论文总字数：16152字

摘 要

当今社会，消费电子不断发展，电子类产品被更为广泛的应用，产品的质量问题越来越被关注，而任何电子产品的质量都在于两个方面，一方面是产品高效率的电源管理。另一方面就是产品的安全问题，即电路的监控和保护。但是，无论是电源管理还是电路的监控和保护，都离不开对电流的检测。因此，对电流的实时检测就越来越被人们重视。

本文详细介绍了毫安级电流检测器的测量原理和系统设计，包括电流信号的转换，放大，AD转换，数据处理和显示系统的设计。电流信号经过采样电路采样转化为电压信号，再通过AD8210，AD8274和AD780组成的运算放大电路将电压信号放大，经过AD转换后将测出的结果输入STC12C5A60S2单片机进行处理并转化成相应的电流值，LCD1602显示屏将显示电流检测结果，从而实现对电流的实时监控。该系统简单且工作稳定，可用于实际进行电流的实时监控。

关键词：电流检测 运算放大电路 信号放大 实时监控

Detection of current based on

AD8210 and AD8274

ABSTRACT

In nowadays’ society, electronic products are widely used with the development of consumer electronics, the quality of the product has been got growing concern. There are two aspects about the quality of any electronic products should be paid attention to, one is high-efficiency power management of the product . On the other hand is the safety of the product, that means circuits’ monitoring and protecting. However, both the monitoring and protection of circuits and power management, are inseparable from the detection of the current. Therefore, the real-time detection of current is getting more attention.

The paper describes the principle of measurements and system design that current detector , including the design of conversion about current signal, amplification, AD conversion, data processing and display systems. The current signal turn into a voltage signal with a sampling circuit, then the voltage signal will amplified by operational amplifier circuit which is composed of AD8210, AD8274 and AD780 , after converted by AD converter, the measured result will be input to STC12C5A60S2 micro-controller for processing and converted to the corresponding value of current, the current test results will be showed by LCD1602 display, that process can enabling real-time monitoring of current. The system is so simple and stable that can be used for real time monitoring of current.

KEYWORDS: Current Detection；Operational Amplifier； Signal Amplification； Real Time Monitoring of Current

目录

摘要 II

ABSTRACT III

第一章绪论 1

1.1课题设计背景 1

1.1.1电流检测 1

1.1.2 小电流放大 1

1.2 发展趋势 2

1.3 应用前景 3

1.4 结论 3

第二章 系统总体设计方案 4

2.1 系统基本要求 4

2.2硬件系统设计方案 4

2.2.1 硬件电路组成及工作原理 4

2.2.2 硬件选型 4

2.3 软件系统设计方案 9

第三章 系统硬件设计 10

3.1 信号放大模块 10

3.1.1 AD8210 10

3.1.2 AD780 10

3.1.3 AD8274 11

3.1.4 运算放大电路 12

3.1.5 传递函数及采样电阻 14

3.2 供电模块 14

3.2.1 XL6009升压IC 14

3.3 A/D模数转换模块 15

3.4 单片机模块 15

3.4.1 STC12C5A60S2单片机简介 15

3.4.2 STC12C5A60S2单片机最小系统原理图 16

第四章 软件设计 17

4.1 LCD显示驱动模块 17

4.2 AD转换模块 17

4.3 主循环结构 18

第五章 调试及故障分析 19

5.1 元器件的测试和故障分析 19

5.2 实物焊接过程中的故障分析 19

5.3 程序编写过程中的故障分析 19

5.4 参数校准方式 20

第六章 实物演示 21

6.1 实物照片 21

6.2 操作功能介绍 21

结论 22

致谢 23

参考文献 24

附录 26

第一章绪论

1.1课题设计背景

1.1.1电流检测

当今社会，消费电子不断发展，电子类产品被更为广泛的应用，产品质量问题就成了人们关注的焦点，而任何电子产品的质量都在于两个方面，一方面是产品的待机/工作持续时间，如果没有高效率的电源管理，手机，笔记本电脑的使用时间将被大大缩短。另一方面就是产品的安全问题，如果没有有效的电路监控和保护，任何一种电子产品都会随时威胁人们安全。但是，无论是电源管理还是电路的监控和保护，都离不开对电流的检测。

只要是电子设备，都必然有电流产生，无论电流大小是多少，都需要对其进行检控。例如计算测量电池电量的工具，应用在手机充电方面的电流检测器等。高效率的电流检测，不仅能够延长电子产品的使用时间，还能减小电子产品的物理大小，使其更为简单便携，同时也能让单子产品具有更迅速的动态响应，一方面可以大大提高整个系统环路的稳定性,另外一方面也可以避免大电流烧毁功率管这类问题的发生。所以电流检测技术在电源的管理和电机的控制等诸多方面的应用中起着不可或缺的作用。

1.1.2 小电流放大

电流是现代电子测量技术和仪器的基本研究对象，同时也是一个非常重要的技术参量,它与人类科学技术的发展密不可分。当电流信号的值不断减小，以至于小到一定程度时,想要精准的测量电流信号就变得非常的困难和复杂。然而在现代社会的诸多领域，例如生命科学发展所需的分析测试、新型纳米材料研究、半导体集成电路测试以及航空航天测控等方面必须应用到电流检测技术，以至于不得不对这种微弱的信号进行精确捕捉和测量。因此,使得高灵敏度和高精度的精密小电流测量仪器被设计出来并且在诸多领域大量使用。但是目前，小电流的校准问题还是没有被很好地解决，因为在测量的过程中会面临诸多问题:在测量时特别容易受到干扰，例如外界环境、测量产生的温度变化、测试器具、噪声以及其他不确定因素的影响。在本文对小电流进行检测的时候，采用了通过差动运算放大器放大采样电阻上小电压的方式，将小电流信号变为小电压信号，再经过AD转换后，将采样量化得到的电压数字信号输入单片机，借此计算得到电路中小电流的值。利用这种方法就能降低小电流检测时操作的难度，同时也可以提高测量精度。

1.2 发展趋势

随着网络技术的不断发展及科研技术的提高，电流检测技术的发展趋势主要表现在：

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