基于51單片機的微電流信號檢測系統(tǒng)設(shè)計摘要最近幾年，微電流信號檢測已經(jīng)在許多領(lǐng)域已經(jīng)取得了十分廣泛的應用，推動了相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，并且隨著各領(lǐng)域科學技術(shù)的發(fā)展，對微電流信號檢測的要求也越來越精準，同時對其需求也越來越迫切。而微弱信號檢測也是上個世紀四十年代才逐漸興起的，推動微電流信號檢測對科技的發(fā)展、對其他領(lǐng)域的探索、對自然規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，同時也對相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展探索也具有推動作用。但微電流是基于噪聲而言的，微電流信號檢測的主要目的是如何在有效降低的噪聲同時提取其中有效微弱的信號，和噪聲相比，微弱的信號的幅值極小，容易被噪聲蓋過，只有找出噪聲和所需信號的不同之處，才能有效的提取出微弱的信號，不過在實際的檢測過程中，可以根據(jù)信號的相關(guān)性和噪聲的不確定性及與其相關(guān)聯(lián)的函數(shù)定義，可以知道信號與噪聲的關(guān)系并不是很大，而與自身相關(guān)，所以如何抑制噪聲，降低噪聲對微弱信號的提取起到了十分重要的作用。本次設(shè)計的微電流信號檢測系統(tǒng)電路，是以51單片機為核心，其他電路為輔助。對微弱的電流信號進行檢測，得出結(jié)果后在顯示器上顯示，本次電路主要由放大電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，單片機以及顯示電路組成，首先輸入的微弱電流信號通過放大電路后，將放大的結(jié)果通過A/D電路的采樣并進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的結(jié)果傳送給單片機進行運算編譯，最后將編譯結(jié)果也就是電流信號在顯示電路上顯示。關(guān)鍵詞：微電流;放大電路;單片機;A/D電路目錄TOC\o"1-3"\h\u7485摘要 I28222第一章緒論 1264981.1本課題的前景及意義 1227791.2國內(nèi)外研究情況 1312831.3課題主要解決的問題 219797第二章系統(tǒng)總體設(shè)計 3103702.1系統(tǒng)硬件組成及設(shè)計思路 3282722.2單片機的選型 3221992.3顯示器選擇方案 428257第三章系統(tǒng)硬件電路的分析 5311853.1系統(tǒng)硬件模塊電路設(shè)計及原理 5216033.1.1放大電路設(shè)計 5126643.1.2芯片結(jié)構(gòu) 7270193.2A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 8210663.3單片機系統(tǒng)設(shè)計 10103293.3.1單片機總體設(shè)計 10275783.3.2STC89C52簡要介紹 10116723.3.3STC89C52作用和用途 12281373.3.5

STC89C52外圍電路設(shè)計 12239103.4顯示屏 1230479第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計 14177614.1本次設(shè)計所使用的軟件 14198314.2系統(tǒng)程序框圖 14197804.2.1LCD顯示框圖 15292144.3系統(tǒng)的Protues仿真 154483第五章系統(tǒng)調(diào)試及分析 17228905.1硬件調(diào)試 17244825.2軟件調(diào)試 