一种智能电流电压表的制作方法
一种智能电流电压表的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电流电压测量装置，具体地说是一种智能电流电压表。
【背景技术】
[0002]数字万用表的设计和开发，已经有多种类型和款式。但是现行的万用表，只能单一的测量电流或电压，不能同时显示负载设备的电流和电压，且万用表内部需用保险丝保护，一旦设备烧毁造成短路很容易造成万用表损坏。直流稳压源可以同时显示电压和电流，且能够有效的保护自己以及负载设备，但直流稳压源的成本昂贵，不太适合批量的测试。
[0003]现有的电流电压测量装置在测量负载设备电流电压的时候需要在电路中预留测试点，无法对电路的电流电压进行实时监控。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明提出了一种成本相对较低的智能电流电压表，其不仅能够同时显示电压和电流值，而且能够实时测量电流电压。
[0005]本发明解决其技术问题采取的技术方案是:一种智能电流电压表，其特征是，包括电源输入模块、整流模块、单片机控制电路、AD采集电路、负载电流采集电路、按键电路、数码管显示电路和电源输出控制模块，所述电源输入模块的输入端与外接电源相连，电源输入模块的输出端经过整流模块与单片机控制电路的电源端相连，所述AD采集电路和负载电流采集电路的输入端分别与电源输入模块相连，AD采集电路和负载电流采集电路的输出端分别与单片机控制电路的信号输入端相连，所述的按键电路和数码管显示电路分别与单片机控制电路相连；所述电源输出控制模块的输入端与电源输入模块的输出端相连，电源输出控制模块的输出端与被测量负载设备的电源端相连，电源输出控制模块的控制端与单片机控制电路相连。
[0006]进一步地，该智能电流电压表还包括保护电路，所述保护电路分别与电源输出模块和单片机控制电路相连。
[0007]进一步地，该智能电流电压表还包括指示灯电路，所述指示灯电路与单片机控制电路相连。
[0008]进一步地，该智能电流电压表还包括报警电路，所述报警电路分别与单片机控制电路相连。
[0009]优选地，
[0010]所述电源输入模块包括电源输入端子J2和电源输入端子J3 ;
[0011]所述整流模块包括流芯片U6、电容C8、电容C9、电感LI和稳压二极管D4，所述整流芯片U6的Vin端分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，整流芯片U6的Vout端串联电感LI后与3V3电源端相连，所述稳压二极管D4的负极分别与整流芯片U6的Vout端和电感LI的一端相连，稳压二极管D4的正极接地，所述电容C8的一端与整流芯片U6的Vin端相连，电容C8的另一端接地，所述电容C9的一端与电感LI的另一端和整流芯片U6的FB端相连，电容C9的另一端接地；
[0012]所述单片机控制电路包括单片机U1、电容Cl、电容C2、电容C3和晶振Y1，所述单片机Ul的VDD端与3V3电源端相连，单片机Ul的XTALl和XTAL2脚上分别与晶振Yl的两端相连，所述晶振Yl的两端分别连接电容Cl和电容C2后接地，所述电容C3的一端与单片机Ul的VDD端相连，电容C3的另一端接地；
[0013]所述AD采集电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、可调电阻RPl和电容C4，所述电阻R3与单片机Ul的AD-1nput端相连，电阻R3的另一端分别与电容C4的一端、可调电阻RPl的一端、可调电阻RPl的可调端和电阻Rl的一端相连，电阻Rl的另一端与3V3电源端相连，电容C4的另一端和可调电阻RPl的另一端串联电阻R6后接地；所述电阻R4的一端与单片机Ul的Voltage端相连，电阻R4的另一端分别与电阻R2的一端和电阻R5的一端相连，电阻R2的另一端分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，电阻R5的另一端接地；
[0014]所述负载电流采集电路包括电流检测放大器U5、电阻R16、电阻R17和电容C7，所述电流检测放大器U5的RS+端分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，电流检测放大器U5的SHD端和GND端接地，电流检测放大器U5的OUT端分别与电阻R17的一端、电容C7的一端和单片机Ul的current端相连，电流检测放大器U5的RS-端与RS端相连，电流检测放大器U5的SIG端串联电阻R16后接地，电阻R17的另一端和电容C7的另一端分别接地；
[0015]所述按键电路包括电阻R10、电阻R11、开关SI和开关S2，所述电阻RlO的一端与3V3电源端相连，另一端分别与单片机Ul的KEY-Cha端和开关SI的一端相连，开关SI的另一端接地，所述电阻Rll的一端与3V3电源端相连，另一端分别与单片机Ul的KEY-Res端和开关S2的一端相连，开关S2的另一端接地；
[0016]所述数码管显示电路包括数码管驱动芯片U2、第一共阳数码管U3、第二共阳数码管U4，电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C5和电容C6，所述数码管驱动芯片U2的STB端、CLK端和D1端分别与单片机Ul的STB端、CLK端和D1端相连，数码管驱动芯片U2的SEG1、SEG2、SEG3、SEG4、SEG5、SEG6、SEG7、SEG8端分别与第一共阳数码管U3和第二共阳数码管U4的SEGA、SEGB, SEGC, SE⑶、SEGE, SEGF, SEGG, SEGH端相连，数码管驱动芯片U2的VDD端分别与电容C5的一端、电容C6的一端和3V3电源端相连，电容C5的另一端和电容C6的另一端分别接地，数码管驱动芯片U2的STB端、CLK端和D1端分别串联电阻R15、电阻R14和电阻R13后与3V3电源端相连；所述第一共阳数码管U3的L1、L2、L3和L4端分别与数码管驱动芯片U2的GER1、GER2、GER3和GER4端相连，所述第二共阳数码管U4的L1、L2、L3和L4端分别与数码管驱动芯片U2的GER5、GER6、GER7和GER8端相连；
[0017]所述电源输出控制模块包括电阻R18、电阻R19、二极管D5、第二三极管Q2、继电器K1、电源输出端子J4和电源输出端子J5，电源输出端子J4电源输出端子J5的输入端并联后通过继电器Kl的常开触点分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，继电器Kl线圈的一端分别与3V3电源端、电阻R18的一端和二极管D5的负极相连，继电器Kl线圈的另一端分别与二极管D5的正极和第二三极管Q2的集电极相连，电阻R18的另一端分别与电阻R19的一端和第二三极管Q2的基极相连，电阻R19的另一端与单片机Ul的JDQ端相连，第二三极管Q2的发射极接地。
[0018]优选地，所述保护电路包括电阻R20、电阻R21、电阻R22和放大器U7，所述放大器U7的正极输入端串联电阻R20后与RS端相连，放大器U7的负极输入端串联电阻R22后与3V3电源端相连，放大器U7的输出端串联电阻R21后与单片机Ul的CHK端相连，放大器U7的正极电源端与3V3电源端相连，放大器U7的负极电源端接地。
