基于单片机的可程控的数字直流电流表设计.doc

目录 1 前 言 2 1.1引言 2 1.2课题研究的现状和发展趋势 2 1.3智能仪表目前发展状况 2 2 总体方案设计 4 2.1数字电流表的工作原理 4 2.2方案比较及方案选择 5 2.3 功能要求 5 2.4计思路 6 2.5总体结构 6 3 单元模块设计 8 3.1各单元模块功能介绍及电路设计 8 3.1.1高共模抑制比放大电路 8 3.1.2数模转换模块 8 3.1.3单片机周边电路 9 3.1.4显示电路 10 3.2电路参数的计算及元器件的选择 11 3.2.1单片机STC89C52 11 3.2.2 ADC0809 12 3.2.3放大芯片UA741 13 3.2.4 LED显示 15 3.3各单元模块的联接 17 3.3.1采样探针与放大电路 17 3.3.2放大电路与AD芯片 18 3.3.3ADC0809与80c52单片机连接 19 3.3.4单片机与LED数码管显示 20 4 软件设计 21 4.1系统程序设计总方案 21 4.2系统子程序设计 21 4.2.1初始化程序 21 4.2.2 A/D转换子程序 21 4.2.3显示子程序 22 5 设计总结 24 6 参考文献 25 7 附录 26 附录I 26 附录II 27 1 前 言 1.1引言 传统的指针式刻度电流表功能单一，精度低，容易引起视差和视觉疲劳，因而不能满足数字化时代的需求。采用单片机的数字电流表，将连续的模拟量如直流电压转化成不连续的离散的数字形式并加以显示，从而精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC 实时通信。数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础。以数字电流表为核心，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表。目前，由各种单片机和 A/D 转换器构成的数字电流表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域。显示出强大的生命力。与此同时，由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新的水平。因此对数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。 1.2课题研究的现状和发展趋势 最近的十几年来，随着半导体技术、集成电路 (IC)和微处理器技术的发展， 数字电路和数字化测量技术也有了巨大的进步，从而促使了数字电流表的日新月异，并不断出现新的类型。 数字电流表从 1952 年问世以来，经历了不断改进的过程，从最早采用继电器、电子管的型式发展到了现在的全固态化、集成化(IC 化〕。另一方面，精度也从0.1%提高到了现在的0.01%——0.005%，而且从实验中空用的“高价样品” 开始已发展到了现在为厂矿企业广所使用的的“廉价型”，进而出现了能够用于安装板上作指示仪表的“安装型”。 目前，数字电流表的内部核心部件是A/D 转换器，转换的精度很大程度上影响着数字电流表的准确度，因而，以后数字电流表的发展就着眼在高精度和低成本这两个方面。 1.3智能仪表目前发展状况 在自动化控制系统中，仪器仪表作为其构成元素，它的技术进展是跟随控制系统技术的发展的。常规的自动化仪器仪表适应常规控制系统的要求，它们以经典控制理论和现代控制理论为基础，以控制对象的数学模型为依据。当今，控制理论已发展到智能控制的新阶段，自动化仪器仪表的智能化就成为必然和必须。本文将就自动化仪器仪表的智能化的状况与进展，以及当今对智能仪器仪表研究、开发热点做概要的分析与表述。作者建议人们关注自动化仪器仪表智能化技术的进展，关注仪器仪表装置与控制系统技术的互动发展，这对推进我国自动化技术水平的进一步提高将是大为有益的。智能化的自动化仪器仪表应以智能控制理论为基础，体现人的智能行为。人工智能是智能控制理论的基本组成部分之一，它以知识为基础，它的目标是建造智能化的计算机系统，用来模拟和执行人类的智力功能，如判断、理解、推理、识别、规划、学习和问题求解等等，进而用自动机模仿人类的思维过程和智能行为。基于智能控制理论基础的智能仪器仪表目前大致有几方面的进展: （1）专家控制系统(expert control system, ECS)是典型的基于知识控制系统，它是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统。它运用人工智能技术和计算机技术，根据某领域一个或多个专家提供的知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，解决那些需要人类专家才能解决好的复杂问题。专家控制器的结构按控制要求的不同而有所不同。典型的结构由知识库、推理机、人机接口等组成。其中，知识的获取、知识库的建立是关键。人们已经总结出的方法是领域专家和知识专家的有机结合，同时收集、归纳有经验的操作员方面的知识。然后把获取的知识变成可用的规则，以期在推理过程中得到更高的命中率。专家控制已在工业控制中得到广泛的应用。 （2）模糊控制器(