單片機電流檢測電路圖（一）

高精度直流電壓比的單片機測量電路設(shè)計

本文介紹的測量電路，具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、精度高、抗干擾能力強等特點。該測量電路和程序已實際應(yīng)用于壓敏電阻的非線性指數(shù)α的測試儀表中。這里的α=1/log（V1/V2）。

MAXIMICL7135簡介

MAXIMICL7135是CMOS單片4（1/2）位（十進(jìn)制）雙積分型高精度A/D轉(zhuǎn)換器，除基準(zhǔn)電壓、顯示驅(qū)動器和時鐘之外，還包括雙積分式轉(zhuǎn)換器所需的全部有源器件，具有自動校零和自動極性轉(zhuǎn)換功能。MAXIMICL7135的封裝形式為DIP28，引腳功能如表1所列。

MAXIMICL7135每個測量周期包括三個階段：從啟動A/D轉(zhuǎn)換開始為“自動校零（A/Z）”階段，時間長度固定為10001TCL。TCL為外加時鐘周期。其后，為對被測電壓信號積分（INT）階段，持續(xù)時間10000TCL。最后，為對基準(zhǔn)電壓反向積分（DE）階段，持續(xù)的時間與被測電壓信號大小有關(guān)，最大為20001TCL。一個完整的轉(zhuǎn)換周期需要40002個時鐘脈沖，如圖1所示。

直流電壓比的測量方法及硬件電路

通常，直流電壓比的測量方法是將兩模擬量V1、V2分別經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，再進(jìn)行浮點除運算。這樣做，不僅實現(xiàn)的電路復(fù)雜，速度慢，而且兩次測量后再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理將會產(chǎn)生積累誤差，影響精度。我們采用1片MAXIMICL7135芯片，經(jīng)1個測量周期后，就可直接得到V1/V2的值。

根據(jù)雙積分ADC的原理，調(diào)零階段后，首先對被測模擬信號V1積分（采樣階段），即對積分電容CINT充電，經(jīng)過時間t1后，有

據(jù)式（3），若把被測模擬電壓V2作為基準(zhǔn)電壓輸入，則可得V1/V2即為采樣階段和測量階段所需的振蕩脈沖個數(shù)之比。由圖1可知，當(dāng)被測電壓V1積分階段一開始，BUSY端即輸出高電平，并一直維持到積分器過零后的第一個振蕩脈沖（在過量程時，其高電平保持到轉(zhuǎn)換周期結(jié)束）。所以，只要測出BUSY信號維持為高電平期間振蕩脈沖的個數(shù)，而N=10000，則可得NX。直流電壓比的實用測量電路如圖2所示，由單片機AT89C2051、A/D轉(zhuǎn)換器MAXIMICL7135和顯示電路（圖中未畫出）組成。將R/H與P1.0連接，實現(xiàn)程序啟動A/D轉(zhuǎn)換。STB與P3.2（INT0）引腳連接，用第一個STB負(fù)脈沖作為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，并向CPU請求中斷。BUSY與P3.3（INT1）引腳連接，使AT89C2051內(nèi)部定時器T1對時鐘信號CLK的計數(shù)受BUSY的控制。若單片機的fOSC=12MHz，則ALE引腳輸出的2MHz信號經(jīng)74LS161構(gòu)成的8分頻電路，得到頻率為250kHz的信號作為MAXIMICL7135的時鐘。本電路測量范圍：V1/V2《2（0.0000~1.9999）。

軟件設(shè)計

主程序完成初始化、啟動A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示，AT89C2051的定時器T1工作在方式1，對外部事件計數(shù)，外中斷0工作在邊沿觸發(fā)方式。外中斷0的中斷服務(wù)程序完成轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀出、處理工作。圖3、圖4分別為主程序和中斷服務(wù)程序流程圖，另外，給出初始化程序段。

單片機電流檢測電路圖（二）

51單片機的電壓電流檢測系統(tǒng)

本設(shè)計采用AT89C51為主控芯片，外部采用ADC0804作為電壓采集芯片，外部電壓最高為10V，而ADC0804最高電壓為+5V，所以模擬量連接入ADC芯片之前，首先用電阻分壓，把待測電壓分為原來的一半，這樣所檢測的電壓就用0-10V變成了0-5V，符合ADC芯片的輸入要求，在檢測電壓后，經(jīng)過單片機處理后，在在原來的電壓基礎(chǔ)上乘以2則可以恢復(fù)以前的待測電壓。

電壓報警電路則由一路繼電器和發(fā)光二極管，以及喇叭所組成。當(dāng)ADC芯片所檢測的電壓超過一定的限制，則使特定的IO口變成低電平，導(dǎo)通PNP三極管，使繼電器導(dǎo)通，發(fā)光LED和喇叭行成壓降。產(chǎn)生報警。

