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1、毕业设计论文基于单片机的智能电流检测系统的设计摘要：电流检测系统是一种比较成熟的技术，但是基于单片机的电流检测系统是近来新兴的一种技术，主要优点是可以一次将多个电流信号测量并显示出来。本文阐述了基于单片机的智能电流系统设计的组成及设计方法。它的设计是为了检测比如直流、交流以及脉冲电流信号的有效值或者平均值。它是在AT89C51单片机的基础上搭建硬件，配合c语言编程，通过keil软件和proteus软件将仿真结果显示出来。最后与准确电流的对比，精确程度能达到98%。本文只是进行了理论仿真，未进行实物搭建，对后续工作还有待于进一步研究。关键字：电流检测系统；单片机硬件；编程；仿真Design of
2、 Intelligent Current Detection System Based on MCUAbstract: The current detection system is a relatively mature technology, but the microcontroller-based current detection system is a recently emerging technology. Its main advantage is that more than current signals can be measured and displayed.Thi
3、s article describes the composition and design methodology of design of intelligent current detection system based on MCU. It is in order to detect such as DC, AC and pulse current signal RMS or average. It is to build the hardware on the basis of AT89C51 microcontroller with C language programming,
4、 Keil software and Proteus software simulation results displayed. Finally, compared with accurate and current, the precision of the detection system can reach 98%.This article run a theoretical simulation, without building physical structures. Thefollow-up also needs further study.Key word: Current
5、detection system; single-chip; hardware; programming; simulation毕业设计论文目 录绪论11 电流测量系统的整体设计22 电流检测系统的硬件设计32.1 电流供给电路设计32.2 数据采集及转换电路设计32.2.1ADC0808简介32.2.2单片机与ADC0808接口设计62.3 单片机显示电路设计72.3.1 液晶显示器LM016L简介72.3.2 LM016L与单片机接口设计112.4 电流系统的转化电路122.4.1 单片机I/O端口介绍123 电流检测系统软件设计153.1 AD转换和数据采集程序设计153.2 电流检测系
6、统的显示子程序153.3 单片机内部数据传输程序和外部中断程序154 数据转换计算164.1数据标定164.2数据采集164.3数据转换计算164.4 数据验算165 子程序流程图175.1 ad模数转换和数据采集流程图及程序附录175.2 LM016L显示流程图及程序附录195.3单片机内部数据传输程序和外部中断流程图及程序附录225.4 单片机总流程图及程序附录235.5 电流测量系统硬件电路图附录29结论30致谢31参考文献32I绪 论单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时
7、器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。基于单片机的电流智能检测系统的设计是利用单片机的多处理性能，来完成电流测量系统的智能控制。这样可以很方便的实现快速的对多个电流信号进行实时检测。国外对基于单片机的智能电流测量系统的技术研究较早，始于20世纪70年代。显示采用模拟式的组合仪表，采集现场信息进行指示、记录和控制。80年代末出现了分布式控制系统。目前正开发和研制计算机数据采集控制系统的多音字综合控制系统。现在世界各国的电流检测技术发展的很快，一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的
8、方向发展。我国对于电流测量技术的研究比较晚。我国工程技术人员在吸收发达国家电流测控技术的基础上，才掌握了基于单片机的电流测量的技术。从总体上正从消化吸收，检点应用阶段向实用化、综合性应用阶段过度和发展。在技术上，我国的单片机智能测量电流的技术趋于成熟，但是在微电流测量这方面，由于单片机本身材料的缺陷使得我国与国外还有一定差距，还有待于发展。国内许多厂商已经开始研究基于单片机的测量电流的系统，并且获得了一定的研究成果，在精度方面达到了一定的水平。本课题可应用于测量，以及为科研领域提供精确的可供参考的数据。在研究方法上，要将理论与实践结合起来，以严谨的工作态度来实现系统的仿真运行。本次的毕业设计是
