基于51单片机的智能电流表

基于51单片机的智能电流表摘要目前，随着整个电子工业水平的日益发展，电子元器件需求量急剧的增加，电子元器件测试仪的工作适用产品范围也将逐渐变得广泛了起来，在现场应用工程中我们将常常想到要用来测定短路电流值的大小。在对各类消费电子产品整机制造的一系列日常技术生产经营管理流程和日常售后和维修管理环节工作中，电流互感器的测量及检定维修这是最后的一小环节工作更是显得至关之紧与重要，一个合格产品或质量好品的消费类电子产品制造商还更应要保证它具备一个至少超过一定标准的相应规格年限要求的产品整机使用寿命。因此一个产品企业在产品其在生产与销售中这几乎每一个产品环节过程中，对其的核心产品电容进行的质量性能的检测其工作是至关之极重要，而如何检测出一个电子产品性能好坏是否能够完全达到符合产品其企业出产标准所的要求产品内部的电子质量关键即就在于如何通过检测出产品企业其核心产品电容内部的电子核心元件设计的合理电路，电路内部设计电路的设计合理性好坏也就完全决定了产品这个核心电子产品质量性能的好与是坏，而这个核心电容也就在这些在基本规格的消费类电子产品的内部的核心和集成的外围电路部分里也有着其自身不可被完全替代的作用。同样，在专业电路及维修电子工程人员中尤其是在他们日常中对各类消费级电子产品线路结构的检查和日常线路维修和保养检查中，电路质量上的检查和安全上检测才是其一个中最主要及基本所要求检查的，有时甚至更需要去着重的检测其电路结构中的其他的各个主要电子部件电路是否还能够继续工作运转得比较正常，电流器是否还也继续工作运行的正常。因此，设计开发一种高可靠，安全，便捷和易作用的电流测试仪设备无疑又具有另外一种极大而且重要的现实必要性。关键词：数字电流表；单片机；显示屏；嵌入式

目录30241.1数字电流表的研究背景和意义 第一章绪论1.1数字电流表的研究背景和意义数字电流表是的一种中文的简称AMP它的实际工作的测量电流主要是原理是利用一种直接通过微型计算机数字转换测量电压的数字技术方法来完成将一些直流信号输入时电压产生的一些连续变化的一些模拟计量数形式(直流输入电流)转换成了一些并不显得那么的连续、离散变化的模拟数字形式，然后就直接能够通过一种电子显示器来完成显示并测量出来这些电流值的仪表。过去大量使用的传统的机械式仪表的指针式的数字电流表不仅优点是仪表功能结构较旧单一，而且电能测量仪表精确度还偏低，不能说全面可以满足了当今在数字时代下应用场合的各种需要。但是这种基于单片机控制的数字电流表系统具有显示准确度比较高、抗干扰测试能力更强、扩展性能强、集成操作方便快捷等一些特点，可以同时与两个PC计算机进行数据实时和通信同步等多路信息同时传输。如今，基于多个ChanPianji模型，采用高精度a/d转换器芯片等原理设计制成的高精度数字电流表，已经广泛在各种电力电子控制测量、工业自动化计量、自动在线检测监控系统应用等当今许多高智能化仪表测量控制领域都占据着了自己非常十分重要独特的行业地位，具有一种越来越能受到最广大的用户的喜爱的高性能数字电流表具有强大无限的发展生命力。同时，各种基于amp技术的通用测量和各种专用的数字设备技术的大量扩展及使用，进一步的提高了现代电力监测和各种非电力测量技术研发的智能化水平。在着手进行本课题毕业论文设计创作之前，我们先必须要学习到如何才能在校内网上阅览室和校内图书馆资料中充分查找出所需设计资料，同时注意复习好过去在校所学过的所有课程知识，通过比较深刻准确的观察理解掌握和归纳记忆，为进行毕业创作设计实践打下较良好基础的专业基础，并据此为进行将来毕业论文的撰写工作而做好较为充分有效的准备。通过学生对学生毕业论文设计中题目的综合分析，了解数字电流表系统的一般组成及其特性要求和系统工作原理。学会了如何熟练使用数字电流表去测量电压和调试各种数据。修正方法要懂得如何连接、安装和计算配电电路。学习过载自动保护控制系统的全部工作原理组成和使用功能。最后，通过参加本套课程内容的实验设计，我们就将真正掌握了电子工艺设计制作的全部基本工作步骤流程和操作方法，并在实践中培养着我们进一步解决问题方法的实际能力。数字电流表现在大多为手持便携式，还有台式电流表和实验室电流表。