基于51单片机的数字电流表设计

湖南科技大学课程设计

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单片机课程设计

题目基于单片机的数字电流表设

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二〇一一年五月二十六日

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单片机课程设计任务书

一、设计题目：

基于单片机的数字电流表设计

二、设计要求：

1、数字电流表在平常工作环境中能良好工作

2、能测0——1000mA电流，至少能达1%的精度

3、要求掌握I/V信号转换，A/D转换器的使用和数据采集系统的

设计

4、电流表能数字显示，且由单片机处理采集数据并驱动LED显

示

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摘要

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I转换成0—1V电压信号, 由A/D转换器采集电压信号，并将电压转换的数字信号传输给单片机，由单片机完成对采样信号的处理、分析，最后输出信号驱动LED显示器，显示被测的电压值。

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目录

一、功能要求 (1)

二、原理及方案论证 (2)

三、系统硬件电路的设计 (3)

四、系统程序的设计 (4)

五、调试及设计结果 (5)

参考文献 (6)

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一、功能要求

1、数字电流表在平常工作环境中能良好工作

2、能测0——1000mA 电流，至少能达1%的精度

3、要求掌握I/V 信号转换，A/D 转换器的使用和数据采集系统的设计

4、电流表能数字显示，且由单片机处理采集数据并驱动LED 显示

二、原理及方案论证

1、数字电流表工作原理

1.1采样电阻网络

原理如下图所示，输入被测电流通过量程转换开关S1——S4，流经采样电阻R1——R4，由欧姆定律可知：U=I*R ，因而转换输出电压为0V ——0.1V 的电压，输出电压可再经后续放大电路放大处理。

1.2高共模抑制比放大电路

如下图，由双运放组成的同相输入高共模抑制比放大电路，

其

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闭环输出可表示为：

为使

共模输入为0，可令R1/R2=R4/R3,此时电路的差动闭环增益为Kd=1+R1/R2, U0=Kd(U1-U2); 下图即Kd=11，U0=11(U1-U2);

1.3通用A/D 转换器

ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种 8 位分辨率、双通道 A/D 转换芯片。由于它体积小，兼容性强，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其目前已经有很高的普及率。 ADC0832 具有以下特点：

◆ 8 位分辨率；

◆ 双通道 A/D 转换；

◆ 输入输出电平与 TTL/CMOS 相兼容；

)21)(3

*14*22121(21)221(*)3*14*21(0U U R R R R R R U U R R R R U -++++-=

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◆ 5V 电源供电时输入电压在 0~5V 之间；

◆ 工作频率为 250KHZ ，转换时间为 32μS ；

◆ 一般功耗仅为 15mW ；

◆ 8P 、14P —DIP （双列直插）、PICC 多种封装；

◆ 商用级芯片温宽为0°C to +70°C ，工业级芯片温宽为- 40°

C to +85°C ；

芯片接口说明

CS_ 片选使能，低电平芯片使能。

CH0 模拟输入通道 0，或作为 IN+/-使用。

CH1 模拟输入通道 1，或作为 IN+/-使用。

GND 芯片参考 0 电位（地）。

DI 数据信号输入，选择通道控制。

DO 数据信号输出，转换数据输出。

CLK 芯片时钟输入。

Vcc/REF 电源输入及参考电压输入（复用）。

1.4 AT89C52单片机

AT89C52 是美国ATMEL 公司生产的低电压，高性能CMOS 8

位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的只读程序存

储器

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（PEROM ）和256 bytes 的随机存取数据存储器（RAM ），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产， 与标准MCS-51 指令系统及8052 产品引脚兼容，片内置通用8 位 央处理器（CPU ）和Flash 存储单元，功能强大AT89C52 单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。

主要性能参数

·与MCS-51 产品指令和引脚完全兼容

·8k 字节可 擦写Flash 闪速存储器

·1000 次擦写周期

·全静态操作：0Hz －24MHz

·三级加密程序存储器

·256 ×8 字节内部RAM

·32 个可编程I ／O 口线

·3 个16 位定时／计数器

·8 个 断源

·可编程串行UART 通道

·低功耗空闲和掉电模式

功能特性概述

AT89C52 提供以下标准功能：8k 字节Flash 闪速存储器，256

字节内部RAM ，32 个I ／O 口线，3 个16位定时／计数器，一个6 向量两级 断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C52 可降至0Hz 的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU 的工作，但允许RAM ，定时／计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

2、方案论证

本设计采用精密采样电阻（9欧、0.9欧、0.09欧、0.01欧）

，

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电阻精度可达0.1%可忽略；八位A/D精度为5/256（V）;因而除去放大电路增益误差及线性误差，电流表精度约为（5/256）/11，约为1.7mA；对于1000mA的总量程精度可达0.1%，因而方案可达设计要求 …… 此处隐藏：2265字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……