【正文】 電流測量模塊的設計交直流數字電流表設計畢業(yè)論文目 錄摘 要 IAbstract II1 引言 1 課題研究問題 1 課題背景及意義 12 背景知識介紹 3 單片機發(fā)展詳細介紹 3 單片機的工作原理 4 單片機的基本特點 5 A/D轉換器的介紹 6 A/D轉換器的工作原理 6 A/D轉換器的基本特點 73系統(tǒng)硬件設計 8 8 9 12 14 16 194系統(tǒng)軟件設計 20 20 21 225測量結果顯示 236調試與總結 23致 謝 24附錄 251 引言隨著微電子技術的迅速發(fā)展和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，特別是單片機的出現(xiàn)，正引起測量、控制儀表領域新的技術革命。采用單片機作為測量儀器的主控制器，這種以單片機為主體的新型智能儀表將計算機與測量控制技術結合在一起，在測量工程自動化，測量結果所舉處理以及功能的多樣化方面取得了巨大的進步?；趩纹瑱C的智能綜合儀表是基于智能化、數字化、網絡化、新一代智能儀表的設計理念，采用智能調理、靈巧總線、工業(yè)網絡、液晶顯示、電子儲存技術、綜合指示儀表、調節(jié)儀表、計算儀表與記錄儀表功能。具有高測量控制精度、工可靠性穩(wěn)定性的特點。通過數字電流表的設計方案,掌握了C語言的編程方法， 并熟練的運用AT89C52單片機定時器以及ADC0808模/數轉換芯片將模擬電流量轉變?yōu)閿底至咳缓笤谝壕э@示屏上直接顯示數字的電流值。 課題研究問題設計一個電流測量模塊，可對直流或交流的電流大小進行測量，測量范圍為010A，測量結果可顯示或以標準接口方式輸出。主要技術指標：供電電壓：220V（+_10%）測量范圍：0—10A設計擬采用電流耦合器，把大電流轉變?yōu)樾‰娏?，然后再對其采樣。控制器可采用其它AT89C52單片機或其它高級處理器。 課題背景及意義85C1電流表經過多年來的發(fā)展，在國內已經形成完整成熟的產業(yè)鏈，上下游廠家近萬家。對85C1的生產和發(fā)展提供了良好的氛圍。據目前統(tǒng)計來看國內生產廠家有近千家，大都完成了技術改造。由單一走向全面。CS5460A是美國Crystal公司推出的一款用于測量電壓、電流、功率、能量的集成芯片，該芯片的主要特點是精度高、性能強、成本低且無需微控制器也可獨立運行，它是CS5460的增強版。C8051F310是美國Silicon Labs公司推出的一款具有8051內核的高性能單片機，它的運行速度為普通8051單片機的12倍，主要特點是高速率、低功耗、外圍器件少、可靠性高。直流大電流測量技術的意義直流大電流測量技術在工業(yè)生產和科研實驗中有著較廣泛的應用,如:在地鐵和電氣化鐵道等直流牽引系統(tǒng)中。電力工業(yè)中的高壓直流輸電系統(tǒng)也有直流大電流的測量問題。在核物理、大功率電子學等科研實驗中常常涉及到大電流測量問題。對于測量到的大電流,也有計量、監(jiān)視、控制及保護等不同的用途,它們對測量準確度指標的要求也不完全一致。對于計量用的測量互感器的準確度要求最高,對保護和控制用的互感器要求次之,對監(jiān)視用的互感器要求最低。直流大電流的測量,已成為電磁測量技術領域中不可缺少的獨立部分。2 背景知識介紹 單片機發(fā)展詳細介紹1946年第一臺電子計算機誕生至今，依靠微電子技術和半導體技術的進步，從電子管——晶體管——集成電路——大規(guī)模集成電路，使得計算機體積更小，功能更強。特別是近20年時間里，計算機技術獲得飛速的發(fā)展，計算機在工農業(yè)，科研，教育，國防和航空航天領域獲得了廣泛的應用，計算機技術已經是一個國家現(xiàn)代科技水平的重要標志。單片機誕生于20世紀70年代，象Fairchild公司研制的F8單片微型計算機。所謂單片機是利用大規(guī)模集成電路技術把中央處理單元(Center Processing Unit,也即常稱的CPU)和數據存儲器(RAM)、程序存儲器(ROM)及其他I/O通信口集成在一塊芯片上，構成一個最小的計算機系統(tǒng)，而現(xiàn)代的單片機則加上了中斷單元，定時單元及A/D轉換等更復雜、更完善的電路，使得單片機的功能越來越強大，應用更廣泛。20世紀70年代，微電子技術正處于發(fā)展階段，集成電路屬于中規(guī)模發(fā)展時期，各種新材料新工藝尚未成熟，單片機仍處在初級的發(fā)展階段，元件集成規(guī)模還比較小，功能比較簡單，一般均把CPU、RAM有的還包括了一些簡單的I/O口集成到芯片上，象Fairchild公司就屬于這一類型，它還需配上外圍的其他處理電路方才構成完整的計算系統(tǒng)。