[0019]优选地，所述指示灯电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、发光二极管D1、发光二极管D2和发光二极管D3，所述发光二极管Dl的正极串联电阻R7后与3V3电源端相连，所述发光二极管D2的正极串联电阻R8后与单片机Ul的R UN端相连，所述发光二极管D3的正极串联电阻R9后与单片机Ul的WORK端相连，发光二极管Dl的负极、发光二极管D2的负极和发光二极管D3的负极分别接地；
[0020]优选地，所述报警电路包括电阻R2、第一三极管Ql和蜂鸣器LS1，所述第一三极管Ql的基极串联电阻R12后与单片机Ul的BEEP端相连，第一三极管Ql的集电极串联蜂鸣器LSl后与3V3电源端相连，第一三极管Ql的发射极接地。
[0021]优选地，所述单片机Ul采用S3F9454/S3F94C4单片机。
[0022]优选地，所述单片机控制电路还包括烧录接口 Jl，所述烧录接口 Jl与单片机Ul相连。
[0023]本发明的有益效果如下:
[0024]本发明的智能电流电压表串联在被测负载设备的供电线路中，能够实时检测电路的电流电压变化情况，直观地显示被测负载设备的工作电流和工作电压，从而可以更为直观的查看被测负载设备的运行情况，单片机对采集的数据进行分析并通过电源输出控制模块可以控制被测负载设备的运行，解决了现有电流电压表在测试的时候需要在电路预留测试点且不能对电路进行实时监控的问题。
[0025]本发明同时设计有两个电源输入端子，有效支持5V-36V宽电压电源输入，能够在不同电压的电路中使用；通过设计AD采集电路和负载电流采集电路，并在数码管显示电路设计有两个共阳数码管，可以同时测量电流值和电压值，并将电流值和电压值进行同时显示；采用单片机控制电路作为处理器降低了成本；通过设置保护电路进行防反接保护，对被测负载设备进行有效保护。
【附图说明】
[0026]图1为本发明的应用连接示意图；
[0027]图2为本发明的结构示意图；
[0028]图3为本发明所述电源输入模块的电路图；
[0029]图4为本发明所述整流模块的电路图；
[0030]图5为本发明所述单片机控制电路的电路图；
[0031]图6为本发明所述单片机烧录接口的电路图；
[0032]图7为本发明所述AD采集电路的电路图；
[0033]图8为本发明所述负载电流采集电路的电路图；
[0034]图9为本发明所述指示灯电路的电路图；
[0035]图10为本发明所述报警电路的电路图；
[0036]图11为本发明所述按键电路的电路图；
[0037]图12为本发明所述数码管显示电路的电路图；
[0038]图13为本发明所述电源输出控制模块的电路图；
[0039]图14为本发明所述保护电路的电路图。
【具体实施方式】
[0040]为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过【具体实施方式】，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
[0041]如图1所示，将本发明的智能电流电压表串联在被测负载设备的供电线路中，该智能电流电压表支持5V-36V宽电压电源输入，能够设置过流值，具有输出防短路、防反接和过流保护的功能，通过串接在被测负载设备的供电线路中，可以实时检测电路的电流电压变化，直观显示被测负载设备的工作电流和工作电压，，从而可以更为直观的查看设备运行情况，进而控制被测负载设备的运行。
[0042]如图2所示，本发明的一种智能电流电压表，它包括电源输入模块、整流模块、单片机控制电路、AD采集电路、负载电流采集电路、指示灯电路、报警电路、按键电路、数码管显示电路、电源输出控制模块和保护电路，所述电源输入模块的输入端与外接电源相连，电源输入模块的输出端经过整流模块与单片机控制电路的电源端相连，所述AD采集电路和负载电流采集电路的输入端分别与电源输入模块相连，AD采集电路和负载电流采集电路的输出端分别与单片机控制电路的信号输入端相连，所述的指示灯电路、报警电路、按键电路和数码管显示电路分别与单片机控制电路相连；所述电源输出控制模块的输入端与电源输入模块的输出端相连，电源输出控制模块的输出端与被测量负载设备的电源端相连，电源输出控制模块的控制端与单片机控制电路相连；所述保护电路分别与电源输出模块和单片机控制电路相连。
[0043]如图3所示，所述的电源输入模块包括电源输入端子J2和电源输入端子J3 ;该智能电流电压表虽然同时设计有电源输入端子J2和电源输入端子J3，但它们并非同时与外界电源相连，而是在具体实施过程中根据被测负载设备的接口需要进行选择后与外界电源相连。
[0044]如图4所示，所述整流模块包括流芯片U6、电容C8、电容C9、电感LI和稳压二极管D4，所述整流芯片U6的Vin端分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，整流芯片U6的Vout端串联电感LI后与3V3电源端相连，所述稳压二极管D4的负极分别与整流芯片U6的Vout端和电感LI的一端相连，稳压二极管D4的正极接地，所述电容C8的一端与整流芯片U6的Vin端相连，电容C8的另一端接地，所述电容C9的一端与电感LI的另一端和整流芯片U6的FB端相连，电容C9的另一端接地。输入电源经过CS旁路下地后通过U6整流芯片，整流输出3.3V电源给系统供电。整流芯片U6采用LM2596-3V3芯片，电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端接到整流芯片U6的Vin端，经过整流后从整流芯片U6的Vout端输出，输出先通过稳压二极管D4下到大地，再经过电感LI反馈回芯片FB管脚，后经电容C8和电容C9滤除杂波，最后输出干净的3.3V电源，为该智能电流电压表提供工作电压。
[0045]如图5和图6所示，所述单片机控制电路包括单片机Ul、电容Cl、电容C2、电容C3、晶振Yl和烧录接口 J1，所述单片机Ul的VDD端与3V3电源端相连，单片机Ul的XTALl和XTAL2脚上分别与晶振Yl的两端相连，所述晶振Yl的两端分别连接电容Cl和电容C2后接地，所述电容C3的一端与单片机Ul的VDD端相连，电容C3的另一端接地；所述烧录接口Jl通过SDA端、SCL端和RESET端与单片机Ul相连。所述单片机Ul采用S3F9454单片机，S3F9454单片机还连接有一个烧录接口 Jl。整流模块输出的3.3V电源给单片机Ul供电，晶振Yl产生时钟信号使之正常工作。单片机Ul通过STB端、CLK端、D1端控制数码管驱动芯片工作，通过AD-1nput端、Voltage端、Current端采集D采集电路和负载电流采集电路的数据，通过Run端、Work端控制2个指示灯，通过KEY-Cha端、KEY-Res端连接两个按键，通过BEER端控制报警电路报警，通过SDA端、SCL端、RESET端与烧录接口 Jl相连，以便进行单片机Ul的烧录，通过CHK端采集保护电路的输出信号，通过JDQ端控制电源输出控制模块的输出。
