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基于51單片機(jī)的數(shù)字電流表課程設(shè)計(jì)報(bào)告

  [復(fù)制鏈接]
ID:268018 發(fā)表于 2017-12-27 21:17 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
學(xué)生姓名
晁*瑞
班級(jí)學(xué)號(hào)
1506020134
專  業(yè)
測(cè)控
課程設(shè)計(jì)題目
基于單片機(jī)的數(shù)字電流表設(shè)計(jì)
評(píng)

語(yǔ)

組長(zhǎng)簽字：

成績(jī)

日期

             2017年  月  日


課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
學(xué)  院
自動(dòng)化與電氣工程
專 業(yè)
測(cè)控技術(shù)與儀器
學(xué)生姓名
晁云瑞
班級(jí)學(xué)號(hào)
1506020134
課程設(shè)計(jì)題目
基于單片機(jī)的數(shù)字電流表設(shè)計(jì)

實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù):
通過(guò)本課程設(shè)計(jì)使學(xué)生進(jìn)一步鞏固《KeilC程序設(shè)計(jì)》的基本概念、理論、分析方法和實(shí)現(xiàn)方法；增強(qiáng)學(xué)生軟件編程實(shí)現(xiàn)能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
1、熟悉所確定的題目從問(wèn)題需求,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),程序結(jié)構(gòu),難點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)等方面進(jìn)行分析,形成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案；
2、根據(jù)方案設(shè)計(jì)硬件電路；
3、軟件編程并調(diào)試；
4、完成文檔整理,按照軟件工程的要求完成設(shè)計(jì)論文；
5、通過(guò)答辯的形式對(duì)程序的功能進(jìn)行評(píng)價(jià)與驗(yàn)收。


工作計(jì)劃與進(jìn)度安排:

第18周（12月25日-12月31日）：布置設(shè)計(jì)任務(wù)，查資料，完成總體設(shè)計(jì)框架，完善設(shè)計(jì)內(nèi)容，系統(tǒng)調(diào)試，驗(yàn)收答辯。



指導(dǎo)教師：

  2017年   月  日
專業(yè)負(fù)責(zé)人：

2017 年   月   日
學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)：

2017 年   月  日


一、設(shè)計(jì)題目：
基于單片機(jī)的數(shù)字電流表設(shè)計(jì)

二、設(shè)計(jì)要求：
  • 數(shù)字電流表在平常工作環(huán)境中能良好工作
  • 能測(cè)0——1000mA電流，至少能達(dá)1%的精度
  • 要求掌握I/V信號(hào)轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換器的使用和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
  • 電流表能數(shù)字顯示，且由單片機(jī)處理采集數(shù)據(jù)并驅(qū)動(dòng)LED顯示
。

目  錄


一、功能要求…………………………………………………………………5
二、原理及方案論證…..………………………………………………………5
三、系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)………………………………………………………9
四、系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)…………………………………………………………10
五、調(diào)試及設(shè)計(jì)結(jié)果………………………………………………………….19
參考文獻(xiàn)  …………………………………………………………………...20

