基于单片机的电流检测电路设计

单片机课程设计
题目基于电流检测电路的设计
英文题目Infrared Electric current examination electric circuit of
the design
院系电子工程学院
专业自动化
姓名
同组人员
年级大三
指导教师
2010年06月
摘要
在单片机检测电流的过程中，因为电流量是模拟量，并且对于电流量不能直接进行读取，所以需要将电流量转化为电压量，再通过A/ D转换器进行读取和处理。

单片机对模拟信号的读取是通过A/D转换器来实现的，使用了ADC0809芯片，关于芯片的介绍参考后面的内容，从电流量到电压量的转换时通过电流传感器来实现的，这是检测电流的关键。

下面先介绍电流传感器的基础知识，接着介绍实现单片机电流传感器所必须的器件和软件，然后逐步分析程序的各个只要模块以及程序的全貌。

【关键词】：ADC0809，电流检测，8051单片机
Infrared electric current exanination electric circuit of the design
Abstract
In the course of the current SCM test, Because the electric current is the analog, And the electric current can not be read directly Therefore needs to transform the amperage as the voltage quantity, Switch carries on the read and processing again through A/the D.
Microcontroller reads the analog signal through A / D converter to achieve, Use the ADC0809 chip, Reference on the chip behind the introduction content, From the amount of electric current to voltage conversion is achieved through the current sensor, This is examines the electric current the key.
The following will introduce the basics of current sensor, Then the introduction realizes the monolithic integrated circuit electric current sensor to component and software , Then gradually the various analytical procedures, and procedures of the picture as long as the module.
【关键词】：ADC0809，electric current examination, Microcontroller8051
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摘要 (I)
Abstract (3)
引言 (5)
第一章总体设计 (6)
第二章控制系统的硬件设计 (7)
2.1 显示部分电路图 (6)
2.2电流传感器原理.... (7)
第三章控制系统统软件设计 (10)
3.1程序流程图 (10)
3.2子程序 (11)
总结 (13)
参考文献 (14)
致谢 (15)
附录 (16)
引言
电流的检测在人们的生产和生活的过程中都是十分普遍的，特别是当电流量是模拟信号时，给人们的检测带来了许多的不变，在利用现代科技的高度发达给对电流的检测带来了简便的方法，从而给全世界的人们的生产和生活都会带来极大的方便的。

本装置是以8051和BS211单片机为核心，ADC0809作为信号转换器，DM74163N作为分频器的电流检测电路。

为实现电流数据采集和传输提供了极大的便利。

该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。

本设计使用单片机作为核心进行控制。

单片机具有集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点。

第一章总体设计和主要特点
本章介绍控制系统的设计意义、设计思路、设计电路的原理框图。

1.1整体系统框图
第二章控制系统的硬件设计
2.1显示部分电路图
2.2电流传感器工作原理
电流传感器是传感器的一种分类，其主要信号源是采集信号的电流大小！主要参数为其电流大小！检测方法一般是检测电流特性的器件，一般有电流表之类的！
工作原理主要是霍尔效应原理.
一、以零磁通闭环产品原理为例:
1、当原边导线经过电流传感器时，原边电流IP会产生磁力线，原边磁力线集中在磁芯气隙周围，内置在磁芯气隙中的霍尔电片可产生和原边磁力线成正比的，大小仅为几毫伏的感应电压，通过后续电子电路可把这个微小的信号转变成副边电流IS，并存在以下关系式：IS* NS= IP*NP
其中，IS—副边电流；
IP—原边电流；
NP—原边线圈匝数；
NS—副边线圈匝数；
NP/NS—匝数比，一般取NP=1。

电流传感器的输出信号是副边电流IS，它与输入信号（原边电流IP）成正比，IS一般很小，只有10~400mA。

如果输出电流经过测量电阻RM，则可以得到一个与原边电流成正比的大小为几伏的电压输出信号。

2、传感器供电电压VA
VA指电流传感器的供电电压，它必须在传感器所规定的范围内。

超过此范围，传感器不能正常工作或可靠性降低，另外，传感器的供电电压VA又分为正极供电电压VA+和负极供电电压VA-。

要注意单相供电的传感器，其供电电压VAmin 是双相供电电压VAmin的2倍，所以其测量范围要相供高于双电的传感器。

3、测量范围Ipmax
测量范围指电流传感器可测量的最大电流值，测量范围一般高于标准额定IPN。

二、电流传感器主要特性参数
1、标准额定值IPN和额定输出电流ISN
IPN指电流传感器所能测试的标准额定值，用有效值表示（A.r.m.s），IPN的大小与传感器产品的型号有关。

