CN106199168A - 一种用于单片机的多功能电压电流采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于单片机的多功能电压电流采集系统，由调理电路模块和隔离电路模块相连接构成，需要采集的电压、电流输入所述调理电路模块进行电压转换；所述调理电路模块输出端与隔离电路模块输入端相连，所述隔离电路模块输出端与单片机A/D模块相连。本发明可以采集3V‑500V的电压和任意大小的电流以及采集单、双电源供电的电压电流；本发明采用普通电子器件制成，构造简单，制造成本低，适用范围宽；还由于采用光耦隔离，可以保护单片机。

Description

一种用于单片机的多功能电压电流采集系统

技术领域

本发明涉及电压电流采集，更具体是涉及一种用于单片机的多功能电压电流采集系统，应用于各种需要采集电压电流的电路中。

背景技术

很多电路系统中，如双向DC-DC变换器、智能变电站蓄电池组检测系统、电池管理系统等都需要采集电压、电流数据，并通过单片机进行数据处理。而单片机A/D模块的输入电压不能超过3V，因此，在采集系统中需要对电压电流进行处理，使输入单片机的最大输入电压不大于3V。而目前市场上出售的相关产品大多为直流或交流的电压传感器和电流传感器，所转换的电压规格固定，不灵活，且可转换的电压范围小，适用面窄，不能满足使用需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题和不足，为了满足使用需求，提供一种用于单片机的多功能电压电流采集系统。

本发明是以HCNR201A线性光耦为核心设计电路，用于解决电路系统中电压电流采集的问题。本发明可以采集的最高直流电压以达到500V；本发明可以采集的最高交流电压可以达到250V；本发明可采集任意大小的电流。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种用于单片机的多功能电压电流采集系统，由调理电路模块1和隔离电路模块2相连接构成，需要采集的电压、电流输入所述调理电路模块1进行电压转换；所述调理电路模块1输出端与隔离电路模块2输入端相连，所述隔离电路模块2输出端与单片机A/D模块相连。