186745.2.1軟件燒錄 18190315.3調(diào)試結(jié)果 1911271第六章總結(jié) 204278參考文獻 22第一章緒論1.1本課題的前景及意義研究微電流信號檢測的所適用但微電流是基于噪聲而言的，微電流信號檢測的主要目的是如何在有效降低的噪聲同時提取其中有效微弱的信號，和噪聲相比，微弱的信號的幅值極小，容易被噪聲蓋過，只有找出噪聲和所需信號的不同之處，才能有效的提取出微弱的信號，不過在實際的檢測過程中，可以根據(jù)信號的相關(guān)性和噪聲的不確定性及與其相關(guān)聯(lián)的函數(shù)定義，可以知道信號與噪聲的關(guān)系并不是很大，而與自身相關(guān)，所以如何抑制噪聲，降低噪聲對微弱信號的提取起到了十分重要的作用。研究微電流信號的相關(guān)領(lǐng)域是十分必要的，但首先要研究的是對微電流信號檢測的理論知識，微電流信號是如何產(chǎn)生的，其次研究對微電流檢測的方法，如何對微電流進行檢測，并研究和研發(fā)相關(guān)設(shè)備，以及當信號發(fā)生時同時產(chǎn)生的噪聲，對其如何有效針對性的抑制，在噪聲和信號同時產(chǎn)生時如何有效提取需要的有效信號。所以探索微電流信號檢測所適用的相關(guān)領(lǐng)域是十分由必要的，目前以及在許多領(lǐng)域有了廣泛的應用，例如在醫(yī)學上，醫(yī)學電流可以分為低、中、高三個頻率，而微電流在醫(yī)學中有著修復細胞的作用，微安級電流甚至能加速傷口愈合，在現(xiàn)代科技的發(fā)展趨勢下，深入研究微電流是十分有必要的。并且對微電流檢測的相關(guān)技術(shù)，已經(jīng)加速了例如軍事科技、生物學、化學、醫(yī)學以及天文學等諸多領(lǐng)域的發(fā)展。微電流的來源極其廣泛，在對科學的研究、上課時的實驗教學中都會產(chǎn)生微電流信號，但它們的類型卻不一樣。所以研究并研發(fā)一個能夠有效在抑制噪音的同時，電路簡單，檢測效率高，壽命長以及成本低的產(chǎn)品還是很有研究前景的。1.2國內(nèi)外研究情況根據(jù)文獻[2],國內(nèi)微電流的研究精度為0.1fA，代表產(chǎn)品為EST-121型，由北京市勞動保護科學研究所生產(chǎn)，它的微電流測量范圍為0.1fA到20mA之間。在國外對于研究微電流的技術(shù)已經(jīng)處于領(lǐng)先的地位，其研究的精度已遠小于我國，達到了10-17A,并以此精度形成了一系列的產(chǎn)品。研究微電流檢測技術(shù)是需要用到電子學，研究微電流檢測技術(shù)還得用到信息論，研究微電流檢測技術(shù)還得用到計算機，甚至在研究微電流檢測技術(shù)還需要用到物理學等方法。在對可能產(chǎn)生噪聲得因數(shù)，以及對產(chǎn)生噪聲的規(guī)律進行分析，對其被測信號的特點和被測信號的相關(guān)特性進行分析及研究，主要是檢測那些被噪聲所吞沒的并且有用的微弱信號。同時研究怎么從噪聲里面提取到有用的微弱信號是我們對檢測微弱信號所定的重要目標。而此次課設(shè)所要研究的是微弱信號的理論，以及為研究微弱信號尋找新技術(shù)，更要為研究微弱信號尋找新的方法，然后將取得的成果應用到每個科學領(lǐng)域當中去。這個辦法不僅可以抑制工業(yè)領(lǐng)域的頻率對其產(chǎn)生干擾影響，而且擺脫了低頻噪聲，同時防止直流放大器的溫度漂移，也同時防止直流放大器的零點漂移；制止的噪聲的產(chǎn)生，很大的提升信息所占噪聲的比例。1.3課題主要解決的問題本課題需要解決的問題有在進行仿真設(shè)計硬件電路的過程中對各個元器件的合理選型，了解仿真仿真與實際硬件電路的不同；焊接時電路板上各元器件的合理布局，選擇優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定性好、噪聲小的元器件也是至關(guān)重要的，因為噪聲的來源有很多，有的噪聲隨元器件的本身就存在，有的噪聲是因為外部的干擾，因此自行使用萬用板焊接和PCB電路相比較，PCB電路板在噪聲方便的表現(xiàn)也更好，也能減少干擾。