 系统的软件设计 (17)4.1 软件的总体设计原理 (17)4.1.1 A/D转换程序设计 (18)4.1.2 数字滤波程序设计 (18)4.1.3 量程自动转换的程序设计 (20)5 系统调试及性能分析 (22)5.1 调试与测试 (22)5.2 性能分析 (22)6 结束语 (23)6.1 设计总结 (23)6.2 设计的心得 (23)7 致谢词 (24)附录 (25)附录1 参考文献 (25)附录2 系统总电路图 (26)附录3 源程序 (27)1 前言1.1 电子测量概述从广义上讲,凡是利用电子技术来进行的测量都可以说是电子测量;从狭义上来说,电子测量是在电子学中测量有关电量的量值。
与其他一些测量相比,电子测量具有以下几个明显的特点:①测量频率范围极宽,这就使它的应用范围很广;②量程很广;③测量准确度高;④测量速度快;⑤易于实现遥测和长期不间断的测量,显示方式又可以做到清晰,直观;⑥易于利用计算机,形成电子测量与计算技术的紧密结合。
随着科学技术和生产的发展,测量任务越来越复杂,工作量加大,测量速度测量准确度要求越来越高,这些都对测量仪器和测试系统提出了更高的要求。
微机的出现为解决上述问题提供了条件。
利用微机的记忆,存储,数学运算,逻辑判断和命令识别等能力,发展了微机化和自动测试系统。
近年来微机和大规模集成电路发展很快,价格大幅下降,同时在测试系统中还解决了通用接口母线标准化问题,使微机化仪器和自动测试系统得到了很大发展,正改变着电子测量的面貌。
1.2 数字电压表的特点1.读数直观、准确电压表的数字化,是将连续的模拟量(如直流电压)转换成不连续的离散的数字形式并加以显示。
这有别于传统的以指针与刻度盘进行读数的方法,避免了读数的视差和视觉疲劳。
2.显示范围宽、分辫力高指针表的分辫力,是由刻度盘的细度表达的,刻度盘在一定条件下无法分得很细,太细了视觉分辫也很困难,而数字显示的电压表,目前可以做到从2(1/2)到10(1/2)。
3.输入阻抗数字电压表的输入阻抗可高达(1~10000)M。
输入阻抗越高,所吸收被测信号的电流就越小,所带来的附加误差极小,可以忽略。
4.集成度高、功耗小、抗干扰能力强由于CMOS技术的发展,集成电路的功耗变得很小,即发热量很小,这样就可以在同一块芯片上集成更多的元件,形成大规模或超大规模集成电路。
这给制造业带来了飞跃,不仅仪表小巧而功能齐全,其他如手机、袖珍电脑等也得以诞生。
目前双积分或多重积分的A/D转换器构成的数字电压表,由于在积分过程中可将干扰信号部分或全部抵消掉,其串模抑制比可达100分贝,共模抑制比可达120分贝。
5.可扩展能力强直流数字电压表本身可以扩展成交流电压表、交直电流表、峰值表、功率表等,还可以附加智能化。
例如:计算、保持、比较数字、设定时间,设定上、下量限及自动控制等多种功能。
1.3 单片机的概述单片机就是在一块半导体硅片上集成了微处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM、EPROM)和各种输入、输出接口,这样一块集成电路芯片上具有一台计算机的属性,因而被称为单片微型计算机,简称单片机。
单片机根据其基本操作处理的位数可分为:1位单片机、4位单片机、8位单片机、16位单片机和32位单片机。
并且其发展历史可分为以下四个阶段:第一阶段:单片机初级阶段。
因工艺限制,单片机采用双片的形势而且功能比较简单。
例如,仙童公司生产的F8单片机,实际上只包括了8为CPU,64 B RAM和2个并行口。
因此,还需加一块3851才能组成一台完整的计算机。
第二阶段:低性能单片机阶段。
以Intel公司制造的MCS-48单片机为代表,这种单片机片内集成有8位CPU、并行I/O口、8位定时器/计数器、RAM和ROM等,但是不足之处是无串行口,中断处理比较简单,片内RAM和ROM容量较小且寻址范围不大于4KB。
第三阶段:高性能单片机阶段。
这个阶段推出的单片机普遍带有I/O口,多级中断系统,16位定时器/计数器,片内ROM、RAM容量加大,且寻址范围可达64KB,有的片内还带有A/D转换器。