[0046]如图7所示，所述AD采集电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、可调电阻RPl和电容C4，所述电阻R3与单 片机Ul的AD-1nput端相连，电阻R3的另一端分别与电容C4的一端、可调电阻RPl的一端、可调电阻RPl的可调端和电阻Rl的一端相连，电阻Rl的另一端与3V3电源端相连，电容C4的另一端和可调电阻RPl的另一端串联电阻R6后接地，用于测量输入的过流值；所述电阻R4的一端与单片机Ul的Voltage端相连，电阻R4的另一端分别与电阻R2的一端和电阻R5的一端相连，电阻R2的另一端分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，电阻R5的另一端接地，用于测量输入电压。首先通过分压电阻对被测负载设备的电压进行处理，然后通过AD-1nput和Voltage端发送给单片机Ul进行计算得出最终值测量值，图7中A点为采集到的电压值。
[0047]如图8所示，所述负载电流采集电路包括电流检测放大器U5、电阻R16、电阻R17和电容C7，所述电流检测放大器U5的RS+端分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，电流检测放大器U5的SHD端和GND端接地，电流检测放大器U5的OUT端分别与电阻R17的一端、电容C7的一端和单片机Ul的current端相连，电流检测放大器U5的RS-端与RS端相连，电流检测放大器U5的SIG端串联电阻R16后接地，电阻R17的另一端和电容C7的另一端分别接地。负载电流首先通过电流检测放大器U5内部的采集电阻把电流信号转化成电压信号，然后再通过电阻R17和电容C7进行整合后输出到单片机Ul的AD管脚，从而完成电流的测量。
[0048]如图9所示，所述指示灯电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、发光二极管D1、发光二极管D2和发光二极管D3，所述发光二极管Dl的正极串联电阻R7后与3V3电源端相连，所述发光二极管D2的正极串联电阻R8后与单片机Ul的RUN端相连，所述发光二极管D3的正极串联电阻R9后与单片机Ul的WORK端相连，发光二极管Dl的负极、发光二极管D2的负极和发光二极管D3的负极分别接地；3.3V电源端经由R7和Dl接到地，实现了 3.3V的电源通断指示；单片机Ul的Run端经由R8和D2接到地，实现了单片机Ul的是否运行指示；单片机Ul的Work端经由R9和D3接到地，实现了单片机Ul的是否工作指示。
[0049]如图10所示，所述报警电路包括电阻R12、第一三极管Ql和蜂鸣器LSI，所述第一三极管Ql的基极串联电阻R12后与单片机Ul的BEEP端相连，第一三极管Ql的集电极串联蜂鸣器LSl后与3V3电源端相连，第一三极管Ql的发射极接地。如果发现异常情况，通过单片机Ul的BEER端控制第一三极管Ql驱动控制蜂鸣器进行报警。
[0050]如图11所示，所述按键电路包括电阻R10、电阻R11、开关SI和开关S2，所述电阻RlO的一端与3V3电源端相连，另一端分别与单片机Ul的KEY-Cha端和开关SI的一端相连，开关SI的另一端接地，所述电阻Rll的一端与3V3电源端相连，另一端分别与单片机Ul的KEY-Res端和开关S2的一端相连，开关S2的另一端接地。通过开关SI和开关S2来进行单片机Ul的控制操作。
[0051]如图12所示，所述数码管显示电路包括数码管驱动芯片U2、第一共阳数码管U3、第二共阳数码管U4，电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C5和电容C6，所述数码管驱动芯片U2的STB端、CLK端和D1端分别与单片机Ul的STB端、CLK端和D1端相连，数码管驱动芯片 U2 的 SEG1、SEG2、SEG3、SEG4、SEG5、SEG6、SEG7、SEG8 端分别与第一共阳数码管 U3 和第二共阳数码管U4的SEGA、SEGB, SEGC, SE⑶、SEGE, SEGF, SEGG, SEGH端相连，数码管驱动芯片U2的VDD端分别与电容C5的一端、电容C6的一端和3V3电源端相连，电容C5的另一端和电容C6的另一端分别接地，数码管驱动芯片U2的STB端、CLK端和D1端分别串联电阻R15、电阻R14和电阻R13后与3V3电源端相连；所述第一共阳数码管U3的L1、L2、L3和L4端分别与数码管驱动芯片U2的GER1、GER2、GER3和GER4端相连，所述第二共阳数码管U4的L1、L2、L3和L4端分别与数码管驱动芯片U2的GER5、GER6、GER7和GER8端相连。数码管驱动芯片U2采用TM1638芯片，TM1638芯片的1、2、3、13、14和15引脚均为空管脚，第一共阳数码管U3和第二共阳数码管U4均采用4位共阳数码管，电容C5和电容C6的并联电路设置在靠近数码管驱动芯片U2的位置。单片机Ul通过STB、CLK、D10端驱动数码管驱动芯片U2来控制第一共阳数码管U3和第二共阳数码管U4进行同时显示电流值和电压值。
[0052]如图13所示，所述电源输出控制模块包括电阻R18、电阻R19、二极管D5、第二三极管Q2、继电器K1、电源输出端子J4和电源输出端子J5，电源输出端子J4和电源输出端子J5的输入端并联后通过串接继电器Kl的常开触点后分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，继电器Kl线圈的一端分别与3V3电源端、电阻R18的一端和二极管D5的负极相连，继电器Kl线圈的另一端分别与二极管D5的正极和第二三极管Q2的集电极相连，电阻R18的另一端分别与电阻R19的一端和第二三极管Q2的基极相连，电阻R19的另一端与单片机Ul的JDQ端相连，第二三极管Q2的发射极接地。单片机Ul的控制信号通过限流电阻R19来驱动第二三极管Q2使继电器Kl线圈通电从而来控制电源输出控制模块的通断，电阻R18为上拉电阻提升单片机Ul的驱动能力，二极管D5可以抑制继电器的瞬间尚压。
[0053]如图14所示，所述保护电路包括电阻R20、电阻R21、电阻R22和放大器U7，所述放大器U7的正极输入端串联电阻R20后与RS端相连，放大器U7的负极输入端串联电阻R22后与3V3电源端相连，放大器U7的输出端串联电阻R21后与单片机Ul的CHK端相连，放大器U7的正极电源端与3V3电源端相连，放大器U7的负极电源端接地。通过电阻R20、电阻R21、电阻R22和放大器U7组成了防反接电路，通过比较电源输出控制模块的输出端电压与3.3V电压的高低来判断输出的正确与否，最后的结果通过放大器U7的I脚输出给单片机Ul O
[0054] 以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种智能电流电压表，其特征是，包括电源输入模块、整流模块、单片机控制电路、AD采集电路、负载电流采集电路、按键电路、数码管显示电路和电源输出控制模块，所述电源输入模块的输入端与外接电源相连，电源输入模块的输出端经过整流模块与单片机控制电路的电源端相连，所述AD采集电路和负载电流采集电路的输入端分别与电源输入模块相连，AD采集电路和负载电流采集电路的输出端分别与单片机控制电路的信号输入端相连，所述的按键电路和数码管显示电路分别与单片机控制电路相连；所述电源输出控制模块的输入端与电源输入模块的输出端相连，电源输出控制模块的输出端与被测量负载设备的电源端相连，电源输出控制模块的控制端与单片机控制电路相连。2.根据权利要求1所述的一种智能电流电压表，其特征是，还包括保护电路，所述保护电路分别 与电源输出模块和单片机控制电路相连。3.根据权利要求1所述的一种智能电流电压表，其特征是，还包括指示灯电路，所述指示灯电路与单片机控制电路相连。4.根据权利要求1所述的一种智能电流电压表，其特征是，还包括报警电路，所述报警电路分别与单片机控制电路相连。