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电流表设计
一、设计任务
完成一台电流表(外壳采用成品可设计补充模块,采用数码管显示)
主要技术指标:供电电压:220V(+_10%)
测量范围:0—30MA
测量精度:0.5%
仪表功率:3W
仪表灵敏度:0.1MA
二、设计方案
摘要
本设计采用了以单片机为开发平台,控制系采用AT89C52单片机,A/D转
换采用PCF8951。系统除能确保实现要求的功能外,还可以方便进行8路其它
A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。简易数字电压测量电路由
A/D转换、数据处理、显示控制等组成。分频器是由两块74S74芯片组成的二分
频电路。
关键词:单片机;AT89C52;A/D转换;远程;电压表;数据处理
方案一:将被测信号经LM331(F/V)频率电压转换器,将电压信号转化为频
率信号然后通过STC89C52RC单片机编程计数,然后由数码管显示所测量的电
压。
方案二:将被测信号经高阻输入LM324射极跟随器,电压信号再通过
PCF8591A/D转换器信号传输到单片机上计数,在数码管上显示。
上述两种方案中,本设计采用方案二。相对应于方案一而言方案二,对远程
电压表的电压测量精确度高。被测信号经高阻输入LM324射极跟随器,使电压
信号不会在传输过程中损耗。PCF8591A/D转换器上输入输出的地址、控制和数
2
据信号都是通过双线双向I²C总线以串行的方式进行传输。IC总线系统具有很
大的灵活性和独立的电气特性。
1.设计电路总体框图
该电路由六部分组成,其工作原理是利用A/D将模拟信号转换成数字信号,
数字信号在通过单片机,由单片机计算和校准后在通过数码管显示出来,由此制
作出一个简易的直流电压表。
人机接口按键
现场信号
射极跟随器
STC89C52RC显示LED
LM324
5V电源
AD(PCF8591)
图1总体设计方框图
2、单向桥式整流电路设计
将交流信号转换成直流信号
图2单向桥式整流电路
3、A/D模拟信号电路设计
A/D转换部分采用的PCF8951芯片是TI工公司生产的10位逐次逼近模数
转换器,该器件具有两个数字输入端和一个3态输出端。没有采用同系列的8
位A/D转换芯片PCF8951,是因为本芯片精度更高,可以达到令人满意的效果
模数转换是用单片机控制模数转换芯片(A/D),使它对外部的一个模拟信号进行
采样,量化然后转化为一个离散的数字量,提供控制器做进一步处理。此次电压
表总体设计方案是单片机的I/0口输出信号来控制A/D启动转换,将送入的模拟
信号转换成一个8位数字量,然后通过I/0口送回单片机内部进行处理,单片机
进行一系列的运算和校准后,通过数码管显示出来
图3A/D转换
4.单片机控制电路设计
AT89C52单片机是一个低电压高性能的CMOS位单片机,是一个智能多功能的
单片机,在电路中接收模拟信号,然后计算校准信号后输出一种数字信号,然后
输出到数码管显示。其中P2.5/P2.6是输出与接受的端口。
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