1.簡述

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和電壓檢測電路，并通過AD0809數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片對電壓信號進(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LCD1602顯示屏顯示出來。

2.硬件設(shè)計

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

（1）電流信號采集電路

電流信號采集電路采用了ACS712-05芯片，該芯完全基于霍爾感應(yīng)的原理設(shè)計，由一個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、，電流流過銅箔時，產(chǎn)生一個磁場,霍爾元件根據(jù)磁場感應(yīng)出一個線性的電壓信號，經(jīng)過內(nèi)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(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)換芯片只能識別正壓信號，所以電流的量程為0~5A。 ACS712-05電流電壓對應(yīng)關(guān)系如下圖，Ip=0A即沒有輸入電流的時候，對應(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,計算公式為：

Vout= 2.5 + 0.185*IP

（2）電壓信號采集電路

電壓信號采集電路相對簡單，主要使用了兩個電阻作為串聯(lián)分壓電路，分壓比為3。 比如當(dāng)檢測表筆檢測15V的電壓時，由于分壓比為3，R3端的電壓為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，盡量選擇阻值大一點的電阻，不然電阻過小會導(dǎo)致輸入電流過大； 此電路也只適用于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(zhuǎn)換電路

本次ADC轉(zhuǎn)換電路采用了PCF8591芯片，該芯片是一個單電源低功耗的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路模擬輸出和一個串行I2C總線接口用來與單片機(jī)通信。 此電路將電流信號和電壓信號進(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

軟件流程相對簡單，當(dāng)單片機(jī)上電后，程序?qū)Ω鱾€模塊進(jìn)行初始化后，進(jìn)入循環(huán)，定時檢測電流及電壓值，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檢測到的 電壓值
    DelayMs(50);          //延時有助于穩(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(zhuǎn)換后的電壓值超過2.62
    {
      Acurrent=(Acurrent-2.62)/0.185;   //電流模塊 電壓轉(zhuǎn)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
    DelayMs(500);          //延時有助于穩(wěn)定
  }
}