如何使用PIC16F877A和ACS712-5A制作数字电流表-pa15a型直流数字电流表

在制作或调试任何电气系统时，测量电压和电流总是有帮助的。在这个项目中，我们将 使用PIC16F877A微控制器和电流传感器ACS712-5A制作自己的数字电流表 。该项目可以测量0-30A范围内的交流和直流电流，精度为0.3A。只需对代码进行少量修改，您也可以使用此电路测量高达30A的电流。

所需材料：

PIC16F877A 7805 稳压器 ACS712 电流传感器 16*2液晶显示屏 接线盒和负载（仅用于测试） 连接线 电容器 面包板。 电源 – 12V

ACS712电流传感器的工作原理：

在我们开始构建项目之前，了解 ACS712 电流传感器的工作原理对我们来说非常重要，因为它是项目的关键组件。测量电流，尤其是交流电流始终是一项艰巨的任务，因为噪声加上不正确的隔离问题等。但是，借助由Allegro设计的ACS712模块，事情变得容易多了。

该模块的工作原理是霍尔效应，这是由埃德温·霍尔博士发现的。根据他的原理，当载流导体被放入磁场中时，在其边缘垂直于电流和磁场方向产生电压。让我们不要太深入这个概念，简单地说，我们使用霍尔传感器来测量载流导体周围的磁场。该测量将以毫伏为单位，我们称之为霍尔电压。该测量的霍尔电压与流过导体的电流成正比。

使用 ACS712 电流传感器的主要优点是可以测量交流和直流电流，它还在负载（交流/直流负载）和测量单元（微控制器部分）之间提供隔离。如图所示，模块上有三个引脚，分别是Vcc，Vout和接地。

2 针接线端子是载流线应穿过的位置。模块工作在+5V，因此Vcc应由5V供电，接地应连接到系统的地。Vout引脚的失调电压为2500mV，这意味着当没有电流流过导线时，输出电压将为2500mV，当电流为正时，电压将大于2500mV，当电流为负时，电压将小于2500mV。

我们将使用 PIC 微控制器的 ADC 模块来读取模块的输出电压 （Vout），当没有电流流过导线时，输出电压为 512（2500mV）。当电流以负方向流动时，该值将减小，当电流沿正方向流动时，该值将增加。下表将帮助您了解输出电压和ADC值如何根据流过导线的电流而变化。

这些值是根据 ACS712 数据表中给出的信息计算得出的。您也可以使用以下公式计算它们：

复制Vout Voltage(mV) = (ADC Value/ 1023)*5000 Current Through the Wire (A) = (Vout(mv)-2500)/185

现在，我们知道了ACS712传感器的工作原理以及我们可以从中得到什么。让我们继续看电路图。

电路图：

下图显示了该数字电流表项目的完整电路图。

完整的数字电流计电路工作在+5V电压下，由7805稳压器调节。我们使用 16X2 LCD 来显示电流值。电流传感器 （Vout） 的输出引脚连接到 7^千^PIC的引脚，即AN4，用于读取模拟电压。

此外，PIC 的引脚连接如下表所示

S.No： 引脚编号 引脚名称 已连接到 1 21 RD2 液晶显示器的 RS 2 22 RD3 液晶显示器的E 3 27 RD4 液晶屏D4 4 28 RD5 液晶屏D5 5 29 RD6 液晶屏D6 6 30 RD7 液晶屏D7 7 7 AN4 当前塞斯诺的沃特

您可以在面包板上构建此数字电流表电路或使用性能板。如果您一直遵循PIC教程，那么您还可以重用我们用于学习PIC微控制器的硬件。在这里，我们使用了与PIC微控制器一起为LED闪烁构建的相同 性能板 ，如下所示：

注意： 构建此板不是强制性的，您可以简单地按照电路图在面包板上构建电路，并使用任何转储器套件将程序转储到 PIC 微控制器中。

模拟：

在您实际使用硬件之前，也可以使用 Proteus 模拟此 电流表电路 。分配本教程末尾给出的代码的十六进制文件，然后单击播放按钮。您应该能够注意到LCD显示屏上的电流。我使用灯作为交流负载，您可以通过单击它来改变灯的内阻以改变流过它的电流。

如上图所示，电流表显示流过灯的实际电流约为 3.52 A，LCD 显示电流约为 3.6 A。但是，在实际情况下， 我们可能会得到高达0.2A的误差 。ADC值和电压（mV）也显示在LCD上，供您理解。

