基于单片机高精度直流电流表设计实现分析

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1、-第二章总体方案设计2.1数字电流表的工作原理用单片机及其扩展的外部电路先做成一个理想电压表[3]，图1中用G表示。由于通常所说的电流表是指灵敏电流计其量程太小，不能直接测量电流，仅用于检测有无电流和电流的方向，所以要想得到一个有多量程或量程较大的电流表需要将一个理想电压表改装而成。本设计是用一个内阻视为无穷大的电压表并联分流电阻而成的数字电流表。待测电流I随搬动开关K的位置而流过R1或R2，因而本电流表的两个量程就取决于G的满量程电压和R1、R2的阻值，记G的满量程电压为Ug，根据欧姆定律Ug=RgIg，若Ug和Rg已知则Ig就是电流表的满量程电流。2.

2、2方案比较及方案选择方案一：选用内置AD转换器的单片机如MSP430系列作为核心处理器，实现本设计的需求，此方案的好处在于，所需芯片、外围电路较少，但对程序要求比较高。显示单片机MSP430信号输入.---信号放大方案二：方案二是选用ADC0809为转换芯片和单片机组成的系统，ADC0809是采样频率为8位的、以逐次逼近原理进行模—数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换，它的输出为并行输出。且功耗低，工作温度范围广转换时间较快为100us，具有转换起停控制端。信号输入MCUS

3、TC89C52单片机档位选择数码管显示信号放大A/D转换2.3方案选择通过比较两种方案，采用方案二ADC0809转换芯片来完成本次设计，他功耗低，模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准，换时间快，具有转换起停控制端，且并行输出单片机引脚也够，所以本次设计采用方案二。.---2.4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——20mA电流，至少能达0.1%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2.5计思路1、根据设计要求，选择STC89C5

4、2单片机作为核心控制器件。2、A/D转换采用ADC0809。与单片机的接口为P1口的高四位引脚。3、采用数码管显示。4、又P0口输出显示数据。.---第三章单元模块设计3.1各单元模块功能介绍及电路设计3.1.1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);第二级为同相放大电路，放大倍数可通过电位器调节。.---3.1.2数模转换模块ADC0809美国

5、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。.---3.1.3单片机周边电路复位电路与晶振电路(12Mhz),保证单片机正常运行.---3.1.4显示电路采用6位LED数码管显示，P0口为段选，P2口为位选，P0口有8个1K上拉电阻.---3.2电路参数的计算及元器件的选择3.2.1单片机STC89C52STC52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256bytes的随

6、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STC8

7、9C52提供以下标准功能：8k字节Flash闪速存储器，256字节内部RAM，32I／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，STC89C52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。3.2.2ADC0809ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次

8、逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。（1）ADC0809的内