其中，所述调理电路模块1由第二电阻R2一端连接第二电位器W2的一个最外端和第二跳线TX2的一端，第二电阻R2另一端连接第三电位器W3的一个最外端和第二跳线TX2的另一端；第三电阻R3一端连接第二电容C2的一端和第三跳线TX3的中间端，第三电阻R3另一端连接第二电容C2的另一端、第六跳线TX6的一端和第二运放U1B的同相输入端；第四电阻R4一端连接第三电容C3的一端和第四跳线TX4的中间端，第四电阻R4另一端连接第三电容C3的另一端、第二运放U1B的反相输入端和第四电位器W4的一个最外端；第十一电阻R11一端接第一电源a，另一端接第六电位器W6的一个最外端和第十二电阻R12的一端；第十二电阻R12一端接第十一电阻R11的一端和第六电位器W6的一个最外端，另一端接第六跳线TX6的一端；第一电容C1一端接第一跳线TX1的一个最外端、第三跳线TX3的一个最外端和第四跳线TX4的一个最外端，另一端接第一接口J1的b端口、第三跳线TX3的一个最外端、第四跳线TX4的一个最外端、第七跳线TX7的一端和第四测试点IN4；第二电容C2一端接第三电阻R3的一端和第三跳线TX3的中间端，第二电容C2另一端接第三电阻R3的另一端、第六跳线TX6的一端和第二运放U1B的同相输入端；第三电容C3一端接第四电阻R4的一端和第四跳线TX4的中间端，第三电容C3另一端接第四电阻R4的另一端、第二运放U1B的反相输入端和第四电位器W4的一个最外端；第四电容C4一端接第三电位器W3的中间端和第五跳线TX5的一个最外端，第四电容C4的另一端接第一地a和第一接口J1的c端口；第二电位器W2一个q最外端接第二电阻R2的一端和第二跳线TX2的一端，第二电位器W2的中间端接第一跳线TX1的一个最外端，第二电位器W2另一个最外端接第一跳线TX1的一个最外端；第三电位器W3的一个最外端接电阻R2的一端和第二跳线TX2的一端，第三电位器W3中间端接第四电容C4的一端和第五跳线TX5的一个最外端，第三电位器W3的另一个最外端接第一地a和第一接口J1的c端口；第四电位器W4的一个最外端接第四电阻R4的一端、第三电容C3的一端和第二运放U1B的反相输入端，第四电位器W4的中间端接第五跳线TX5的一个最外端和第二运放U1B的输出端，第四电位器W4的另一个最外端接第五跳线TX5的一个最外端和第二运放U1B的输出端；第六电位器W6一个最外端接第十一电阻R11的一端和第十二电阻R12的一端，第六电位器W6的中间端接第一地a，第六电位器W6的另一个最外端接第一地a；第一跳线TX1一个最外端接第二电位器W2的的一个最外端和中间端，第一跳线TX1的中间端接第一接口J1的a端口和第一测试点IN1，第一跳线TX1的另一个最外端接第一电容C1的一端、第三跳线TX3的一个最外端和第四跳线TX4的一个最外端；第二跳线TX2的一端接第二电阻R2的一端和第二电位器W2的一个最外端，第二跳线TX2的另一端接第二电阻R2的另一端和第三电位器W3的一个最外端；第三跳线TX3的一个最外端接第一接口J1的b端口、第一电容C1的一端、第4跳线TX4的一个最外端、第七跳线TX7的一个最外端和第四测试点IN4，第三跳线TX3的中间端接电阻第三R3的一端和第二电容C2的一端，第三跳线TX3的另一个最外端接第一电容C1的一端、第一跳线TX1的一个最外端和第四跳线TX4的一个最外端；第四跳线TX4的一个最外端接第一跳线TX1的一个最外端、第一电容C1的一端和第三跳线TX3的一个最外端，第四跳线TX4的中间端接电阻第三R4的一端和第三电容C3的一端，第四跳线TX4的另一个最外端接第一接口J1的b端口、第三跳线TX3的一个最外端、第一电容C1的一端、第七跳线TX7的一端和第四测试点IN4；第五跳线TX5的一个最外端接第四电位器W4的一个最外端、第四电位器W4的中间端和第二运放U1B的输出端，第五跳线TX5的中间端接第二测试点IN2,第五跳线TX5的另一个最外端接第三电位器W3的中间端和第四电容C4的一端；第六跳线TX6的一端接第十二电阻R12的一端，第六跳线TX6的另一端接第二电容C2的一端、第三电阻R3的一端和第二运放U1B的同相输入端；第七跳线TX7的一端接第一接口J1的b端口、第三跳线TX3的一个最外端、第四跳线TX4的一个最外端、第三跳线TX3的一个最外端和第四测试点IN4，第七跳线TX7的另一端接第一地a；第二运放U1B正极电源端接第一电源a，第二运放U1B负极电源端接第一地a组成。

