1.簡(jiǎn)述

本文介紹了基于STC89C52單片機(jī)為核心，分別以ACS712-05芯片和串聯(lián)分壓電路為為電流檢測(cè)和電壓檢測(cè)電路，并通過(guò)AD0809數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行采集和轉(zhuǎn)換，傳輸給單片機(jī)進(jìn)行處理，最后將處理后的電壓值和電流值通過(guò)LCD1602顯示屏顯示出來(lái)。

2.硬件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的硬件主要分為5部分，分別為：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)、電流信號(hào)采樣電路、電壓信號(hào)采集電路、ADC轉(zhuǎn)換電路、LCD1602顯示屏電路。 硬件框圖如圖：

（1）電流信號(hào)采集電路

電流信號(hào)采集電路采用了ACS712-05芯片，該芯完全基于霍爾感應(yīng)的原理設(shè)計(jì)，由一個(gè)精確的低偏移線性霍爾傳感器電路與位于接近IC表面的銅箔組成、，電流流過(guò)銅箔時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng),霍爾元件根據(jù)磁場(chǎng)感應(yīng)出一個(gè)線性的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)內(nèi)部的放大、濾波、斬波與修正電路，輸出一個(gè)電壓信號(hào)，該信號(hào)從芯片的第七腳輸出，直接反應(yīng)出流經(jīng)銅箔電流的大小。 具體電路如圖：

ACS712根據(jù)尾綴的不一樣，量程分為三個(gè)規(guī)格：±5A、±20A、±30A，此次使用的量程為±5A，由于ADC轉(zhuǎn)換芯片只能識(shí)別正壓信號(hào)，所以電流的量程為0~5A。 ACS712-05電流電壓對(duì)應(yīng)關(guān)系如下圖，Ip=0A即沒(méi)有輸入電流的時(shí)候，對(duì)應(yīng)輸出電壓為2.5V.精確度為185mV/A即為圖中斜線的斜率。 取VCC=5V,計(jì)算公式為：

Vout= 2.5 + 0.185*IP

（2）電壓信號(hào)采集電路

電壓信號(hào)采集電路相對(duì)簡(jiǎn)單，主要使用了兩個(gè)電阻作為串聯(lián)分壓電路，分壓比為3。 比如當(dāng)檢測(cè)表筆檢測(cè)15V的電壓時(shí)，由于分壓比為3，R3端的電壓為5V。 如果需要提高測(cè)試電壓的量測(cè)，可以更改分壓比。 （注意：在選用分壓電阻時(shí)，盡量選擇阻值大一點(diǎn)的電阻，不然電阻過(guò)小會(huì)導(dǎo)致輸入電流過(guò)大； 此電路也只適用于測(cè)試輸入阻抗較大的電路上的電壓，不然測(cè)試出來(lái)的誤差較大）； 電路如圖：

（3）ADC轉(zhuǎn)換電路

本次ADC轉(zhuǎn)換電路采用了PCF8591芯片，該芯片是一個(gè)單電源低功耗的8位CMOS數(shù)據(jù)采集器件，即分辨率為256，具有4路模擬輸入，1路模擬輸出和一個(gè)串行I2C總線接口用來(lái)與單片機(jī)通信。 此電路將電流信號(hào)和電壓信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后傳送給單片機(jī)。 電路如圖：

（4）總體電路

3.軟件設(shè)計(jì)

軟件流程相對(duì)簡(jiǎn)單，當(dāng)單片機(jī)上電后，程序?qū)Ω鱾€(gè)模塊進(jìn)行初始化后，進(jìn)入循環(huán)，定時(shí)檢測(cè)電流及電壓值，并將最新的數(shù)據(jù)顯示在顯示屏上。 程序流程如圖：

（1）主函數(shù)

void main (void)
{     
  unsigned char midvolt,midcur;  //電壓電流中間變量值
  Init_Timer0();        //定時(shí)器0初始化
  UART_Init();      //串口初始化             
  LCD_Init();           //初始化液晶
  DelayMs(20);          //延時(shí)有助于穩(wěn)定
  LCD_Clear(); 
  sprintf(dis0,"My Designer!!  ");//打印
  LCD_Write_String(0,0,dis0);//顯示第一行
  sprintf(dis0,"V:%3.2fv A:%3.2fA",Volt,Acurrent);//打印電壓電流值
  LCD_Write_String(0,1,dis0);//顯示第二行
  uartSendStr("reday ok!!",10);
  while (1)         //主循環(huán)
  {
    midvolt=ReadADC(1);        //讀取AD檢測(cè)到的 電壓值
    DelayMs(50);          //延時(shí)有助于穩(wěn)定
    midcur=ReadADC(0);    //讀取電流轉(zhuǎn)化后的電壓值
    Volt=(float)midvolt*5.13/255*3;    //計(jì)算出電壓 *3表示分壓值
    Acurrent=(float)midcur*5.13/255;    //計(jì)算出電流

    if(Acurrent>2.62)       //如果電流轉(zhuǎn)換后的電壓值超過(guò)2.62
    {
      Acurrent=(Acurrent-2.62)/0.185;   //電流模塊 電壓轉(zhuǎn)換計(jì)算
    }
    else
    {
      Acurrent=0;
    }  
    sprintf(dis0,"V:%3.2fv A:%3.2fA",Volt,Acurrent);//打印電壓電流值
    LCD_Write_String(0,1,dis0);//顯示第二行
    DelayMs(500);          //延時(shí)有助于穩(wěn)定
  }
}