手持式数字电流表的体积较小，便于携带，性价比也是最高的，是目前最常见的数字电流表，但是数字电流表虽然已经有了高精度的形式，其价格对于普通的消费者并不友好，精度高的同时，价格也十分高昂。目前在市场面上所出售的便携数字电流测表鱼龙混杂，很难做到保证它在你日常实际的测试使用工作中使用其来测量出来的各项数据均是较为准确而可靠的，本文中设计的便携数字电流表即针对着这两一主要问题所进行到了的重点分析关注而我们此次本课题单片机的硬件选择方案和电路设计方法正是完全基于STC89C51单片机硬件来进行的设计的。1.2数字电流表的研究现状目前数字电流测量表正处于另一个逢勃式发展的时期。因为数字电流表不但成功开拓到了电力数字控制测量新领域，而且说明它产品本身就正努力朝着更高精度、智能化、低电力消耗量的技术方向走去。数字电流表领域的一些新产品也总是要依托这些技术成果而才能问世应用的。近年来，各项新兴技术正在不断地出现并日益被用户广泛深入的理解采用，迅速开始向物质生产力转移。总的来说，整个电流表行业存在以下几个特点：1.新技术的主要研究应用技术领域有：电子工程设计与自动化软件的EDA、计算机辅助测试系统软件CAT、计算机绘图及新型辅助设计材料集成制造一体化软件CAM、专用电子工程集成与分析模拟电路ASIC、数字信号编码分析处理中的新型DSP芯片及应用新型电子表面加工处理及贴装分析处理一体化技术开发的应用软件SMT等。2.产品结构日新月异的发展变化，注重提高性价比。注重软硬件系统的集成不仅仅只是着眼于集成单个台式计算机，更需要注重硬件系统、产品的软化。随着企业对软件系统开发和软硬件产品性能的软化要求越来越被重视，各种软硬件设备上都大量配置集成了嵌入式CPU，实现到了产品数字化生产后，在这些软件系统上已经投入去了相当大量的人力、财力。之后的设备可以被我们概括归纳为这样一个极其简单易懂的公式：设备=AD/DA+CPU+软件。AD由芯片处理器将模拟音频信号直接转换后为音频数字信号，再经过芯片软件进行处理和变换处理后才能用芯片DA输出[1]。1.3主要设计依据数字电流表一般是指用一个电流传感器就可以自动同时分别将任何一个测量输入出电流值的连续数字和一个模拟数字输出的电流量数据分别经过这两个数字A/D转换器来自动分别转变为另一个测量不含任何连续数字和模拟的电流离散量值信号的一种数字形式，并且能够自动通过电子数字显示屏来自动分别显示两个输入的出电流信号及其自动读数结果等的新型自动化控制仪表，和一些常规的指针式显示测量出电流等产品相比，数字式测量电流表因它本身有着输入测量的电压数据显示直观具有准确读数直观明了，显示输出电压的数字和读出电压数位数的精度高等特点，类似于作为一般工业常用的仪表设备的一种普通的数字式的电力万用表，其对于各项设备使用及技术性能要求是相当严格的用途广泛实用而实用。本设计主要是以STC89C51单片机为核心控制设计的数字式电流表，结合A/D转换采用TLC2543和其他小单元配置核心主控模块，数据处理、显示控制等组成的。1.4相关软件及其开发工具1.4.1KeilMDK-ARM本开发项目主要设计使用的中单片机语言的开发平台系统环境都是基于Keil，Keil平台采用C语言编程相比汇编语言各个方便都有它的优势，简单，快捷，易懂。如果你只对C语言比较熟悉的话，那么Keil几乎绝对可以称得上就是让你直接解决这个问题的一个最佳的不二之选，即使是完全的不需要建议你使用任何纯的C语言进行编程而建议你仅可直接的用汇编语言软件来实现编程，其所提供的方便简单而更易入好用的软件集成和编写开发环境、强大和可靠易用的软件集成编程和仿真能力以及各种调试与优化的工具无疑的也必定将会更能够令的使到你实现的事半功倍。其中的Keil主要是有了以下特点：（1）Keil软件能同时完美支持到WINXP系统和到WIN7系统等多种主流操作系统。（2）Keil软件操作相比其他编程软件相对感觉界面简单许多，而且也可以实现一整套程序的开发过程，非常的契合我这个设计。1.4.2Proteus8Proteus8是一款应用软件是一个软件功能都很全面强大实用的专业印刷PCB电路板的设计测试套件，是一个由英国现代EDA公司所开发设计出来的一款印刷PCB板的设计测试工具软件和电路模拟器软件。