1.簡述
本文介紹了基於STC89C52單片機爲核心，分別以ACS712-05芯片和串聯分壓電路爲爲電流檢測和電壓檢測電路，並通過AD0809數模轉換芯片對電壓信號進行採集和轉換，傳輸給單片機進行處理，最後將處理後的電壓值和電流值通過LCD1602顯示屏顯示出來。
2.硬件設計
本設計的硬件主要分爲5部分，分別爲：單片機最小系統、電流信號採樣電路、電壓信號採集電路、ADC轉換電路、LCD1602顯示屏電路。硬件框圖如圖：
（1）電流信號採集電路
電流信號採集電路採用了ACS712-05芯片，該芯完全基於霍爾感應的原理設計，由一個精確的低偏移線性霍爾傳感器電路與位於接近IC表面的銅箔組成、，電流流過銅箔時，產生一個磁場, 霍爾元件根據磁場感應出一個線性的電壓信號，經過內部的放大、濾波、斬波與修正電路，輸出一個電壓信號，該信號從芯片的第七腳輸出，直接反應出流經銅箔電流的大小。具體電路如圖：
ACS712根據尾綴的不一樣，量程分爲三個規格：±5A、±20A、±30A，此次使用的量程爲 ±5A，由於ADC轉換芯片只能識別正壓信號，所以電流的量程爲0~5A。ACS712-05電流電壓對應關係如下圖，Ip=0A即沒有輸入電流的時候，對應輸出電壓爲2.5V.精確度爲185mV/A即爲圖中斜線的斜率。取VCC=5V,計算公式爲：
Vout = 2.5 + 0.185*Ip
（2）電壓信號採集電路
電壓信號採集電路相對簡單，主要使用了兩個電阻作爲串聯分壓電路，分壓比爲3。比如當檢測表筆檢測15V的電壓時，由於分壓比爲3，R3端的電壓爲5V。如果需要提高測試電壓的量測，可以更改分壓比。（注意：在選用分壓電阻時，儘量選擇阻值大一點的電阻，不然電阻過小會導致輸入電流過大；此電路也只適用於測試輸入阻抗較大的電路上的電壓，不然測試出來的誤差較大）；電路如圖：
（3）ADC轉換電路
本次ADC轉換電路採用了PCF8591芯片，該芯片是一個單電源低功耗的8位CMOS數據採集器件，即分辨率爲256，具有4路模擬輸入，1路模擬輸出和一個串行I2C總線接口用來與單片機通信。此電路將電流信號和電壓信號進行轉換後傳送給單片機。電路如圖：
（4）總體電路
3.軟件設計
軟件流程相對簡單，當單片機上電後，程序對各個模塊進行初始化後，進入循環，定時檢測電流及電壓值，並將最新的數據顯示在顯示屏上。程序流程如圖：
（1）主函數
void main (void)
{
unsigned char midvolt,midcur; //電壓電流中間變量值
Init_Timer0(); //定時器0初始化
UART_Init(); //串口初始化
LCD_Init(); //初始化液晶
DelayMs(20); //延時有助於穩定
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
{
midvolt=ReadADC(1); //讀取AD檢測到的 電壓值
DelayMs(50); //延時有助於穩定
midcur=ReadADC(0); //讀取電流轉化後的電壓值
Volt=(float)midvolt*5.13/255*3; //計算出電壓 *3表示分壓值
Acurrent=(float)midcur*5.13/255; //計算出電流
if(Acurrent>2.62) //如果電流轉換後的電壓值超過2.62
{
Acurrent=(Acurrent-2.62)/0.185; //電流模塊 電壓轉換計算
}
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
// uartSendStr(dis0,16); //串口上報
// uartSendStr("\n",1); //換行
DelayMs(500); //延時有助於穩定
}
}
詳細完整的程序，可下載源碼。
源碼+AD原理圖 下載：關注公衆號，首頁回覆“電壓電流表”獲取資料
