【文章內(nèi)容簡介】 由于 ALE 和 START 連在一起，因此 AD0809 在鎖存通道的同時，也啟動了 A/D 轉(zhuǎn)換器。 ADC0809 轉(zhuǎn)換過程ADC0809 通過其內(nèi)部的模擬開關(guān)切換, 分時處理8 路模擬量輸入信號。在某一時刻, 模擬開關(guān)只能接通一路模擬量通道,之后, A/D 轉(zhuǎn)換器對該通道的模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)換。當(dāng)?shù)刂锋i存信號ALE 為高電平時, C、B、A 三條線上的數(shù)據(jù)送入ADC0809 內(nèi)部的地址鎖存器中, 經(jīng)過譯碼器譯碼后選中某一通道。當(dāng)ALE 為低電平時, 地址鎖存器處于鎖存狀態(tài), 在此狀態(tài)下, 模擬開關(guān)始終與剛才選中的輸入通道接通。轉(zhuǎn)換啟動信號START 的上升沿將ADC0809 復(fù)位。當(dāng)被選中通道的模擬量到達(dá)A/D 轉(zhuǎn)換器時, A/D 轉(zhuǎn)換器并未對其進(jìn)行轉(zhuǎn)換, 只有當(dāng)轉(zhuǎn)換啟動信號START出現(xiàn)下降沿并經(jīng)過延遲后, 才會啟動轉(zhuǎn)換器進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。ADC0809 的A/D 轉(zhuǎn)換過程是在時鐘信號的協(xié)調(diào)下進(jìn)行的, ADC0809 的時鐘信號由CLOCK 端送入, 時鐘頻率的典型值為640KHz。A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后, 轉(zhuǎn)換結(jié)果送到三態(tài)輸出鎖存緩沖器中。此時, A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果還沒有出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線DB0～DB7 上, 單片機尚未獲取到A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果。單片機想要得到A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果,必須使ADC0809 的輸出允許控制端OE為高電平,使三態(tài)輸出鎖存緩沖器打開, A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果才會出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線DB0～DB7上。EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。在A/D 轉(zhuǎn)換期間，EOC 維持低電平，當(dāng)A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，EOC 變成高電平。 單片機讀取 ADC0809 轉(zhuǎn)換結(jié)果的方法用查詢方式： 。單片機啟動ADC0809后檢測EOC, 若EOC=0，則A/D 轉(zhuǎn)換沒有結(jié)束，繼續(xù)檢測； 當(dāng)EOC=1 時，表明A/D 轉(zhuǎn)換已經(jīng)結(jié)束，單片機便可以讀取A/D 的轉(zhuǎn)換結(jié)果。 電壓采集電路 霍爾電壓傳感器工作原理霍爾電壓傳感器模塊具有優(yōu)越的電性能，是一種先進(jìn)的、能隔離主電路回路和電子控制電路的檢測元件。利用同一只霍爾電壓傳感器既可以檢測直流也可以檢測交流，甚至可以檢測瞬態(tài)峰值，其副邊電壓可以忠實地反映原邊電流的波形。霍爾電壓傳感器是根據(jù)霍爾原理制成的。一般由原邊電路、聚磁環(huán)、霍爾器件、次級線圈和放大電路等組成。圖 為霍爾電壓傳感器的工作原理。西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計( 論文)9圖 霍爾電壓傳感器工作原理 磁平衡式電壓傳感器的具體工作過程為：當(dāng)主回路有一電流通過時，在導(dǎo)線上產(chǎn)生的磁場被聚磁環(huán)聚集并感應(yīng)到霍爾器件上，所產(chǎn)生的信號輸出用于驅(qū)動相應(yīng)的功率管并使其導(dǎo)通，從而獲得一個補償電Is，這一電流再通過多匝繞組產(chǎn)生磁場，該磁場與被測電流產(chǎn)生的磁場正好相反，因而補償了原來的磁場，使霍爾器件的輸出逐漸減小。