1、 湖 南 科 技 大 學單 片 機 課 程 設 計 題 目 基于單片機的數字電流表設計姓 名 學 院 專 業 學 號 指導教師 成 績 二一一年 五 月 二十六日 單片機課程設計任務書一、設計題目：基于單片機的數字電流表設計二、設計要求：1、 數字電流表在平常工作環境中能良好工作2、 能測01000mA電流，至少能達1%的精度3、 要求掌握I/V信號轉換，A/D轉換器的使用和數據采集系統的設計4、 電流表能數字顯示，且由單片機處理采集數據并驅動LED顯示摘 要本設計是通過采樣電阻及信號放大電路將待測的電流信號I轉換成01V電壓信號, 由A/D轉換器采集電壓信號，并將電壓轉換的數字信號傳輸給單片

2、機，由單片機完成對采樣信號的處理、分析，最后輸出信號驅動LED顯示器，顯示被測的電壓值。目 錄一、功能要求 1二、原理及方案論證.2三、系統硬件電路的設計3四、系統程序的設計4五、調試及設計結果.5參考文獻 .6 一、功能要求1、數字電流表在平常工作環境中能良好工作2、能測01000mA電流，至少能達1%的精度3、要求掌握I/V信號轉換，A/D轉換器的使用和數據采集系統的設計4、電流表能數字顯示，且由單片機處理采集數據并驅動LED顯示二、原理及方案論證1、數字電流表工作原理1.1采樣電阻網絡原理如下圖所示，輸入被測電流通過量程轉換開關S1S4，流經采樣電阻R1R4，由歐姆定律可知：U=I*R，

3、因而轉換輸出電壓為0V0.1V的電壓，輸出電壓可再經后續放大電路放大處理。 1.2高共模抑制比放大電路如下圖，由雙運放組成的同相輸入高共模抑制比放大電路，其閉環輸出可表示為：為使共模輸入為0，可令R1/R2=R4/R3,此時電路的差動閉環增益為Kd=1+R1/R2, U0=Kd(U1-U2); 下圖即Kd=11，U0=11(U1-U2); 1.3通用A/D轉換器ADC0832 是美國國家半導體公司生產的一種 8 位分辨率、雙通道 A/D 轉換芯片。由于它體積小，兼容性強，性價比高而深受單片機愛好者及企業歡迎，其目前已經有很高的普及率。ADC0832 具有以下特點： 8 位分辨率； 雙通道 A/

4、D轉換； 輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容； 5V 電源供電時輸入電壓在 05V 之間； 工作頻率為 250KHZ，轉換時間為 32S； 一般功耗僅為 15mW； 8P、14PDIP（雙列直插）、PICC 多種封裝； 商用級芯片溫寬為0°C to +70°C，工業級芯片溫寬為- 40°C to +85°C；芯片接口說明 CS_ 片選使能，低電平芯片使能。 CH0 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/-使用。 CH1 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/-使用。 GND 芯片參考 0 電位（地）。 DI 數據信號輸入，選擇通道控制。 DO 數據信號輸出

5、，轉換數據輸出。 CLK 芯片時鐘輸入。 Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復用）。 1.4 AT89C52單片機 AT89C52 是美國ATMEL 公司生產的低電壓，高性能CMOS 8 位單片機，片內含8k bytes 的可反復擦寫的只讀程序存 儲器（PEROM）和256 bytes 的隨機存取數據存儲器（RAM ），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產， 與標準MCS-51 指令系統及8052 產品引腳兼容，片內置通用8 位 央處理器（CPU）和Flash 存儲單元，功能強大AT89C52 單片機適合于許多較為復雜控制應用場合。 主要性能參數 ·與MCS-

6、51 產品指令和引腳完全兼容 ·8k 字節可 擦寫Flash 閃速存儲器 ·1000 次擦寫周期 ·全靜態操作：0Hz24MHz ·三級加密程序存儲器 ·256 ×8 字節內部RAM ·32 個可編程I O 口線 ·3 個16 位定時計數器 ·8 個 斷源 ·可編程串行UART 通道 ·低功耗空閑和掉電模式 功能特性概述 AT89C52 提供以下標準功能：8k 字節Flash 閃速存儲器，256 字節內部RAM，32 個I O 口線，3 個16位定時計數器，一個6 向量兩級 斷結構，一

7、個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C52 可降至0Hz 的靜態邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節電工作模式?？臻e方式停止CPU 的工作，但允許RAM，定時計數器，串行通信口及中斷系統繼續工作。掉電方式保存RAM 中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。2、方案論證 本設計采用精密采樣電阻（9歐、0.9歐、0.09歐、0.01歐），電阻精度可達0.1%可忽略；八位A/D精度為5/256（V）;因而除去放大電路增益誤差及線性誤差，電流表精度約為（5/256）/11，約為1.7mA；對于1000mA的總量程精度可達0.1%，因而方案可達設計要求。三、系