通過仿真軟件確定所需電路，繪制電路圖，選擇經(jīng)過計算的特點放大電路參數(shù)，從而實現(xiàn)微弱的電信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。第二章系統(tǒng)總體設(shè)計2.1系統(tǒng)硬件組成及設(shè)計思路通過市場上的主流產(chǎn)品和目前科技成果的了解，及對已有設(shè)計方案的學習，得出的本系統(tǒng)設(shè)計硬件框圖如所示，硬件電路主要由放大電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，單片機和顯示電路組成。本次系統(tǒng)設(shè)計的整體框圖如圖2-1所示圖2-1整體框圖2.2單片機的選型方案一：選用STM32。根據(jù)文獻[4]STM32系列的單片機是ARM公司在2007年推出的，STM32是32位單片機，一次能夠處理的數(shù)據(jù)寬度為32位相較于51系列單片機的一次只能處理8位而言，處理效率和處理速度都是大幅提高，并且STM32的接口和片上外設(shè)可以提供豐富的功能多達14或17個的定時器，STM32內(nèi)部的RAM和ROM都比C51系列單片機都大得多，例如STM32F103有64K的RAM,和512K的ROM，STM32F407有256K的RAM,和1M的ROM主頻更是達到了72M和168M。并且STM32單片機程序都屬于模塊化，接口相對簡單，對比于傳統(tǒng)的C51單片機也就顯得高級多了，不同的型號在管腳，RAM和ROM等多個配置上進行區(qū)分，使得價格都處于一個合理的區(qū)間，雖然同樣是單片機，用途也相差不大，但完全不是一個檔次，這導致了51單片機的用戶轉(zhuǎn)向使用STM32單片機。方案二：選用MSP430單片機。根據(jù)文獻[4]MSP430單片機是1996年TI公司的產(chǎn)品，數(shù)據(jù)寬度為16位，是一種具有超低功耗和精簡指令的一款經(jīng)典產(chǎn)品，具有豐富的尋址方式、多達27條的內(nèi)核指令，大量的寄存器和數(shù)據(jù)存儲器都可以參加運算，大大的提高了運算效率。所以在復雜算法的情況下也能游刃有余，單片機MSP430里面裝配一個晶振電路，這個晶振電路的所使用的頻率為25MHz，且這個晶振電路的指令周期更是大大減少為40ns，所以在復雜的算法的情況下也能游刃有余，超低功耗是因為芯片內(nèi)部所用到的啟動電壓最低1.8V，和啟動的電壓最高3.6V之間就可以將其啟動，當處于1MHz的時鐘條件下運行時，此刻的電流只有在200uA和400uA這個范圍內(nèi)變化，當我們把時鐘模式給它關(guān)斷時，此時的功耗將會是最低的，只有0.1uA，但是MSP430的單片機的缺點也是顯而易見，它一般在工業(yè)上只適用在一些特殊的場合,這些場合包括低功耗和超低功耗，指令所占用的空間比較大，程序是以字為單位計算的。在應用和設(shè)計案例上可以找的比較少，資料也比較少不太容易上手，所以市面上還是以工業(yè)使用為主。方案三：使用MCS-51系列單片機，即選用STC89C52型號的八位處理器單片機作為本次微電流信號檢測系統(tǒng)的核心，MCS-51單片機是美國INTE公司在二十世紀八十年代初推出的產(chǎn)品，廣泛運用于小家電等產(chǎn)品上，在家庭，辦公，工業(yè)各場景下都有應用，并且都有不俗的表現(xiàn)，優(yōu)秀的可靠性和穩(wěn)定性，一直深受單片機初學者和電子從業(yè)者的追捧，因此雖然為8位的處理器，對于對處理器要求不高的使用場景和使用者的設(shè)計上也能做到游刃有余，開發(fā)工具的使用便利和經(jīng)驗上也有很大的優(yōu)勢，所以對初學者非常合適也十分友好。