所述隔离电路模块2由第一电阻R1一端接第一电源a，第一电阻R1另一端接第一电位器一个最外端和第五电阻R5的一端；第五电阻R5一端接第八跳线TX8的一端，第五电阻R5另一端接第一电阻R1一端和第一电位器W1一个最外端；第六电阻R6一端接第五跳线帽TX5的中间端和第二测试点IN2,第六电阻R6另一端接第八跳线TX8的一端、第一运放U1A的同相输入端和第五电容C5的一端；第七电阻R7一端接第一电源a，第七电阻R7另一端接第一运放U1A的正极电源端和第六电容C6的一端；第八电阻R8的一端接第一运放U1A的输出端、第七电容C7的一端和第三测试点IN3，第八电阻R8的另一端接第一光耦U1的2号引脚；第九电阻R9的一端接第一光耦U1的5号引脚和第三运放U2A的同相输入端，第九电阻R9的另一端接第二地b、第五测试点IN5和第二接口J2的c端口；第十电阻R10的一端接第三运放U2A的输出端和第三运放U2A的反相输入端，第十电阻R10的另一端接第六测试点IN6和第二接口J2的b端口；第五电容C5一端接第六电阻R6的一端、第八跳线帽TX8的一端和第一运放U1A的同相输入端，第五电容C5另一端接第一地a、第五电位器W5的一个最外端、第五电位器W5的中间端和第一运放U1A的负极电源端；第六电容C6一端接第七电阻R7的一端和第一运放U1A的正极电源端，第六电容C6的另一端接第一光耦U1的1号引脚；第七电容C7一端接第一运放U1A的输出端、第八电阻R8的一端和第三测试点IN3，第七电容C7一端接第一运放U1A的反相输入端、第五电位器W5的一个最外端和第一光耦U1的4号引脚；第一电位器W1一个最外端接第一电阻R1的一端和第五电阻R5的一端，第一电位器W1中间端接第一地a，第一电位器W1的另一个最外端接第一地a；第五电位器W5一个最外端接第一运放U1A的反相输入端、第七电容C7和第一光耦U1的4号引脚，第五电位器W5中间端接第一地a，第五电位器W5的另一端接第一地a；第八跳线TX8一端接第五电阻R5的一端，另一端接第六电阻R6的一端、电容C5的一端和第一运放U1A的同相输入端；第一运放U1A的负极电源端接第一地a；第一光耦U1的1号引脚接第一地a，第一光耦U1的3端口接第一电源a；第三运放U2A的正极电源端接第二电源b，第三运放U1A的负极电源端接第一地b；第二接口J2的a端口接第二电源b组成。

上述所述的第一电阻R1阻值为1kΩ；第二电阻R2阻值为100kΩ；第三电阻R3阻值为2kΩ；第四电阻R4阻值为2kΩ；第五电阻R5阻值为10kΩ；第六电阻R6阻值为10kΩ；第七电阻R7阻值为33Ω；第八电阻R8阻值为51Ω；第九电阻R9阻值为100kΩ；第十电阻R10阻值为10Ω；第十一电阻R11阻值为1kΩ；第十二电阻R12阻值为10kΩ；

第一电容C1为102电容；第二电容C2容值为220pF；第三电容C3容值为220pF；第四电容C4为102电容；第五电容C5为102电容；第六电容C6为104电容；第七电容C7为104电容；

第一电位器W1最大电阻为10kΩ；第二电位器W2最大电阻为100kΩ；第三电位器W3最大电阻为10kΩ；第四电位器W4最大电阻为100kΩ；第五电位器W5最大电阻为100kΩ；第六电位器W6最大电阻为10kΩ；

第一跳线TX1有3个跳线帽；第二跳线TX2有个跳线帽；第三跳线TX3有3个跳线帽；第四跳线TX4有3个跳线帽；第五跳线TX5有3个跳线帽；第六跳线TX6有2个跳线帽；第七跳线TX7有2个跳线帽；第八跳线TX8有2个跳线帽；

第一运放U1A为LM358运放；第二运放U1B为LM358运放；第三运放U2A为OPA 3.3V轨对轨运放；

第一光耦U1为HCNR201A线性光耦；

第一地a为与外电路相同的地；第二地b为与单片机相同的地；

第一电源a为直流电源5V；第二电源b为直流电源3.3V。

本发明的用于单片机的多功能电压电流采集系统的优点和有益效果：

1、本发明可以采集3V-500V的电压和采集任意大小的电流；

2、本发明可以采集单、双电源供电的电压电流；

3、本发明采用普通的电子器件制成，成本低。

4、本发明采用光耦隔离，可以保护单片机。

附图说明

图1为本发明的构造示意框图。

图2为调理电路模块1设计原理图。

图3为隔离电路模块2设计原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如附图1所示，一种用于单片机的多功能电压电流采集系统，由调理电路模块1和隔离电路模块2相连接构成，需要采集的电压、电流输入所述调理电路模块1进行电压转换；所述调理电路模块1输出端与隔离电路模块2输入端相连，所述隔离电路模块2输出端与单片机A/D模块相连。

