基于單片機的數字電流表的設計目錄TOC\o"1-3"\h\u16144基于單片機的數字電流表的設計 LCD16022數字電流表總體方案設計LCD1602隔離通訊接口

2.1主體系統(tǒng)框圖隔離通訊接口STC89C52電流變換網絡STC89C52電流變換網絡電能計量芯片SD3004電能計量芯片SD3004電壓變換網絡電壓變換網絡電源電源圖2-1系統(tǒng)框架由圖2-1得出，在實際操作過程中，用STC89C52和電能測量模塊設計了電量收集系統(tǒng)。檢測插座的電壓和電流，根據電能計量模塊的SD3004芯片算法計算電力，然后轉發(fā)到宏處理器，實時顯示在LCD1602液晶屏幕上。2.2數字電流表的工作原理數字電流表是具有電流測量、LCD顯示和數據重置等功能的電流表。[5]通過對電網中各參量的測量數顯。經CPU進行數據處理，將三相電流數值、頻率等電量參數由LCD顯示屏顯示。數字電流表其實內部是一個電壓表，其測量電流的手段是通過測量內部取樣電阻上的電壓，該取樣電阻串聯(lián)在你要測量的電路中，其阻值根據檔位的不同而不同。

2.3A/D轉換器A/D轉換器又被稱為模數轉換器。該轉換器可以將模擬信號轉換成數字信號。A/D轉換的功能是將具有連續(xù)時間和幅度的模擬信號轉換成具有離散時間和幅度的數字信號。[6]因此，A/D轉換一般需要經過采樣、保持、量化和編碼四個過程。采樣過程是每隔一段時間用信號采樣值序列代替原來連續(xù)的時間信號，即對模擬信號進行時間離散化。量化過程是利用有限個近似連續(xù)幅度值，將模擬信號的連續(xù)幅度值轉化為一定間隔的有限個離散值。編碼是根據一定的規(guī)則，將量化后的值用二進制數表示，然后轉換成二進制或多位數字信號。數字信號可以通過電纜、微波干線、衛(wèi)星頻道等數字線路傳輸。這種轉換器的優(yōu)點基本原理是把輸入的模擬信號按規(guī)定的時間間隔采樣，并與一系列標準的數字信號相比較，數字信號逐次收斂，直至兩種信號相等為止。A/D轉換器大致分為三大類：其中第一大類就是雙積分A/D轉換器。第二大類是逐次逼近A/D轉換器。第三大類則是并行A/D轉換器。在這三大類的A/D轉換器中第一大類的轉換器在精度抗干擾能力最優(yōu)，最主要的是價格便宜。同時它的轉換速度也是這三大類里最慢的。第二大類就各個方面比較適中。第三大類相比前兩個轉換器其轉換速度最快，但是相應的價格也是最貴的。ADC0809作為8位的A/D轉換器屬于第二類轉換器。每采集一次一般需要100μs，A/D轉換結束后會自動產生EOC信號。ADC0809在雙列直插式封裝中有28個引腳；如圖2-2所示。圖2-2AD0809引腳與內部邏輯結構圖每個引腳的功能描述如下：IN0~In7:8個模擬輸入端口。2-1~2-8:8位的數字端口。ADDA，ADDB，ADDC：3位地址輸入線，該輸入線主要用來選通一個模擬輸入在8個選通模擬輸入端口中。ALE：地址允許鎖存指令，輸入，產生正脈沖鎖存地址啟動：A/D轉換啟動，之后進行脈沖輸入。在輸入一個正脈沖至少100ns寬之后，A/D轉換啟動。當脈沖上升沿復位0809時，便可以下降沿啟動a/d轉換。EOC：A/D轉換的結束信號，當A/D轉換完成時，此輸出端的輸出為高電平，A/D轉換周期一直較低。OE：數據輸出允許信號。當A/D轉換完成時，輸入端的輸入為高電平。輸出時，三態(tài)門可以打開，數字也可以輸出。時鐘脈沖輸入:10khz-1280khz為時鐘脈沖輸入頻率的范圍。REF（+），REF（-）：參考電壓。VCC：電源，電壓為+5v。GND：接地。A/D轉換器的分辨率時以二進制或者十進制輸出的位數來表示的。