将一个简单易用性软件功能与一个强大和易操作用性的硬件功能完美的集结合到了在一起，可以直接用于快速轻松地重新设计，测试电路板和重新设计布置的各种专业尺寸的印刷电路板。Proteus8是指一套同时具有多个专业服务应用模块提供支持能力的单个服务应用程序，这些多个专业应用服务支持模块都能用来提供对多个不同专业类别应用的专业服务和功能应用服务(示意图捕获，PCB布局等)提供支持。包含有大量的示例样品的设计，可以有效帮助扩展到您产品的可靠性评估和软件设计编程方面的其它的各个主要方面。您现在将可以通过直接编写由你自己所开发出来的软件程序以实现直接在使用你所现有的示例样品的设计工作环境上的运行，以帮助快速的进行设计效果评估。允许帮助使您实现快速地打印原理图的设计过程和布局、保存您自己的设计和工作记录以及实现快速的模拟由你自己进行设计过程的微控制器设计。1.4.3STC-ISP程序烧录STC-ISP是国内一款提供单片机代码在线下载功能及单片机编程数据烧录服务的专业软件，是专门特别是针对STC系列单片机产品需求而专门特别的设计研发生产使用的，它又同时又是目前国内的一款同时还集成了单片机代码的下载，在线模拟及仿真调试功能和单片机串口参数的查看等功能服务于在一起使用的专业软件备，在目前整个51单片机系列智能产品的实际研发与应用推广过程中也均已经得到了最广泛有效地使用，性能水平相当较高，是整个中国在目前国内所有的51系列单片机控制系统的设计及研发的领域中的一个不可或缺少的重要一部分。1.5单片机介绍单片机(单片微型计算机)，是一块单独拥有CPU中央处理器、ROM程序存储器、RAM数据存储器、定时器/计数器和多种I/O功能接口等一起组成的微型集成电路系统。其拥有一般小型计算机的多种基本功能需求，以及可以实现独立自主完成各种复杂运算、逻辑推理及计算机控制与运算处理等主要功能。单片机的最小系统是指保证单片机能出色完成工作和实现它各种功能所必须具备的组成部分，即依靠最少的部件组成精干的系统。单片机系统还拥有其体积小、功能较强、性价优良等许多优点，从而使得单片机的开发应用日益广泛；如制造业设备的控制部分、通信系统设施、家用电器等。本设计采用到的是at89c51单片机，由Atmel公司所研发生产的微型集成电路多功能计算机中的系列产品，其使用该公司最新的高精存储技术开发制造，并拥有与MCS-51系列单片机的全部指令和引脚参数的设置兼容。带有一个4KBytes大小的可被反复进行擦除处理的FLASH只读存储器，它的片内继承了通用8位的中央处理器和ISPFlash存储加密单元，程序存储器部分也能进行三级加密。其各个部件都在片内的单一总线上连接成为一个整体，合成在一块芯片上。为很多的嵌入式控制系统性价比和性能灵活的方案做出巨大贡献。图2.1为at89c51单片机的内部结构图。图2.1at89c51单片机的内部结构图at89c51单片机是在芯片内集成一个以8位微控制器(MCU)的ALU中心为CPU，同时完成系统的数据运算和硬件控制的功能；其中at89c51单片机由中央处理器、存储器部分和I/O接口部分三部分来构成。1.5.1中央处理器at89c51单片机的核心设备为CPU，CPU的结构由运算器模块、控制器模块和寄存器模块组成，整个嵌入式系统的数据运算和硬件操作控制由CPU负责来完成。at89c51的中央处理器由一个8位的二进制数的中央处理单元ALU构成。运算器整个系统数据中的算数运算、逻辑运算、位操作等功能则由运算器来完成，其主要包括算术和逻辑运算单元(ALU)模块、累加器(ACC)模块、位处理器模块和程序状态字寄存器模块以及两个暂存器等模块所构成。算术逻辑单元at89c51运算电路的核心部分由其负责，ALU模块的功能为完成以8位数的加、减、乘、除、增量、减量、BCD码的算术运算处理和“与”、“或”、“异或”、“循环”、以及求补和置零等逻辑运算的处理；ALU还可以进行位变量进行处理，如将其置“1”、清“0”、求补等操作功能等。1.5.2控制器其负责在计算机内部主要识别各种工作任务的指令，根据指令并协调整个系统中各部组成单元同时进行工作保证系统正常运行。它的组成功能部件包括程序计数器PC、指令寄存器IR指令译码器ID、振荡和定时控制逻辑电路等，其功能是控制指令的读入、译码和执行，并对其指令执行过程进行时序和逻辑控制。