PIC微控制器编程：

如前所述，完整的代码可以在本文末尾找到。该代码是用注释行自我解释的，只涉及将LCD与PIC微控制器连接的概念，以及在PIC微控制器中使用ADC模块的概念，我们已经在之前的PIC微控制器学习教程中介绍过。

从传感器读取的值将不准确，因为电流是交流的并且还受到噪声的影响。因此，我们读取ADC值20次并将其平均以获得适当的电流值，如下面的代码所示。

我们使用上面解释的相同公式来计算电压和电流值。

复制for (int i=0; i<20;i++) //Read value for 20 Times { adc=0; adc=ADC_Read(4); //Read ADC Voltage = adc*4.8828; //Calculate the Voltage if (Voltage>=2500) //If the current is positive Amps += ((Voltage-2500)/18.5); else if (Voltage<=2500) //If the current is negative Amps += ((2500-Voltage)/18.5); } Amps/=20; //Average the value that was read for 20 times

由于该项目也可以读取交流电流，因此电流也将是负的和正的。也就是说，输出电压值将高于和低于2500mV。因此，如下图所示，我们更改了负电流和正电流的公式，以便我们不会得到负值。

复制if (Voltage>=2500) //If the current is positive Amps += ((Voltage-2500)/18.5); else if (Voltage<=2500) //If the current is negative Amps += ((2500-Voltage)/18.5);

使用 30A 电流传感器：

如果您需要测量超过 5A 的电流，您可以简单地购买 ACS712-30A 模块并以相同的方式连接它，并通过将 18.5 替换为 0.66 来更改以下代码行，如下所示：

复制if (Voltage>=2500) //If the current is positive Amps += ((Voltage-2500)/0.66); else if (Voltage<=2500) //If the current is negative Amps += ((2500-Voltage)/0.66);