輸入信號的分辨率是由A/D轉換器顯示的。理論上來講，8位輸出的A/D轉換器是可以區(qū)分不同電平的16個輸入模擬電壓，滿量程輸入是輸入電壓的最小值的16倍。在最大輸入電壓確定的情況下，其輸出位數越多，則分辨率也就越高。比如說A/D轉換器輸出得是8位二進制數，那么它的最大輸入信號應該是5V，那么這個轉換器應能區(qū)分出的最小電壓輸入信號就是19.53mV。轉換誤差在大多數情況下都是以最大輸出誤差為標準給出的。它的作用在于區(qū)分A/D轉換器的實際輸出和理論輸出兩者之間的差異。例如給出相對誤差在不大于±LSB/2的情形下，實際的數字輸出和理論的數字輸出二者的誤差小于半字。[7]轉換時間是指A/D轉換器從轉換控制信號到得到穩(wěn)定數字信號的時間。不同類型的轉換器在轉換器速率上相差甚遠。并行比較A/D轉換器在所有類型的轉換器中的轉換速度最高，8位二進制輸出的單片集成A/D轉換器50ns以內可以完成轉換，逐次比較型A/D轉換器在10-50μs以內。間接A/D轉換器的速度大多數在幾十毫秒至幾百毫秒之間。在實際A/D轉換器的選用中，應從系統(tǒng)數據總的位數、精度要求、輸入模擬信號的范圍以及輸入信號極性等方面綜合考慮。

2.4STC89C52單片機STC89C52是低電壓、高性能的CMOS8位微處理器，8K字節(jié)閃存用于編程可擦除只讀存儲器。該器件與工業(yè)標準MCS-51指令集和輸出引腳兼容采用ATMEL高密度非易失性存儲器制造技術。[8]ATMEL的STC89C52屬于高效的微控制器行列，同時給予許多嵌入式控制系統(tǒng)靈活而廉價的解決方案，因此十分受歡迎。STC89C52是集成電路芯片，其主要框架包括CPU、只讀存儲器ROM和隨機存取存儲器RAM三個組件。多樣化的數據采集和控制系統(tǒng)使單片機能夠完成各種復雜的操作。無論是單片機可以實現(xiàn)兩種指令分別是控制操作指令和向系統(tǒng)發(fā)出操作指令。正因為如此，單片機可以作用于許多電子設備上?？傊?，單片機就是一個芯片，這個芯片構成一個系統(tǒng)，集成電路技術作為橋梁，使數據的運算和處理都可以在芯片上實現(xiàn)。2.4.1STC89C52單片機的主要特性STC89C52是加強版的8051單片機，6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期兩種，使得指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的8051單片機。它的工作電壓分別是5.5V~3.3V（5V單片機）和3.8V～2.0V(3V單片機）這兩種。[9]工作頻率范圍在0到40MHz之間相當于普通8051的工作頻率，并且實際工作頻率為最高48MHz。用戶應用程序空間是8K個字節(jié)。片上集成RAM為512字節(jié)并且擁有32個通用I/0口。復位后P1口與P2P3P4口均為準雙向口上拉，P0口作為總線擴展用時，不用加上拉電阻作為I/O口使用時，則需加上拉電阻。在系統(tǒng)和在應用中可以進行編程，在沒有專用編程器和仿真器的情況下，就可以直接通過串口下載用戶程序，并且速度很快。三個16位定時器/總計數器，外部中斷低電平觸發(fā)的中斷模式可使外部中斷4通道、崩潰中斷或低電平觸發(fā)電路在掉電模式下喚醒。圖2-3STC89C52單片機引腳圖2.4.2工作模式中斷后繼續(xù)執(zhí)行原程序需在掉電的模式下通過外部中斷喚醒。