所述调理电路模块1具体连接方式如附图2所示。第二电阻R2一端连接第二电位器W2的一个最外端和第二跳线TX2的一端，第二电阻R2另一端连接第三电位器W3的一个最外端和第二跳线TX2的另一端；第三电阻R3一端连接第二电容C2的一端和第三跳线TX3的中间端，第三电阻R3另一端连接第二电容C2的另一端、第六跳线TX6的一端和第二运放U1B的同相输入端；第四电阻R4一端连接第三电容C3的一端和第四跳线TX4的中间端，第四电阻R4另一端连接第三电容C3的另一端、第二运放U1B的反相输入端和第四电位器W4的一个最外端；第十一电阻R11一端接第一电源a，另一端接第六电位器W6的一个最外端和第十二电阻R12的一端；第十二电阻R12一端接第十一电阻R11的一端和第六电位器W6的一个最外端，另一端接第六跳线TX6的一端；第一电容C1一端接第一跳线TX1的一个最外端、第三跳线TX3的一个最外端和第四跳线TX4的一个最外端，另一端接第一接口J1的b端口、第三跳线TX3的一个最外端、第四跳线TX4的一个最外端、第七跳线TX7的一端和第四测试点IN4；第二电容C2一端接第三电阻R3的一端和第三跳线TX3的中间端，第二电容C2另一端接第三电阻R3的另一端、第六跳线TX6的一端和第二运放U1B的同相输入端；第三电容C3一端接第四电阻R4的一端和第四跳线TX4的中间端，第三电容C3另一端接第四电阻R4的另一端、第二运放U1B的反相输入端和第四电位器W4的一个最外端；第四电容C4一端接第三电位器W3的中间端和第五跳线TX5的一个最外端，第四电容C4的另一端接第一地a和第一接口J1的c端口；第二电位器W2一个q最外端接第二电阻R2的一端和第二跳线TX2的一端，第二电位器W2的中间端接第一跳线TX1的一个最外端，第二电位器W2另一个最外端接第一跳线TX1的一个最外端；第三电位器W3的一个最外端接电阻R2的一端和第二跳线TX2的一端，第三电位器W3中间端接第四电容C4的一端和第五跳线TX5的一个最外端，第三电位器W3的另一个最外端接第一地a和第一接口J1的c端口；第四电位器W4的一个最外端接第四电阻R4的一端、第三电容C3的一端和第二运放U1B的反相输入端，第四电位器W4的中间端接第五跳线TX5的一个最外端和第二运放U1B的输出端，第四电位器W4的另一个最外端接第五跳线TX5的一个最外端和第二运放U1B的输出端；第六电位器W6一个最外端接第十一电阻R11的一端和第十二电阻R12的一端，第六电位器W6的中间端接第一地a，第六电位器W6的另一个最外端接第一地a；第一跳线TX1一个最外端接第二电位器W2的的一个最外端和中间端，第一跳线TX1的中间端接第一接口J1的a端口和第一测试点IN1，第一跳线TX1的另一个最外端接第一电容C1的一端、第三跳线TX3的一个最外端和第四跳线TX4的一个最外端；第二跳线TX2的一端接第二电阻R2的一端和第二电位器W2的一个最外端，第二跳线TX2的另一端接第二电阻R2的另一端和第三电位器W3的一个最外端；第三跳线TX3的一个最外端接第一接口J1的b端口、第一电容C1的一端、第4跳线TX4的一个最外端、第七跳线TX7的一个最外端和第四测试点IN4，第三跳线TX3的中间端接电阻第三R3的一端和第二电容C2的一端，第三跳线TX3的另一个最外端接第一电容C1的一端、第一跳线TX1的一个最外端和第四跳线TX4的一个最外端；第四跳线TX4的一个最外端接第一跳线TX1的一个最外端、第一电容C1的一端和第三跳线TX3的一个最外端，第四跳线TX4的中间端接电阻第三R4的一端和第三电容C3的一端，第四跳线TX4的另一个最外端接第一接口J1的b端口、第三跳线TX3的一个最外端、第一电容C1的一端、第七跳线TX7的一端和第四测试点IN4；第五跳线TX5的一个最外端接第四电位器W4的一个最外端、第四电位器W4的中间端和第二运放U1B的输出端，第五跳线TX5的中间端接第二测试点IN2,第五跳线TX5的另一个最外端接第三电位器W3的中间端和第四电容C4的一端；第六跳线TX6的一端接第十二电阻R12的一端，第六跳线TX6的另一端接第二电容C2的一端、第三电阻R3的一端和第二运放U1B的同相输入端；第七跳线TX7的一端接第一接口J1的b端口、第三跳线TX3的一个最外端、第四跳线TX4的一个最外端、第三跳线TX3的一个最外端和第四测试点IN4，第七跳线TX7的另一端接第一地a；第二运放U1B正极电源端接第一电源a，第二运放U1B负极电源端接第一地a。