ISN指电流传感器额定输出电流，一般为10~400mA，当然根据某些型号具体可能会有所不同。

2、偏移电流ISO
偏移电流也叫残余电流或剩余电流，它主要是由霍尔元件或电子电路中运算放大器工作状态不稳造成的。

电流传感器在生产时，在25℃，IP=0时的情况下，偏移电流已调至最小，但传感器在离开生产线时，都会产生一定大小的偏移电流。

产品技术文档中提到的精度已考虑了偏移电流增加的影响。

3、线性度
线性度决定了传感器输出信号（副边电流IS）与输入信号（原边电流IP）在测
量范围内成正比的程度。

4、温度漂移
偏移电流ISO是在25℃时计算出来的，当霍尔电极周边环境温度变化时，ISO 会产生变化。

因此，考虑偏移电流ISO的最大变化是很重要的，其中，IOT是
指电流传感器性能表中的温度漂移值。

5、过载
电流传感器的过载能力是指发生电流过载时，在测量范围之外，原边电流仍会增
加，而且过载电流的持续时间可能很短，而过载值有可能超过传感器的允许值，过载电流值传感器一般测量不出来，但不会对传感器造成损坏。

6、精度
霍尔效应传感器的精度取决于标准额定电流IPN。

在+25℃时，传感器测量精度与原边电流有一定影响，同时评定传感器精度时还必须考虑偏移电流、线性度、
温度漂移的影响。

第三章控制系统统软件设计3.1程序流程图
程序流程图
3.2 A/D转换子程序
EXTRN-INT：
PUSH ACC
PUSH psw
MOV PSW,#018H
MOV DPTR,#78FFH ；A/D转换器首地址
MOVX A,@DPTR
MOV R1,#030H ；存储A/D转换器的数据的地址
MOV @R1,A
POP PSW
POP ACC
RETI
首地址是78FFH，当A/D转换结束时会向单片机发出中断请求信号，触发单片机的外部中断，此时单片机响应中断，进入中断服务程序，读取转换数据。

3.2 显示子程序
DISPLAY:
MOV A,31H ；将29H中的16进制转换成10进制
MOV B,#10
DIV AB
MOV B-BIT,A
MOV A-BIT,B
MOV DPTR ,#NUMTAB ；制定查表启始地址
MOV R0,#4
DPL1:
MOV R1,#250 ；显示1000次
DPLOP:
MOV A,A-BIT ；取个位数
MOVC A,@A+DPTR
MOV P0,A
MOV P2.0
ACALL D1MS
SETB P2.0
MOV A,B-BIT ；取十位数
MOVC A,@A+DPTR
MOV P0,A
CLR P2.1 ；开十位显示
ACALL D1MS
SETB P21
DJNZ R1,DPLOP
DJNZ R0,DPL1
RET
D1MS:
MOV R7,#80
DJNZ R7,S
RET ；实验板上的7段数码管0~9数字的共阴极显示代码NUMTAB:DB 03FH,06H,5BH,4FH,66H,06DH,07DH,07H,07FH,06FH
该子程序就是将缓存中的数据转换成十进制数，然后再显示十位和个位的数。

总结
本设计是采用一个单片机系统来进行对电流检测控制系统的设计与制作，并有效的进行控制输出，它具有全集成化，智能化，高精度，高性能，高可靠性和低价格等优点。

在设计本作品时，通过查阅网络与图书馆搜集到的资料，再加上指导老师的指导与资料提供，与生活中对于单片机的工作原理的观察和同红外释传感器研究相结合，设计出了这一套电流检测系统的主要硬件结构和软件结构，基本完成了课题的要求，但是由于设计的理论基础尚浅，对课题的研究经验还不成熟，使得在技术的解决与运用上显得粗糙了一些，在某些技术关键上的叙述不能达到详细、精辟。

但是这个系统的设计却不缺乏自己的特点和创新点。

由于考虑到了成本使用的问题，在硬件上使用了8051单片机；在软件上，充分利用了8051的强大功能，实现了信息的快速处理和控制、显示功能，能精确检测。

[1]李建忠.《单片机原理及应用.西安》.西安电子科技大学出版社，2002.2
[2]余永权.《单片机在控制系统中的应用》.北京：电子工业出版社， 2003.10.
[3]周平，伍云辉《单片机应用技术》.电子科技大学出版社，2004.6
[4]何立明，MCS-51系列单片机配置接口技术，北航出版社，1999
[5]大学化学实验教学组.大学化学实验.北京：高等教育出版社， 2004.5.
[6]戴梅萼，史嘉权.《微型计算机技术及应用》.清华大学出版社，2008.3
[7]Short Message Pereto Pere Protocol Specifi-cationv3.4(document version:-12-oct-1999 issue1.2) [S]
参考资料：/Upload/Tech/538.htm
致谢
这两周来，得到姜老师和专业老师对我的谆谆教诲和帮助，学会了8051单片机工作原理以及电路的设计，控制电路的设计等等，使自己多年来所学的理论知识和实践做到有机的组合，进一步深化巩固自己的理论知识。

同时也让我深深体味到电子是一种更新很快的行业，要想跟上时代，就得自我不断的努力，只靠在学校所学的东西是远远不够的，所以必须在以后的工作的中不断的学习，打下坚定的基础。

在此，我表示衷心的感谢。

尤其是指导老师对我的关心和帮助，这次课程设计能圆满的成功，多是得于指导老师的细心指导和详细的批改。

他无论在理论上还是实践中都给予我有很大的帮助，使我得到不少的提高，这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。

另外，在这次毕业设计中，同组的同学同样给了我很大的帮助，此外我还得到很多同学的不少帮助，解决了不少的难题。

在此，我由衷的感谢他们对我的帮助。

附录
电流检测原理电路图。