通過對這三款單片機的便利性可學性發(fā)展及優(yōu)缺點的比較下，再結(jié)合本次設(shè)計的需求和難度，也考慮到是否有成熟的方案和技術(shù)，可參考文獻的前提條件下，本次設(shè)計暫不考慮MSP430處理器。也通過對于成本的控制，本次對于設(shè)計的外接需求較多并且得穩(wěn)定運行，偏向于使用STM32處理器，但性價比方面最終選擇了STC89C52單片機，因為不管是可查文獻還是成熟度，后期維護，及周圍電路所需要的元件方面都是比較親民的，最終本次選用STC89C52處理器2.3顯示器選擇方案方案一：選用LCD1602來完成本設(shè)計的顯示需求。LCD1602是一種工業(yè)字符型液晶顯示屏，其原理是利用通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，可以顯示的類型也比較多，包括數(shù)字，英文和圖形符號液晶特性，，LCD1602指的是顯示內(nèi)容為16X2，可以顯示兩行即32個字符。也由于LCD1602的顯示程序比較簡單，硬件電路也不復雜，僅需要接上為數(shù)不多的控制線進行驅(qū)動按照使用規(guī)格書中的液晶進行點亮即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化。方案二：選用LCD12864來完成本次設(shè)計的設(shè)計需求。LCD12864分為兩種，一種是帶字庫，和不帶字庫的，具有低電壓低功耗的優(yōu)點的同時顯示電路的結(jié)構(gòu)和程序也比較簡潔，性價比也比較高。方案三：選用OLED12864來完成本次設(shè)計的設(shè)計需求。OLED12864,OLED相較于LCD,它的尺寸可以做的比較小，不管是在亮度，對比度還是功耗上都是受人追捧的，目前OLED屏已經(jīng)有取代LCD的趨勢。本次選用的OLED12864,它的尺寸僅有0.96寸，十分小巧便捷。即便在強光的情況下它的顯示效果也是比較好的，它管腳數(shù)僅有7PIN，只需要一組數(shù)據(jù)就可以顯示數(shù)據(jù)，I/O口占用的資源也比較少，在近年的競賽和教學上使用的也十分廣泛。通過以上三種顯示方案，也考慮到本次所需要顯示的內(nèi)容也不算很多，并且涉及強光的情況也極少，考慮成本和顯示效果的各個因素，選用了方案1的LCD1602，可以直觀的看到所需測量的數(shù)據(jù)，也能提高使用者的體驗感受。第三章系統(tǒng)硬件電路的分析3.1系統(tǒng)硬件模塊電路設(shè)計及原理通過第二章的元件選型及總體規(guī)劃后，本次的畢業(yè)設(shè)計采用STC89C52單片機為核心，ICL7650為放大電路的核心，A/D轉(zhuǎn)換電路使用最常見的ADC0809，顯示器采用LCD1602來顯示所測出的微弱的電流信號。模擬實現(xiàn)微弱電流經(jīng)過由ICL7650組成的I/V轉(zhuǎn)換后進行差分放大，將所得的電壓信號經(jīng)過ADC0809進行A/D轉(zhuǎn)換，將所得信號輸入到STC89C52中，最后由LCD1602顯示出來。3.1.1放大電路設(shè)計長期以來，集成運放電路在失調(diào)，漂移等方面存在的問題一直都是從事集成電路設(shè)計的工程師試圖解決的問題，不過在合理的電路設(shè)計和版圖設(shè)計下MOS類集成運放的失調(diào)也能控制在10mV之內(nèi)，能夠達成雙極型集成運放的水平。即便如此，使用這種MOS集成運放作為微弱型號放大，高精度測量放大以及積分器等還是存在一些問題，主要原因是MOS管的失調(diào)和漂移還是太大。直到80年代初期，由美國一家公司推出的一款CMOS運放的ICL7650,根據(jù)文獻[5]ICL7650的失調(diào)電壓僅為0.01uV，溫度漂移為0.01uV/℃，開環(huán)增益達與共模抑制比都為130db。