基于單片機(jī)的霍爾電流檢測(cè)裝置硬件開發(fā)

緒論電流檢測(cè)有多種方法，最通用的方法是采用阻性分流器、互感器或霍爾傳感器。阻性分流器工作時(shí)與負(fù)載串聯(lián)，無法進(jìn)行隔離測(cè)量；互感器只適用于50Hz工頻交流的測(cè)量；霍爾檢測(cè)技術(shù)綜合了互感器和分流器技術(shù)的所有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又克服了互感器和分流器的缺乏，采用一只霍爾電流電壓傳感器／變送器模塊檢測(cè)元件，既可以檢測(cè)交流，也可以檢測(cè)直流，甚至可以檢測(cè)瞬態(tài)峰值，同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)主電路回路和電子控制電路的隔離，因而是替代互感器和分流器的新一代產(chǎn)品?；诨魻杺鞲衅鞯碾娏鳈z測(cè)系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心，應(yīng)用霍爾傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢測(cè)電路電流的測(cè)量。檢測(cè)系統(tǒng)硬件電路包括電源電路、單片機(jī)電路、數(shù)據(jù)采集電路、數(shù)碼顯示電路、電流檢測(cè)電路，系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)硬件框圖第一章硬件原理圖的設(shè)計(jì)電路圖2電源模塊如圖2所示.系統(tǒng)的供電電源由220V-9V變壓器提供.考慮到變壓器體積比擬大,且220V屬于較高電壓,容易影響板子芯片的正常工作.我們選擇變壓器獨(dú)立外接的處理方法.變壓器二次側(cè)的輸出電壓為交流9V電源,經(jīng)過整流橋得到脈動(dòng)的直流電源,經(jīng)過濾波電容,穩(wěn)壓管78L05,以及二次濾波電容的處,得到符合系統(tǒng)要求的+5v電源，為裝置各局部電路供電，保證各裝置的正常工作。電路選用ACS712作為電流檢測(cè)傳感器.ACS7i2是Allegro公司新推出的一種線性電流傳感器，該器件內(nèi)置有精確的低偏置的線性霍爾傳感器電路，能輸出與檢測(cè)的交流或直流電流成比例的電壓。具有低噪聲，響應(yīng)時(shí)間快(對(duì)應(yīng)步進(jìn)輸入電流，輸出上升時(shí)間為5S)，50千赫帶寬，總輸出誤差最大為4％，高輸出靈敏度(66mV／A～185mV／A)，使用方便、性價(jià)比高、絕緣電壓高等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)控制、載荷檢測(cè)和管理、開關(guān)式電源和過電流故障保護(hù)等，特別是那些要求電氣絕緣卻未使用光電絕緣器或其它昂貴絕緣技術(shù)的應(yīng)用中。1.2.1引腳描述ACS712采用小型的SOIC8封裝，其引腳分布如圖3所示，采用單電源5V供電。各引腳的功能介紹如表l所示，其中引腳1和2、3和4均內(nèi)置有保險(xiǎn)，為待測(cè)電流的兩個(gè)輸入端，當(dāng)檢測(cè)直流電流時(shí)，l和2、3和4分別為待測(cè)電流的輸入端和輸出端。表1ACS712各引腳功能描述引腳名稱功能描述1和2IP+被測(cè)電流流輸入或輸出3和4IP-被測(cè)電流流輸入或輸出5GND信號(hào)地6FILTER外接電容7VIOUT模擬電壓輸出8VCC電源電壓圖3ACS712引腳圖1.2.2ACS712內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理圖4ACS712的工作原理圖ACS712的工作原理如圖4所示，該器件主要由靠近芯片外表的銅制的電流通路和精確的低偏置線性霍爾傳感器電路等組成。被測(cè)電流流經(jīng)的通路(引腳l和2，3和4之間的電路)的內(nèi)電阻通常是1．2m歐姆，具有較低的功耗。被測(cè)電流通路與傳感器引腳(引腳5～8)的絕緣電壓>2．1kVRMS，幾乎是絕緣的。流經(jīng)銅制電流通路的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，能夠被片內(nèi)的霍爾IC感應(yīng)并將其轉(zhuǎn)化為成比例的電壓。通過將磁性信號(hào)盡量靠近霍爾傳感器來實(shí)現(xiàn)器件精確度的最優(yōu)化。精確的成比例的輸出電壓由穩(wěn)定斬波型低偏置BiCMOS霍爾集成電路提供，該集成電路在出廠時(shí)已進(jìn)行了精確的編程。