5.根据权利要求1至4任一项所述的一种智能电流电压表，其特征是， 所述电源输入模块包括电源输入端子J2和电源输入端子J3 ; 所述整流模块包括流芯片U6、电容C8、电容C9、电感LI和稳压二极管D4，所述整流芯片U6的Vin端分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，整流芯片U6的Vout端串联电感LI后与3V3电源端相连，所述稳压二极管D4的负极分别与整流芯片U6的Vout端和电感LI的一端相连，稳压二极管D4的正极接地，所述电容C8的一端与整流芯片U6的Vin端相连，电容C8的另一端接地，所述电容C9的一端与电感LI的另一端和整流芯片U6的FB端相连，电容C9的另一端接地； 所述单片机控制电路包括单片机U1、电容Cl、电容C2、电容C3和晶振Y1，所述单片机Ul的VDD端与3V3电源端相连，单片机Ul的XTALl和XTAL2脚上分别与晶振Yl的两端相连，所述晶振Yl的两端分别连接电容Cl和电容C2后接地，所述电容C3的一端与单片机Ul的VDD端相连，电容C3的另一端接地； 所述AD采集电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、可调电阻RPl和电容C4，所述电阻R3与单片机Ul的AD-1nput端相连，电阻R3的另一端分别与电容C4的一端、可调电阻RPl的一端、可调电阻RPl的可调端和电阻Rl的一端相连，电阻Rl的另一端与3V3电源端相连，电容C4的另一端和可调电阻RPl的另一端串联电阻R6后接地；所述电阻R4的一端与单片机Ul的Voltage端相连，电阻R4的另一端分别与电阻R2的一端和电阻R5的一端相连，电阻R2的另一端分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，电阻R5的另一端接地； 所述负载电流采集电路包括电流检测放大器U5、电阻R16、电阻R17和电容C7，所述电流检测放大器U5的RS+端分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，电流检测放大器U5的SHD端和GND端接地，电流检测放大器U5的OUT端分别与电阻R17的一端、电容C7的一端和单片机Ul的current端相连，电流检测放大器U5的RS-端与RS端相连，电流检测放大器U5的SIG端串联电阻R16后接地，电阻R17的另一端和电容C7的另一端分别接地； 所述按键电路包括电阻R10、电阻R11、开关SI和开关S2，所述电阻RlO的一端与3V3电源端相连，另一端分别与单片机Ul的KEY-Cha端和开关SI的一端相连，开关SI的另一端接地，所述电阻Rll的一端与3V3电源端相连，另一端分别与单片机Ul的KEY-Res端和开关S2的一端相连，开关S2的另一端接地； 所述数码管显示电路包括数码管驱动芯片U2、第一共阳数码管U3、第二共阳数码管U4，电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C5和电容C6，所述数码管驱动芯片U2的STB端、CLK端和D1端分别与单片机Ul的STB端、CLK端和D1端相连，数码管驱动芯片U2的SEGl、SEG2、SEG3、SEG4、SEG5、SEG6、SEG7、SEG8端分别与第一共阳数码管U3和第二共阳数码管U4 的 SEGA、SEGB, SEGC, SE⑶、SEGE, SEGF, SEGG, SEGH 端相连，数码管驱动芯片 U2 的 VDD 端分别与电容C5的一端、电容C6的一端和3V3电源端相连，电容C5的另一端和电容C6的另一端分别接地，数码管驱动芯片U2的STB端、CLK端和D1端分别串联电阻R15、电阻R14和电阻R13后与3V3电源端相连；所述第一共阳数码管U3的L1、L2、L3和L4端分别与数码管驱动芯片U2的GER1、GER2、GER3和GER4端相连，所述第二共阳数码管U4的L1、L2、L3和L4端分别与数码管驱动芯片U2的GER5、GER6、GER7和GER8端相连； 所述电源输出控制模块包括电阻R18、电阻R19、二极管D5、第二三极管Q2、继电器K1、电源输出端子J4和电源输出端子J5，电源输出端子J4和电源输出端子J5的输入端并联后通过继电器Kl的常开触点分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，继电器Kl线圈的一端分别与3V3电源端、电阻R18的一端和二极管D5的负极相连，继电器Kl线圈的另一端分别与二极管D5的正极和第二三极管Q2的集电极相连，电阻R18的另一端分别与电阻R19的一端和第二三极管Q2的基极相连，电阻R19的另一端与单片机Ul的JDQ端相连，第二三极管Q2的发射极接地。6.根据权利要求5所述的一种智能电流电压表，其特征是，所述保护电路包括电阻R20、电阻R21、电阻R22和放大器U7，所述放大器U7的正极输入端串联电阻R20后与RS端相连，放大器U7的负极输入端串联电阻R22后与3V3电源端相连，放大器U7的输出端串联电阻R21后与单片机Ul的CHK端相连，放大器U7的正极电源端与3V3电源端相连，放大器U7的负极电源端接地。7.根据权利要求5所述的一种智能电流电压表，其特征是，所述指示灯电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、发光二极管D1、发光二极管D2和发光二极管D3，所述发光二极管Dl的正极串联电阻R7后与3V3电源端相连，所述发光二极管D2的正极串联电阻R8后与单片机Ul的RUN端相连，所述发光二极管D3的正极串联电阻R9后与单片机Ul的WORK端相连，发光二极管Dl的负极、发光二极管D2的负极和发光二极管D3的负极分别接地。8.根据权利要求5所述的一种智能电流电压表，其特征是，所述报警电路包括电阻R12、第一三极管Ql和蜂鸣器LSl，所述第一三极管Ql的基极串联电阻R12后与单片机Ul的BEEP端相连，第一三极管Ql的集电极串联蜂鸣器LSl后与3V3电源端相连，第一三极管Ql的发射极接地。9.根据权利要求5所述的一种智能电流电压表，其特征是，所述单片机Ul采用S3F9454/S3F94C4 单片机。10.根据权利要求5所述的一种智能电流电压表，其特征是，所述单片机控制电路还包括烧录接口 JI，所述烧录接口 JI与单片机Ui相连。
【专利摘要】一种智能电流电压表，它包括电源输入模块、整流模块、单片机控制电路、AD采集电路、负载电流采集电路、按键电路、数码管显示电路和电源输出控制模块，电源输入模块的输入端与外接电源相连，输出端经过整流模块与单片机控制电路的电源端相连，AD采集电路和负载电流采集电路的输入端分别与电源输入模块相连，输出端分别与单片机控制电路的信号输入端相连，按键电路和数码管显示电路分别与单片机控制电路相连；电源输出控制模块的输入端与电源输入模块的输出端相连，输出端与被测量负载设备的电源端相连，控制端与单片机控制电路相连。它串联在被测负载设备的供电线路中，能够实时检测电路的电流电压变化情况，直观地显示出工作电流和工作电压。
【IPC分类】G01R19/25
【公开号】CN104897955
【申请号】CN201510362747
【发明人】王翔志