ILC7650在COMS動態(tài)校零時，在直流特性方面已經(jīng)是“近乎完美”的狀態(tài)。采用ICL7650進行等比例放大，主要是對以及輸出的電壓信號，進行兩次放大調(diào)整，滿足后續(xù)電子處理對信號的要求。而本次的設(shè)計在每個接地端加上了瓷片電容能夠起到過濾高頻的作用，同時在CEXTA和CEXTB同時加上瓷片電容后接到8腳，由于ICL7650是需要動態(tài)校零運放的，所以它的直流偏置電流極低，其他參數(shù)很高，所以需要使用電容的特性去消除偏置。根據(jù)文獻[6],ICL7650芯片是利用動態(tài)校零技術(shù)和CMOS工藝制作的斬波穩(wěn)零式高精度運放，它具有眾多優(yōu)點例如失調(diào)小、輸入偏置增益高、電流小、響應快、共模抑制能力強、漂移低、性能穩(wěn)定及性價比高等優(yōu)點。R5和R4分別為一級二級放大電路的反饋電阻，反饋電阻能夠在放大電路中起到穩(wěn)壓的目的的同時，防止電流過大，而反饋電阻在運算放大器中起到?jīng)Q定放大倍數(shù)的作用本次在設(shè)計電路時決定將放大倍數(shù)考慮為200倍，使得當輸入為2500uA時，通過ICL7650內(nèi)部的電壓-電流轉(zhuǎn)換后輸出電壓為5V，也有實驗證明ICL7650的電流分辨率極高，量程能夠在單片機的控制下在一定范圍內(nèi)自由切換，它的各項功能超過靜電計管微電流放大器的優(yōu)點例如：響應時間極快，使用前不需要預熱，穩(wěn)定可靠性價比高。放大電路設(shè)計如圖3-1所示：圖3-1放大電路其仿真結(jié)果如下圖3-2所示圖3-2電路仿真由于單片機的的檢測范圍為0-5V之間，大部分單片機的供電也只需要5V左右，通過以上的仿真實驗可以看出當輸入為2500uA時，輸出電壓為5V，所以理論上的測量值為10-2500uA。3.1.2芯片結(jié)構(gòu)本次所采用的ICL7650有兩種封裝形式第一種位14腳雙列直插式，也就是雙邊各七腳，另外一種為八腳金屬殼的封裝形式，多用于印刷電路PCB板上，以下是最常用的14腳雙列直插式封裝的引腳排列如圖3-3所示。ICL7650的各引腳功能說明如表3-1所示：

圖3-3引腳排列表3-1引腳功能說明

3.2A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計根據(jù)文獻[7]A/D轉(zhuǎn)換器的作用是把輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，使得CPU能夠處理從被測電路接收到的模擬信號,ADC0809的各引腳功能如下表3-2所示：表3-2ADC0809引腳功能本次設(shè)計所選用的ADC0809芯片，本次采用的是外接信號的方法，在ADC0809的十腳輸入一個500Khz的時鐘脈沖信號ADC0809的OUT1-OUT8分別與單片機的P2.0-P2.7相連接，，ALE與VREF(+)接高電平,根據(jù)表3-8可得ADC0809的ADD腳連接即23、24、25腳連接同時與VREF(-)16腳同時接地，26腳IN0則連接由ICL7650所轉(zhuǎn)換后的電壓信號，圖中由一個可調(diào)電阻進行仿真模擬。仿真如圖3-4所示，通道選擇表3-3所示ADC0809仿真電路3-4ADC0809芯片通道選擇表3-3所示：表3-3通道選擇3.3單片機系統(tǒng)設(shè)計3.3.1單片機總體設(shè)計本電路由可調(diào)電阻模擬的I/V轉(zhuǎn)換后的電壓輸入，A/D轉(zhuǎn)換，單片機及其外圍晶振電路等小電路，顯示電路LCD1602由組成。采用的是STC89C52單片機芯片作為本次的核心部件。