这类单片机的典型代表是:Intel公司的MCS-51系列、Motorola 公司的6801和Zilog公司的Z8等。
由于这类单片机的性能价格比高,所以仍被广泛应用,是目前应用数量较多的单片机。
第四阶段:8位单片机巩固发展及16位单片机、32位单片机推出阶段。
此阶段的主要特征是一方面发展16位单片机、32位单片机及专用型单片机;另一方面不断完善高档8位单片机,改善其结构,以满足不同的用户需要。
2 系统方案的选择与论证2.1 功能要求使用AD/DC模数转换模块把模拟量转换成数字量,再采用AT89C52单片机进行电压、电流表的计算和显示,并将数据发送给PC机,要求进行硬件,软件系统设计。
1、4位电压、电流显示2、8个档位自动调节3、电压范围0——1000V4、电流范围0——5A5、能串口发送给计算机,并以适时波形显示2.2 系统的总体方案规划本设计主要由五大模块组成:量程自动转换模块、A/D模数转换模块、单片机控制模块、显示模块和通信模块。
按系统功能实现要求,控制模块采用AT89C52单片机,通过程序来进行电压、电流的计算等数据处理,及其功能控制;量程自动转换模块包括电压衰减和8个档位自动换档,采用纯硬件搭建;A/D转换模块采用ADC0809芯片;显示模块采用四个LED数码管静态显示电压、电流值。
通信模块采用串口通信将数据发送给PC机。
使用MAX232芯片,实现电平转换功能,使单片机的TTL电平与RS232的电平实现匹配。
如图2.1所示:图2.1 系统总体框图2.3 各模块方案选择与论证2.3.1 控制模块中央控制器为整个系统的核心,通过接受外部信息,按照控制算法驱动执行机构。
对中央处理器的选择多种多样,本设计采用ATMEL公司生产的AT89S52系列的单片机作为主控制器。
它支持ISP在线可编程写入技术!串行写入、其频率高达33MHz,故其速度更快、内部集成看门狗计时器,不再需要像89C51那样外接看门狗计时器单元电路。
稳定性更好。
AT89S52 高性能8位单片机是一个低功耗,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89S52具有如下特点:40个引脚,8k Bytes Flash片内程序存储器,256 bytes 的随机存取数据存储器(RAM),32个外部双向输入/输出(I/O)口,5个中断优先级2层中断嵌套中断,2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。
此外,AT89S52设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。
空闲模式下,CPU暂停工作,而RAM定时计数器,串行口,外中断系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。
同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式,以适应不同产品的需求。
2.3.2 量程自动转换模块方案一、采用软件编程技术。
特点:硬件简单,但编程复杂。
方案二、采用纯硬件搭建技术。
利用一些廉价的元器件组成量程自动转换电路,特点:所用硬件多,但成本低,且不需要复杂的软件编程及调试。
考虑到本次设计所需硬件较少,且所用元器件容易购买,成本低。
故采用方案二2.3.3 A/D转换模块方案一、采用双积分A/D转换技术。
特点是:精度高,抗干扰能力强。
但高精度的双积分A/D芯片,价格较贵,增加了单片机系统的成本。
方案二、采用比较型A/D转换器(ADC1210)。
特点是:测量速度快(最高可达每秒100万次以上),电路比较简单,但抗干扰能力差。
方案三、采用逐次逼近型A/D转换器(ADC0809)。
特点是:价格便宜,容易购买,但精度较低。
ADC0809是8位逐次逼近型A/D转换器。
带8个模拟量输入通道,有通道地址译码锁存器。