當(dāng)Ip與原邊匝數(shù)相乘所產(chǎn)生的磁場與Is和副邊匝數(shù)相乘所產(chǎn)生的磁場相等時Is不再增加，這時的霍爾器件起指示零磁通的作用，此時可以通過Is來測試Ip。當(dāng)Ip變化時，平衡受到破壞，霍爾器件有信號輸出，即重復(fù)上述過程，最后重新達(dá)到平衡。被測電流的任何變化都會破壞這一平衡。一旦磁場失去平衡，霍爾器件就有信號輸出。經(jīng)放大后，立即就有相應(yīng)的電流流過次級繞組以對失衡的磁場進(jìn)行補償。到1μs，這是一個動態(tài)平衡的過程。根據(jù)所測電壓大小的不同，用戶可根據(jù)需要在被測電壓一端串接一個電阻R后再接到傳感器的原邊，串接電阻R的大小由下式?jīng)Q定:R=Vp/IinRin式中R為串聯(lián)電阻，Vp為被測電壓，Iin為額定輸入電流，Rin為傳感器的原邊內(nèi)阻。串接電阻功率大小由W=Vp*Iin 確定。 電壓傳感器 CHV25P 引腳描述霍爾電壓傳感器 CHV25P 是一種利用霍爾效應(yīng)，將原邊電壓通過外置或內(nèi)置電阻，將電流限制在 10mA,此電流經(jīng)過多匝繞組之后，經(jīng)過聚磁材料原邊電流產(chǎn)生的磁場被氣隙中的霍爾元件檢測到，并感應(yīng)出相應(yīng)電動勢，該電動勢經(jīng)過電路調(diào)整后反饋給補償線圈進(jìn)行補償，該補償線圈產(chǎn)生的磁通與原邊電流(被測電壓通過限流電阻產(chǎn)生)產(chǎn)生的磁通大小相等，方向相反，從而在磁芯中保持磁通為零。霍爾電壓傳感器 CHV25P 有 5 個接線端子，其中+HT、HT 為原邊端子，分別接被測電壓輸入端的正極和負(fù)極。另外 3 個端子為負(fù)邊端子， “+”端接+15V電源， “”端接15V 電源， “M”端為信號輸出端，如圖 所示。西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計( 論文)10圖 CHV25P 電壓傳感器 CHV25P 特征曲線與典型應(yīng)用圖 CHV25P 特征曲線圖 CHV25P 典型應(yīng)用 電壓傳感器 CHV25P 與 ADC 的接口西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計( 論文)11圖 CHV25P 與 ADC 接口 霍爾電壓傳感器 CHV25P 的輸出端 OUT 接一個采集電阻后接到 ADC0809 的模擬信號輸入端口 IN0～I(xiàn)N7 中的任何一路。 電流采集電路 電流傳感器 ACS712 介紹在工業(yè)、 汽車、商業(yè)和通信系統(tǒng)中，為了確保設(shè)備安全和人身安全，經(jīng)常需要對設(shè)備的某些關(guān)鍵點進(jìn)行電流檢測，傳統(tǒng)的檢測方法存在測量精度不高，反應(yīng)時間長等問題。新型線性電流傳感器ACS712能有效地克服這些缺點，為工業(yè)、汽車、商業(yè)和通信系統(tǒng)中的交流或直流電流檢測提供經(jīng)濟實惠的精密解決方案。ACS712 是 Allegro 公司新推出的一種線性電流傳感器。該器件內(nèi)置有精確的低偏置線性霍爾傳感器電路，能輸出與檢測的交流或直流電流成正比的電壓。具有低噪聲，響應(yīng)時間快，50 千赫茲帶寬，總輸出誤差最大為 4%，高輸出靈敏度（66mV/A～185mV/A） ，使用方便、性價比高、絕緣電壓高等特點，主要應(yīng)用于電機控制、載荷檢測和管理、開關(guān)式電源和過電流故障保護(hù)等，特別是那些要求電器絕緣卻未使用光電絕緣器件或其他昂貴絕緣技術(shù)的應(yīng)用中。 電流傳感器引腳描述ACS712 采用小型的 SOIC8 封裝，其引腳分布如圖 所示，采用單電源5V 供電。各引腳的功能介紹如表 所示，其中引腳 1 和 3 和 4 均內(nèi)置有保險，為待測電流的兩個輸入端，1 和 3 和 4 分別為待測電流的輸入端和輸出端。西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計( 論文)12圖 ACS712 引腳圖表 ACS712 引腳描述引腳 名稱 功能描述1 和 2 IP+ 被測電流輸入或輸出3 和 4 IP 被測電流輸入或輸出5 GND 信號地6 FILTER 外接電容7 VIOUT 模擬電壓輸出8 VCC 電源電壓 電流傳感器 ACS712 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理ACS712 的功能方框圖如圖 所示。