图解自校正多路电压电流表的制作实验

倪大德

<P>*********************************************************************** ******************************************** <BR>    题外话：由于CT发图的限止，加上自己又不会图编缉。每次发贴总是小心翼翼，</P>
<P>生怕违规。期望这里不会有太多的限止，同时也期望CT以后会有所改变。</P>
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<P><BR>    STC单片机由于无需编程器仿真器，在系统可编程，做实验相当的方便，</P>
<P>本实验用的是STC12C5410AD。1T单片机，20引脚和AT89c2051相同。</P>
<P>系统时钟兼容AT8051。</P>
<P> </P>
<P>   </P>
<P> 更正说明:</P>
<P>  </P>
<P>  (谢老弹弓指正) STC12C5410AD应为2K-data-FLASH. 10k-FLASH。</P>
<P><BR>  <BR>    实际制作图。</P>
<P>    </P>
<P>   </P>
<P> </P>
<P> *******图不是很清晰，请谅解！</P>
<P> </P>
<P> </P>
<P>    一。电路简介<BR>    <BR>    1.自校正原理</P>
<P>        为保证测量数据的准确性，减少零位误差和由电源引起的线性量化误差。</P>
<P>    系统用二个A/D转换通道资源P3.7（电源基准电压测试），和P3.6 （零位检测）。</P>
<P>  </P>
<P>        有关这方面的问题见手册。下摘录如下：</P>
<P> </P>
<P>     </P>
<P> </P>
<P>         本实验修正方法是：系统在实时检测电压电流通道时，先检测这二个基准通道。</P>
<P>    并根据测量结果，实时地跟踪修正电压电流通道的测量结果。同时软件中采</P>
<P>    用一次线性方程线性化校正。所谓的动态校正。当然也可用键盘校正，但</P>
<P>    键盘校正误差是定值。是静态校正，用一时间后，需要用键盘重新修正。</P>
<P>    <BR>    2.测量精度</P>
<P>       10位ADC分辩率理论上达0 ~ 1023。</P>
<P>       电压测量基本档采用0 ~ 5V。四位数码管显示。也就是最小分辩电压为5MV。</P>
<P>    实际制作个位（5MV) 很少漂动。当然10MV（0.01V)精度还是能保证的。</P>
<P>       电流测量基本档采用为0 ~ 1A。四位数码管显示。也就是最小分辩电流为1MA。</P>
<P>    基本能保证测量精度。</P>
<P>       如分辩率要更高的朋友 ，可采用专用的ADC转换电路。</P>
<P>    3.测量分档</P>
<P>      第一路：P1.5为电压档V1,  P1.4为电流A1.</P>
<P>      第二路：P1.3为电压档V2,  P1.2为电流A2.    <BR>      第三路：P1.1为电压档V3,  P1.0为电流A3.</P>
<P> </P>
<P>      共三路六个通道。档位由键盘分别设置。</P>
<P>      电压档：0 ~ 5 V。  0 ~ 50V。  0 ~ 500V。</P>
<P>      电流档：0 ~ 1A。  0 ~ 10V。  0 ~ 99A。</P>
<P><BR>    4.键盘设置</P>
<P>      先按K1：设置U1</P>
<P>            六位显示：      U1_005.  表示第一档V1－－为5V档。<BR>       <BR>            如按K2：显示：  U1_050.  表示第一档V1－－为50V档。</P>
<P>            再按K2：显示：  U1_500.  表示第一档V1－－为500V档。<BR>     <BR>      再按K1：设置A1</P>
<P>            六位显示：      A1_001.  表示第一档A1－－为1A档。<BR>       <BR>            如按K2：显示：  A1_010.  表示第一档A1－－为10A档。</P>
<P>            再按K2：显示：  U1_100.  表示第一档A1－－为100A档。</P>
<P>      连续按K1，可以设置V2-A2-V3-A3-确认，改变档位，按上述方法<BR>           <BR>            按K2即可。</P>
<P>     下图为U2设置为500V的实际界面图</P>
<P> </P>
<P> </P>
<P><BR>      5.显示方式</P>
<P>       显示采用沈兄的6位LED，串行方式，芯片为74LS164。</P>
<P>       循环显示V1—A1--V2--A2--V2--V3--A3</P>
<P>       <BR>       </P>
<P> </P>
<P> </P>
>    6.上位机界面
      测量结果可通过串口直接发送至PC。</P>
      界面见图</P>

倪大德

<P>&nbsp;</P>
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<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 整理资料太化时间。只能边整理边发</P>
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<P>&nbsp;</P>
<P>二。制作简介</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 1.电源部分</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 见图</P>
<P> <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 实验用电源变压器次级为8V，经整流滤波后一路送三端7805</P>
<P>&nbsp; 产生5V电源电压。另一路送TL431产生5V基准电压源。</P>
<P><BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 调整方法：测量5V电源电压，( 一般在4.96~ 4,98左右)，然</P>
<P>&nbsp; 后调整W使基准电压源和测量的电源电压一致即可。</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 如需更高精度，建议用LM317将电源电压调整为5V。</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 2. rs232电平转换电路</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 由于单片机输入输出的是5v的TTL电平，不同于PC串口RS232电平</P>
<P>（－5~＋15V），故不能直接相接，要电平转换后方可通信。</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 电平转换电路如图：此电路常用于手机数据线，它的巧妙在于利用</P>
<P>C7和D1从RS232接口获取通信所需的负电源，以实现PC和单片机间的电平</P>
<P>转换和数据通信。经多次实验应用，性能优良，波特率115200时，通信效</P>
<P>果仍十分稳定。</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 本制作电平转换电路一是用于STC5410AD的下载编程用。二是用于</P>
<P>将6路通道信息发送到PC。</P>
<P> <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; </P>
<P>&nbsp;</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 3.下载编程时一个不容忽视的错误。</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 曾有一朋友，用STC单片机发现总觉得延时不对，要我看看源程序。</P>
<P>我看了下，觉得没错，又将程序中的延时部分单独运行也是没错，却找</P>
<P>不到原因。过后这位仁兄告知，找到了原因。</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 请看手册：</P>
<P> </P>
<P>&nbsp;</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 看后手册中内容，就会明白是何原因了！</P>
<P>&nbsp;</P>

