【導(dǎo)讀】本文講述了單相電壓電流表的設(shè)計(jì)過(guò)程。該單相電壓電流表以51系列單片。設(shè)計(jì)主要研究了四個(gè)方面的內(nèi)容：交流信號(hào)采樣與處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換、單片。機(jī)應(yīng)用與編程、數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)與顯示。由于基于單片機(jī)的數(shù)字電壓表或電流表具有。工廠生產(chǎn)要求等問(wèn)題，因而具有現(xiàn)實(shí)的研究意義。各種需要而服務(wù)。作電流是設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠工作的前提，因而對(duì)電壓電流的測(cè)量顯得尤為重要。交流電和直流電是電能的兩種應(yīng)用形式，二者各自擁有自己的特性和優(yōu)勢(shì)。電網(wǎng)電壓在使用中會(huì)因?yàn)楦鞣N突變引起電壓電流。有時(shí)大的電壓變化可能損壞用電設(shè)備，特別是在工廠出現(xiàn)這種情況將會(huì)造。成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。化時(shí)代智能生產(chǎn)迫切需要的電氣設(shè)備。和電流）轉(zhuǎn)換成不連續(xù)、離散的數(shù)字形式并加以顯示的儀表。表功能單一、精度低，不能滿足數(shù)字化時(shí)代的需求，采用單片機(jī)的數(shù)字電壓表，工業(yè)自動(dòng)化儀表、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)等智能化測(cè)量領(lǐng)域，應(yīng)用前景廣闊。

　　

【正文】 將文件添加到工程 程序編譯、連接、生成 HEX 文件，如圖 所示： 圖 調(diào)試結(jié)果 7 總結(jié)與展望 全文總結(jié) 本文介紹了基于單片機(jī)的電壓電流表的制作方法，也是對(duì)這兩個(gè)多月以來(lái)部分畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的記錄。文章從兩個(gè)方面進(jìn)行闡述，即硬件設(shè)計(jì)與制作，軟件設(shè)計(jì)與制作。第 2 章到第 5 章為設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，第 2 章從總體上統(tǒng)領(lǐng)整個(gè)設(shè)計(jì)，確定本設(shè)計(jì)的總體框圖，將整個(gè)設(shè) 計(jì)任務(wù)劃分為若干個(gè)模塊，并提出各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)方案，為后面的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)工作指明了方向。第 3 章為硬件電路的設(shè)計(jì)和元器件的選型，從功能如何實(shí)現(xiàn)的角度介紹如何設(shè)計(jì)電路，由于篇幅的原因而淡化了具體元器件參數(shù)的選擇方法，只是將元件值標(biāo)注在具體的電路當(dāng)中。第 4 章主要記錄本設(shè)計(jì)中硬件電路的制作方法，指出了制作過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)，并提出了如何使硬件電路制作得排版合理的方法，以及一些特殊元件在硬件電路制作中的處理方法。第 5 章為本設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)部分，包括模 /數(shù)轉(zhuǎn)換部分軟件設(shè)計(jì)、數(shù)碼管顯示模塊軟件設(shè)計(jì)以及主程序設(shè)計(jì)等。第 6 章為系統(tǒng)調(diào) 試部分，是對(duì)本設(shè)計(jì)硬件制作和軟件設(shè)計(jì)成果的檢驗(yàn)。軟件在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用模塊化設(shè)計(jì)，為調(diào)試提供了很大的方便。硬件的調(diào)試主要根據(jù)電路圖，按照理論分析一步一步檢驗(yàn)。 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基本的功能要求，創(chuàng)新之處在于能夠同時(shí)顯示電壓和電流值，而不需要進(jìn)行檔位轉(zhuǎn)換顯示，另外還能根據(jù)需要改變量程，最大可測(cè)量的電壓可以達(dá)到 1000V，最大可測(cè)量電流可以達(dá)到 10A，這是因?yàn)閷?duì)電壓或電流的采樣電阻使用了電位器的原因。 本設(shè)計(jì)在進(jìn)行過(guò)程中遇到了很多困難。