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1.簡述

本文介紹了基于STC89C52單片機為核心，分別以ACS712-05芯片和串聯分壓電路為為電流檢測和電壓檢測電路，并通過AD0809數模轉換芯片對電壓信號進行采集和轉換，傳輸給單片機進行處理，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.硬件設計

本設計的硬件主要分為5部分，分別為：單片機最小系統、電流信號采樣電路、電壓信號采集電路、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于接近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，量程分為三個規格：±5A、±20A、±30A，此次使用的量程為±5A，由于ADC轉換芯片只能識別正壓信號，所以電流的量程為0~5A。ACS712-05電流電壓對應關系如下圖，Ip=0A即沒有輸入電流的時候，對應輸出電壓為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分壓電路，分壓比為3。比如當檢測表筆檢測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轉換電路

本次ADC轉換電路采用了PCF8591芯片，該芯片是一個單電源低功耗的8位CMOS數據采集器件，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通信。此電路將電流信號和電壓信號進行轉換后傳送給單片機。電路如圖：

(4)總體電路

3.軟件設計

軟件流程相對簡單，當單片機上電后，程序對各個模塊進行初始化后，進入循環，定時檢測電流及電壓值，并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); //延時有助于穩定 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); //延時有助于穩定????midcur=ReadADC(0);????//讀取電流轉化后的電壓值 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) //如果電流轉換后的電壓值超過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 DelayMs(500); //延時有助于穩定 }}

源碼+AD原理圖 下載：關注公眾號，首頁回復“電壓電流表“”獲取資料

總結

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