[ 本帖最后由 倪大德 于 2009-4-19 09:39 编辑 ]

倪大德

<P>3.显示电路</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 由于手头只有20引脚的STC12C5410AD，IO口有限，本实验选用的显示板</P>
<P>是沈兄的164六位显示板，静态显示。</P>
<P>&nbsp;</P>
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2009-4-19 19:02 上传

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</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 用164作显示，个人不太喜好，原因是：</P>
<P>164由于是串行移位输出显示码，执行一次扫描，所有的显示码都必须按序依次输出一遍，<BR>任何一个输出口的电平都会频繁变化（无输出锁存），如程序处理不好，会导致数码管所有项微亮，</P>
<P>差一点会串位和乱显。如调用显示过频，显示模糊，如长期不刷新，又容易因干扰而错显。</P>
<P><BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 但优点是占用IO口少，六位显示共用二个IO口。</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 有关164六位显示板祥细情况，有兴趣的可向沈兄咨询！</P>
<P>&nbsp;</P>
<P> 显示板.JPG (52.91 KB, 下载次数: 20)

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</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ***需要说明的是：<BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 164由于是串行移位输出，配合程序，正确取码。</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 设置图</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 取码设置.JPG (42.07 KB, 下载次数: 18)

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</P>
<P><BR>&nbsp;&nbsp; 测试程序：</P>
<P> </P>
<P>&nbsp;&nbsp; 此是去年为此六位显示板用汇编写的测试程序，</P>
<P><BR>&nbsp;&nbsp; 由于本实验占用的是P3.4，P3.5二个接口。测试时请重新定义接口。</P>
<P><BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; U1_DATA EQU P3.5<BR>&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; U1_CLK&nbsp; EQU P3.4</P>
<P><BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 附件： </P>
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</P>
<P>&nbsp;</P>
<P>&nbsp;4.检测部分</P>
<P><BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 由于基本档为5V，和1A。为了满足大电压，大电流的测量。</P>
<P>&nbsp;&nbsp; ，必须进行电压转换。</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 见图</P>
<P> f1.JPG (10.98 KB, 下载次数: 19)

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</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 50v档：&nbsp;&nbsp; R和W的分压比&nbsp;&nbsp; 50/5=10</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 500V档：&nbsp; R和W的分压比&nbsp;&nbsp; 500/5=100</P>
<P><BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 10A档：&nbsp;&nbsp; R和W的分压比&nbsp;&nbsp;&nbsp; 10/1=10</P>
<P>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 100A档：&nbsp;&nbsp; R和W的分压比&nbsp;&nbsp; 100/1=100</P>
<P><BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 电流取样电阻如图：</P>
<P><BR>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; R=v/I&nbsp; 取决于电源电压和电流。可根据各人所需决定！<BR></P>
<P> f2.JPG (48.2 KB, 下载次数: 18)

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</P>
<P>&nbsp;</P>

[ 本帖最后由 倪大德 于 2009-4-20 08:04 编辑 ]

倪大德

待续

litchiate

学习下，最近在想3S锂电怎么测量好。 也就是说做个电量显示的东西，省的每次拿出万用表。
充满电4.2V的话，3S 12.6V，10位分辨率精度达到0.0123V。 总感觉不太爽。不知道传说中的过采样有用不，如果只是单纯增加一位不确定的显示的话。

fat

铺张报纸地上占个座学习，准备仿制

yanjian

我也占个位置.
过采样应该有用吧
最好研究一下M8负载的做法.
我看了电路怎么也没看到怎么加扰动的.

做显示10位AD感觉还是低了点.
最好能到12-14位

rar

学学，准备仿制。

倪大德

<P>

原帖由 <I>litchiate</I> 于 2009-4-18 20:15 发表 <A href="https://www.yleee.com.cn/redirect.php?goto=findpost&pid=6428&ptid=901" target=_blank><IMG alt="" src="https://www.yleee.com.cn/images/common/back.gif" border=0></A> 学习下，最近在想3S锂电怎么测量好。 也就是说做个电量显示的东西，省的每次拿出万用表。充满电4.2V的话，3S 12.6V，10位分辨率精度达到0.0123V。 总感觉不太爽。不知道传说中的过采样有用不，如果只是单纯增加一位 ...

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<P> </P>
<P>        如仅仅是省的每次拿出万用表测量，可以 做一个简单的，用AT89C2051内置比较器。</P>

lijn

倪老师，我买了一片STC12C5410AD，想做一个。在你这个电路前面，是不是也需要加分压电阻，和分流器。