论文总字数：21388字

摘 要

现如今，工业社会的发展已经不能够满足人们的需求，而智能化的发展更符合时代的潮流，当然电子测量产品也开始朝向智能化的方向发展。目前，智能化的发展已经成为了未来发展的趋势和潮流。而现在的电流表，不仅仅是只需要它可以读出一个大概的数字就行了，而是需要它具有一些智能性的功能。比如：测量更加精确、操作简单、具有较强的抗干扰性能，可以与其他设备进行连接通信和实时通信的性能。

本文通过对智能电流表的研究背景以及国内外发展现状的介绍，并介绍了现在一些常用的智能电流表。来使得人们对电流表有一个更深的了解。本文也对此次设计的智能电流表做了一个整体的规划，从硬件和软件两个方面对本次的设计进行了分析于解剖。硬件方面：使用了STM8单片机作为此次设计的核心控制，并附加了按键控制、LED显示、A/D转换等功能。软件方面：使用C语言进行对代码的撰写，并通过Keil5对单片机的代码进行烧录。通过代码，实现了对电流表不同量程的选择，也实现了对电压、电路测量的切换等功能。最终，通过软硬件的结合，实现了本次智能电流表的设计。此次设计的电流表检测电压范围：0~15V，检测电流范围：0~5A，读数可以精确到小数点后一位（例如：0.1V、0.1A），功率=电压*电流。

关键词：智能电流表 STM8 A/D转换

Design of Intelligent Ammeter Based on Single Chip Computer

ABSTRACT

Nowadays, the development of industrial society can no longer meet people's needs, and the development of intelligence is more in line with the trend of the times. Of course, electronic measurement products have also begun to develop in the direction of intelligence. At present, artificial intelligence has become the trend and trend of future development. At present, more and more industries are also increasing the use of tool standards in the process of continuous development. The current ammeter not only needs it to read a rough number, but also needs some intelligent functions. For example: the measurement is more accurate, the operation is simple, it has strong anti-interference performance, and it can communicate with other devices and perform real-time communication.

This article introduces the research background of smart ammeter and the development status at home and abroad, and introduces some commonly used smart ammeters. To make people have a deeper understanding of the ammeter. This article also made an overall plan for the smart ammeter designed this time, and analyzed and analyzed the design from the hardware and software aspects. Hardware: STM8 MCU was used as the main controller for this experiment, and other functions were added, such as key control, LED display and A/D conversion. Software aspect: Use C language to write the code, and burn the code of the single chip microcomputer through Keil51. Through the code, the selection of different ranges of the ammeter is realized, and the functions of switching the voltage and circuit measurement are also realized. The ammeter of this design has a detection voltage range of 0~15V and a detection current range of 0~5A. The reading can be accurate to one decimal place (for example: 0.1V, 0.1A), power = voltage * current.

Key words: Smart ammeter;STM8; A / D conversion

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1. 智能电流表的研究背景及意义 1

1.1.1. 课题研究背景 1

1.1.2. 智能电流表的介绍 2

1.2. 国内外研究历史及现状 3

1.3. 本文主要研究内容 4

第二章 总体方案设计 5

2.1. 系统总体结构规划 5

2.2. 测量电路的工作原理 6

2.3. 本章小结 6

第三章 系统的硬件设计 7

3.1. 引言 7

3.2. STM8控制器最小系统设计 7

3.2.1. STM8单片机简介 7

3.2.2. 芯片管脚介绍 9

3.2.3. STM8的其他主要方面介绍 10

3.3. 总体电路设计 11

3.4. 转换模块设计 11

3.5. 测量显示电路 13

3.5.1. 1602LCD引脚功能 13

3.5.2. 1602LCD的指令说明 14

3.5.3. 1602LCD的初始化 15

3.5.4. 1602LCD的RAM地址映射级标准字库表 17

3.6. 电流检测电路 18

3.7. 按键控制电路 21

3.8. 智能电流表的PCB设计 23

3.8.1. Altium Designer软件介绍 23

3.8.2. 元器件的布局 24

3.8.3. 布线 24

3.9. 本章小结 24

第四章 系统软件设计 25

4.1. 软件功能实现综述 25

4.2. 流程图设计 25

4.2.1 主流程图设计 25

4.2.2. 模拟量检测流程图设计 26

4.2.3. 单片机处理流程图设计 27

4.3. 编程语言 27

4.4. 结果展示 28

第五章 总结与展望 30

5.1. 本文总结 30

5.2. 研究与展望 31

参考文献 32

致 谢 34

第一章 绪论

智能电流表的研究背景及意义

课题研究背景

当今社会，各种不同的电能表在电学领域中所需要的功能越来越强大不仅是测量技术的进步，还有适用范围要广，特别是电压表、电流表，它们现在不仅需要的功能强大，而且还要为各种设计室和工业现场提供测量功能，更使得学生们可以更早的接触这些电子仪器，为他们将来的设计运用打下了基础。随着现在科学技术的不断发展进步，在数字化和人工智能不断成为主体的今天，以前传统型的指针式电能表已经不再适用于当下社会。现在的电压、电流测量需要非常高的精度和更简单的操作。综合了现代社会对电压、电流表的要求和单片机的强大功能、极高的性价比，我们设计出了现在这种基于单片机的智能化测量电压电流的装置。本次试验所制作出来的智能电流表，它主要是将所测信号通过数据采集、数据处理，然后送由单片机控制处理最终使所测量的数值显示在LED晶体管上来实现其功能的，系统主要以STM8单片机为控制核心，然后辅助与其他的电路模块（例如：按键控制、A/D转换等）来实现电压、电流的测量功能。可以实现把模拟数据信号转换为数字数据信号，并在晶体管上显示。我本次设计所设计的电流表，主要用到STM8单片机、A/D转换和晶体管显示等模块。

电流表的测量原理是通过单片机控制和A/D转换等技术实现的，把输入的连续模拟量（直流输入电流）转换为不连续、离散的数字量，然后通过显示屏显示，最后人们可以直接通过屏幕上读出所测得的数据，并且数据精确。现在为什么要去发展智能化的电能表呢？主要是因为以前传统的指针型电能表不仅功能单一，而且测得的数据不够准确，操作也不够方便，需要人们自己去判断大致的读数，根本满足不了现在工业场所测量所需的要求。而现在基于单片机所设计的智能电流表，不仅拥有以前指针式电流表的全部优点，而且还增加了许多新的功能，比如读数精确，使用方便等等。全方面完胜了以前的指针型电能表。现如今，基于不同型号的单片机、A/D转换器等设计成的智能电流表，已经在社会的各个领域起到了举足轻重的地步，得到了越来越多使用者的喜爱。与此同时，各种基于数据集成的通用及专用智能化仪表仪器，也把电流表的测量技术提高到了一个更高的水平。

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