由ADC芯片采集的電壓值，和由電阻所變換計算出的電流值，在LCD上顯示。

報警電壓由兩個按鍵所設(shè)定，當(dāng)按鍵一按下則報警值加0.1V，當(dāng)按鍵二按下則報警值減掉0.1V。

片機內(nèi)部隨時把采集電壓和報警電壓進(jìn)行比較，當(dāng)采集電壓高過報警電壓，則啟動報警。

整體電路圖

仿真圖形

電壓，電流顯示電路

聲光報警電路

按鍵設(shè)置電路

本次設(shè)計由于protues中的12864只有不帶字庫的液晶顯示器，操作極為復(fù)雜。由于時間問題。軟件程序僅僅調(diào)試了液晶1602顯示器。相信只要有時間12864的顯示也一定能夠完成。

單片機電流檢測電路圖（三）

它的主要功能是完成對過電壓的瞬時值和峰值的檢測、過電壓次數(shù)的檢測、電源輸出電壓和電流的檢測，并通過鍵盤的操作顯示出各個檢測值的大小；同時通過485接口和上位機實現(xiàn)通信，在有過電壓的時候通過控制電路啟動備用電源，實現(xiàn)對電源本身的保護(hù)。

軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件主要由主程序、鍵盤掃描于程序、顯示子程序和通信子程序等組成。主程序由初始化、看門狗置位、鍵盤掃描子程序、中斷子程序組成。主程序主要進(jìn)行分配內(nèi)存單元、設(shè)置串行口等器件的工作方式和參數(shù)，為系統(tǒng)正常工作創(chuàng)造條件。在主程序運行的過程中，通過按鍵可以顯示檢測的各個量的值；同時在系統(tǒng)過電壓和干擾信號產(chǎn)生時，液晶顯示屏?xí)@示提示信息，使電源實現(xiàn)“透明”，便于電源的管理。在本系統(tǒng)中，鍵盤采用的是由P1口組成的3×3行列矩陣式鍵盤。

為了實現(xiàn)與目前應(yīng)用較為廣泛的MODia）N系列測控系統(tǒng)的連接，本系統(tǒng)選用了控制系統(tǒng)中較為通用的MODBUS協(xié)議進(jìn)行通信。MODBUS協(xié)議采用主—從通信方式，它規(guī)定把各個報文封裝成對應(yīng)的一幀數(shù)據(jù)，以幀為單位傳輸數(shù)據(jù)。主站發(fā)送的報文包括接收者地址，任務(wù)、任務(wù)數(shù)據(jù)、校驗方式等內(nèi)容；從站響應(yīng)信息報文包括從站地址、所執(zhí)行的任務(wù)、執(zhí)行任務(wù)得到的數(shù)據(jù)、校驗方式等內(nèi)容。MODBUS協(xié)議有兩種報文組成結(jié)構(gòu)（又稱傳輸模式），分別是ASCII（美國信息交換碼）模式和RTU模式。同-MODBUS總線網(wǎng)絡(luò)上的所有站點設(shè)備都必頑使用相同的模式和對應(yīng)的串口通信參數(shù)。本例采用的是RTU報文傳送方式。RTU模式的報文字符由8位二進(jìn)制編碼組成，每個字符包含1位起始位、8位數(shù)據(jù)位和2位停止位（無奇偶校驗）。RTU模式的文字符號必須以連續(xù)數(shù)據(jù)流的形式傳送，每幀以至少3.5個字節(jié)時間的停頓間隔開始傳輸．同樣以至43.5個字符時間的停頓標(biāo)志傳輸?shù)慕Y(jié)束。通信程序已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，具體的框圖省去。通信程序軟件運行時隨串行口，若證實為上位機通信請求，則發(fā)應(yīng)答信號，實現(xiàn)“握手”，然后按上位機要求發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。發(fā)送時，將本機檢測的電壓值、電流值向上發(fā)送，接收時則將上位機發(fā)來的系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)進(jìn)行差錯判斷后放人本機原設(shè)置單元，然后再由軟件根據(jù)設(shè)置值進(jìn)行相應(yīng)處理．

單片機電流檢測電路圖（四）

具有較寬共模輸入范圍的電流檢測放大器。MAX44284電流檢測放大器集高精度、寬輸入共模范圍于一體。您可以同時獲得高精度、低功耗性能——具備Maxim一貫的簡約設(shè)計風(fēng)格。這款器件樹立了檢流放大器高精度、高靈活性的新標(biāo)桿，具有優(yōu)異的性價比，非常適合醫(yī)療、消費類電子、移動、通信或電機控制應(yīng)用——需要高精度、設(shè)計簡便的任何應(yīng)用。

優(yōu)異的精度

2μV輸入失調(diào)電壓，增益誤差僅為0.05%

極低的輸入失調(diào)溫度系數(shù)：50nV/°C

-0.1V至+36V寬輸入共模范圍

低失調(diào)漂移和輸入噪聲

提供關(guān)斷控制，節(jié)省電池電量