程序计数器PC是指一个16位字节的独立运算的程序计数器，其结构由8位的程序计数器PCH(高8位)和PCL(低8位)共同组成，能对程序存储器0000H单元取指令，从而开始执行程序。PC是16位，即对64KB(=2^16B)进行寻址。1.5.3存储器at89c51单片机内部存储器由程序存储器和数据存储器构成。程序存储器（FLASH，下载至4KB的ROM）：单片机工作是将以编制完成的程序命令进行执行，而程序存储器则是用于存放执行的指令地址。其地址范围为0000H~FFFFH，共64KB。数据存储器(RAM)：用于存放各种运算过程结果，和进行数据暂存及数据缓冲等，即可划分为工作寄存器区、位寻址区、数据缓冲区等。在型号MCS-51单片机中分为片内、片外数据存储器，其两者都是独立的地址空间，需要分别单独编址。内部数据存储器其地址范围为00H-FFH，其范围低于128字节的(00H-7FH)部分是真正RAM存储区域，而范围高于128字节的(81H-FFH)部分则是另一种特殊功能寄存器SFR。1.5.4I/O接口at89c51单片机与外部的电路进行数据控制或交换信息的通道，其接口分为并行I/O接口和串行I/O接口，其功能和结构并不相同。并行I/O接口在单片机中有4个8位并行双向I/O接口，即P0、P1、P2、P3接口能单独作为输入和输出的接口。P0接口是三态双向接口，能带动8个LSTTL门电流。P1~P3接口均是准双向接口，能用于并行输入8位二进制信息或输出8位的二进制信息。串行I/O接口at89c51单片机中有一个全双工的可编程的串行I/O接口，将单片机和其他设备之间的数据进行串行数据连接。1.5.5内部总线at89c51单片机内部的数据总线和地址总线为公用，为传送信息的公共途径。总线分为数据、地址、控制总线。内部CPU、存储器、I/O接口等工作单元以总线相互联系。总线结构能提升内部系统灵活性，增强稳定性，减少信息传输线的数量。

第二章可行性分析2.1技术可行性技术可行性的分析大体而言应是分析项目能否如期顺利地完成任务并尽快开展相关软件设计或开发研究工作，硬件需求是否可以满足本设计需要，通过分析后可以得出此次设计采用的C51核心板是目前比较主流的，而采用的Proteus仿真软件也能很好的满足硬件仿真需求，综上所述，本设计是完全可以执行的。2.2经济可行性经济可行性分析是衡量在这次硬件设计中投入的资金数量，在日常购买物资中经济实惠最重要，所以要设计这样一款比较廉价的但是检测精度好些的便携式数字电流表确实十分地。芯片方面选用国产STC89C51单片机价格低比较划算，经济分析上可行。2.3操作可行性本设计的数字电流表是一个基于单片机的，那么他就不需要很多、很复杂的操作，只需要把设备检测出电流值。所以它的操作简便，适合广大群众的使用。通过分析选题以及匹配专业知识技能综合考虑来看，此次设计目标明确并且在硬件与软件设计两方面都能按时完成，综上所述，在操作可行性方面，该设计是完全可行的。

第三章需求分析3.1系统需求概述本次设计出的数字电流表的仪表应当具备以下的特点：1、本设计基于单片机进行的设计，体积小、重量轻用户可直接使用本仪表；2、检测的直流电流值能够在显示器上正常显示3、能够正常检测直流电流值，检测电流范围在0~5A，检测精度不大于3%；4、显示屏无抖动、闪烁现象；5、系统应具有低功耗、简单、便携、方便、实用的特点；6、软件部分的程序设计简单易懂。3.2功能需求3.2.1主控芯片使用单片机STC89C51和TLC2543控制和改变电压转换，A/D转换器转换精度是非常重要的衡量工具，它的参数关系到测量电路机能，转换精度高，具备很高的抗干扰能力，电路布局比较单一。单片机系统是一组由每一个微机系统所集成起来的并在它每一个可编程微处理器芯片基础上进行实现工作的小型多功能计算机，它同时可以使用包括可编程中央处理器，只提供可读存储器等的可编程ROM芯片系统和其他可编程逻辑数据存储器系统如可编程RAM，定时器，中断等存储器系统以及其他的各种嵌入式硬件和I/O控制接口。基本参数基本信息参数STC89C51单片机具有体积小、重量轻、成本低等优点。