穩(wěn)定斬波技術(shù)是一種新技術(shù)，它給片內(nèi)的霍爾元器件和放大器提供最小的偏置電壓，該技術(shù)幾乎可以消除芯片由于溫度所產(chǎn)生的輸出漂移。ACS712內(nèi)含一個(gè)電阻RF(INT)i[I-個(gè)緩沖放大器，用戶可以通過FITER引腳(第6腳)外接一個(gè)容CF與RF(INT)組成一個(gè)簡(jiǎn)單的外接RC低通濾波器，由于內(nèi)部緩沖放大器能消除因芯片內(nèi)部電阻和接口負(fù)載分壓所造成的輸出衰減，所以外接的RC低通濾波器不會(huì)影響信號(hào)的衰減，且可進(jìn)一步降低輸出噪音并改善低電流精確度。此外，ACS712的響應(yīng)時(shí)間比一般的器件縮短了兩倍以上，非常適合保護(hù)及高速應(yīng)用。特性曲線與典型應(yīng)用表2ACS712的特性曲線上表為ACS7123OA輸出電壓與檢測(cè)電流關(guān)系的特性曲線，在檢測(cè)范圍±30A內(nèi)，傳感器的輸出電壓和檢測(cè)電流成正比，幾乎不受溫度的影響。1.2.3ACS712在原理圖中的運(yùn)用圖5ACS712在原理圖中的運(yùn)用如圖5所示，被測(cè)電流通過ACS712芯片時(shí)，該芯片利用霍爾效應(yīng)，將被測(cè)電流轉(zhuǎn)換成0~5VDC模擬信號(hào)。1.3數(shù)據(jù)采集電路由于AT89C51片內(nèi)沒有A／D轉(zhuǎn)換，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，需要在片外擴(kuò)展A／D轉(zhuǎn)換接口。本設(shè)計(jì)選用ADC0804轉(zhuǎn)換器.ADC0804是屬于連續(xù)漸進(jìn)式〔SuccessiveApproximationMethod〕的A/D轉(zhuǎn)換器，這類型的A/D轉(zhuǎn)換器除了轉(zhuǎn)換速度快〔幾十至幾百us〕、分辨率高外，還有價(jià)錢廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)，普遍被應(yīng)用于微電腦的接口設(shè)計(jì)上。以輸出8位的ADC0804動(dòng)作來說明“連續(xù)漸進(jìn)式A/D轉(zhuǎn)換器〞的轉(zhuǎn)換原理，動(dòng)作步驟如下表示〔原那么上先從左側(cè)最高位尋找起〕。第一次尋找結(jié)果：10000000〔假設(shè)假設(shè)值≤輸入值，那么尋找位=假設(shè)位=1〕第二次尋找結(jié)果：11000000〔假設(shè)假設(shè)值≤輸入值，那么尋找位=假設(shè)位=1〕第三次尋找結(jié)果：11000000〔假設(shè)假設(shè)值>輸入值，那么尋找位=該假設(shè)位=0〕第四次尋找結(jié)果：11010000〔假設(shè)假設(shè)值≤輸入值，那么尋找位=假設(shè)位=1〕第五次尋找結(jié)果：11010000〔假設(shè)假設(shè)值>輸入值，那么尋找位=該假設(shè)位=0〕第六次尋找結(jié)果：11010100〔假設(shè)假設(shè)值≤輸入值，那么尋找位=假設(shè)位=1〕第七次尋找結(jié)果：11010110〔假設(shè)假設(shè)值≤輸入值，那么尋找位=假設(shè)位=1〕第八次尋找結(jié)果：11010110〔假設(shè)假設(shè)值>輸入值，那么尋找位=該假設(shè)位=0〕這樣使用二分法的尋找方式，8位的A/D轉(zhuǎn)換器只要8次尋找，就能完成轉(zhuǎn)換的動(dòng)作，其中的輸入值代表的是模擬輸入電壓Vin+.1.3.1ADC0804的管腳圖：圖6ADC0804的引腳圖各個(gè)管腳的作用：D0-D7：八位數(shù)字量輸出端；CLK：為芯片工作提供工作脈沖，時(shí)鐘電路×R×C〕CS：片選信號(hào)；WR：寫信號(hào)輸入端；RD：讀信號(hào)輸入端；INTR：轉(zhuǎn)換完畢中斷提供端；其他管腳連接如圖，是供電和提供參考電壓的管腳輸入端芯片參數(shù):工作電壓：+5V，即VCC=+5V。模擬輸入電壓范圍：0～+5V，即0≤Vin≤+5V。分辨率：8位，即分辨率為1/2=1/256，轉(zhuǎn)換值介于0～255之間。轉(zhuǎn)換時(shí)間：100us〔fCK=640KHz時(shí)〕。轉(zhuǎn)換誤差：±1LSB。參考電壓：2.5V，即Vref=2.5V。1.3.2ADC0804外圍電路以及與單片機(jī)的的鏈接圖圖6ADC0804外圍電路圖調(diào)整變阻器HAUBLAN20K，使輔助參考端VREF腳得到2．