DIY高精度电压表电流表 12位ADC XPT2046 单片机程序原理图PCB

在实际测试中，不管是研发还是维修，我们经常需要测量设备的电压电流，根据这个情况，我做了一个电压电流表。

单片机：由于手头上STC89C52RC很多，而且这也是大多数人比较常用的，所以我用了89C52RC做处理器。
ADC采样：这个单片机没有内置ADC，我采用XPT2046做ADC采集，XPT2046不仅精度高（12位ADC），
                而且有四个通道，还很便宜，非常适合ADC采样。
基准电压：由于随着输入电压与负载的波动，会使得XPT2046的电压不是标准的5V,虽然XPT2046内置了
                基准电压，但是太小了，会导致这个表的量程不够，所以我采用了TL431产生一个基准电压。
采样电阻：电流采样使用一个0.1欧姆1%精度，2512封装的贴片电阻，如果有1A电流，则产生0.1W的功耗，
                取样电阻不会发烫，但是此时电阻只有0.1V的电压理论ADC采集是没问题，但是如果流过0.1A，
                那只有0.01V的电压，ADC采样就不合适，所以需要放大。电压采样采用两个0603的电阻并联，
                由于接了跟随器，所以这两个电阻可以取大一些降低功耗（虽然问题不大）。
放大电路：采用LM358，一路做电流采样的放大，本项目是放大10倍，另一路做电压采样跟随器。
                 LM358存在零点漂移，所以在设置放大倍数的适合可能需要进行微调。
显示：使用了OLED，测试0.96寸的，实际可以使用0.91寸即可。
电路原理图(json格式的):如下：

PCB文件(json格式的):

制作出来的实物图如下：

校正方法：接入负载，输出一个足够大的电流，1A最好，然后测试取样电阻的电压，应该是0.1V，然后可以微调LM358的电阻使得OLED的显示正确，也可以在代码微调，代码里面有微调系数。附加功能：加了三个按键，可以额外开发更多功能。代码留有很多开发的余地，并且可以自己编程序显示电阻和功率。

单片机源程序如下:

1. #include "oled.h"
   
2. #include "bmp.h"
   
3. #include "xpt2046.h"
   
4. typedef unsigned int u16;
   
5. #define  v_verf 3.6  //基准电压最大值
   
6. #define  v_aver 2 //分压比例
   
7. #define  v_correction 1
   
8. #define  i_correction 0.95
   
9. void delay(unsigned int i)
   
10. {
    
11.         while(i--);
    
12. }
    
13. void v_datapros()
    
14. {
    
15.         u16 v_value;
    
16.         u16 v;
    
17.         
    
18.     delay(50000);
    
19.         v_value= Read_AD_Data(0xD4);
    
20.         delay(50000);
    
21.         
    
22.     v=(float)v_value*v_verf/4095*1000*2; //4944
    
23.         
    
24.         OLED_ShowChar(8,2,v/1000+0x30,16);
    
25.         OLED_ShowChar(16,2,'.',16);
    
26.         OLED_ShowChar(24,2,v%1000/100+0x30,16);
    
27.         OLED_ShowChar(32,2,v%100/10+0x30,16);
    
28.         OLED_ShowChar(40,2,v%10+0x30,16);
    
29.         
    
30. 
    
31. }        
    
32. 
    
33. void i_datapros()
    
34. {
    
35.         u16 i_value;
    
36.         u16 i;
    
37.         delay(50000);
    
38.         i_value= Read_AD_Data(0x94);
    
39.     delay(50000);
    
40.         
    
41. //        OLED_ShowChar(8,6,i_value/1000+0x30,16);
    
42. //        OLED_ShowChar(16,6,i_value%1000/100+0x30,16);
    
43. //        OLED_ShowChar(24,6,i_value%100/10+0x30,16);
    
44. //        OLED_ShowChar(32,6,i_value%10+0x30,16);
    
45.         
    
46.         i=(float)i_value*v_verf/4095*1000*i_correction;     //ma
    
47.         
    
48.     OLED_ShowChar(8,6,i/1000+0x30,16);
    
49.         OLED_ShowChar(16,6,i%1000/100+0x30,16);
    
50.         OLED_ShowChar(24,6,i%100/10+0x30,16);
    
51.         OLED_ShowChar(32,6,i%10+0x30,16);
    
52. 
    
53. 
    
54.         
    
55. 
    
56. }
    
57. void main(void)
    
58. {
    
59.         OLED_Init(); //OLED初始化
    
60.         OLED_Clear();
    
61. //        OLED_DrawBMP(0,0,128,1,BMP1);
    
62.     delay(50000);        
    
63.         while(1)
    
64.         {
    
65.                 v_datapros();
    
66.                 i_datapros();
    
67.         }
    
68. }
    

复制代码

Keil代码和立创格式的json文件下载:

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2022-6-16 15:02 上传

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这个制作不错

详细，做工精细，谢谢分享。

不知道测量范围多大

89C52只适合学习，用来做产品还ADC只能呵呵，ADC不是初学者可以做好的， 首先是电源，ADC芯片、运放必须是线性稳压电源，第二是运放，LM358与高精度无源，楼主如果在意价格把STC89C52RC和XPT2046换成STC8H，省下的钱足够买一个好点的运放。

lm358可换成op07,零漂几乎没有。

ccczzzyy 发表于 2022-7-1 16:17
lm358可换成op07,零漂几乎没有。

op07虽然零漂小但是需要正负电源，不合适

hhh402 发表于 2022-7-1 17:41
op07虽然零漂小但是需要正负电源，不合适

op333可单电源，零漂几乎没有

现在的零漂移运算放大器太多了，可以试一下

楼主做完后测试效果如何，特别是线性度如何？

可以,留个标记.

hhh402 发表于 2022-6-28 11:35
89C52只适合学习，用来做产品还ADC只能呵呵，ADC不是初学者可以做好的， 首先是电源，ADC芯片、运放必须是 ...

这个ADC用的是XPT2046，没有51

ccczzzyy 发表于 2022-7-1 16:17
lm358可换成op07,零漂几乎没有。

确实，只是手头LM358比较多

SHANWAZI 发表于 2022-6-25 14:00
不知道测量范围多大

可以自己更改取样电阻

mengfc 发表于 2022-7-21 14:53
楼主做完后测试效果如何，特别是线性度如何？

可以符合100ma-2a正常读数

很好，很实用

431基准是不是不稳定

hhh402 发表于 2022-6-28 11:35
89C52只适合学习，用来做产品还ADC只能呵呵，ADC不是初学者可以做好的， 首先是电源，ADC芯片、运放必须是 ...

这个可能就是一个创意提示方案，真的做产品肯定根据实际条件选元器件；
实际很多时候对于国内的同行来说，缺乏的只是一个创意灵感；
看国外很多的创意很值钱，后期他们买到手之后还要经过大量的实验和工艺改进才能量产化，我们对一些最初的能从零开始先驱者，总是缺乏一些关爱和包容……