空閑狀態(tài)下功耗僅為2mA，正常工作時功耗能達到4Ma到7mA,掉電模式時一般通過外部中斷來啟動，可以應用于電表、水表等設備。[10]2.4.3管腳說明VCC（40針）：電源電壓VSS（20針）：大地端口P0（P0.0-P0.7，39-32引腳）：端口P0是一個8位雙向I/O端口，具有開放式出口。作為出發(fā)端口，P0端口的每個引腳可以驅動8-TTL負載。當高阻抗輸入，“1”寫入端口P0。端口P0還可以提供一個低8位地址和8位數據的多路復用總線。目前，端口P0中的上拉電阻是有效的。在閃存ROM編程中，端口P0接收到指揮部；當程序被激活時，命令字節(jié)發(fā)出后測試時需要一個外部上拉電阻。P1端口（P1.0-P1.7，1-8引腳）：P1是一個8位雙向I/O內部上拉電阻端口，P1的輸出緩沖器可以吸收或輸出4個TTL輸入，當向端口寫入1時，通過內部上拉電阻拖動端口，可以作為輸入端口，如果由于內部上拉電阻，P1端口用作入口，則這些從外部向下拉的引腳將發(fā)出電流。P2連接（P2.0-P2.7，28引腳）：P2是一個8位雙向I/O連接，具有內部上拉電阻。P2的輸出緩沖器可以吸收或輸出4個TTL輸入。先向端口輸入1后，再將端口脫離內部上拉電阻到高電平，如果P2用作輸入，由于內部阻力，會發(fā)出一個電流，被外部信號拉低。當用16位地址訪問外部程序存儲器和外部數據存儲器時，P2傳達上8位地址。當8位地址作用外部數據存儲器時，P2端口的內容（即特殊寄存器區(qū)（SFR）中P2寄存器的內容）在作用發(fā)生了變化。在flashrom編程和程序驗證期間，P2還可以得到高位地址和部分控制信號。P3端口（P3.0-P3.7，10-17引腳）：P3是一個8位內部上拉電阻雙向I/O端口，P3的輸出緩沖器可以吸收或輸出4個TTL輸入，當向端口生成1時，通過內部上拉電阻擺脫端口，可以作為輸入端口，如果使用P3作為輸入，由于內部阻力，電流通過外部信號下拉的引腳輸入。在編程或測試FlashROM時，P3還接收一些控制信號。P3口除作為一般I/O口外，還有其他一些復用功能，如下表所示：引腳號復用功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2（外部中斷0）P3.3（外部中斷1）P3.4T0（定時器0的外部輸入）P3.5T1（定時器1的外部輸入）P3.6（外部數據存儲器寫選通）P3.7（外部數據存儲器讀選通）表2-1各端口功能Rst（9引腳）：復位輸入。如果高電平輸入在連續(xù)兩個以上的機器周期內有效的話，就可以完成單個芯片微型計算機的初始化。在完成后看門狗定時后，RST引腳96提供高級晶體濾波器周期。[11]特殊選項卡AUXR（地址8EH）上的Disrto位可以不允許運用此功能。高級復位在Disrto的默認狀態(tài)下有效。Ale/（30引腳）：地址鎖存控制信號（Ale）是訪問外部程序存儲器時鎖定較低8位地址的輸出脈沖。在閃存編程過程中，該引腳也可以當編程脈沖使用。一般情況下，Ale以六分之一的晶體振蕩器在固定頻率下發(fā)射脈沖，大多數用來當外部定時器或時鐘使用。但是，十分必要的是，每次觸及外部存儲器時，Ale脈沖都會被跳過。在需要的時候，通過會將地址位8eh的SFR位置0設置為“1”這樣的話Ale操作可以視為無效?！?”Ale僅在執(zhí)行MOVX或mov指令時可以在該位置應用。否則就會出現(xiàn)略微增加的情形。Ale啟用標志位（地址位8eh的SFR的0位）的設置對于外部執(zhí)行模式的微控制器無效的。