3.3.2STC89C52簡要介紹STC89C52作為一種成熟的CMOS8位微控制器，它具有功耗低，性能強的特點，使用MCS-51經(jīng)典內(nèi)核，提供8K字節(jié)供用戶編程使用，并且STC89C52芯片能夠向下兼容，即能夠兼容前幾代的80C51的產(chǎn)品與指令，其各引腳也完全相同，它具有40pin腳。因為有著以上這些優(yōu)勢及特性，使得STC89C52在不管是工業(yè)使用上還是小家電產(chǎn)品的制作上都有靈活可查的方案，對于初學者的學習也相對友好。通過多次的改良使得STC89C52有著傳統(tǒng)單片機不具備的功能。STC89C52具有以下標準功能：8K的字節(jié)供給用戶編程使用，具有256字節(jié)的存儲空間。STC89C52各引腳如圖3-5所示，引腳說明如下表3-4所示：圖3-5STC89C52引腳圖表3-4引腳說明I/O口引腳有復用功能如下表3-5所示：圖3-5復用功能3.3.3STC89C52作用和用途作用和用途：STC89C52作為一種成熟的CMOS8位微控制器，它具有功耗低，性能強的特點，具有極高的性價比，所以在生活的各個方面都有應用，例如：工業(yè)科技，航天科技，軍事科技，遙感機器人上，以及各種小家電上。單片機在工業(yè)儀表上：能夠使儀表更加智能化，信息化，簡化儀表內(nèi)的結(jié)構(gòu)的同時還能提高自動化程度和測量的精度。在日常生活中，廣泛應用于家電上，在增加家電功能的前提下還能使智能化程度提高。單片機應用于生活的方方面面，同時因為它的成熟可靠的優(yōu)點，在各領(lǐng)域都具有眾多的解決方案。3.3.5

STC89C52外圍電路設(shè)計時鐘電路，單片機的運算和控制過程都是基于同一的時間脈沖下進行的，時鐘就像人類的心臟。通過在單片機的XTAL1(19腳)和XTAL2（18腳）之間加入一個11.059MHZ的晶振，晶振兩端分別加入C1、C2電容，經(jīng)過計算選用容量為30pF電容，后接地，當系統(tǒng)供電正常后，晶振會給單片機產(chǎn)生時鐘信號，用于完成單片機工作的前提條件，晶振電路如下圖3-6所示：圖3-6晶振電路3.4顯示屏由于需要直觀的看出所測的電流，所以本次使用LCD1602來顯示所測數(shù)據(jù)，可以一目了然的看到所測數(shù)據(jù)。本次設(shè)計的電路通過單片機編程后選定P0.0(AD0)-P0.7(0.7）依次連接LCD1602的D0-D7腳圖中排阻（RP1）的作用是將I/O口電平上拉。圖中的可調(diào)電阻是可以調(diào)節(jié)屏幕的對比度的。顯示屏電路連接如下圖3-7所示：圖3-7顯示屏電路LCD1602各引腳說明如下表3-6所示：表3-6引腳說明第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1本次設(shè)計所使用的軟件本次設(shè)計所使用的軟件有Protues、keiluvision4和Multisim，其中Protues和keiluvision4需要配合使用，在Protues上完成電路設(shè)計后，使用keiluvision4將程序?qū)懭牒髮崿F(xiàn)仿真。Protues是一種電子行業(yè)從事者或初學者所常用的EDA工具，它的功能十分強大，有著其他EDA工具的功能的同時也有著其他EDA工具所沒有的功能例如：繪制PCB印刷電路板，SPICE的電路模擬仿真，還能配合keil對主流單片機進行模擬仿真，并且具有30多個文件庫，超過27000種元器件。Multisim也是一種EDA工具軟件，在電子設(shè)計的領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應用，但功能上并沒有Protues那么完整，由于本次所使用的ICL7650在Protues的元器件庫中沒有找到，故使用Multisim進行放大電路的設(shè)計及仿真。