該器件主要由靠近芯片表面的銅制電流通路和精確的低偏置線性霍爾傳感器電路等組成。被測電流流經(jīng)的通路（1 和 3 和 4 之間的電路）的內(nèi)電阻通常是 ，具有較低的功耗。被測電流通路與傳感器引腳（5～8）的絕緣電壓＞,幾乎是絕緣的。流經(jīng)銅制電流通路的電流所產(chǎn)生的磁場，能夠被片內(nèi)的霍爾 IC 感應(yīng)并將其轉(zhuǎn)化為與電流成比例的電壓。通過將磁性信號盡量靠近霍爾傳感器來實現(xiàn)器件精確度的最優(yōu)化。精確的成比例的輸出電壓由穩(wěn)定斬波型低偏置 BiCMOS 霍爾集成電路提供，該集成電路在出廠時已進(jìn)行了精確的編程。穩(wěn)定斬波技術(shù)是一種新技術(shù)，它給片內(nèi)霍爾元器件和放大器提供最小的偏置電壓，該技術(shù)幾乎可以消除芯片由于溫度所產(chǎn)生的輸出漂移。西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計( 論文)13圖 ACS712 功能方框圖 ACS712 內(nèi)含一個電阻 RF(INT) 和一個緩沖放大器，用戶可以通過 FILTER 引腳外接一個電容 C（FILTER）與 RF(INT)組成一個簡單的外接 RC 低通濾波器，由于內(nèi)部緩沖放大器能消除因芯片內(nèi)部電阻和接口負(fù)載分壓所造成的輸出衰減，所以外界的 RC 低通濾波器不會影響信號的衰減，且可進(jìn)一步降低輸出噪聲并改善低電流精確度。此外，ACS712 的響應(yīng)時間比一般器件縮短了兩倍以上，非常適合保護(hù)及高速應(yīng)用。 電流傳感器 ACS712 特征曲線與典型應(yīng)用ACS712 共有 3 種型號：ACS712ELCTR05BT、ACS712ELCTR20AT、ACS712ELCTR30AT，它們的工作溫度范圍為40℃到 85℃。其中ACS712ELCTR05BT 的電流檢測范圍為177。5A，圖 為 ACS71205BT 輸出電壓與檢測電流關(guān)系的特性曲線，在檢測范圍177。5A 內(nèi)，傳感器的輸出電壓和檢測電流成正比，幾乎不受溫度影響。圖 為 ACS71205BT 檢測靈敏度與電流關(guān)系的特性曲線，輸出靈敏度約為 185mV/A，受溫度的影響很小。圖 為ACS71205BT 的典型應(yīng)用電路圖，被檢測電流由 2 端輸入，4 端輸出，VIOUT 輸出一模擬電壓，該電壓在指定的檢測范圍內(nèi)和被檢測的直流或交流電流 IP 成線性關(guān)系，Cf 用于噪聲管理，提高輸出精度。西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計( 論文)14圖 ACS712ELCTR05BT 輸出電壓與檢測電流關(guān)系圖 ACS712ELCTR05BT 的靈敏度與檢測電流的關(guān)系圖 ACS712ELCTR05BT 的典型應(yīng)用電路圖被測電流流經(jīng)的通路（1 和 3 和 4 之間的電路）的內(nèi)電阻通常是，具有較低的功耗。被測電流通路與傳感器引腳（5～8）的絕緣電壓,幾乎是絕緣的。流經(jīng)銅制電流通路的電流所產(chǎn)生的磁場，能夠被片內(nèi)的霍爾 IC 感應(yīng)并將其轉(zhuǎn)化為與電流成比例的電壓。電容 C 與 RF 組成一個簡單西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計( 論文)15的外接 RC 低通濾波器，可進(jìn)一步降低輸出噪聲并改善低電流精確度。 電流傳感器 ACS712 與 ADC 接口本次系統(tǒng)采用 ACS712ELCTR05BT 進(jìn)行供電電源的電流檢測，ACS712ELCTR05BT 的輸出端 VIOUT 接到 ADC0809 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，ACS712 的 Vcc=5V，根據(jù)圖，ACS712 的輸出電壓 VIOUT 和被檢測的電流 IP 間的關(guān)系為：VIOUT=+(V)。圖 ACS712ELCTR05BT 與 ADC0809 接口 電流傳感器輸出端 ACS712 的 VIOUT 接到 ADC0809 的模擬輸入端 IN0～I(xiàn)N7中的任何一路。 顯示電路 LCD1602 引腳描述單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，通常都需要進(jìn)行人機對話。