（29引腳）：AT89C52RC每次從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，它在每個機器周期中都會被啟動兩次，而在訪問外部數據存儲器的時候則不會被啟動。/VPP（31引腳）：開始外部程序存儲器控制信號時要讀取0000H到ffffh的指令，必不能少的操作就是連接GND。[12]注意，在加密模式1中重置內部鎖。當將要執(zhí)行內部程序指令時，應立刻連接VCC。閃存編程期間還獲得大約12伏VPP電壓。Xtal1（19引腳）：反相放大器和內部周期振蕩器的輸入。Xtal2（18引腳）：振蕩器反相放大器的輸入。

2.5液晶顯示器LCD1602LCD是液晶顯示器的縮寫。液晶顯示器的結構是兩塊平行的玻璃中間夾著液晶。兩塊玻璃之間有許多垂直和水平的小金屬絲。經過是否進行了通電來控制棒狀晶體分子改變方向以及光線可以折射產生圖像兩個現(xiàn)象。[14]比LED要好的多，但是價錢較其貴。在日常生活中，我們對液晶顯示器并不陌生。液晶顯示模塊已被廣泛應用于各式各樣的計算器以及各個量程萬用表還有各個款式品牌的電子手表包含各大品牌的家用電子產品等種類繁多的電子產品中。這些電子產品顯示主要是數字、特殊符號和圖形給人們的生活提供了諸多便利。在諸多單片機的人機界面中，大多數的輸出方式有有兩種分別是LED和LCD。常用的有LED和LED數碼管，這兩種的數碼管軟硬件相對簡單，使人容易上手。在單片機系統(tǒng)中應用LCD作為輸出器件具有以下4個優(yōu)點：（1）高顯示質量：因為LCD接收到信號后，每個點的顏色和亮度始終保持不變，因此不再需要像純平顯示器那樣不斷的去刷新新的亮點。正是因為這樣，液體產品顯示器的圖像質量相對較高并且不會出現(xiàn)閃爍這樣的問題。（2）數字接口：液晶為數字，液晶與單片機系統(tǒng)的接口更簡單且可靠，操作更方便靈活不會受到環(huán)境的限制。（3）體積小、重量輕：液晶顯示器通過顯示器上的電極來控制液晶分子的狀態(tài)，從而達到顯示的目的，比同等顯示面積重量的傳統(tǒng)顯示器輕很多占地面積更小且可以輕松移動。（4）低功耗：相比較與其他的顯示器，LCD的功耗主要消耗在其內部電極和驅動IC上，因此它功耗遠遠低于其他種類顯示器。通過以上分析，設計了系統(tǒng)的顯示模塊LCD1602進行數字顯示。1602液晶又稱1602型液晶，用于顯示字母、數字、符號等。模塊化模塊，由多個網格符號（如5x7或5x11）組成，每個網格符號可以顯示一個字符。每個點之間都有間隔，行之間也有字符和行之間的間隔，正因為如此所以他不能顯示圖形。圖2-4LCD1062引腳圖各引腳的功能介紹如下。引腳1：VSS為地電源。引腳2：VDD接的是5V正電壓。引腳3：VL是\t"/item/LCD1602/_blank"液晶顯示器對比度調整端，在接正電源時對比度是最弱的，當其接地時對比度是最高的，如果對比度過高就會出現(xiàn)“鬼影”現(xiàn)象。使用時最好是通過一個10kQ的電位器來調整其對比度。引腳4：RS為寄存器選擇腳，高電平時采用\t"/item/LCD1602/_blank"數據寄存器、低電平時選取\t"/item/LCD1602/_blank"指令寄存器。引腳5：R/W為讀/寫信號線，高電平時運行讀操作，低電平時運行寫操作。若RS和R/W共同為低電平時就可以寫入指令或者是顯示地址；當出現(xiàn)RS為低電平，R/W為高電平時，可以選擇讀取忙信號；當RS出現(xiàn)高電平，R/W呈現(xiàn)低電平時，直接選擇寫入數據。引腳6：E端被稱為使能端，當E端由高電平跳變?yōu)榈碗娖綍r，液晶模塊執(zhí)行命令。引腳7~14：D0~D7為8位雙向數據線。