一、功能要求
1、數(shù)字電流表在平常工作環(huán)境中能良好工作
2、能測(cè)0——1000mA電流，至少能達(dá)1%的精度
3、要求掌握I/V信號(hào)轉(zhuǎn)換，A/D轉(zhuǎn)換器的使用和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4、電流表能數(shù)字顯示，且由單片機(jī)處理采集數(shù)據(jù)并驅(qū)動(dòng)LED顯示
二、原理及方案論證
1、數(shù)字電流表工作原理
1.1采樣電阻網(wǎng)絡(luò)
原理如下圖所示，輸入被測(cè)電流通過(guò)量程轉(zhuǎn)換開關(guān)S1——S4，流經(jīng)采樣電阻R1——R4，由歐姆定律可知：U=I*R，因而轉(zhuǎn)換輸出電壓為0V——0.1V的電壓，輸出電壓可再經(jīng)后續(xù)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(yùn)放組成的同相輸入高共模抑制比放大電路，其閉環(huán)輸出可表示為：
為使共模輸入為0，可令R1/R2=R4/R3,此時(shí)電路的差動(dòng)閉環(huán)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(zhuǎn)換器
ADC0832 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種 8 位分辨率、雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。
ADC0832 具有以下特點(diǎn)：  
◆ 8 位分辨率；  
◆ 雙通道 A/D轉(zhuǎn)換；
◆ 輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容；
◆ 5V 電源供電時(shí)輸入電壓在 0~5V 之間；
◆ 工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32μS；
◆ 一般功耗僅為 15mW；
◆ 8P、14P—DIP（雙列直插）、PICC 多種封裝；
◆ 商用級(jí)芯片溫寬為0°C to +70°C，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為- 40°C to +85°C；
芯片接口說(shuō)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(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。
DO       數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。
CLK      芯片時(shí)鐘輸入。
Vcc/REF   電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。
1.4 AT89C51單片機(jī)
      AT89C51是美國(guó)ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存 儲(chǔ)器（PEROM）和256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)， 與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51 指令系統(tǒng)及8052 產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8 位 央處理器（CPU）和Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C52 單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。
   主要性能參數(shù)
   ·與MCS-51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容
   ·8k 字節(jié)可 擦寫Flash 閃速存儲(chǔ)器
   ·1000 次擦寫周期
   ·全靜態(tài)操作：0Hz－24MHz
   ·三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器
   ·256 ×8 字節(jié)內(nèi)部RAM
   ·32 個(gè)可編程I ／O  口線
   ·3 個(gè)16 位定時(shí)／計(jì)數(shù)器
   ·8 個(gè) 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
      AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k 字節(jié)Flash 閃速存儲(chǔ)器，256 字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個(gè)I ／O  口線，3 個(gè)16位定時(shí)／計(jì)數(shù)器，一個(gè)6 向量?jī)杉?jí) 斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C52 可降至0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU 的工作，但允許RAM，定時(shí)／計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM 中的內(nèi)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(gè)硬件復(fù)位。
2、方案論證
      本設(shè)計(jì)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(dá)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(duì)于1000mA的總量程精度可達(dá)0.1%，因而方案可達(dá)設(shè)計(jì)要求。

  • 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中用到AT89C52單片機(jī)、八位ADC AD0832、發(fā)光二極管、六位八段顯示數(shù)碼管LED，通用運(yùn)放 UA741 、PNP管及必要的電阻、電容元件等。系統(tǒng)原理方框圖電路仿真簡(jiǎn)圖如上圖。

系統(tǒng)方框圖
四、系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)


程序流程圖如下：
系統(tǒng)程序流程圖
單片機(jī)源程序如下:
  1. #include<reg52.h>//包含相應(yīng)的頭文件
  2. #include<intrins.h>
  3. #include<math.h>
  4. #define uchar unsigned char
  5. #define uint unsigned int
  6. uchar axs[6],azs[6],ac[10],dc[6];
  7. void ITOAZ(int num,uchar *p);         
  8. void ITOAX(int num,uchar *p);
  9. float U,U1;
  10. sbit CS=P3^4;//定義數(shù)模轉(zhuǎn)換器硬件對(duì)應(yīng)引腳
  11. sbit CLK=P3^5;
  12. sbit DO=P3^6;
  13. sbit DI=P3^7;