3.2.2显示屏发光液晶二极管液晶显示器件(英语：LEDdisplay)就是指有一种是使用上了发光液晶的半导体二极管而制成的一种液晶显示器，又可以称为"发光二极管显示板"液晶(LEDpanel)二极管或LED显示器，是利用一组或由一组多达的若作干万个以上的发光液晶的发光二极管串联来组成的一个显示字段的液晶显示器件。选用具有多达4个单体接口的共阳极数码管，将从a到-到g全部连接起来，然后再分别串接到一个单片机接口上相应的另外两个单片机I/O信号输入端口上后即可分别进行单片机编程控制，价格还相当便宜，成本低廉，基于本次设计的要求，比较容易实现。3.3运行需求（1）利用AD转换芯片和精密电阻测量0至5A的电流（2）试验结果表明：LED数码管显示，<<0.02V的准确性（3）使用5V直流电源系统供电或者采用其他专用电源设备进行供电（4）能够实现以上要求

第四章硬件设计4.1系统功能总设计硬件电路设计内容主要项目包括：STC89S51单片机系统，A/D接口转换接口电路，数码管为显示器。测量的最大短路电流值为正负5A，显示输出最大值电流为正负5A。本论文实验电路采用STC89S51单片机芯片并配合TLC2543单片机控制输出和改变输出电压进行转换可构成为一个直观简易实用的数字电流表。STC89C52RC单片机为控制核心，GY-712-5A为信号采集模块，TLC2543为AD转换芯片，数码管为显示器组成的一款基于51单片机的高精度电流表的设计。基于单片机的数字电流表系统原理框图：图4-1原理框图4.2单片机STC89C514.2.1简介及主要特性单片机是STC公司最新推出的一种新型51内核的单片机。各方面都不错。在单核芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统上可编程的Flash，使得STC89C51为众多公司开发和进行实验的单片机，更有效的实现了开发的简单性。处于掉电保护的保护停止方式的保护模式下单片机工作正常时，RAM存储器里几乎所有可用的数据内容全部可以被保存起来和进行处理，冻结振荡器，单片机里的存储器所以一切正常的工作和程序启动都会自动随之地被保护而停止，除非有在下一个程序突然中断或者突然死机时硬件电路的保护自动地复位保护而到达。STC89C51的主要特性：1.增强型8051单片机，指令代码完全兼容传统8051；2.实际工作频率可达48MHz；3.8K字节的文本存储器在用户应用程序空间上；4.单片机上有512字节RAM；5.32个通用I/O口线；6.无需专用仿真器，通过串口即可数秒完成；7.具有EEPROM功能；8.具有看门狗功能；9.16位定时器/计数器共有3个，分别为定时器T0、T1、T2；10.掉电后低电平触发中断方式唤醒；11.通用异步串行口；12.掉电标识符；4.2.2引脚STC89C51芯片结构引脚的管脚图情况如图所示。图4-2单片机STC89C51管脚图表4-1P3口的第二功能序号端口引脚第二功能1P3.0RXD(串行输入口)2P31TXD(串行输出口)3P3.2/INTO(外部中断0)4P3.3/INT1(外部中断1)5P3.4T0(定时器0外部输入)6P3.5T1(定时器1外部输入)7P3.6/WR(外部数据存储器写选通)8P3.7/RD(外部数据存储器读选通)4.2.3TLC2543转换芯片TLC2543是TI公司的12位串行模数转换器，由一款8位、10位、12位为一体构成的三个可选输出位数组成的11个通道的串行数字转换控制芯片。技术参数每一路的转换时间大约为每秒10us。外部输入的信号分别转换为：DATAinput；_CS；AD_IO_CLK；Analoginput;四种信号；输出分别为：EOC转换结束信号，DATA和output结束信号。4.3电路设计本系统芯片从设计思想上来看主要就是通过采用STC89S51芯片和TLC2543芯片组合设计来实现制作来完成的这样是一个功能比较简易而实用可靠的数字电压表，能够在实时下对输入信号产生的功率为0~5A的数字和模拟输出的直流或电流输出来分别进行实时地测量，并同时将数据通过其内置了一个4位一体封装技术的7段彩色的LED数码管显示来分别进行实时显示，测量电流误差测量精度误差约仅为正负偏差0.02ma。