引腳15：背光源正極。引腳16：背光源負極。LCD1602液晶讀/寫模塊、視頻屏幕和光標操作由編程命令執(zhí)行（其中1-高、0-低），如下文所述。（1）指令1：清除畫面。命令代碼01H將光標重置為地址00H。（2）指令2：光標復位。將光標重置為地址00H。（3）指令3：輸入方式設定。這里，I/D表示光標的移動方向、高水平右移、低水平左移。S表示顯示畫面上的所有文字是向左移動還是向右移動，高級別顯示有效，低級別顯示無效。（4）指令4：LCD開關控制。其中，D模塊控制的是整體LCD的打開和關閉，出現(xiàn)高電平表示打開顯示，出現(xiàn)低電平表示關閉顯示。C控制光標的打開和關閉，高級別表示光標所在，低級別表示沒有光標。B控制光標是否閃爍，高級別閃爍，低級別閃爍。（5）指令5：光標或字符偏移控制。這里，S/C表示移動高級別顯示的文字，并以低功率隨時移動光標。（6）指令6：功能設定命令。這里，DL在高功率下通常是8位總線，而在低功率下通常是4位總線。N表示的是通常的單行本，高功率表示的是通常的兩行。F用低功率表示屏幕顯示5×7的點陣文字，高電壓表示屏幕5×10點字符。（7）指令7：字符發(fā)生器RAM地址設定。（8）指令8:DDRAM地址設定。（9）指令9：分別是指讀取忙信號和光標地址。其中，BF是忙標記模塊，并且高電平是忙的，因此模塊不能接收命令和數據，當其在低電平不是忙的。（10）指令10：寫入數據。（11）指令11：讀取數據。2.5.1直接控制方式直接控制方式有LCD1602和宏處理器的連接有兩種方式。一種是直接控制方式，而另一種是所謂的間接控制方式。其區(qū)別在于所使用的數據線的數量不同，其他的都一樣。LCD1602的8條數據線和3條控制線E、RS和R/W與宏處理器連接后開始進行工作。在一般應用程序中，只要在LCD1602上輸入入命令或數據之后，就能夠直接接地LCD1602的R/W讀取/寫入選擇控制端子，從而節(jié)省一條數據線。[15]VO引腳是液晶對比度調整端，通常連接10kΩ的位置調整。也可以通過接地的方法調整適當大小的電阻，但電阻的大小取決于調整。2.5.2間接控制方式間接控制方法也稱為四線操作系統(tǒng)，是利用HD44780具有的四位數據總線的功能來簡化電路接口的方式。為了減少接線數，只使用引腳DB4~DB7與單面機通信，傳送數據和命令的上位4位，降低4位。通過采用4線并行端口通信，可以減少對微控制器I/O的需求。3數字電流表的硬件設計3.1單片機最小系統(tǒng)設計單片機的設計由最小系統(tǒng)STC89C52組成，包括復位和晶體濾波器，pb0和PC1~PC7的端口與LCD的數據端口相連，PB1~PB3的端口連接到LCD的寫入信號端口，PD5和PD6連接到電能測量模塊。3.1.1外圍LED的設計本次設計使用兩個LED燈，其中一個LED用來顯示電源開關情況，如圖3-1（1）所示。還有一個LED與串口PD7相連，如圖3-1（2）所示。(1)(2)圖3-1LED燈的設計圖3-2（1）構成電源的燈，該電路非常簡單，但是非常實用，能夠清楚地觀察是否開啟了宏處理器。圖3-2（2）是為了在這次設計中，通過程序，每次LED燈反轉時，更新以一次的電力量采集的數據，簡單地判斷程序的動作是否正常而使用的。3.1.2系統(tǒng)電源的設計本次系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)是通過USB供電，USB供電電路如圖3-2所示。圖3-2USB供電電路LCD1602和電能計量模塊數字電源部分也是由單片機供電。