例如在信號(hào)處理模塊電路的調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)輸出電壓不隨采樣電阻的改變而改變，即出現(xiàn)了輸 出電壓死區(qū)，這會(huì)導(dǎo)致測(cè)量錯(cuò)誤，經(jīng)過(guò)幾天的認(rèn)真檢查，才發(fā)現(xiàn)是一級(jí)運(yùn)放的反饋電阻的阻值太大，使運(yùn)放的輸出提前飽和的原因，然而這在 protues 仿真軟件上仿真時(shí)卻不會(huì)出現(xiàn)這種問(wèn)題；在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于 A/D 轉(zhuǎn)換模塊的編程，也遇到了很大的困難，由于是對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，對(duì)轉(zhuǎn)換出來(lái)的結(jié)果送給數(shù)碼管顯示前需要做一個(gè)倍乘處理，以顯示未被衰減的被測(cè)電壓電流值，但兩路信號(hào)的倍乘系數(shù)是不一樣的，所以不能統(tǒng)一處理，這是一個(gè)算法問(wèn)題，花了很長(zhǎng)的時(shí)間也沒(méi)解決，最后請(qǐng)教了指導(dǎo)老師才得以解決。 設(shè)計(jì)展望 本設(shè)計(jì)由于時(shí)間原因以及 個(gè)人能力問(wèn)題，也留下了許多遺憾。比如從安全性考慮可以做一個(gè)高壓報(bào)警與保護(hù)電路，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性；時(shí)間充裕的前提下，還可以做 PCB 板，使制成的電路可靠性更高、更專業(yè)、更美觀；還能進(jìn)一步擴(kuò)展功能，使其具有通信能力，能夠?qū)y(cè)量值上傳給上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)，這在自動(dòng)化生產(chǎn)車間中具有重要的意義。 8 謝辭 在論文即將成稿之際，謹(jǐn)向兩個(gè)多月以來(lái)，為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)傾注了大量心血的尊敬的老師致以最誠(chéng)摯的敬意和由衷的感謝！ 首先，我要對(duì)我的指導(dǎo)老師 ***老師，誠(chéng)摯地說(shuō)一聲：謝謝！自畢業(yè)設(shè)計(jì)開始以來(lái)， ***老師對(duì)我非常關(guān)心， 我遇到的每一個(gè)問(wèn)題都耐心細(xì)致地給予指導(dǎo)，還多次打電話了解我的設(shè)計(jì)情況。 ***老師淵博的學(xué)識(shí)、過(guò)硬的專業(yè)技能、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)、忘我的工作熱情、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度讓我十分崇敬，也激發(fā)了我的學(xué)習(xí)熱情，使我受益匪淺。 其次，我要衷心地感謝 ***師兄、 ***師兄、 ***師姐在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我的悉心指導(dǎo)和大力幫助，尤其是 ***師兄。 ***師兄閱歷豐富，見(jiàn)識(shí)廣博，樂(lè)于助人，耐心細(xì)致地解答我在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的每一個(gè)問(wèn)題，為我的設(shè)計(jì)任務(wù)付出了大量汗水。 最后感謝大學(xué)這四年中給我授過(guò)課和幫助過(guò)我的所有老師以及我的父母，是你 們用辛勞、用愛(ài)心澆灌出我的成長(zhǎng)，祝愿你們工作順心，身體健康！ 參考文獻(xiàn) 曹建平 .智能化儀器原理及應(yīng)用 .西安 :西安電子科技大學(xué)出版社，. 趙茂泰 .智能儀器原理及應(yīng)用（第 3 版） .北京 :電子工業(yè)出版社， . 北京新創(chuàng)四方電子有限公司 .產(chǎn)品使用手冊(cè) . 楊學(xué)昭，王東云 .單片機(jī)原理、接口技術(shù)及應(yīng)用（含 C51） .西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 .2021,140182. 龔運(yùn)新，羅惠敏 .單片機(jī)接口 C 語(yǔ)言開發(fā)技術(shù) .北京 :清華大學(xué)出版社 ,2021:159183. 姜志海，趙艷雷 .單片機(jī) 的 C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用 .北京 :電子工業(yè)出版社，2021:171178. 附錄一 源程序 include include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit ADC_START P3^6。 // AD 控制引腳位定義 sbit ADC_ALE P3^4。 sbit ADC_OE P3^7。 sbit ADC_EOC P3^3。 sbit addr P3^5。 //AD 模擬通道選擇， addr 1 選擇電壓， 0 選擇電流 sbit D0 P0^0。 sbit D1 P0^1。 // AD 數(shù)據(jù)口位定義 sbit D2 P0^2。 sbit D3 P0^3。 sbit D4 P0^4。 sbit D5 P0^5。 sbit D6 P0^6。 sbit D7 P0^7。 uint t。 // 定時(shí)計(jì)數(shù)使用 char i。 // 采集電壓 or 電流選擇信號(hào) uchar ad_dat[2] 0,0 。 //AD 轉(zhuǎn)換值 uint data_xian[8] 0,0,0,0,0,0,0,0 。 //存儲(chǔ)要顯示的電壓 or，電流值，從左到右依次存儲(chǔ)電壓的低位→高位，電流的低位→高位 uchar code shu[] 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8, // 數(shù)碼管 字模 // 0 1 2 3 4 5 6 7 0x80,0x90 。 //8 9 uchar code wei[] 0x7f,0xbf,0xdf,0xef, //數(shù)碼管顯示位選信號(hào) //電壓顯示左→右 1 2 3 4 0xf7,0xfb,0xfd,0xfe 。 //電流顯示左→右 1 2 3 4 /* 函數(shù)名： delayus i 功 能：延時(shí) t 12*i+14 us 參 數(shù)： i 返回值：無(wú) 備 注 : 晶振 12MHz void delayus uint i1 for i1。i1 0。i1 。 /* dac0809 初始化 void init0809 ADC_START 1。 ADC_OE 0。 _nop_ 。 ADC_ALE 0。 _nop_ 。 _nop_ 。 _nop_ 。 ADC_ALE 1。 //ALE 1 時(shí)地址進(jìn)入鎖存器 _nop_ 。 _nop_ 。 _nop_ 。 ADC_ALE 0。 //ALE 0 時(shí)地址被鎖存住 _nop_ 。 _nop_ 。 _nop_ 。 /* dac0809 模數(shù)轉(zhuǎn)換 uchar ADC_0809 uchar ad_data。 ADC_ALE 1。 //ALE 1 時(shí)地址進(jìn)入鎖存器 選擇模擬輸入通道 _nop_ 。 _nop_ 。 _nop_ 。 ADC_ALE 0。 //ALE 0 時(shí)地址被鎖存住 _nop_ 。 _nop_ 。 _nop_ 。 ADC_START 1。 //上升沿復(fù)位 _nop_ 。 _nop_ 。 _nop_ 。 ADC_START 0。 //下降沿開始 _nop_ 。 _nop_ 。 _nop_ 。 while ADC_EOC 。 //等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，此引腳輸出低電平為正在轉(zhuǎn)換 ADC_OE 1。 ad_data P0。 delayus 5 。 ADC_OE 0。 return ad_data。 // 返回 AD 轉(zhuǎn)換值 void tackle switch i case 0: ad_dat[0] ad_dat[0]*300/128。 data_xian[0] ad_dat[0]%10。 data_xian[1] ad_dat[0]%100/10。 data_xian[2] ad_dat[0]ad_dat[0]%100 /100。 data_xian[3] ad_dat[0]ad_dat[0]%1000 /1000。 break。 case 1: ad_dat[0] ad_dat[0]*5000/128。///////////////倍數(shù)轉(zhuǎn)換 data_xian[4] ad_dat[0]%10。 data_xian[5] ad_dat[0]%100/10。 data_xian[6] ad_dat[0]ad_dat[0]%100 /100。 data_xian[7] ad_dat[0]ad_dat[0]%1000 /1000。 break。 void display unsigned char k。 for k 0。k 8。k++ P1 0。 P2 0。//關(guān)顯示 P1 data_xian[k]。 P2 wei[k]。 delayus 1000 。 void timer0_int TMOD 0x01。 TH0 6553650000 /256。 // 12MHz 定時(shí) 5ms TL0 6553650000 %256。 EA 1。 //k z ET0 1。 //k t0 TR0 1。 //k js void main init0809 。 // AD 初始化 timer0_int 。 // 定時(shí)器初始化 delayus 10 。 while 1 switch i //大約每隔 100ms 采樣一次 case 0: addr 1。 ad_dat[0] ADC_0809 。 break。 //采樣電壓 case 1: addr 0。 ad_dat[1] ADC_0809 。 break。 //采樣電流 tackle 。 display 。 void timer0 interrupt 1 using 1 TH0 6553650000 /256。 TL0 6553650000 %256。 t++。 //電壓采樣 if t 40 i 0。 else i 1。 //電流采樣 t t%80 。 IV V 西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的單相電壓電流表設(shè)計(jì) 38 37 顯示模塊 電壓電流采樣 單片機(jī) 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換 信號(hào)處理 順序脈沖發(fā)生器 逐次逼近寄存器 ADC 電壓比較器 輸入電壓 輸入數(shù)字量 電壓互感器采樣 一級(jí)放大處理 二級(jí)放大處理 整流 一級(jí)放大處 理 電流互感器采樣 二級(jí)放大處理 整流 返回主程序 轉(zhuǎn)換結(jié)束？ 取轉(zhuǎn)換結(jié)果 初始化 地址鎖 存 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 送位碼 返回主程序 循環(huán)次數(shù) i 8? 關(guān)顯示 送段碼 開始 延時(shí) A/D 轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)處理 顯示子程序 初始化 通道選擇 i ？ 電壓采樣 電流采樣