  15. /******************讀寫AD0832函數(shù)****************/
  16. /************************************************/
  17. unsigned char ReadADC(unsigned char channel)
  18. {
  19. unsigned char j;
  20. unsigned char Temp=0;              
  21. DI=1;
  22. _nop_();
  23. _nop_();
  24. CS=0;//拉低CS端
  25. _nop_();
  26. _nop_();
  27. CLK=1;//拉高CLK端
  28. _nop_();
  29. _nop_();
  30. CLK=0;//拉低CLK端,形成下降沿1
  31. _nop_();
  32. _nop_();
  33. CLK=1;//拉高CLK端
  34. DI=(channel>>1)&0x1;
  35. _nop_();
  36. _nop_();
  37. CLK=0;//拉低CLK端,形成下降沿2
  38. _nop_();
  39. _nop_();
  40. CLK=1;//拉高CLK端
  41. DI=channel&0x1;
  42. _nop_();
  43. _nop_();
  44. CLK=0;//拉低CLK端,形成下降沿3
  45. DI=1;//控制命令結(jié)束
  46. _nop_();
  47. _nop_();
  48. for(j=0;j<8;j++)   //處理讀入8位數(shù)據(jù)
  49.    {
  50.     CLK=0;
  51.               _nop_();
  52.     Temp=(Temp<<1)|DO;
  53.     _nop_();
  54.     CLK=1;
  55.     }
  56.   CS=1;
  57.   CLK=0;
  58.   DI=1;
  59. return(Temp); //返回轉(zhuǎn)換值
  60. }
  61. /************************************************/
  62. /************************************************/

  64. /******************顯示轉(zhuǎn)換函數(shù)******************/
  65. /************************************************/
  66. //延時(shí)函數(shù)
  67. void delay(uint n)
  68. {
  69.               uint a;
  70.               uchar i;
  71.               for(a=n;a>0;a--)
  72.                             for(i=0;i<2;i++);
  73. }         
  74. //將浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)成函數(shù)
  75. void ITOC(float f,uchar *c)
  76. {
  77.               float zs,xs;
  78.               int bxs,bzs,i,k=0;
  79.               xs=modf(f,&zs);         //分離整數(shù)部分與小數(shù)部分函數(shù)
  80.     if(P3==0XFE)
  81.     bxs=(int)((xs*100)+0.5);
  82.     else
  83.     bxs=(int)((xs*100)+0.5); //小數(shù)點(diǎn)后兩位有效數(shù)字
  84.               ITOAX(bxs,axs);      //把小數(shù)部分轉(zhuǎn)換成字符串存入axs數(shù)組
  85.               bzs=(int)zs;          //把整數(shù)部分轉(zhuǎn)成整型
  86.               ITOAZ(bzs,azs);      //把整數(shù)部分轉(zhuǎn)換成字符串存入azs數(shù)組
  87.     for (i=0;axs[i]!='s';i++)  //把最終結(jié)果存入c數(shù)組
  88.                             c[i]=axs[i];
  89.     c[i]='.';
  90.               for(k=0,i=i+1;azs[k]!='s';k++,i++)
  91.                    c[i]=azs[k];
  92.     if(U<0) c[i]='-';
  93.     else c[i]=0xff;
  94.               c[i+1]='s';
  95. }
  96. //將整型數(shù)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的
  97. void ITOAZ(int num,uchar *p)         
  98. {
  99.               uchar w,i=0;
  100.     do
  101.               {
  102.                             w=num%10;    //將整型數(shù)各位分離，并轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的字符存入a中
  103.                             p[i]=w;           
  104.                             num=num/10;
  105.                             i++;
  106.               }while(num);
  107.     p[i]='s';
  108. }
  109. //將小數(shù)數(shù)部分轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的
  110. void ITOAX(int num,uchar *p)         
  111. {
  112.               uchar w,i=0;
  113.     do
  114.               {
  115.                             w=num%10;    //將整型數(shù)各位分離，并轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的字符存入a中
  116.                             p[i]=w;           
  117.                             num=num/10;
  118.                             i++;
  119.               }while(num);
  120.               while(i<2)
  121.               {p[i]=0;i++;}
  122.               p[i]='s';
  123.      w=p[i];
  124. }
  125. //顯示譯碼函數(shù)
  126. void decode(uchar *n,uchar *dn)
  127. {uchar i;
  128. for(i=0; n[i]!='s';i++)
  129.   {switch( n[i])
  130.    {case 0: dn[i]=0x3F;break;
  131.     case 1: dn[i]=0x06;break;
  132.     case 2: dn[i]=0x5B;break;
  133.     case 9: dn[i]=0x6F;break;
  134.     case 3: dn[i]=0x4F;break;
  135.     case 4: dn[i]=0x66;break;
  136.     case 5: dn[i]=0x6D;break;
  137.     case 6: dn[i]=0x7D;break;
  138.     case 7: dn[i]=0x07;break;
  139.     case 8: dn[i]=0x7F;break;
  140.     case 46: dn[i]=0x80;break;
  141.     case'-':dn[i]=0x40;break;
  142.     default:dn[i]=0x00;break;
  143.     }
  144.   }
  145.   dn[i]='s';
  146. }
  147. /************************************************/
  148. /************************************************/