類似的單片機還有Zilog公司的Z80微處理器。1976年INTEL公司推出了MCS48單片機，這個時期的單片機才是真正的8位單片微型計算機，并推向市場。它以體積小，功能全，價格低贏得了廣泛的應用，為單片機的發(fā)展奠定了基礎，成為單片機發(fā)展史上重要的里程碑。在MCS48的帶領下，其后，各大半導體公司相繼研制和發(fā)展了自己的單片機，象Zilog公司的Z8系列。到了80年代初，單片機已發(fā)展到了高性能階段，象INTEL公司的MCS51系列，Motorola公司的6801和6802系列，Rokwell公司的6501及6502系列等等,此外,日本的著名電氣公司NEC和HITACHI都相繼開發(fā)了具有自己特色的專用單片機。80年代，世界各大公司均競相研制出品種多功能強的單片機，約有幾十個系列，300多個品種，此時的單片機均屬于真正的單片化，大多集成了CPU、RAM、ROM、數目繁多的I/O接口、多種中斷系統(tǒng)，甚至還有一些帶A/D轉換器的單片機，功能越來越強大，RAM和ROM的容量也越來越大，尋址空間甚至可達64kB，可以說，單片機發(fā)展到了一個新的平臺。單片機誕生于20世紀70年代末，經歷了SCM、MCU、SoC三大階段。 （Single Chip Microputer）階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結構。“創(chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計算機完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒。 （Micro Controller Unit）階段，主要的技術發(fā)展方向是：不斷擴展?jié)M足嵌入式應用時，對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領域都與對象系統(tǒng)相關，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當數Philips公司。 Philips公司以其在嵌入式應用方面的巨大優(yōu)勢，將MCS51從單片微型計算機迅速發(fā)展到微控制器。因此，當我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時，不要忘記Intel和Philips的歷史功績。 (System On Chip)，單片機是嵌入式系統(tǒng)的獨立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術、IC設計、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機應用系統(tǒng)設計會有較大的發(fā)展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應用系統(tǒng)。 單片機的工作原理單片機由運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設備構成。 單片機自動完成賦予它的任務的過程，也就是單片機執(zhí)行程序的過程，即一條條執(zhí)行的指令的過程，所謂指令就是把要求單片機執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫下來，這是在設計人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對應著一種基本操作；單片機所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機的指令系統(tǒng)，不同種類的單片機，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機能自動完成某一特定任務，必須把要解決的問題編成一系列指令（這些指令必須是選定單片機能識別和執(zhí)行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預先存放在具有存儲功能的部件——存儲器中。存儲器由許多存儲單元（最小的存儲單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個房間的被分配到了唯一一個房間號一樣，每一個存儲單元也必須被分配到唯一的地址號，該地址號稱為存儲單元的地址，這樣只要知道了存儲單元的地址，就可以找到這個存儲單元，其中存儲