ATS单片机智能冲击电流计设计与开发.docVIP

湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划 项 目 申 报 表 项目名称: 基于AT89S52单片机的智能冲击电流计的设计与开发 学校名称 湖南理工学院南湖学院 学生姓名 专 业 性 别 入 学 年 份 电子信息工程 男 2010 电子信息工程 男 20 杨中华 电子信息工程 男 2010 电子科学与技术 男 2010 电子科学与技术 男 2010 项目一项，冲击电流计可以测量在暂短时间内流经它的脉冲电流所迁移的电量。本项目利用现代单片机技术与高速A/D芯片采用全新的思想设计与开发一套智能冲击电流计。下面以充满电的电容放电为例说明其设计思想。电容放电时其电量的变化情况如图1所示。冲击电流计测量暂短时间内流经它的脉冲电流所迁移的电量。如要测出t1~t2时间内迁移的电量，则在t1~t2时间内取样，利用高速A/D芯片通过单片机测出其电压值，计算出其电流值，乘以间隔时间，即可得到间隔期间的电量值，最后把所测得的电量Q累加起来，即得到所要的迁移电量。毫无疑问，取样间隔时间越短，测量精度越高，但对A/D芯片的要求也越高。 图1 电容放电情况 高电阻一般指以上的电阻，由于惠更斯电桥灵敏度有限，因此高电阻一般不能也不宜用它作精确测量。但用漏电法能比较精确地测量高电阻， 图 漏电法测高阻电路图将被测电阻与已知电容并联，先将电容器充电，然后将开关K断开，即不与接触，也不与接触，电容器上的电荷将通过高电阻泄漏，冲击电流计 利用永久磁铁的磁场对载流线圈作用的原理制成的一种电流计。它的主要结构有固定的永久磁铁和活动的线圈。其结构如图所示，圈由悬丝悬挂，悬丝除了提供微小的恢复力矩外，还用作通入圈电流的引线，圈的另一引线是下螺旋，在动圈的上端装有反射小镜，利用它对光线的反射来指示活动部分的偏转。在距小镜一定距离处安装一标尺，由小灯产生的狭窄光束投向小镜，经小镜反射到标尺上，形成明晰的光标，以指示活动部分的偏转角。这种电流计的灵敏度很高,但极易受外界振动的影响,使用时应将它固定安装在稳固位置或坚实墙壁上。由于操作复杂，对环境要求高，。 图冲击电流计结构图数字冲击电流计 数字式冲击电流计不同于原来的磁电式冲击电流计，现在市面上的数字冲击电流计是使用大规模CMOS集成电路和高性能运算放大器及优质电子元器件组成的数字式测量仪表，它主要用于测量短时间内脉冲所迁移的电量，故可用来测量与此相关的物理量。数字冲击电流计用LED数码管显示测量结果，读数清晰，数据自动保持，直至被下一次的测量数据自动取代，因而消除了人为的读数误差。数字冲击电流计相比传统的冲击电流计有无论是在操作性还是结果的准确性上都有很大的提高。数字冲击电流计测高电阻与普通式相比具有以下优点： 不用安装在墙上，省去调节光路的麻烦，不怕震动。 电路简化，不用接电磁阻尼开关盒换向开关。 测量数据超过量限，不会损坏仪器，恢复测量状态非常容易。 数字仪表的测量精度比模拟仪表高，测量结果的不确定度小。 普通冲击电流计是根据标尺刻度来读数，会因个人读数习惯不同而产生认为不确定度，数字式是数字显示，因此没有认为误差。 大规模CMOS集成电路和高性能运算放大器及优质电子元器件测量高电阻，对电容的充电和放电均采用手工完成。由于手工控制完全跟不上电容充放电节奏，所以实验误差比较大研究的冲击电流计智能开关控制器，能精确地设定电容充电和放电时间，因此极大地提高了实验的精度。 本项目学生有关的研究积累和已取得的成绩键盘控制模块 键盘控制模块的电路图如图所示。该模块由4个电路组成，作用分别是状态切换、加、减、开始。默认的状态是状态A设置充电时间当按一下状态切换键是转到状态B设置放电时间，状态C为设定冲击电流计的检测时间可以用加减键来设定 图 键盘电路图 （2）充放电状态显示模块 该模块的电路如图所示，当充电红灯亮起时表示在给电容充电，当放电绿灯亮起时表示电容正处于放电状态。 图 充放电状态显示电路 （3）显示显示电路如6所示，由单片机通过P0.0~P0.7控制显示的，而位选线则是由单片机上的P2.0~P2.3控制。 图 数码管显示电路如所示， 图图 项目的创新点和特色项目的技术路线、进度安排及预期成果 1