8、統硬件電路的設計 系統仿真接線簡圖本設計中用到AT89C52單片機、八位ADC AD0832、發光二極管、六位八段顯示數碼管LED，通用運放 UA741 、PNP管及必要的電阻、電容元件等。系統原理方框圖電路仿真簡圖如上圖。系統方框圖四、系統程序設計程序流程圖如下： 系統程序流程圖C語言程序如下：#include<reg52.h>/包含相應的頭文件#include<intrins.h>#include<math.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar axs6,azs6,ac10

9、,dc6;void ITOAZ(int num,uchar *p); void ITOAX(int num,uchar *p);float U,U1;sbit CS=P34;/定義數模轉換器硬件對應引腳sbit CLK=P35;sbit DO=P36;sbit DI=P37;/*讀寫AD0832函數*/*/unsigned char ReadADC(unsigned char channel) unsigned char j; unsigned char Temp=0; DI=1; _nop_(); _nop_(); CS=0;/拉低CS端 _nop_(); _nop_(); CLK=1;/拉

10、高CLK端 _nop_(); _nop_(); CLK=0;/拉低CLK端,形成下降沿1 _nop_(); _nop_(); CLK=1;/拉高CLK端 DI=(channel>>1)&0x1; _nop_(); _nop_(); CLK=0;/拉低CLK端,形成下降沿2 _nop_(); _nop_(); CLK=1;/拉高CLK端 DI=channel&0x1; _nop_(); _nop_(); CLK=0;/拉低CLK端,形成下降沿3 DI=1;/控制命令結束 _nop_(); _nop_(); for(j=0;j<8;j+) /處理讀入8位數據 CL

11、K=0;_nop_(); Temp=(Temp<<1)|DO; _nop_(); CLK=1; CS=1; CLK=0; DI=1;return(Temp); /返回轉換值/*/*/*顯示轉換函數*/*/延時函數void delay(uint n)uint a;uchar i;for(a=n;a>0;a-)for(i=0;i<2;i+); /將浮點數轉成函數void ITOC(float f,uchar *c)float zs,xs;int bxs,bzs,i,k=0;xs=modf(f,&zs); /分離整數部分與小數部分函數 if(P3=0XFE) bxs=

12、(int)(xs*100)+0.5); else bxs=(int)(xs*100)+0.5); /小數點后兩位有效數字ITOAX(bxs,axs); /把小數部分轉換成字符串存入axs數組bzs=(int)zs; /把整數部分轉成整型ITOAZ(bzs,azs); /把整數部分轉換成字符串存入azs數組 for (i=0;axsi!='s'i+) /把最終結果存入c數組ci=axsi; ci='.'for(k=0,i=i+1;azsk!='s'k+,i+) ci=azsk; if(U<0) ci='-' else ci=0

13、xff;ci+1='s'/將整型數轉換成對應的void ITOAZ(int num,uchar *p) uchar w,i=0; dow=num%10; /將整型數各位分離，并轉換成對應的字符存入a中pi=w; num=num/10;i+;while(num); pi='s'/將小數數部分轉換成對應的void ITOAX(int num,uchar *p) uchar w,i=0; dow=num%10; /將整型數各位分離，并轉換成對應的字符存入a中pi=w; num=num/10;i+; while(num); while(i<2) pi=0;i+;

14、pi='s' w=pi;/顯示譯碼函數void decode(uchar *n,uchar *dn) uchar i;for(i=0; ni!='s'i+) switch( ni) case 0: dni=0x3F;break; case 1: dni=0x06;break; case 2: dni=0x5B;break; case 9: dni=0x6F;break; case 3: dni=0x4F;break; case 4: dni=0x66;break; case 5: dni=0x6D;break; case 6: dni=0x7D;break; c

15、ase 7: dni=0x07;break; case 8: dni=0x7F;break; case 46: dni=0x80;break; case'-':dni=0x40;break; default:dni=0x00;break; dni='s'/*/*/*主換函數*/*/void main(void)uchar i,j,P2_;float A;while(1)U=ReadADC(0)/256.0;switch(P1)case 0xfe:A=U*10*1.025;break; case 0xfd:A=U*100/1.09;break; case 0xfb: A=U*1000;break; default: A=0.0;break;A=10*A;ITOC(A,ac);decode(ac,dc); P2=0XFf; P2_=0Xfe;for(j=0;dcj!='s'j+) P2=0XFf; P0=dcj; P2=P2_; delay(150); P2_=_crol_(P2_,1); /*P2_<<=1;*/ /*/*/ 五、 調試及設計結果1、 PROTUSE系統仿真結果