9、应用单片机技术来实现电流的只能测量，重在掌握单片机技术，并且能从单片机的电流智能检测系统的设计中了解一些测量领域的知识。第1页 共32页1 电流测量系统的整体设计电流测量系统的总体设计如下（图1.1）：先由外部电路给ADC0808输入数据，然后ADC0808由单片机（AT89C51）编程控制实现自动转换，然后经过转换的数据传回单片机内，经过单片机处理，然后再经过LM016L液晶显示器显示出来。其间需要通过其他的外围设备支持。图1.1 总体设计此次设计的电流测量系统采集的是平均电流和有效电流，限于技术水平和硬件条件，不能测量动态电流。2 电流检测系统的硬件设计2.1 电流供给电路设计外部电流型号
10、需要通过霍尔传感器将电流转换成为电压，然后由滑动变阻器和电源共同组成电流供给电路，如图2.1所示：图2.1 电流供给电路2.2 数据采集及转换电路设计2.2.1 ADC0808简介数据采集电路中需要用到A/D转换器ADC0808，先对其进行简单介绍：ADC0808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。 1主要特性1）8路8位AD转换器，即分辨率8位2）具有转换起停控制端3）转换时间为100s4）单个5V电源供电5）模拟输入电压范围05V，不需零点和满刻度校准6）工作温度范
11、围为-4085摄氏度7）低功耗，约15mW2内部结构ADC0808是CMOS单片型逐次逼近式AD转换器，内部结构如图2.2.1所示，它由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型DA转换器、逐次逼近。图2.2.1 ADC08083外部特性（引脚功能）ADC0808芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图2.2.2所示。下面说明各引脚功能：IN0IN7：8路模拟量输入端2-12-8：8位数字量输出端ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效START： AD转换启动信号，输入，高电平有效EOC： AD转换结束信
12、号，输出，当AD转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当AD转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZREF（+）、REF（-）：基准电压Vcc：电源，单一 5VGND：地图2.2.2 ADC0808外部引脚图当电流通过IN0通道进入ADC0808时，通过单片机给其指令使其开始转换。ADC0808的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此 地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 AD
13、转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到AD转换完成，EOC变为高电平，指示AD转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可 用作中断申请。当OE输入高电平时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。工作时序如图2.2.3所示：图2.2.3 ADC0808工作时序图极限参数：电源电压（Vcc）：6.5V控制端输入电压：-0.3V15V其它输入和输出端电压：-0.3VVcc+0.3V贮存温度：-65+150功耗（T=+25）：875mW引线焊接温度：气相焊接（60s）：215；红外焊接(15s)：220抗静电强度：400V输出端注意：out7为最低位-out0为最高位，out
14、7-out0分别接单片机的P0.0到P0.7端。2.2.2单片机与ADC0808接口设计根据ADC0808的功能及其工作过程，可将其与单片机的接口设计如图2.2.4所示：图2.2.4 单片机与ADC0808硬件接线图2.3 单片机显示电路设计2.3.1 液晶显示器LM016L简介 单片机处理过的数据要通过LM016L液晶显示器将结果显示出来。所以这里有必要对LM016L进行简单的介绍：LM016L液晶模块采用HD44780控制器，HD44780具有简单而功能较强的指令集，可以实现字符移动，闪烁等功能，LM016L与单片机MCU通讯可采用8位或4位并行传输两种方式，hd44780控制器由两个8位
15、寄存器，指令寄存器（IR）和数据寄存器（DR）忙标志（BF），显示数RAM（DDRAM），字符发生器ROMA（CGOROM）字符发生器RAM（CGRAM），地址计数器RAM(AC)。IR用于寄存指令码，只能写入不能读出，DR用于寄存数据，数据由内部操作自动写入DDRAM和CGRAM,或者暂存从DDRAM和CGRAM读出的数据，BF为1时，液晶模块处于内部模式，不响应外部操作指令和接受数据，DDTAM用来存储显示的字符，能存储80个字符码，CGROM由8位字符码生成5*7点阵字符160中和5*10点阵字符32种.8位字符编码和字符的对应关系，可以查看下面的ASCII码表。CGRAM是为用户编写特殊字符留用的，它的容量仅64字节，可以自定义8个5*7点阵字符或者4个5*10点阵字符，AC可以存储DDRAM和CGRAM的地址，如果地址码随指令写入IR,则IR自动把地址码装入AC，同时选择DDRAM或CGRAM但愿，LM016L液晶模块的引脚如图2.3.1所示：图2.3.1 LM016L引脚图引脚说明：LM016L字符型LCD通