3.2顯示模塊的設計這次的設計使用LCD602的液晶顯示器，與STM8S的芯片機的銷連接。液晶的D0~D7與單面機的PB0和PC1~7連接。液晶RS和RW分別與PB5和PB2連接。LCD1602是工業(yè)用文字液晶型，顯示16*2的文字。LCD1602用于顯示字母、數字和符號。LCD組合了多個點的文字，但是每一個文字的一行都有間隔，所以可以區(qū)分文字和間隔。這不利于圖形顯示。[16]這次的設計優(yōu)點在于只需要顯示數字和文字單位之后，就能清楚地顯示出來。表示2行，第1行表示“U=XXXI＝XX.XXA”，第2行表示“”W=XXXXXX.XXKwh”。數字顯示型液晶在市場上有很多種類，基本上是都是基于HD44780芯片設計的LCD。它們都有著相同的控制原理。均能夠在軟件編程中作為參考使用。軟件設計的難度大大簡化了。液晶顯示引腳說明見表3-1：引腳序號引腳功能引腳說明1VSS電源接地2VCC電源正極3Vo液晶驅動電源4RS讀/寫選擇端（H/L）5R/W讀寫選擇端（H/L）6E輸入使能信號7～14D0～D7數據I/O15LEDA輸入背光正極16LEDK輸入背光負極表3-1引腳說明以上介紹了LCD1602的特點，主要有以下幾點：第一個就是工作電壓與電源設計一致，其本身就有復位電路；二是控制命令功能操作更舒適，結合其優(yōu)異的性能，非常適合于顯示模塊的設計。3.3電量采集模塊的設計本設計中采用的功率吸收模塊是高精度的SD3004計量芯片，該模塊還集成了一個采樣循環(huán)，由于能量轉換過程中會有干擾，所以隔離電路是必不可少的，總體上該模塊由采樣循環(huán)、隔離環(huán)和通信環(huán)組成。3.3.1計量芯片SD3004簡介SD3004是一種精度高、單相電功率大的專用測量芯片。芯片測量的精度達到一級電表的要求，可供給有效的電壓電流值和有功功率值等。為核對表配備高頻控制脈沖輸出。SD3004集成了兩個Sigama-deltaADC軌道。其中一個主要用于電流采樣作為電壓采樣。Sigama-deltaADC的基本原則圖3-3所示。圖3-3sigama-deltaADC原理圖芯片上集成了有功電力電路、電壓有效值電路等數字信號處理電路。其內部框圖如圖3-4所示。圖3-4SD3004芯片內部框圖所有ADC的交流輸入端連接VxP和VxN管角同時芯片配備了UART交流接口可與外部MCU連接從而更加方便數據的傳輸。3.3.2采樣電路的設計本次設計中使用的電能計量模塊采樣電路包括電壓采樣和電流采樣電路這兩個模塊，其中在電流采樣中使用的模塊是精密交流電流互感線圈PZCT，出口比例為1000/1，線性度為0.1高額定頻率50Hz，安全系數和穩(wěn)定性滿足設計要求，主要技術變量如表3-2。通過變流器采樣可以有效地減少干擾，很好地分離配電電流和采樣電流，如圖3-5的電流采樣電路。型號DLXQ20規(guī)格10(50)/10mA測量電流0~50A(R≤80Ω)輸出比例1000/1精度0.1級線性度0.1%線性范圍0~100A(RL≤10Ω)隔離耐壓3KV用途電流精密測量密封材料絕緣黃皮、絕緣熱縮管安裝方式穿心式安裝工作溫度-35℃~+70℃表3-2電流互感器參數圖3-5電流采樣電路電壓采樣電路是需要電阻分壓進行采樣的，如圖3-6所示。圖3-6電壓采樣電路其中，1206電阻通常情況下會被當做分離電阻，總電阻約為1到2兆歐。圖中的電容和電阻構成抗混疊濾波電路，保證電路的完整性。3.3.3電源的設計電源的設計也也是缺一不可的。為了能夠有效地降低模擬電源和數字電源之間的數字噪聲，我們可以在中間加一個電阻，電阻的電阻值大約為10Ω。