  150. /********************主換函數(shù)********************/
  151. /************************************************/
  152. void main(void)
  153. {
  154. uchar i,j,P2_;
  155. float A;
  156. while(1)
  157. {
  158. U=ReadADC(0)/256.0;
  159. switch(P1)
  160. {case 0xfe:A=U*10*1.025;break;
  161. case 0xfd:A=U*100/1.09;break;
  162. ……………………
  163. …………限于本文篇幅 余下代碼請(qǐng)從51黑下載附件…………
復(fù)制代碼


  • 調(diào)試及設(shè)計(jì)結(jié)果
    • PROTUSE系統(tǒng)仿真結(jié)果
   系統(tǒng)仿真能正常運(yùn)行，達(dá)設(shè)計(jì)所有指標(biāo)，仿真部分電路如下：
PROTUSE系統(tǒng)仿真效果圖
2、實(shí)際硬件制作結(jié)果
  根據(jù)電路圖自制電路，測(cè)試結(jié)果：能正常測(cè)量10——1000mA電流，達(dá)大部分設(shè)計(jì)要求。


參考文獻(xiàn)：

[1]  單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)，清華大學(xué)出版社。

[2]  電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分、數(shù)字部分）. 北京：高等教育出版社，2006.01

[3]  大學(xué)生電子設(shè)計(jì)與應(yīng)用.北京：中國(guó)電力出版社，2007.03

完整的Word格式文檔51黑下載地址：
基于51單片機(jī)的數(shù)字電流表設(shè)計(jì).doc (188 KB, 下載次數(shù): 147)


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ID:341424 發(fā)表于 2018-5-31 16:50 | 顯示全部樓層
你那p0口接的是阻排嗎？
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ID:348530 發(fā)表于 2018-6-10 23:37 來(lái)自觸屏版 | 顯示全部樓層
守爐小童 發(fā)表于 2018-5-31 16:50
你那p0口接的是阻排嗎？

你好，請(qǐng)問(wèn)一下那個(gè)AD轉(zhuǎn)化器件叫什么呀
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ID:348530 發(fā)表于 2018-6-10 23:39 來(lái)自觸屏版 | 顯示全部樓層
你好，AD轉(zhuǎn)化器，adc0832和圖上的為什么不一樣呢？
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ID:346075 發(fā)表于 2018-6-11 16:49 | 顯示全部樓層
有沒(méi)有壓縮包
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ID:351137 發(fā)表于 2018-6-13 15:28 來(lái)自觸屏版 | 顯示全部樓層
我想知道放大電路和開關(guān)那的電阻值分別是多少？看不清楚，也不會(huì)算
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ID:351137 發(fā)表于 2018-6-13 15:29 來(lái)自觸屏版 | 顯示全部樓層
笨笨啊 發(fā)表于 2018-6-10 23:37
你好，請(qǐng)問(wèn)一下那個(gè)AD轉(zhuǎn)化器件叫什么呀

ADC0832
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ID:435005 發(fā)表于 2018-11-28 15:17 | 顯示全部樓層
跪求貼主或者有附件的人能不能把附件郵箱發(fā)我！！謝謝！952648165@qq.com
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