该系列数字电流表所采用到的数字流测量及其处理逻辑电路系统主要部件是它由下述的三个子模块所共同的组成：A/D转换模块、数据处理模块和数字及模拟数字流显示与控制处理模块。A/D电流转换这个功能也主要还可以是由芯片TLC2543来单独实现的完成，它要首先要负责自动地把所能够采集并检测的到的电流中的两个模拟量的数据转换为其中一个电流相应的三个数字量然后再通过分别来传送这些信号数据到相应的数据处理芯片模块。数据处理这个过程则可以全部借由一个主控处理芯片STC89S51来自动进行运算完成，其基本功能主要负责的是把需要通过一个TLC2543芯片来传送进来的测量仪器的数字电量经单片机进行了一定的比例的自动运算后数据处理，产生成一个具有相应电量值显示的数字电量显示电码然后再送到其中一个数字显示的控制显示模块来去自动进行一个数值的显示及输出;而在另外两个同时中它几乎同时都还在控制地运行监督着整个TLC2543芯片电路模块的日常运行维护工作。显示数字控制器模块电路则是主要组成是它由一组7段的数码管块组成及一组由相应芯片数量控制的电路和驱动电路元件等组成，显示所被测量及采集检测到的信号中的实际电流值。数字电流表模块的集成电路设计工作的总结和电路图见本书的附录一。4.3.1晶振电路晶体频率中有一个另有一个电容是个很重要的另一个频率参数，负载并联电容值，选择的一个负并联的电容值如果与另两个并联负载并联电容值相等，可以直接获得标准晶谐振频率[3]。一般的情况我们会知道在实现每一个反相放大器过程的中，两端负载电路都是将一次串联连接到两个晶体，又一次则是同时将这两个晶体负载的电容分别串联并连接到一个晶体振荡器电路中的晶体两端，每个晶体串联一个电容之后再连接在该晶体中另有的一端以做为接地端电容的方式连接输入与接收，从而又可以串联形成另外一个晶体振荡电路。串联负载输入电容上的两个等效电容值一般也应都至少要等于两个串联的负载的输出等效电容，在这里同时我们可能也就需要一个格外需要注意说明一下的实际情况的是，一般的集成负载电路上的每个引脚通常只需要具有这两个输入等效容量相同的并联负载的输入等效电容，这也都是另一个原因很容易混淆而常被电路设计者们忽视考虑到的。晶振发生器是指一个单片机用来提供一个给其它单片机系统提供这样一个工作信号的脉冲发生器信号的，类似于单片机系统的最高工作脉冲信号速率，当然，单片机系统中的一个最高的工作信号脉冲频率应该也还是应该会是有一定这个速度范围来限制工作的，如果工作频率太慢过快高一些的话可能也还是会出现工作速率不是很的稳定，一般也还是不能超过每分钟的24M，这里我建议我们还是只可以选取在每秒12M，也就是说单片机要求最高的是实际的工作信号速度必须要是远远大于每秒的12M。一般要选取的晶振电容中的负载电容一般是为小于负15pF的或者也可能会是为超过正12.5pF，但是电容一般可以在正负10pF至正-负50pF这个范围内之间的选择都是完全都可以，没有任何其它的什么的什么特别苛刻的要求。若是你只是直接将此单片机晶振一端接入到此单片机晶振引脚，会发现经常能发现这个单片机系统的工作听起来就不甚的稳定，这也多半也是因为当此单片机晶振一端的起振器工作起来的同时每过一瞬间就会同工作时一起产生存在着的一些电感，为了要彻底地消除这些由这个电感所产生的所可能所带来的一些干扰，可以尝试先将在此单片机晶振一端的两端各一块分别再加上一个电容，电容的两端的极性选取的一端就需要为无极性接地的，另有极性一端的就还需要为共地。根据所被所选取的器件的晶振大小也可来决定所选取的电容值，通常的电容值也可定位于在10-33PF这样的一个电容值的范围内可以任意进行选取。我们现在所使用的到的也大都也是33PF以下的电容。这样单片机一来也就又重新设计构成了好一个了的单片机晶振电路。只有这样能真正保证单片机晶振电路工作的稳定，单片机电路也才能得以保证其继续可靠的连续工作。其电路如下所示：图4-4晶振电路模块图4.3.2复位电路复位电路就好象相当于是在重启了一次计算机，如在单片机系统整个运行的整个过程中如果启动计算机的同时计算机又出现了死机，可以通过轻敲按一下复位电路键，在下次启动的计算机程序中就又可能会将计算机再重新启动，同样的类似这样的复位的道理，在现代单片机技术领域中应用亦十分适用，单片机系统是在进行整个正常运行程序的整个过程中，如果整个系统没受到计算机内部电磁环境的干扰等没有任何其它外界因素可能造成系统的其它任何异常影响，可以用轻锤按一下内部复位键或者是直接启动单片机内部的复位程序来完成重新启动。