插腳處的斷開應減少干擾，容量應盡可能接近插腳。使用的芯片電路如圖3-7所示。圖3-7芯片電源電路3.3.4電量采集模塊與單片機通訊接口電路 SD3004具有I2C和UART兩種串行通信接口，本次設計選用的是UART接口通訊。主要的原因是為了避免設計缺陷，通訊線路必須盡可能短，并遠離其他的信號線。[22]此外，應該使用地線作為屏蔽，斷開時應盡可能靠近管腳。3.4單片機的電源模塊在本設計中單片機的最小系統(tǒng)選擇采用USB電源設計，因為在設計過程中十分容易忘記了單片機的電源，所以在本設計中電源的選擇對系統(tǒng)的穩(wěn)定性非常重要，在選擇性能模塊時，將注意力放在以下幾點：（1）輸出電壓：本系統(tǒng)設計分為三個模塊，其中數字電源模塊和屏幕都會選用5V電源供電。[17]因此，為了滿足大多數設備對電源的要求，本設計采用USB電源，并且單片機的最小系統(tǒng)也支持USB電源。（2）紋波系數：直流電源是由一系列的交流電源轉換而成，在直流穩(wěn)定過程中不可避免地涉及到肋部元件。正是因為這樣，才需要十分在意設備的選用。選用肋系數較小的穩(wěn)壓器可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從而達到抗干擾能力強的的要求。（3）輸出功率：電源的設計無法排除地受到電源的影響。如果出現(xiàn)系統(tǒng)性能不足，電源就會過載，這樣的話系統(tǒng)將無法穩(wěn)定運行。（4）類型：設計選擇應考慮物理參數和可行性及成本效益。雖然有些電源具有優(yōu)良的物理特性，如線性穩(wěn)壓電源，但體積大不適合本設計，因此本設計選用USB電源，以提高便攜性和處理舒適性。根據系統(tǒng)現(xiàn)狀，電源電壓值設定為5V，使用USB作為電源。為了使芯片更加平穩(wěn)，本設計選用fs1117-33gj作為低壓控制器。Fs117-33gj屬于低壓類調壓器。輸入輸出電壓差減小后輸出為1.2V，負載電流為800mA時電壓值為1.2V。Fs117-33gj電路具有限流、過熱、溫度范圍-40～125的功能，定壓型電壓精度為1%，可調型電壓精度為2%，封裝形式多樣，F(xiàn)s117-33gj具有明顯的優(yōu)點和優(yōu)異的性能，既有利于經濟性，又能保證穩(wěn)定性。3.5電量測量模塊的選擇本設計采用電流互感器進行電量測量。電流互感器由閉合鐵芯和通風裝置組成，一次繞組匝數很少，在需要測量電流的電路中串聯(lián)。二次繞組的曲線較多，在測量儀表和保護電路中串聯(lián)。電流互感器的兩大作用分別為電流變換和電絕緣。本次設計中電流互感器的選擇主要從以下幾個方面考慮：（1）測量范圍?？紤]到城市的電力消耗，250V以內的電壓范圍頻率是50Hz。（2）穩(wěn)定性。作為衡量電能的工具，家居環(huán)境不可以太差，使一般市面上的產品能滿足濕度、溫度、頻率、大氣、絕緣耐熱、阻燃劑等要求。應符合設計要求。本設計遵循上述2點要求，選擇了寧波培正電子公司系列電力變壓器，適合于各類電子儀器設備、家用電器、安檢機器等。其吸引人的地方在于，產品占地面積小，安裝固定以及拆卸方便還具備良好的機械和生態(tài)電阻，強電壓絕緣，安全可靠，價格低廉，非常適合本設計。

4軟件設計

4.1軟件設計的主程序流程圖開始開始LCD子程序初始化LCD子程序初始化

A/D轉換值清零