所述隔离电路模块2具体连接方式如附图3所示。第一电阻R1一端接第一电源a，第一电阻R1另一端接第一电位器一个最外端和第五电阻R5的一端；第五电阻R5一端接第八跳线TX8的一端，第五电阻R5另一端接第一电阻R1一端和第一电位器W1一个最外端；第六电阻R6一端接第五跳线帽TX5的中间端和第二测试点IN2,第六电阻R6另一端接第八跳线TX8的一端、第一运放U1A的同相输入端和第五电容C5的一端；第七电阻R7一端接第一电源a，第七电阻R7另一端接第一运放U1A的正极电源端和第六电容C6的一端；第八电阻R8的一端接第一运放U1A的输出端、第七电容C7的一端和第三测试点IN3，第八电阻R8的另一端接第一光耦U1的2号引脚；第九电阻R9的一端接第一光耦U1的5号引脚和第三运放U2A的同相输入端，第九电阻R9的另一端接第二地b、第五测试点IN5和第二接口J2的c端口；第十电阻R10的一端接第三运放U2A的输出端和第三运放U2A的反相输入端，第十电阻R10的另一端接第六测试点IN6和第二接口J2的b端口；第五电容C5一端接第六电阻R6的一端、第八跳线帽TX8的一端和第一运放U1A的同相输入端，第五电容C5另一端接第一地a、第五电位器W5的一个最外端、第五电位器W5的中间端和第一运放U1A的负极电源端；第六电容C6一端接第七电阻R7的一端和第一运放U1A的正极电源端，第六电容C6的另一端接第一光耦U1的1号引脚；第七电容C7一端接第一运放U1A的输出端、第八电阻R8的一端和第三测试点IN3，第七电容C7一端接第一运放U1A的反相输入端、第五电位器W5的一个最外端和第一光耦U1的4号引脚；第一电位器W1一个最外端接第一电阻R1的一端和第五电阻R5的一端，第一电位器W1中间端接第一地a，第一电位器W1的另一个最外端接第一地a；第五电位器W5一个最外端接第一运放U1A的反相输入端、第七电容C7和第一光耦U1的4号引脚，第五电位器W5中间端接第一地a，第五电位器W5的另一端接第一地a；第八跳线TX8一端接第五电阻R5的一端，另一端接第六电阻R6的一端、电容C5的一端和第一运放U1A的同相输入端；第一运放U1A的负极电源端接第一地a；第一光耦U1的1号引脚接第一地a，第一光耦U1的3端口接第一电源a；第三运放U2A的正极电源端接第二电源b，第三运放U1A的负极电源端接第一地b；第二接口J2的a端口接第二电源b。

