文档介绍：霍尔电流表课程设计
摘要本文介绍了一种基于单片机的霍尔电流表的设计。该设计主要由四个模块组成:霍尔电流感器模块,A/D转换模块,数据处理模块及显示模块。传感器模块ACS712采集信号,A/D转换主要由芯片ADC0808来完成,它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量在传送到数据处理模块。数据处理则由芯片AT89C52来完成,其负责把ADC0808传送来的数字量经过一定的数据处理,产生相应的显示码送到显示模块进行显示;此外,它还控制着ADC0808芯片工作。
该系统的霍尔电流表比较简单,所用的元件较少,成本低,且测量精度和可靠性较高。此霍尔电流表可以测量+20A的1路模拟电流值,并通过一个四位一体的7段数码管显示出来。
目录
1引言………………………………………………………………………………1
2 系统设计总体方案………………………………………………………………1
3 硬件电路设计……………………………………………………………………1
霍尔传感器模块…………………………………………………………1
A/D转换模块……………………………………………………………4
单片机部分………………………………………………………………9
复位电路和时钟电路……………………………………………………11
LED模块…………………………………………………………………13
总电路……………………………………………………………………16
4 程序设计…………………………………………………………………………17
程序设计总方案…………………………………………………………17
系统子程序设计…………………………………………………………18
5 仿真………………………………………………………………………………19
软件调试…………………………………………………………………19
显示结果及误差分析……………………………………………………20
结论…………………………………………………………………………………20
参考文献……………………………………………………………………………21
附录程序代码………………………………………………………………………23
传感器作为自动化仪器的触角担负着采集信息的重要任务,其中霍尔传感器以它的体积小、结构简单等优点在自动化生产中得到了广泛的应用。从原理上讲霍尔传感器能够测量与磁场、电场相关的物理量或能转换成这些参数的物理量,比如电流。在工业、汽车、商业和通信系统中,为了确保设备安全和人身安全,经常需要对设备的某些关键节点进行电流检测。新型线性电流传感器ACS712能有效克服传统检测方法存在的缺点,为工业、汽车、商业和通信系统中的交流或直流电流感测提供经济实惠的精密解决方案。
系统主要有数据采集,数据处理,数据显示部分。
四位数码管显示
AT89C52单片机处理数据
ADC0808模数模块
霍尔传感器ACS712采集信号
霍尔传感器部分
霍尔传感器属于整个系统的数据采集部分,它将待测的电流量或者磁场场强转化为电压量。
霍尔效应
一个N型半导体薄片,长度为L,宽度为a,厚度为d,在垂直于该半导体薄片平面的方向上施加磁感应强度为B的磁场,若在其长度方向上通以电流I,根据N型半导体的导电原理,自由电子沿着与电流I相反的方向运动。在磁场中自由电子由于受洛伦兹力FL的作用,正负电荷将分别沿垂直于磁场和电流的方向向导体两端移动,并聚集在导体两端形成一个稳定的电动势UH ,这就是霍尔电动势,或称之为霍尔电压。这种现象称为霍尔效应。
霍尔电压的大小: UH = KHIB
式中:KH 为霍尔元件的霍尔常数
I为流经霍尔元件的电流
B 为施加的磁感应强度
由霍尔电压的公式可知:对于一个成型的霍尔传感器来说,霍尔常数KH是一个固定的常数,因而UH与BI成正比例关系,只要通过测量电路测出霍尔电动势的大小,在B和I两个参数中,如果一个参数已知,就可以求出另一个参数,因而任何可以转换成电流或磁场强度的未知量均可利用霍尔元件来测量。转换成B和I的乘积的未知量也可以进行测量。
ACS712型集成霍尔传感器
ACS712内置有精确的低偏置的线性霍尔传感器电路,能输出与检测的交流或直流电流成比例的电压。具有低噪声,响应时间快(对应步进输入电流,输出上升时间为5us),50KHz的带宽,总输出误差最大为4%,高输出灵敏度(100