5V標(biāo)準(zhǔn)參考電壓。在CLKIN、CLKOUT端設(shè)計(jì)RC振蕩電路，由于ADC0804頻率限制在100～1460kHz，通過對(duì)頻率公式F=1／(1．1RC)的計(jì)算，選擇電阻R=20k，電容C=200pF，即可得到符合設(shè)計(jì)要求的頻率。圖7ADC0804與單片機(jī)的的鏈接圖如圖7所示，ADC0804的DB0～DB7分別接單片機(jī)的P0．0～PO．7，AGND、DGND、CS、VIN-端接地，RD、WR端分別接單片機(jī)的RD、WR端，中斷請(qǐng)求端INTR接單片機(jī)的P2．0口，VIN+端接采集信號(hào)輸入。1．4單片機(jī)的最小系統(tǒng)本設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)作為電路控制的核心。AT89C51是一種低功耗／低電壓、功能強(qiáng)、靈活性高且價(jià)格合理的8位單片機(jī)。片內(nèi)有128B的RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，4KB的ROM．程序存儲(chǔ)器，4個(gè)I／0口，1個(gè)串口，2個(gè)定時(shí)／計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷源，無內(nèi)置看門狗，也無A／D轉(zhuǎn)換。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，需要在片外擴(kuò)展A／D轉(zhuǎn)換接口。AT89C51單片機(jī)片內(nèi)的4KBROM只讀存儲(chǔ)器為FLASH存儲(chǔ)器。該存儲(chǔ)器采用CMOS工藝框中動(dòng)態(tài)顯示，將采集到的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫文件方便和快捷、系統(tǒng)界面友好、性能穩(wěn)定和可擴(kuò)展性強(qiáng)中，并通過以太網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)控功能等優(yōu)點(diǎn)，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。和ATEMEL公司的高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS一51指令集和輸出管腳相兼容，可通過專用編程器即擦即寫，允許擦寫次數(shù)可達(dá)100000次。圖8 AT89C51引腳圖VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在FIASH編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須接上拉電阻。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為低八位地址接收。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1〞時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1〞時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能存放器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1〞后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流〔ILL〕這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：表3P3口備選功能表管腳備選功能P3.0RXD〔串行輸入口P3.1TXD〔串行輸出口〕P3.2/INT0〔外部中斷0〕P3.3/INT1〔外部中斷1)T0〔記時(shí)器0外部輸入〕P3.5T1〔記時(shí)器1外部輸入〕P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，那么在此期間外部程序存儲(chǔ)器〔0000H-FFFFH〕，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源〔VPP〕。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的上下電平要求的寬度。