【申请人】济南中维世纪科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月26日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电流电压测量装置，具体地说是一种智能电流电压表。
【背景技术】
[0002]数字万用表的设计和开发，已经有多种类型和款式。但是现行的万用表，只能单一的测量电流或电压，不能同时显示负载设备的电流和电压，且万用表内部需用保险丝保护，一旦设备烧毁造成短路很容易造成万用表损坏。直流稳压源可以同时显示电压和电流，且能够有效的保护自己以及负载设备，但直流稳压源的成本昂贵，不太适合批量的测试。
[0003]现有的电流电压测量装置在测量负载设备电流电压的时候需要在电路中预留测试点，无法对电路的电流电压进行实时监控。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明提出了一种成本相对较低的智能电流电压表，其不仅能够同时显示电压和电流值，而且能够实时测量电流电压。
[0005]本发明解决其技术问题采取的技术方案是:一种智能电流电压表，其特征是，包括电源输入模块、整流模块、单片机控制电路、AD采集电路、负载电流采集电路、按键电路、数码管显示电路和电源输出控制模块，所述电源输入模块的输入端与外接电源相连，电源输入模块的输出端经过整流模块与单片机控制电路的电源端相连，所述AD采集电路和负载电流采集电路的输入端分别与电源输入模块相连，AD采集电路和负载电流采集电路的输出端分别与单片机控制电路的信号输入端相连，所述的按键电路和数码管显示电路分别与单片机控制电路相连；所述电源输出控制模块的输入端与电源输入模块的输出端相连，电源输出控制模块的输出端与被测量负载设备的电源端相连，电源输出控制模块的控制端与单片机控制电路相连。
[0006]进一步地，该智能电流电压表还包括保护电路，所述保护电路分别与电源输出模块和单片机控制电路相连。
[0007]进一步地，该智能电流电压表还包括指示灯电路，所述指示灯电路与单片机控制电路相连。
[0008]进一步地，该智能电流电压表还包括报警电路，所述报警电路分别与单片机控制电路相连。
[0009]优选地，
[0010]所述电源输入模块包括电源输入端子J2和电源输入端子J3 ;
[0011]所述整流模块包括流芯片U6、电容C8、电容C9、电感LI和稳压二极管D4，所述整流芯片U6的Vin端分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，整流芯片U6的Vout端串联电感LI后与3V3电源端相连，所述稳压二极管D4的负极分别与整流芯片U6的Vout端和电感LI的一端相连，稳压二极管D4的正极接地，所述电容C8的一端与整流芯片U6的Vin端相连，电容C8的另一端接地，所述电容C9的一端与电感LI的另一端和整流芯片U6的FB端相连，电容C9的另一端接地；
[0012]所述单片机控制电路包括单片机U1、电容Cl、电容C2、电容C3和晶振Y1，所述单片机Ul的VDD端与3V3电源端相连，单片机Ul的XTALl和XTAL2脚上分别与晶振Yl的两端相连，所述晶振Yl的两端分别连接电容Cl和电容C2后接地，所述电容C3的一端与单片机Ul的VDD端相连，电容C3的另一端接地；
[0013]所述AD采集电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、可调电阻RPl和电容C4，所述电阻R3与单片机Ul的AD-1nput端相连，电阻R3的另一端分别与电容C4的一端、可调电阻RPl的一端、可调电阻RPl的可调端和电阻Rl的一端相连，电阻Rl的另一端与3V3电源端相连，电容C4的另一端和可调电阻RPl的另一端串联电阻R6后接地；所述电阻R4的一端与单片机Ul的Voltage端相连，电阻R4的另一端分别与电阻R2的一端和电阻R5的一端相连，电阻R2的另一端分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，电阻R5的另一端接地；
[0014]所述负载电流采集电路包括电流检测放大器U5、电阻R16、电阻R17和电容C7，所述电流检测放大器U5的RS+端分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，电流检测放大器U5的SHD端和GND端接地，电流检测放大器U5的OUT端分别与电阻R17的一端、电容C7的一端和单片机Ul的current端相连，电流检测放大器U5的RS-端与RS端相连，电流检测放大器U5的SIG端串联电阻R16后接地，电阻R17的另一端和电容C7的另一端分别接地；
[0015]所述按键电路包括电阻R10、电阻R11、开关SI和开关S2，所述电阻RlO的一端与3V3电源端相连，另一端分别与单片机Ul的KEY-Cha端和开关SI的一端相连，开关SI的另一端接地，所述电阻Rll的一端与3V3电源端相连，另一端分别与单片机Ul的KEY-Res端和开关S2的一端相连，开关S2的另一端接地；
[0016]所述数码管显示电路包括数码管驱动芯片U2、第一共阳数码管U3、第二共阳数码管U4，电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C5和电容C6，所述数码管驱动芯片U2的STB端、CLK端和D1端分别与单片机Ul的STB端、CLK端和D1端相连，数码管驱动芯片U2的SEG1、SEG2、SEG3、SEG4、SEG5、SEG6、SEG7、SEG8端分别与第一共阳数码管U3和第二共阳数码管U4的SEGA、SEGB, SEGC, SE⑶、SEGE, SEGF, SEGG, SEGH端相连，数码管驱动芯片U2的VDD端分别与电容C5的一端、电容C6的一端和3V3电源端相连，电容C5的另一端和电容C6的另一端分别接地，数码管驱动芯片U2的STB端、CLK端和D1端分别串联电阻R15、电阻R14和电阻R13后与3V3电源端相连；所述第一共阳数码管U3的L1、L2、L3和L4端分别与数码管驱动芯片U2的GER1、GER2、GER3和GER4端相连，所述第二共阳数码管U4的L1、L2、L3和L4端分别与数码管驱动芯片U2的GER5、GER6、GER7和GER8端相连；
[0017]所述电源输出控制模块包括电阻R18、电阻R19、二极管D5、第二三极管Q2、继电器K1、电源输出端子J4和电源输出端子J5，电源输出端子J4电源输出端子J5的输入端并联后通过继电器Kl的常开触点分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，继电器Kl线圈的一端分别与3V3电源端、电阻R18的一端和二极管D5的负极相连，继电器Kl线圈的另一端分别与二极管D5的正极和第二三极管Q2的集电极相连，电阻R18的另一端分别与电阻R19的一端和第二三极管Q2的基极相连，电阻R19的另一端与单片机Ul的JDQ端相连，第二三极管Q2的发射极接地。
[0018]优选地，所述保护电路包括电阻R20、电阻R21、电阻R22和放大器U7，所述放大器U7的正极输入端串联电阻R20后与RS端相连，放大器U7的负极输入端串联电阻R22后与3V3电源端相连，放大器U7的输出端串联电阻R21后与单片机Ul的CHK端相连，放大器U7的正极电源端与3V3电源端相连，放大器U7的负极电源端接地。