如果要测量低电流，还可以使用AVR微控制器检查100mA电流表。

加工：

一旦您对PIC微控制器进行了编程并准备好了硬件。只需打开负载和PIC微控制器的电源，您应该能够看到电流通过LCD屏幕上显示的电线。

注意： 如果您使用的是 ASC7125A 模块，请确保您的负载消耗不超过 5A，同时使用更高规格的导线作为载流导体。

复制/* Digital Ammeter for PIC16F877A * Code by: B.Aswinth Raj * Dated: 27-07-2017 * More details at: www.CircuitDigest.com */ #define _XTAL_FREQ 20000000 #define RS RD2 #define EN RD3 #define D4 RD4 #define D5 RD5 #define D6 RD6 #define D7 RD7 #include #pragma config FOSC = HS // Oscillator Selection bits (HS oscillator) #pragma config WDTE = OFF // Watchdog Timer Enable bit (WDT disabled) #pragma config PWRTE = ON // Power-up Timer Enable bit (PWRT enabled) #pragma config BOREN = ON // Brown-out Reset Enable bit (BOR enabled) #pragma config LVP = OFF // Low-Voltage (Single-Supply) In-Circuit Serial Programming Enable bit (RB3 is digital I/O, HV on MCLR must be used for programming) #pragma config CPD = OFF // Data EEPROM Memory Code Protection bit (Data EEPROM code protection off) #pragma config WRT = OFF // Flash Program Memory Write Enable bits (Write protection off; all program memory may be written to by EECON control) #pragma config CP = OFF // Flash Program Memory Code Protection bit (Code protection off) //LCD Functions Developed by Circuit Digest. void Lcd_SetBit(char data_bit) //Based on the Hex value Set the Bits of the Data Lines { if(data_bit& 1) D4 = 1; else D4 = 0; if(data_bit& 2) D5 = 1; else D5 = 0; if(data_bit& 4) D6 = 1; else D6 = 0; if(data_bit& 8) D7 = 1; else D7 = 0; } void Lcd_Cmd(char a) { RS = 0; Lcd_SetBit(a); //Incoming Hex value EN = 1; __delay_ms(4); EN = 0; } void Lcd_Clear() { Lcd_Cmd(0); //Clear the LCD Lcd_Cmd(1); //Move the curser to first position } void Lcd_Set_Cursor(char a, char b) { char temp,z,y; if(a== 1) { temp = 0x80 + b – 1; //80H is used to move the curser z = temp>>4; //Lower 8-bits y = temp & 0x0F; //Upper 8-bits Lcd_Cmd(z); //Set Row Lcd_Cmd(y); //Set Column } else if(a== 2) { temp = 0xC0 + b – 1; z = temp>>4; //Lower 8-bits y = temp & 0x0F; //Upper 8-bits Lcd_Cmd(z); //Set Row Lcd_Cmd(y); //Set Column } } void Lcd_Start() { Lcd_SetBit(0x00); for(int i=1065244; i<=0; i–) NOP(); Lcd_Cmd(0x03); __delay_ms(5); Lcd_Cmd(0x03); __delay_ms(11); Lcd_Cmd(0x03); Lcd_Cmd(0x02); //02H is used for Return home -> Clears the RAM and initializes the LCD Lcd_Cmd(0x02); //02H is used for Return home -> Clears the RAM and initializes the LCD Lcd_Cmd(0x08); //Select Row 1 Lcd_Cmd(0x00); //Clear Row 1 Display Lcd_Cmd(0x0C); //Select Row 2 Lcd_Cmd(0x00); //Clear Row 2 Display Lcd_Cmd(0x06); } void Lcd_Print_Char(char data) //Send 8-bits through 4-bit mode { char Lower_Nibble,Upper_Nibble; Lower_Nibble = data&0x0F; Upper_Nibble = data&0xF0; RS = 1; // => RS = 1 Lcd_SetBit(Upper_Nibble>>4); //Send upper half by shifting by 4 EN = 1; for(int i=2130483; i<=0; i–) NOP(); EN = 0; Lcd_SetBit(Lower_Nibble); //Send Lower half EN = 1; for(int i=2130483; i<=0; i–) NOP(); EN = 0; } void Lcd_Print_String(char *a) { int i; for(i=0;a[i]!=\\0;i++) Lcd_Print_Char(a[i]); //Split the string using pointers and call the Char function } /*****End of LCD Functions*****/ //**ADC FUnctions***// void ADC_Initialize() { ADCON0 = 0b01000001; //ADC ON and Fosc/16 is selected ADCON1 = 0b11000000; // Internal reference voltage is selected } unsigned int ADC_Read(unsigned char channel) { ADCON0 &= 0x11000101; //Clearing the Channel Selection Bits ADCON0 |= channel<<3; //Setting the required Bits __delay_ms(2); //Acquisition time to charge hold capacitor GO_nDONE = 1; //Initializes A/D Conversion while(GO_nDONE); //Wait for A/D Conversion to complete return ((ADRESH<<8)+ADRESL); //Returns Result } //***End of ADC Functions***// int main() { int adc=0; //Variable to read ADC value int a1,a2,a3,a4; //Variable to split ADC value into char int Voltage; //Variable to store voltage int vl1,vl2,vl3,vl4; //Variable to split Voltage value into char int Amps; //Variable to store Amps value int Am1,Am2,Am3,Am4; //Variable to split Amps value into char TRISD = 0x00; //PORTD declared as output for interfacing LCD TRISA4 =1; //AN4 declared as input ADC_Initialize(); Lcd_Start(); Lcd_Clear(); while(1) { /***Current Calculation*****/ for (int i=0; i<20;i++) //Read value for 20 Times { adc=0; adc=ADC_Read(4); //Read ADC Voltage = adc*4.8828; //Calculate the Voltage if (Voltage>=2500) //If the current is positive Amps += ((Voltage-2500)/18.5); else if (Voltage<=2500) //If the current is negative Amps += ((2500-Voltage)/18.5); } Amps/=20; //Average the value that was read for 20 times /******Current Calculation******/ //**Display current**// Am1 = (Amps/100)%10; Am2 = (Amps/10)%10; Am3 = (Amps/1)%10; Lcd_Set_Cursor(1,1); Lcd_Print_String(“Current: “); Lcd_Print_Char(Am1+0); Lcd_Print_Char(Am2+0); Lcd_Print_Char(.); Lcd_Print_Char(Am3+0); //**Display ADC**// a1 = (adc/1000)%10; a2 = (adc/100)%10; a3 = (adc/10)%10; a4 = (adc/1)%10; Lcd_Set_Cursor(2,1); Lcd_Print_String(“ADC:”); Lcd_Print_Char(a1+0); Lcd_Print_Char(a2+0); Lcd_Print_Char(a3+0); Lcd_Print_Char(a4+0); //**Display Voltage**// vl1 = (Voltage/1000)%10; vl2 = (Voltage/100)%10; vl3 = (Voltage/10)%10; vl4 = (Voltage/1)%10; Lcd_Print_String(” V:”); Lcd_Print_Char(vl1+0); Lcd_Print_Char(vl2+0); Lcd_Print_Char(vl3+0); Lcd_Print_Char(vl4+0); } return 0; }