51系列的單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)有RST引腳輸入,高電平有效.當(dāng)RST引腳輸入高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期已上時(shí),單片機(jī)內(nèi)部就會(huì)執(zhí)行復(fù)位操作.為了保證復(fù)位的成功,一般復(fù)位引腳RST上只要出現(xiàn)10ms以上的高電平,單片機(jī)就實(shí)現(xiàn)了可靠復(fù)位.在這里我們選擇手動(dòng)復(fù)位的方式.當(dāng)按下復(fù)位按扭開后,電容c通過10k電阻迅速放電,是RST迅速變?yōu)楦唠娖?復(fù)位按鈕松開后,電容通過R和內(nèi)部下拉電阻放電,使RST斷逐漸恢復(fù)為低電平.從而完成一次成功地復(fù)位.圖9單片機(jī)的復(fù)位電路單片機(jī)的時(shí)序就是CPU在執(zhí)行指令時(shí)所需要的控制信號(hào)的時(shí)間順序.單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來為芯片內(nèi)部各種微操作提供時(shí)間基準(zhǔn),也就是說,在執(zhí)行指令時(shí),CPU首先要到程序存儲(chǔ)器中取出所需要執(zhí)行的指令碼,然后對(duì)指令碼進(jìn)行譯碼,并又時(shí)序不見產(chǎn)生一系列控制信號(hào)去完成指令的執(zhí)行操作.在這里.我們選擇了用外部時(shí)鐘的方式產(chǎn)生時(shí)鐘.來控制單片機(jī)的工作時(shí)序.圖10單片機(jī)的時(shí)鐘電路1.5數(shù)碼顯示電路本設(shè)計(jì)選用MC14511BCP作為驅(qū)動(dòng)芯片,以七段數(shù)碼管管作為顯示器件的顯示模塊最為系統(tǒng)的輸出.為了數(shù)碼管的保險(xiǎn)器件.我們?cè)跀?shù)碼管與驅(qū)動(dòng)芯片之間加1K歐姆的電阻作為限流電阻,保證驅(qū)動(dòng)芯片以及數(shù)碼管的平安運(yùn)行.數(shù)碼顯示電路主要顯示單片機(jī)的輸出數(shù)據(jù)、狀態(tài)等。系統(tǒng)顯示局部采用共陰極7段數(shù)碼管，選用CMOSBCD七段字符顯示譯MCl4511BCP作為它的驅(qū)動(dòng)器件，并在譯碼器和數(shù)碼管之間接入分壓電阻保護(hù)數(shù)碼管，防止電壓過高燒壞數(shù)碼管。數(shù)瑪顯示局部采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方法，4個(gè)MCl4511BCP譯碼器共用4條數(shù)據(jù)線。其中LE端為片選端，置低電壓時(shí)譯碼器被選中可以讀取數(shù)據(jù)，置高電壓時(shí)來被選中，譯碼器暫存，保持所顯示數(shù)據(jù)值不變.A、B、C、D為數(shù)據(jù)值輸入端，分別接單片機(jī)的P1．O～P1.3口；4個(gè)片選端分別接單片機(jī)的P1．4～P1.7口。1.5.1MC14522BCP管腳與工作原理MC14511BCP是一個(gè)由二進(jìn)制編碼轉(zhuǎn)換到十進(jìn)制的七段鎖存/譯碼器/驅(qū)動(dòng)器.它的結(jié)構(gòu)是一個(gè)采用互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體〔MOS〕增強(qiáng)模式器件和雙極輸出驅(qū)動(dòng)器的單一的整體結(jié)構(gòu)。該電路提供的功能是將4個(gè)8421二進(jìn)制編碼的位存儲(chǔ)鎖存器的十進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到七段譯碼器，它具有輸出驅(qū)動(dòng)的能力,可以直接帶動(dòng)LED顯示。–功率負(fù)荷低.在這里我們采取的是直接強(qiáng)制性的是邏輯電平BI=1LT=1即是芯片的兩個(gè)輔助使能端強(qiáng)制的是芯片處于待工作狀態(tài),一旦片選信號(hào)由低脈沖發(fā)生時(shí)候,芯片能快速的進(jìn)入工作狀態(tài).