[0019]优选地，所述指示灯电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、发光二极管D1、发光二极管D2和发光二极管D3，所述发光二极管Dl的正极串联电阻R7后与3V3电源端相连，所述发光二极管D2的正极串联电阻R8后与单片机Ul的R UN端相连，所述发光二极管D3的正极串联电阻R9后与单片机Ul的WORK端相连，发光二极管Dl的负极、发光二极管D2的负极和发光二极管D3的负极分别接地；
[0020]优选地，所述报警电路包括电阻R2、第一三极管Ql和蜂鸣器LS1，所述第一三极管Ql的基极串联电阻R12后与单片机Ul的BEEP端相连，第一三极管Ql的集电极串联蜂鸣器LSl后与3V3电源端相连，第一三极管Ql的发射极接地。
[0021]优选地，所述单片机Ul采用S3F9454/S3F94C4单片机。
[0022]优选地，所述单片机控制电路还包括烧录接口 Jl，所述烧录接口 Jl与单片机Ul相连。
[0023]本发明的有益效果如下:
[0024]本发明的智能电流电压表串联在被测负载设备的供电线路中，能够实时检测电路的电流电压变化情况，直观地显示被测负载设备的工作电流和工作电压，从而可以更为直观的查看被测负载设备的运行情况，单片机对采集的数据进行分析并通过电源输出控制模块可以控制被测负载设备的运行，解决了现有电流电压表在测试的时候需要在电路预留测试点且不能对电路进行实时监控的问题。
[0025]本发明同时设计有两个电源输入端子，有效支持5V-36V宽电压电源输入，能够在不同电压的电路中使用；通过设计AD采集电路和负载电流采集电路，并在数码管显示电路设计有两个共阳数码管，可以同时测量电流值和电压值，并将电流值和电压值进行同时显示；采用单片机控制电路作为处理器降低了成本；通过设置保护电路进行防反接保护，对被测负载设备进行有效保护。
【附图说明】
[0026]图1为本发明的应用连接示意图；
[0027]图2为本发明的结构示意图；
[0028]图3为本发明所述电源输入模块的电路图；
[0029]图4为本发明所述整流模块的电路图；
[0030]图5为本发明所述单片机控制电路的电路图；
[0031]图6为本发明所述单片机烧录接口的电路图；
[0032]图7为本发明所述AD采集电路的电路图；
[0033]图8为本发明所述负载电流采集电路的电路图；
[0034]图9为本发明所述指示灯电路的电路图；
[0035]图10为本发明所述报警电路的电路图；
[0036]图11为本发明所述按键电路的电路图；
[0037]图12为本发明所述数码管显示电路的电路图；
[0038]图13为本发明所述电源输出控制模块的电路图；
[0039]图14为本发明所述保护电路的电路图。
【具体实施方式】
[0040]为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过【具体实施方式】，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
[0041]如图1所示，将本发明的智能电流电压表串联在被测负载设备的供电线路中，该智能电流电压表支持5V-36V宽电压电源输入，能够设置过流值，具有输出防短路、防反接和过流保护的功能，通过串接在被测负载设备的供电线路中，可以实时检测电路的电流电压变化，直观显示被测负载设备的工作电流和工作电压，，从而可以更为直观的查看设备运行情况，进而控制被测负载设备的运行。
[0042]如图2所示，本发明的一种智能电流电压表，它包括电源输入模块、整流模块、单片机控制电路、AD采集电路、负载电流采集电路、指示灯电路、报警电路、按键电路、数码管显示电路、电源输出控制模块和保护电路，所述电源输入模块的输入端与外接电源相连，电源输入模块的输出端经过整流模块与单片机控制电路的电源端相连，所述AD采集电路和负载电流采集电路的输入端分别与电源输入模块相连，AD采集电路和负载电流采集电路的输出端分别与单片机控制电路的信号输入端相连，所述的指示灯电路、报警电路、按键电路和数码管显示电路分别与单片机控制电路相连；所述电源输出控制模块的输入端与电源输入模块的输出端相连，电源输出控制模块的输出端与被测量负载设备的电源端相连，电源输出控制模块的控制端与单片机控制电路相连；所述保护电路分别与电源输出模块和单片机控制电路相连。
[0043]如图3所示，所述的电源输入模块包括电源输入端子J2和电源输入端子J3 ;该智能电流电压表虽然同时设计有电源输入端子J2和电源输入端子J3，但它们并非同时与外界电源相连，而是在具体实施过程中根据被测负载设备的接口需要进行选择后与外界电源相连。
[0044]如图4所示，所述整流模块包括流芯片U6、电容C8、电容C9、电感LI和稳压二极管D4，所述整流芯片U6的Vin端分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，整流芯片U6的Vout端串联电感LI后与3V3电源端相连，所述稳压二极管D4的负极分别与整流芯片U6的Vout端和电感LI的一端相连，稳压二极管D4的正极接地，所述电容C8的一端与整流芯片U6的Vin端相连，电容C8的另一端接地，所述电容C9的一端与电感LI的另一端和整流芯片U6的FB端相连，电容C9的另一端接地。输入电源经过CS旁路下地后通过U6整流芯片，整流输出3.3V电源给系统供电。整流芯片U6采用LM2596-3V3芯片，电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端接到整流芯片U6的Vin端，经过整流后从整流芯片U6的Vout端输出，输出先通过稳压二极管D4下到大地，再经过电感LI反馈回芯片FB管脚，后经电容C8和电容C9滤除杂波，最后输出干净的3.3V电源，为该智能电流电压表提供工作电压。
[0045]如图5和图6所示，所述单片机控制电路包括单片机Ul、电容Cl、电容C2、电容C3、晶振Yl和烧录接口 J1，所述单片机Ul的VDD端与3V3电源端相连，单片机Ul的XTALl和XTAL2脚上分别与晶振Yl的两端相连，所述晶振Yl的两端分别连接电容Cl和电容C2后接地，所述电容C3的一端与单片机Ul的VDD端相连，电容C3的另一端接地；所述烧录接口Jl通过SDA端、SCL端和RESET端与单片机Ul相连。所述单片机Ul采用S3F9454单片机，S3F9454单片机还连接有一个烧录接口 Jl。整流模块输出的3.3V电源给单片机Ul供电，晶振Yl产生时钟信号使之正常工作。单片机Ul通过STB端、CLK端、D1端控制数码管驱动芯片工作，通过AD-1nput端、Voltage端、Current端采集D采集电路和负载电流采集电路的数据，通过Run端、Work端控制2个指示灯，通过KEY-Cha端、KEY-Res端连接两个按键，通过BEER端控制报警电路报警，通过SDA端、SCL端、RESET端与烧录接口 Jl相连，以便进行单片机Ul的烧录，通过CHK端采集保护电路的输出信号，通过JDQ端控制电源输出控制模块的输出。
[0046]如图7所示，所述AD采集电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、可调电阻RPl和电容C4，所述电阻R3与单 片机Ul的AD-1nput端相连，电阻R3的另一端分别与电容C4的一端、可调电阻RPl的一端、可调电阻RPl的可调端和电阻Rl的一端相连，电阻Rl的另一端与3V3电源端相连，电容C4的另一端和可调电阻RPl的另一端串联电阻R6后接地，用于测量输入的过流值；所述电阻R4的一端与单片机Ul的Voltage端相连，电阻R4的另一端分别与电阻R2的一端和电阻R5的一端相连，电阻R2的另一端分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，电阻R5的另一端接地，用于测量输入电压。首先通过分压电阻对被测负载设备的电压进行处理，然后通过AD-1nput和Voltage端发送给单片机Ul进行计算得出最终值测量值，图7中A点为采集到的电压值。