保持单片机内的内部复位使电路中的引脚9保持在2us高水平就基本可以完成进行的重新启动时的内部复位。所以说这个系统复位重置过程，我们究竟系统是需要通过如何一种方式进行实现复位的重置呢?即在整个系统在开机前或者是启动系统时系统进行复位重置，在系统释放整个系统时开启复位重置普通按键，如果当系统按下复位重置后系统无法再轻按或者释放，系统复位则功能将得到再次的重置，所以说此时我们就是需要系统通过同时分别的打开整个系统按钮和通过同时分别关闭系统复位的普通键按钮来实现达到对系统控制功能和正常运行时整个系统功能进行的重置，也就是即什么是复位。不到系统的崩溃，我们将几乎是不会再操作手动复位。复位电路如下图所示：图4-5复位电路模块图4.3.4电源电路任何类型的光电子器件系统本身都还必须还需要先要有安装了这样一个比较合适的外部驱动电源方可进行为系统进行供电，这整个过程其实就好比是每个中国人必须先都要学会去上班吃饭和工作学习一样，没有安装这个外部电源，系统本身也是肯定也不会有人去学习和工作的。STC89C51单片机电源的直流工作范围电压大约也是保持在3.3-5.5V这个电压值的工作范围，通常来说我们就会默认使用5V电压作为电源直流。将电源直流接入到单片机中各芯片电源引脚之间即可。4.3.3显示模块本论文装置的数字显示电路模块电路主要元件由一个4位一体式的7段LED数码管阵列(SM410564)阵列构成，用于数字显示所测量记录到的电压值。它也是每一个共轭阳极上的数码管。也就是将数码管的a-g引脚连接到电源的正极。LED数码管液晶显示屏如果要真正想得到正常无误地进行显示，就要让我们去用各种的驱动电路芯片来去正确驱动数码管显示器里面的各个数据段或电码，来去正确的显示出那一个是我们自己最想要去看到的数位。由于单片机总线上的一个并行口控制器还不能通过来实现直接输出来直接驱动这样一个大功率LED显示器，所以，在这类一般的应用情况条件下，必须的是通过采用的一些单片机专用的直流驱动电路芯片，使它与显示器之一起产生到了一个足够和更大功率的直接输入的电流，显示器之才能开始进行了正常地工作。如果显卡驱动处理电路设计能力相对过强差，即显卡驱动芯片负载和驱动处理器能力本身也并不够强劲之时，显示器亮度也可能本就已经较低，而且显卡由于显卡驱动电路长期的处于在高超负荷运行条件状态下而长期正常运行也就更加容易的引起硬件损坏，因此，LED显示器的显卡硬件驱动电路要如何重新设计才是其中另外又一个更显得是非常的十分的重要的核心问题。在大功率LED显示驱动电路接口的设计思路基础上，可以尝试先考虑利用在单片机P0口电路上外加接的另外一个单片机上拉电阻的接口设计来逐步加以优化实现，即将驱动大功率LED芯片的从A到-到G这段的数字显示输入的引脚和其中一个DP小数点的显示输入的引脚一起并联地插入到一个单片机的P0口电路与一个上拉电阻口之间，这样，就又将可以通过适当的加大电阻以满足P0口的电路作为数字输出口器件具备的数字显示和驱动运算的运算能力，使得整个LED系统都能确保始终可以按照一个正常可视范围下的亮度要求来稳定显示输出口数字。

第五章软件设计5.1系统软件设计根据模块程序之间的逻辑顺序划分模块的逻辑原则，将按照该模块的程序逻辑划分出初始化，数据采集，数据处理，数码管显示，如图所示。图5-1主程序框图所谓程序的初始化，是专门用来对今后我们所将要使用会直接用到芯片的c51系列单片机程序及其他内部的控制模块部件芯片或扩展功能模块芯片程序等来进行最后一个程序初始工作或工作模式状态初始化的一种设定，初始化子程序时涉及的另外几个很主要的工作环节都是要用来进行设置中断定时器程序的初始工作模式，初值设定和预置，开起中断定时器程序和打开中断定时器等。5.2A/D采样软件设计A/D转换子程序通常用它来实现完成控制芯片上对输入控制电路内的各个模块电流信号数据进行的连续自动地采集记录或测量，并通过实时运算将各个其所对应控制模块输出的信号电流数值信息直接转存入其所相应的电路芯片的内存单元，其称为转换流程图。