圖11MC14511BCP引腳圖表4MC14511BCP工作時(shí)的真值表1.5.2七段數(shù)碼管引腳與工作原理在單排年級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)和智能化儀器儀表中廣泛使用各種顯示器來顯示數(shù)據(jù)文字或者是圖形畫面，其中最常用的顯示器是LED(發(fā)光二級(jí)管顯示器)，因?yàn)樗哂序?qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，配置靈活方便，功耗低響應(yīng)速度快，可靠性高以及易于實(shí)現(xiàn)而且價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。LED顯示實(shí)際上是由假設(shè)干發(fā)光二級(jí)管構(gòu)成的，當(dāng)發(fā)光管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或者是一個(gè)筆畫發(fā)光，控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中通常使用的是七段的LED。通常的七段LED顯示器有八個(gè)發(fā)光二極管，其中七個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成七段字形“8〞，一個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點(diǎn)。在這里我們選用的是共陰極的LED顯示器。即發(fā)光管的陰極共地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光管的樣機(jī)為高電平時(shí)候，即邏輯“1〞時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。圖12發(fā)光管接入電路的具體接法表5七段LEDDE段選碼圖12系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖12所示，被測(cè)電流通過ACS712芯片時(shí)，該芯片利用霍爾效應(yīng)，將被測(cè)電流轉(zhuǎn)換成0~5VDC模擬信號(hào)，該模擬量經(jīng)A/D裝換變成數(shù)字量。A／D采樣處理模塊主要是對(duì)從ADC0804采集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)BCD碼的轉(zhuǎn)換，并且通過Pl口輸出顯示，Pl口的低4位輸出BCD碼，高4位為數(shù)碼管的片選信號(hào)。ADC0804與AT89C51的連接采用循環(huán)掃描的方式。當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，ADC0804向CPU發(fā)出一個(gè)信號(hào)，CPU對(duì)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量進(jìn)行處理，使數(shù)碼管顯示當(dāng)前的電流值。1.7系統(tǒng)的元件清單表6系統(tǒng)的元件清單名稱參數(shù)個(gè)數(shù)單片機(jī)AT89C511霍爾電流傳感器ACS7121模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC08041七段數(shù)碼管DS4數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)芯片14511BCP4電阻1K32電阻20K電位器1電阻16K1電阻20K1電阻10K2電容200P1電容100U3電容100P5開關(guān)SW-PB1晶振12MHZ1二極管40041整流橋2w1變壓器220v-9v1穩(wěn)壓電源78L051插座Header101第二章PCB板的設(shè)計(jì)規(guī)劃好電路板后，接著就是要裝入網(wǎng)絡(luò)表和元件。網(wǎng)絡(luò)表和元件是同時(shí)裝入的。網(wǎng)絡(luò)表與元件的裝入過程，實(shí)際上就是將原理圖設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)裝入印制電路板的設(shè)計(jì)系統(tǒng)PCB的過程。這里有兩個(gè)方法可以實(shí)現(xiàn)：1、原理圖編輯器中執(zhí)行菜單命令設(shè)計(jì)->UpdatePCBDocument2、PCB編輯器中執(zhí)行菜單命令設(shè)計(jì)->ImportChangesFrom2.1元件的自動(dòng)布局ProtelDXP提供了強(qiáng)大的元件自動(dòng)布局的功能，可以通過程序算法自動(dòng)將元件分開，放置在規(guī)劃好的電路板電氣范圍內(nèi)。