A/D轉換值清零設置LCD地址，輸入指令數據到LCD設置LCD地址，輸入指令數據到LCD調用子程序調用子程序LCD顯示LCD顯示圖4-1主程序流程圖4.2編程語言介紹本課題所涉及的數字電流表主要通過硬件設計、軟件編程滿足相應的要求和功能。首先，我們可以根據主題設計的要求制造具有多樣功能的交換機；第二，根據調度程序控制單片機[18]（可以使用C語言，本主題使用C語言）,使單片機可以拖動A/D轉換器進行A/D轉換，并通過液晶顯示器直接顯示相應的電流值。

5.系統(tǒng)調試及實物制作

5.1硬件系統(tǒng)的調試5.1.1元器件的焊接元器件的組裝如下：（1）按圖紙要求在指定位置安裝電阻，標記應向上，字向應均勻，安裝同一規(guī)格后，再安裝另一規(guī)格，為了使電阻盡可能的高和低。焊接后切割PCB表面的多余引腳。（2）電容器焊接；二極管的焊接；三極管焊接；集成電路焊接。焊接的步驟如下：（1）焊接準備準備焊絲和烙鐵。此時，特別強調焊頭應保持清潔，即可以用焊料著色。（2）熱焊接當烙鐵到達焊接點時，需要將焊錫鐵加熱焊縫的所有部分，如引線和PCB上的焊盤。其次，焊頭的扁平部分（較大部分）必須接觸到更大的熱容量，焊頭的側或邊部接觸熱量較小的焊縫，使焊縫保持均勻。（3）熔毀當焊接加熱到能夠熔化批次的溫度時，焊絲放置在批次上，批次開始熔化和濕潤。（4）消除焊接當一定量的洗液熔化時，取下洗液絲。（5）拆下焊錫球如果烙鐵完全濕，則取下烙鐵。注意，焊接爐的方向大約為45°，并在正確的方向上。5.1.2電路測試電路測試的主要步驟如下：（1）檢查連線情況（2）檢驗元器件裝接情況（3）檢驗電源輸入端與公共接地端有否短路

5.2系統(tǒng)軟件的調試硬件調試無異常情況以及異常反應的情況下，具體調試步驟如下：（1）檢查存儲部分，確認存儲部分能夠進行讀寫。（2）檢查單片機以及數模轉換部分是否無誤。（3）對顯示部分進行檢查。

5.3整體系統(tǒng)的調試以及實物制作軟件部分和硬件部分檢查確認無誤后，即可將最終程序輸入單片機。并為微控制器提供3V電壓源使系統(tǒng)都處在工作狀態(tài)。[19]同時讓電流表進行最大值與最小值的測量，若LCD1602上的數值與預計的數值偏差不大，則可以證明整體系統(tǒng)的調試沒有問題，即為調試成功。先找一個插板把插排線從中間切斷，并且將四條線的銅絲漏出半公分進行連接，把螺絲擰松將銅線塞入，再將螺絲擰緊，使銅絲不會漏出，之后找一個普通的安卓數據線和手機充電器給LCD1602屏幕充電。當屏幕有顯示后把插頭插上，將用電器插上插板，屏幕就會顯示出用電器的電流以及電壓了。LCD1602顯示屏上分別顯示用電器電壓、電流、頻率。當手機充電時，用電器電壓為233.9V，電流為0.068A，頻率為50Hz。圖5-1手機充電時電流電壓展示圖

結論至此，本課題設計論文的整體內容基本完成。本章主要描述了前面內容的編寫和實際制作的總結，并在此基礎上對以后的工作提出了建議和思路。隨著電子科學技術的飛速發(fā)展，未來的數字電表需要更精準、更智能。數字電流表以其準確度高、準確度高、量程大、效率快等優(yōu)點被廣泛應用于日常生活中。本設計介紹了以STC89C52芯片為核心的數字電流表的51單片機和A/D轉換器的結構，分析了數字電流表的設計原理、軟件傳真及測試等一系列內容。并進行更深層次的調試。[20]從數字電流表的理論入手，結合數字電壓表的設計原理和各層的電流來測試相應的電流。同時給出了原理圖的設計步驟和實物制作過程。當今社會是信息時代，數字電流的測量在其中占有非常重要的地位。電流表作為測量儀器中非常關鍵的器件，有著非常廣闊的應用前景。研制出一種精度高、性能優(yōu)良的電流表具有很大的實用價值和深遠的意義。[21]對于工科生來說，不僅要學好理論知識，還要加強實踐能力，把課本上學到的知識在實踐中