[0047]如图8所示，所述负载电流采集电路包括电流检测放大器U5、电阻R16、电阻R17和电容C7，所述电流检测放大器U5的RS+端分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，电流检测放大器U5的SHD端和GND端接地，电流检测放大器U5的OUT端分别与电阻R17的一端、电容C7的一端和单片机Ul的current端相连，电流检测放大器U5的RS-端与RS端相连，电流检测放大器U5的SIG端串联电阻R16后接地，电阻R17的另一端和电容C7的另一端分别接地。负载电流首先通过电流检测放大器U5内部的采集电阻把电流信号转化成电压信号，然后再通过电阻R17和电容C7进行整合后输出到单片机Ul的AD管脚，从而完成电流的测量。
[0048]如图9所示，所述指示灯电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、发光二极管D1、发光二极管D2和发光二极管D3，所述发光二极管Dl的正极串联电阻R7后与3V3电源端相连，所述发光二极管D2的正极串联电阻R8后与单片机Ul的RUN端相连，所述发光二极管D3的正极串联电阻R9后与单片机Ul的WORK端相连，发光二极管Dl的负极、发光二极管D2的负极和发光二极管D3的负极分别接地；3.3V电源端经由R7和Dl接到地，实现了 3.3V的电源通断指示；单片机Ul的Run端经由R8和D2接到地，实现了单片机Ul的是否运行指示；单片机Ul的Work端经由R9和D3接到地，实现了单片机Ul的是否工作指示。
[0049]如图10所示，所述报警电路包括电阻R12、第一三极管Ql和蜂鸣器LSI，所述第一三极管Ql的基极串联电阻R12后与单片机Ul的BEEP端相连，第一三极管Ql的集电极串联蜂鸣器LSl后与3V3电源端相连，第一三极管Ql的发射极接地。如果发现异常情况，通过单片机Ul的BEER端控制第一三极管Ql驱动控制蜂鸣器进行报警。
[0050]如图11所示，所述按键电路包括电阻R10、电阻R11、开关SI和开关S2，所述电阻RlO的一端与3V3电源端相连，另一端分别与单片机Ul的KEY-Cha端和开关SI的一端相连，开关SI的另一端接地，所述电阻Rll的一端与3V3电源端相连，另一端分别与单片机Ul的KEY-Res端和开关S2的一端相连，开关S2的另一端接地。通过开关SI和开关S2来进行单片机Ul的控制操作。
[0051]如图12所示，所述数码管显示电路包括数码管驱动芯片U2、第一共阳数码管U3、第二共阳数码管U4，电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C5和电容C6，所述数码管驱动芯片U2的STB端、CLK端和D1端分别与单片机Ul的STB端、CLK端和D1端相连，数码管驱动芯片 U2 的 SEG1、SEG2、SEG3、SEG4、SEG5、SEG6、SEG7、SEG8 端分别与第一共阳数码管 U3 和第二共阳数码管U4的SEGA、SEGB, SEGC, SE⑶、SEGE, SEGF, SEGG, SEGH端相连，数码管驱动芯片U2的VDD端分别与电容C5的一端、电容C6的一端和3V3电源端相连，电容C5的另一端和电容C6的另一端分别接地，数码管驱动芯片U2的STB端、CLK端和D1端分别串联电阻R15、电阻R14和电阻R13后与3V3电源端相连；所述第一共阳数码管U3的L1、L2、L3和L4端分别与数码管驱动芯片U2的GER1、GER2、GER3和GER4端相连，所述第二共阳数码管U4的L1、L2、L3和L4端分别与数码管驱动芯片U2的GER5、GER6、GER7和GER8端相连。数码管驱动芯片U2采用TM1638芯片，TM1638芯片的1、2、3、13、14和15引脚均为空管脚，第一共阳数码管U3和第二共阳数码管U4均采用4位共阳数码管，电容C5和电容C6的并联电路设置在靠近数码管驱动芯片U2的位置。单片机Ul通过STB、CLK、D10端驱动数码管驱动芯片U2来控制第一共阳数码管U3和第二共阳数码管U4进行同时显示电流值和电压值。
[0052]如图13所示，所述电源输出控制模块包括电阻R18、电阻R19、二极管D5、第二三极管Q2、继电器K1、电源输出端子J4和电源输出端子J5，电源输出端子J4和电源输出端子J5的输入端并联后通过串接继电器Kl的常开触点后分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，继电器Kl线圈的一端分别与3V3电源端、电阻R18的一端和二极管D5的负极相连，继电器Kl线圈的另一端分别与二极管D5的正极和第二三极管Q2的集电极相连，电阻R18的另一端分别与电阻R19的一端和第二三极管Q2的基极相连，电阻R19的另一端与单片机Ul的JDQ端相连，第二三极管Q2的发射极接地。单片机Ul的控制信号通过限流电阻R19来驱动第二三极管Q2使继电器Kl线圈通电从而来控制电源输出控制模块的通断，电阻R18为上拉电阻提升单片机Ul的驱动能力，二极管D5可以抑制继电器的瞬间尚压。
[0053]如图14所示，所述保护电路包括电阻R20、电阻R21、电阻R22和放大器U7，所述放大器U7的正极输入端串联电阻R20后与RS端相连，放大器U7的负极输入端串联电阻R22后与3V3电源端相连，放大器U7的输出端串联电阻R21后与单片机Ul的CHK端相连，放大器U7的正极电源端与3V3电源端相连，放大器U7的负极电源端接地。通过电阻R20、电阻R21、电阻R22和放大器U7组成了防反接电路，通过比较电源输出控制模块的输出端电压与3.3V电压的高低来判断输出的正确与否，最后的结果通过放大器U7的I脚输出给单片机Ul O
[0054] 以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种智能电流电压表，其特征是，包括电源输入模块、整流模块、单片机控制电路、AD采集电路、负载电流采集电路、按键电路、数码管显示电路和电源输出控制模块，所述电源输入模块的输入端与外接电源相连，电源输入模块的输出端经过整流模块与单片机控制电路的电源端相连，所述AD采集电路和负载电流采集电路的输入端分别与电源输入模块相连，AD采集电路和负载电流采集电路的输出端分别与单片机控制电路的信号输入端相连，所述的按键电路和数码管显示电路分别与单片机控制电路相连；所述电源输出控制模块的输入端与电源输入模块的输出端相连，电源输出控制模块的输出端与被测量负载设备的电源端相连，电源输出控制模块的控制端与单片机控制电路相连。2.根据权利要求1所述的一种智能电流电压表，其特征是，还包括保护电路，所述保护电路分别 与电源输出模块和单片机控制电路相连。3.根据权利要求1所述的一种智能电流电压表，其特征是，还包括指示灯电路，所述指示灯电路与单片机控制电路相连。4.根据权利要求1所述的一种智能电流电压表，其特征是，还包括报警电路，所述报警电路分别与单片机控制电路相连。5.