keiluvision是本次所使用的編程軟件，這個編程軟件在國內(nèi)有眾多的使用者，從初學者到工程師都會使用Keil軟件，與匯編相比其功能強大還能夠在調(diào)試工具和編譯器上適配ARM器件，同時在編譯的過程中具有多臺監(jiān)視器供使用者使用。4.2系統(tǒng)程序框圖控制系統(tǒng)的主程序是整個軟件設(shè)計的核心部分，通電復位后進入主程序進行程序的命令執(zhí)行。主程序執(zhí)行過程如下圖4-1所示圖4-1主程序執(zhí)行過程4.2.1LCD顯示框圖本次的系統(tǒng)設(shè)計需要直觀的看出所測的電流數(shù)值，而顯示程序中最重要的部分無非就是讀指令、寫指令以及讀數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)的程序。LCD顯示屏開始顯示前，是需要確定16*2之中的一個位置用于開始的顯示位置，確定顯示在第一行還是第二行，確定后就開始寫指令或?qū)憯?shù)學，最后顯示內(nèi)容。如圖4-2LCD顯示流程圖所示。圖4-2LCD顯示流程圖4.3系統(tǒng)的Protues仿真電流信號首先經(jīng)過ICL7650構(gòu)成的放大電路后轉(zhuǎn)換成電壓信號（由于Protues中沒有ICL7650,采用下圖中的RV1可調(diào)電阻模擬表示），通過ADC0809進行對電壓信號采樣并進行AD轉(zhuǎn)換，AD轉(zhuǎn)換后輸出到單片機，最后利用單片機來驅(qū)動LCD1602。系統(tǒng)的protues仿真如圖4-3所示圖4-3系統(tǒng)的protues仿真第五章系統(tǒng)調(diào)試及分析系統(tǒng)調(diào)試分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。5.1硬件調(diào)試本次選用的是萬用板進行焊接，所以沒有PCB的集成度那么高，所以在自行焊接時首先要確定焊點之間是否有虛焊的現(xiàn)象，首先要在通電前認真檢查電路，電路的連接是否有誤，各元器件的選型以及在板上的焊接是否有出現(xiàn)虛焊的情況，按照仿真電路，按一定順序進行檢查。本次采用的是按模塊檢查。硬件調(diào)試大體可以分為以下幾個步驟：1.檢查電路：就是與電路圖仿真圖進行比對是否有漏接和接錯的情況發(fā)生。2.通電觀察：在通電后必須得觀察電路是否有發(fā)燙，異味及冒煙等情況，如果有必須得馬上斷電，并查板檢查是其周圍電路，如果沒有就進行下一步查看電路各模塊的引腳是否是自己所需要的電壓數(shù)值，可以和仿真電路對比。3.靜態(tài)測試：以上兩點都完成后不加入信號，進行下一步查看電路各模塊的引腳是否是自己所需要的電壓數(shù)值，可以和仿真電路對比，也就是脈沖信號，本次所使用的ADC0809采用的是外接脈沖信號。4.動態(tài)測試：加入信號后，檢查電路輸入輸出口的信號及各I/O口的情況。最后查看LCD1602顯示電路是否和仿真電路所顯示的一致。由于本次選擇模塊檢查的檢查順序首先檢查ICL7650電路模塊，起先由于電容選擇的太大，導致ICL7650放大電路模塊充放電時間過長，而后通過實踐仿真分析最終確定選用標號為104的100pf瓷片電容電路能夠正常使用。其次檢查ADC0809A/D轉(zhuǎn)換模塊電路和STC89C52單片機電路，因為電路板的局限性，有些引腳需要連接在一起，正常焊接無法滿足那么多線的同時焊接，所以選擇了板背面的部分條線，和正面使用杜邦線的操作，當焊接完畢后，得查引腳之間的是否導通。最后查的是LCD1602顯示電路模塊，由于Protues中的LCD1602比實物少了AK兩個引腳，開始以為不用連接的，后來顯示液晶并不會亮，經(jīng)過查詢后得知A腳需要接＋5V，K腳得接地，終于能亮，通過調(diào)整顯示電路邊上的可調(diào)電阻調(diào)整對比度。當不加入程序和脈沖信號時，電路的表現(xiàn)是否和仿真電路一致，并檢查I/O口如果一致則進行下一步。