所述调理电路模块1和隔离电路模块2中的元件参数为：第一电阻R1阻值为1kΩ；第二电阻R2阻值为100kΩ；第三电阻R3阻值为2kΩ；第四电阻R4阻值为2kΩ；第五电阻R5阻值为10kΩ；第六电阻R6阻值为10kΩ；第七电阻R7阻值为33Ω；第八电阻R8阻值为51Ω；第九电阻R9阻值为100kΩ；第十电阻R10阻值为10Ω；第十一电阻R11阻值为1kΩ；第十二电阻R12阻值为10kΩ；第一电容C1为102电容；第二电容C2容值为220pF；第三电容C3容值为220pF；第四电容C4为102电容；第五电容C5为102电容；第六电容C6为104电容；第七电容C7为104电容；第一电位器W1最大电阻为10kΩ；第二电位器W2最大电阻为100kΩ；第三电位器W3最大电阻为10kΩ；第四电位器W4最大电阻为100kΩ；第五电位器W5最大电阻为100kΩ；第六电位器W6最大电阻为10kΩ；第一跳线TX1有3个跳线帽；第二跳线TX2有个跳线帽；第三跳线TX3有3个跳线帽；第四跳线TX4有3个跳线帽；第五跳线TX5有3个跳线帽；第六跳线TX6有2个跳线帽；第七跳线TX7有2个跳线帽；第八跳线TX8有2个跳线帽；第一运放U1A为LM358运放；第二运放U1B为LM358运放；第三运放U2A为OPA 3.3V轨对轨运放；第一光耦U1为HCNR201A线性光耦；第一地a为与外电路相同的地；第二地b为与单片机相同的地；第一电源a为直流电源5V；第二电源b为直流电源3.3V。

本发明的用于单片机的多功能电压电流采集系统的使用方法，具体包括：

1.采集最大电压为100-500V直流电压的具体步骤是：

步骤一：将第一跳线TX1上端2个跳线帽相连，第五跳线TX5下端两个跳线帽相连，电压从第一接口J1的a端口和c端口接入。

步骤二：调节第二电位器W2和第三电位器W3，使得经过第二电位器W2、第二电阻R2和第三电位器W3分压，使得第二测试点IN2出测得最大电压为3V。测出3V,转到步骤三。调节时，第二电位器W2为粗调，可以快速降低电压；第三电位器W3为细调，可以缓慢降低电压。

步骤三：测量第六测试点IN6的电压是否为3V，是，该输出电压可连接至单片机；否，返回步骤二。

2.采集最大电压小于100V直流电压的具体步骤是：

步骤一：将第二跳线TX2的2个跳线帽相连，第一跳线TX1上端2个跳线帽相连，第五跳线TX5下端两个跳线帽相连，电压从第一接口J1的a端口和c端口接入。

步骤二：调节第二电位器W2和第三电位器W3，使得经过第二电位器W2、第二电阻R2和第三电位器W3分压，使得第二测试点IN2出测得最大电压为3V。测出3V,转到步骤三。调节时，第二电位器W2为粗调，可以快速降低电压；第三电位器W3为细调，可以缓慢降低电压。

步骤三：测量第六测试点IN6的电压是否为3V，是，该输出电压可连接至单片机；否，返回步骤二。

3.采集同相直流电流的具体步骤是：

步骤一：电流接入前，接入一个采样电阻用于测量电流大小。将第三跳线TX3下端两跳线帽相连，第四跳线TX4下端两跳线帽相连，第七跳线TX7两跳线帽相连，第一跳线TX1下端2个跳线帽相连，第五跳线TX5上端两个跳线帽相连。由于第三电阻R4阻值为2kΩ，第四电位器W4最大阻值为100kΩ，电流最大可放大50倍。

步骤二：调节第四电位器W4，测量第二测试点IN2的电压是否为3V，测量第六测试点IN6的电压是否为3V，是，该输出电压可连接至单片机；

4.采集反相直流电流的具体步骤是：

步骤一：电流接入前，接入一个采样电阻用于测量电流大小。将第三跳线TX3上端两跳线帽相连，第四跳线TX4上端两跳线帽相连，第七跳线TX7两跳线帽相连，第一跳线TX1下端2个跳线帽相连，第五跳线TX5上端两个跳线帽相连。由于第三电阻R3阻值为2kΩ，第四电位器W4最大阻值为100kΩ，电流最大可放大50倍。