根据权利要求1至4任一项所述的一种智能电流电压表，其特征是， 所述电源输入模块包括电源输入端子J2和电源输入端子J3 ; 所述整流模块包括流芯片U6、电容C8、电容C9、电感LI和稳压二极管D4，所述整流芯片U6的Vin端分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，整流芯片U6的Vout端串联电感LI后与3V3电源端相连，所述稳压二极管D4的负极分别与整流芯片U6的Vout端和电感LI的一端相连，稳压二极管D4的正极接地，所述电容C8的一端与整流芯片U6的Vin端相连，电容C8的另一端接地，所述电容C9的一端与电感LI的另一端和整流芯片U6的FB端相连，电容C9的另一端接地； 所述单片机控制电路包括单片机U1、电容Cl、电容C2、电容C3和晶振Y1，所述单片机Ul的VDD端与3V3电源端相连，单片机Ul的XTALl和XTAL2脚上分别与晶振Yl的两端相连，所述晶振Yl的两端分别连接电容Cl和电容C2后接地，所述电容C3的一端与单片机Ul的VDD端相连，电容C3的另一端接地； 所述AD采集电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、可调电阻RPl和电容C4，所述电阻R3与单片机Ul的AD-1nput端相连，电阻R3的另一端分别与电容C4的一端、可调电阻RPl的一端、可调电阻RPl的可调端和电阻Rl的一端相连，电阻Rl的另一端与3V3电源端相连，电容C4的另一端和可调电阻RPl的另一端串联电阻R6后接地；所述电阻R4的一端与单片机Ul的Voltage端相连，电阻R4的另一端分别与电阻R2的一端和电阻R5的一端相连，电阻R2的另一端分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，电阻R5的另一端接地； 所述负载电流采集电路包括电流检测放大器U5、电阻R16、电阻R17和电容C7，所述电流检测放大器U5的RS+端分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，电流检测放大器U5的SHD端和GND端接地，电流检测放大器U5的OUT端分别与电阻R17的一端、电容C7的一端和单片机Ul的current端相连，电流检测放大器U5的RS-端与RS端相连，电流检测放大器U5的SIG端串联电阻R16后接地，电阻R17的另一端和电容C7的另一端分别接地； 所述按键电路包括电阻R10、电阻R11、开关SI和开关S2，所述电阻RlO的一端与3V3电源端相连，另一端分别与单片机Ul的KEY-Cha端和开关SI的一端相连，开关SI的另一端接地，所述电阻Rll的一端与3V3电源端相连，另一端分别与单片机Ul的KEY-Res端和开关S2的一端相连，开关S2的另一端接地； 所述数码管显示电路包括数码管驱动芯片U2、第一共阳数码管U3、第二共阳数码管U4，电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C5和电容C6，所述数码管驱动芯片U2的STB端、CLK端和D1端分别与单片机Ul的STB端、CLK端和D1端相连，数码管驱动芯片U2的SEGl、SEG2、SEG3、SEG4、SEG5、SEG6、SEG7、SEG8端分别与第一共阳数码管U3和第二共阳数码管U4 的 SEGA、SEGB, SEGC, SE⑶、SEGE, SEGF, SEGG, SEGH 端相连，数码管驱动芯片 U2 的 VDD 端分别与电容C5的一端、电容C6的一端和3V3电源端相连，电容C5的另一端和电容C6的另一端分别接地，数码管驱动芯片U2的STB端、CLK端和D1端分别串联电阻R15、电阻R14和电阻R13后与3V3电源端相连；所述第一共阳数码管U3的L1、L2、L3和L4端分别与数码管驱动芯片U2的GER1、GER2、GER3和GER4端相连，所述第二共阳数码管U4的L1、L2、L3和L4端分别与数码管驱动芯片U2的GER5、GER6、GER7和GER8端相连； 所述电源输出控制模块包括电阻R18、电阻R19、二极管D5、第二三极管Q2、继电器K1、电源输出端子J4和电源输出端子J5，电源输出端子J4和电源输出端子J5的输入端并联后通过继电器Kl的常开触点分别与电源输入端子J2和电源输入端子J3的VIN端相连，继电器Kl线圈的一端分别与3V3电源端、电阻R18的一端和二极管D5的负极相连，继电器Kl线圈的另一端分别与二极管D5的正极和第二三极管Q2的集电极相连，电阻R18的另一端分别与电阻R19的一端和第二三极管Q2的基极相连，电阻R19的另一端与单片机Ul的JDQ端相连，第二三极管Q2的发射极接地。6.根据权利要求5所述的一种智能电流电压表，其特征是，所述保护电路包括电阻R20、电阻R21、电阻R22和放大器U7，所述放大器U7的正极输入端串联电阻R20后与RS端相连，放大器U7的负极输入端串联电阻R22后与3V3电源端相连，放大器U7的输出端串联电阻R21后与单片机Ul的CHK端相连，放大器U7的正极电源端与3V3电源端相连，放大器U7的负极电源端接地。7.根据权利要求5所述的一种智能电流电压表，其特征是，所述指示灯电路包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、发光二极管D1、发光二极管D2和发光二极管D3，所述发光二极管Dl的正极串联电阻R7后与3V3电源端相连，所述发光二极管D2的正极串联电阻R8后与单片机Ul的RUN端相连，所述发光二极管D3的正极串联电阻R9后与单片机Ul的WORK端相连，发光二极管Dl的负极、发光二极管D2的负极和发光二极管D3的负极分别接地。8.根据权利要求5所述的一种智能电流电压表，其特征是，所述报警电路包括电阻R12、第一三极管Ql和蜂鸣器LSl，所述第一三极管Ql的基极串联电阻R12后与单片机Ul的BEEP端相连，第一三极管Ql的集电极串联蜂鸣器LSl后与3V3电源端相连，第一三极管Ql的发射极接地。9.根据权利要求5所述的一种智能电流电压表，其特征是，所述单片机Ul采用S3F9454/S3F94C4 单片机。10.根据权利要求5所述的一种智能电流电压表，其特征是，所述单片机控制电路还包括烧录接口 JI，所述烧录接口 JI与单片机Ui相连。
【专利摘要】一种智能电流电压表，它包括电源输入模块、整流模块、单片机控制电路、AD采集电路、负载电流采集电路、按键电路、数码管显示电路和电源输出控制模块，电源输入模块的输入端与外接电源相连，输出端经过整流模块与单片机控制电路的电源端相连，AD采集电路和负载电流采集电路的输入端分别与电源输入模块相连，输出端分别与单片机控制电路的信号输入端相连，按键电路和数码管显示电路分别与单片机控制电路相连；电源输出控制模块的输入端与电源输入模块的输出端相连，输出端与被测量负载设备的电源端相连，控制端与单片机控制电路相连。它串联在被测负载设备的供电线路中，能够实时检测电路的电流电压变化情况，直观地显示出工作电流和工作电压。
【IPC分类】G01R19/25
【公开号】CN104897955
【申请号】CN201510362747
【发明人】王翔志
【申请人】济南中维世纪科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月26日
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