通電沒問題后，將部分程序?qū)懭氪_定是否能用檢查I/O口的動態(tài)，以及各元件是否有發(fā)燙，異味和冒煙的情況，如果沒有就將其他程序逐步寫入，并檢查實物與仿真是否一致，是否符合要求。硬件電路實物圖如下圖5-1所示：圖5-1硬件電路實物圖5.2軟件調(diào)試軟件調(diào)試首先要在keiluvision寫好程序，進行編譯，再根據(jù)所提示的錯誤進行修改，其次使用燒錄軟件將程序以.HEX文件燒錄到芯片中，觀察LCD1602是否正常點亮并調(diào)試硬件電路，觀察硬件電路是否和仿真電路一致以此確定燒錄是否成功。5.2.1軟件燒錄本次所使用的燒錄軟件為普中科技燒寫軟件它能夠直觀的觀察到程序是否燒入芯片，頁面比起STC-ISP也較為簡潔，雖然功能并沒有STP-ISP那么豐富，但僅作為軟件燒寫以及綽綽有余了。普中PZ-ISP燒寫軟件如下圖5-2所示。圖5-2普中PZ-ISP燒寫軟件5.3調(diào)試結(jié)果以上軟硬件部分的調(diào)試的結(jié)果符合本次的設(shè)計需求，可以滿足開始設(shè)計的預期效果，實現(xiàn)對微電流信號檢測，并顯示。顯示結(jié)果如下圖5-3所示。圖5-3顯示結(jié)果第六章總結(jié)本次設(shè)計選用STC89C52微電流檢測系統(tǒng)設(shè)計的核心，實現(xiàn)對微弱的電流信號進行檢測并顯示。采用兩個ICL7650作為前置放大電路并實現(xiàn)I/V轉(zhuǎn)換，將微弱的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號供ADC0809進行A/D轉(zhuǎn)換，通過ADC0809的A/D轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)傳給STC89C52，之后經(jīng)過單片機的編程運算后，將所測得的微弱電流信號的數(shù)值在LCD1602上顯示出來。本次所進行的工作如下：查閱相關(guān)文獻，搜集與微電流相關(guān)的研究，了解其研究前景及意義，了解本次設(shè)計需要解決的問題。確定好總體框架后對所需器件進行分析比較并且選型。利用Protues和Multisim對放大電路和整個單片機系統(tǒng)進行仿真分析。使用keiluvision4對軟件進行編程，最后將Protues和keiluvision4結(jié)合得出仿真結(jié)果。最后制作硬件電路，并對硬件電路和仿真電路進行比較。參考文獻[1]王衛(wèi)勛.微電流檢測方法的研究[D].西安理工大學,2007.[2]陳震星,唐益令.提高微電流測量精度的幾種方法[J].電測與儀表,1982(11):31-35.[3]章克來,朱海明.微弱信號檢測技術(shù)[J].航空電子技術(shù),2009,40(02):30-36.[4]石勁.基于MSP430流量計組網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].安徽大學,2014.[5]文亞鳳,趙蓮清,劉向軍.ICL7650-CMOS斬波集成運放簡介及應用[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2006(12):19-20.[6]陳國杰,徐志民.基于ICL7650程控微電流放大器的設(shè)計[J].佛山科學技術(shù)學院學報(自然科學版),2001(04):8-10.[7]楊峰,毛昀.提高單片機A/D轉(zhuǎn)換分辨率的系統(tǒng)設(shè)計方法[J].工業(yè)儀表與自動化裝置,2017(04):81-83.[8]PaulRako.挑戰(zhàn)毫微安電流測量技術(shù)[J].電子設(shè)計技術(shù),2007(07):46-48+50+52+54+56+13.[9]韓鈺,楊戴博,李昆,李丹,夏源,張虎,曾帥,