图5-2TLC2543转换流程图5.3数据显示软件设计显示子程序中可以尝试采用一种动态同步扫描工作方法去实现四位数码管的实时数值动态同步的显示，在实际采用的这种数值动态同步的扫描方式的数据显示的工作方式时，要能够尽量保证使得每个LED数据在显示上进行移动的方向的比较和稳定和均匀，又要能够做到有个相对于足够匀亮程度的显示屏幕亮度，需要能够事先能够设置出在适当时间范围下的动态同步扫描的工作频率，当数值静态的扫描时工作频率应该维持在每分钟以70HZ速度左右同步运行时，能够很快达到所产生出的一个比较好的数据动态显示和工作效果，一般地我们就可以做到先采用时钟每秒间隔为大约是10ms来分别对每四位的LED数据每秒进行左右同步和动态的扫描和操作一次，每一位的LED数据的动态显示工作时间为一般约为每分钟约1ms。其硬件时间转换流程设计实现流程图如图所示。图5-3LED数码显示流程图第六章系统测试和分析6.1系统测试6.1.1测试方法首先应该是先根据电路原理图进行焊接来组装制造出的一些可以实际用上的一些常用小电路，然后可以是先编写一些几个相对简单和易学实用的编程小的程序来进行一个复杂的电路系统中的各种编程或调试。测试电流时，直接将测试用仪表和自制测试仪串接在自制简易电压源上进行数据测试。实际中在单片机操作的整个过程中，四位共阳极LED数码管上所有的段位选线都均被接至一个单片机P1口，单片机上对应的单片机P2.0-P2.3接口分别可作为控制器对每个四位共阳极LED数码管上所有的位选线进行控制，数码管上采用动态显示的控制方式来实时显示。AD转换器按它们与单片机系统相连用的串行总线接口可粗略划分出共4条串行数据线，它们各自的分别是编号是引脚CS、CLK、DO、DI。但是因为与单片机DO端之间和单片机与单片机DI端之间在使用串行通信电路时实际上并没有完全同时在工作有效并单片机与单片机之间的串行总线接口实际上应该完全是双向并行供电使用的，于是单片机电路厂家在进行设计单片机的接口电路时候也必须考虑将单片机其单片机DO口和其单片机的DI端口都分别并联的安装好在其每侧一根串行数据线板路上进行单独使用。当一个单片机的AD转换器不允许连续地工作时则表示其在单片机的CS端口上输出的输入电平信号也应该连续显示并且为一个高电平，此时该芯片就将暂时不能再连续工作使用，而这时其的CLK电平信号和在单片机DO/DI引脚端口上显示的输出电平信号却将可以同时进行和随意选择。当A/D转换器处于刚开始进行的工作状态时，应该要注意先要注意将转换器CS的使能输入端置于并始终要保持其高低电平值的不变状态直到转换的动作的完全开始进行结束。6.1.2测试步骤1.给电路板供电，采用DC电源线接入电源；2.外接一个欧姆电阻，防止电流表烧坏，然后给数字电流表接入学生电源，红色导线接入电流表正极(+)，黑色导线接入电流表负极(-)；3.调节学生电源电流值，测量数字电流表输出的电流值，通过多次调节记录数据；4.测量完毕断电6.1.3测试结果分析表6-1测试数据序号123456学生电源(A)1.331.461.661.761.952.62自制表(A)1.321.441.651.751.942.61从表中可以看到经校准，非线性补偿后，误差已基本达到要求。总结本设计是基于单片机STC89C51的数字电流表的设计现已经基本完成。在此毕业设计工作过程当中，巩固提高了一部分我已经在我大学的这短短几年期间内所学到过的计算机知识，尤其主要是单片机应用和C语言程序的编程两个方面的相关知识，指导课教师水平的总体要求其实也是不很高，我还找到了其他好多方面关于学习本课题有关的学习参考资料，这个项目设计中的核心难度是在于计算机编程，程序编写参考了部分参考文献，经历到了写程序，调试，仿真，在实际调试的过程中，遇到的了的很多实际困难，如参考书籍文献上的一些误导，调试环境上的一些错误和使用，一直想办法解决。同时也通过学习这次的毕业实习设计提高学习了单片机调试编程操作的动手能力。通过这些实际应用手工的制作与设计过程也可使到我从中了解到的书本知识有和实际工作应用很大的技术差别。在这些实际技术应用工程中也遇到的很多类似的具体问题，这就都更需要帮助我自己对以