這包括人對應(yīng)用系統(tǒng)的狀態(tài)干預(yù)與數(shù)據(jù)輸入，以及應(yīng)用系統(tǒng)向人們顯示運行狀態(tài)與運行結(jié)果。顯示器就是用來完成人機對話活動的人機通道。本設(shè)計采用 LCD1062 液晶顯示器來顯示被測電壓電流信息,圖 和表 分別為 LCD1062 液晶的引腳圖和引腳功表。圖 LCD1602 引腳表 LCD1602 引腳功能表西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計( 論文)16序號 符 號 名 稱 功 能1 VSS 接地 0V2 VDD 電路電源 5V177。10%3 VL 液晶驅(qū)動電壓 保證 VDDVL=～5V電壓差4 RS 寄存器選擇信號 H:數(shù)據(jù)寄存器 L:指令寄存器5 R/W 讀/寫信號 H:讀 L:寫6 EN 片選信號 下降沿觸發(fā),鎖存數(shù)據(jù)714 DB0DB7 數(shù)據(jù)線 數(shù)據(jù)傳輸15 BLA 背光源正極16 BLK 背光源負(fù)極 LCD1602 指令系統(tǒng)1602 液晶的指令系統(tǒng)如表 所示。表 LCD1602 指令系統(tǒng)序號 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 12 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 *3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S4 顯示開/ 關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * *6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * *7 置字符發(fā)生存貯器地 址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計數(shù)器地址10 寫數(shù)到 CGRAM 或DDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11 從 CGRAM 或DDRAM 讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容1602 液晶模塊的讀寫操作，屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實現(xiàn)的。1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令。指令 1：清顯示，指令碼 01H，光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置。西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計( 論文)17指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H。指令 3：光標(biāo)和顯示位置設(shè)置 I/D，光標(biāo)移動方向，高電平右移，低電平左移，S：屏幕上所有文字是否左移或右移，高電平表示有效，低電平表示無效。指令 4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體的顯示開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示。C:控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C ：高電平時顯示移動的文字，低電平時移動光標(biāo)。指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時為 4 位總線，低電平時為 8 位總線 N：低電平時為單行顯示，高電平時為雙行顯示，F(xiàn)：低電平時顯示 5*7 的點陣字符，高電平時顯示 5*10 的點陣字符。指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。指令 8：DDRAM 地址設(shè)置。指令 9：讀忙信號和光標(biāo)地址 BF：忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時模塊不能接收命令或數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令 10：寫數(shù)據(jù)。 LCD16