元件自動(dòng)布局的實(shí)現(xiàn)方法可以執(zhí)行菜單命令工具->放置元件->自動(dòng)布局。圖13PCB自動(dòng)布局2.2元件的手工布局與調(diào)整元件的布局要考慮以下幾個(gè)方面的問題：元件布局應(yīng)便于用戶的操作使用?！?〕盡量按照電路的功能布局?！?〕數(shù)字電路局部與模擬電路局部盡可能分開?！?〕特殊元件的布局要根據(jù)不同元件的特點(diǎn)進(jìn)行合理布局。〔5〕應(yīng)留出電路板的安裝孔和支架孔以及其他有特殊安裝要求的元件的安裝位置等。2.3自動(dòng)布線自動(dòng)布線是指ProtelDXP2004程序根據(jù)用戶設(shè)定的有關(guān)布線參數(shù)和布線規(guī)那么，按照一定的算法，依照網(wǎng)絡(luò)表所指定的連接關(guān)系，自動(dòng)在各個(gè)元件之間進(jìn)行連線，從而完成印刷電路板的布線工作。在進(jìn)行自動(dòng)布線之前必須先設(shè)置好DXP自動(dòng)布線器的參數(shù)，如果參數(shù)布置合理，那么印制板布線的布通率幾乎是百分之百，從而大大減少的手工調(diào)整的工作量。如果參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，可能導(dǎo)致自動(dòng)布線失敗。通過執(zhí)行菜單命令設(shè)計(jì)->規(guī)那么設(shè)置各參數(shù)，如下列圖14所示。圖14PCB參數(shù)設(shè)置面板Routing類主要用來設(shè)置自動(dòng)布線的布線規(guī)那么，其中每個(gè)參數(shù)都要仔細(xì)地設(shè)定，該類參數(shù)對(duì)自動(dòng)布線器成功起到?jīng)Q定性的作用。自動(dòng)布線的參數(shù)包括布線層面、布線優(yōu)先級(jí)別、布線的寬度、布線的拐角模式、過孔孔徑類型、尺寸等，這些參數(shù)設(shè)定后，自動(dòng)布線就會(huì)依據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)布線。因此，自動(dòng)布線的成敗在很大程度上與參數(shù)的設(shè)置有關(guān)。設(shè)置布線寬度〔Width〕在印制板設(shè)計(jì)中，接地網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)線與一般連接導(dǎo)線不一樣，需要盡量的粗。在這里我選擇了VCC與GND，以及與板子相連的被測(cè)電流信號(hào)的外部導(dǎo)線也加粗的處理。圖15布線規(guī)那么設(shè)置雙擊RoutingLayers選項(xiàng)，該項(xiàng)用于設(shè)置布線的工作層面以及各個(gè)布線層面上的走線的方向。因?yàn)槲宜x擇的是雙面板，故在這一項(xiàng)選項(xiàng)中我選擇雙面布線。圖16布線工作面的選擇設(shè)置布線優(yōu)先級(jí)別〔RoutingPriority〕布線優(yōu)先級(jí)別，是指程序允許用戶設(shè)定各個(gè)網(wǎng)絡(luò)布線的優(yōu)先順序。在這里我選擇將我自己特別定義的有關(guān)信號(hào)輸入以及電源VCCGND的優(yōu)先級(jí)設(shè)定為較高層級(jí)。通用的選擇較低優(yōu)先圖17布線的優(yōu)先級(jí)設(shè)定進(jìn)行自動(dòng)布線待一切轉(zhuǎn)準(zhǔn)備工作做好以后，就進(jìn)行正式的自動(dòng)布線。在PCB編輯器狀態(tài)下，選擇自動(dòng)布線->全部對(duì)象確定。完成整個(gè)布線過程。圖18PCB自動(dòng)布線過程圖19完成布線的PCB板圖至此，PCB板的所有制作過程結(jié)束，整個(gè)設(shè)計(jì)過程結(jié)束。結(jié)語基予霍爾傳感器的電流檢測(cè)裝置硬件開發(fā)終于告一段落.在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中,出現(xiàn)過很多的難題,尤其是在調(diào)試硬件的過程中.但是最終都在老師同學(xué)的幫助下順利的完成.通過畢業(yè)設(shè)計(jì),我深刻體會(huì)到要做好一個(gè)完整的事情,需要有系統(tǒng)的思維方式和方法,對(duì)待要解決的問題,要耐心,要善于運(yùn)用已有的資源來充實(shí)自己.致謝在本論文的寫作過程中