步骤二：调节第四电位器W4，测量第二测试点IN2的电压是否为3V，测量第六测试点IN6的电压是否为3V，是，该输出电压可连接至单片机。

5.采集最大电压为100-250V交流电压的具体步骤是：

步骤一：将第一跳线TX1上端2个跳线帽相连，第五跳线TX5下端两个跳线帽相连，第八跳线TX8两跳线帽相连，电压从第一接口J1的a端口和c端口接入。

步骤二：调节第一电位器W1，测量第二测试点IN2的最小电压是否为0V以上，是，转到步骤三。

步骤三：调节第二电位器W2和第三电位器W3，使得经过第二电位器W2、第二电阻R2和第三电位器W3分压，使得第二测试点IN2出测得最大电压为3V。测出3V,转到步骤四。调节时，第二电位器W2为粗调，可以快速降低电压；第三电位器W3为细调，可以缓慢降低电压。

步骤四：测量第六测试点IN6的电压是否为3V，是，该输出电压可连接至单片机；否，返回步骤三。

6.采集最大电压小于100V交流电压的具体步骤是：

步骤一：将第二跳线TX2的2个跳线帽相连，第一跳线TX1上端2个跳线帽相连，第五跳线TX5下端两个跳线帽相连，第八跳线TX8两跳线帽相连，电压从第一接口J1的a端口和c端口接入。转到步骤二。

步骤二：调节第一电位器W1，测量第二测试点IN2的最小电压是否为0V以上，是，转到步骤三。

步骤三：调节第二电位器W2和第三电位器W3，使得经过第二电位器W2、第二电阻R2和第三电位器W3分压，使得第二测试点IN2出测得最大电压为3V。测出3V,转到步骤四。调节时，第二电位器W2为粗调，可以快速降低电压；第三电位器W3为细调，可以缓慢降低电压。

步骤四：测量第六测试点IN6的电压是否为3V，是，该输出电压可连接至单片机；否，返回步骤三。

7.采集同相交流电流的具体步骤是：

步骤一：电流接入前，接入一个采样电阻用于测量电流大小。将第三跳线TX3下端两跳线帽相连，第四跳线TX4下端两跳线帽相连，第七跳线TX7两跳线帽相连，第一跳线TX1下端2个跳线帽相连，第五跳线TX5上端两个跳线帽相连，第六跳线TX6两个跳线帽相连。由于第三电阻R4阻值为2kΩ，第四电位器W4最大阻值为100kΩ，电流最大可放大50倍。调节电位器W6,测量第二测试点IN2的最小电压是否为0V以上，是，转到步骤二。

步骤二：调节第四电位器W4，测量第二测试点IN2的电压是否为3V，测量第六测试点IN6的电压是否为3V，是，该输出电压可连接至单片机。

8.采集反相交流电流的具体步骤是：

步骤一：电流接入前，接入一个采样电阻用于测量电流大小。将第三跳线TX3上端两跳线帽相连，第四跳线TX4上端两跳线帽相连，第七跳线TX7两跳线帽相连，第一跳线TX1下端2个跳线帽相连，第五跳线TX5上端两个跳线帽相连，第六跳线TX6两个跳线帽相连。由于第三电阻R3阻值为2kΩ，第四电位器W4最大阻值为100kΩ，电流最大可放大50倍。调节电位器W6,测量第二测试点IN2的最小电压是否为0V以上，是，转到步骤二。

步骤二：调节第四电位器W4，测量第二测试点IN2的电压是否为3V，测量第六测试点IN6的电压是否为3V，是，该输出电压可连接至单片机。

Claims (8)

1.一种用于单片机的多功能电压电流采集系统，由调理电路模块(1)和隔离电路模块(2)相连接构成，其特征在于：

所述调理电路模块(1)由第二电阻R(2)一端连接第二电位器W(2)的一个最外端和第二跳线TX(2)的一端，第二电阻R(2)另一端连接第三电位器W(3)的一个最外端和第二跳线TX(2)的另一端；第三电阻R(3)一端连接第二电容C(2)的一端和第三跳线TX(3)的中间端，第三电阻R(3)另一端连接第二电容C(2)的另一端、第六跳线TX(6)的一端和第二运放U1B的同相输入端；第四电阻R(4)一端连接第三电容C(3)的一端和第四跳线TX(4)的中间端，第四电阻R(4)另一端连接第三电容C(3)的另一端、第二运放U1B的反相输入端和第四电位器W(4)的一个最外端；第十一电阻R(11)一端接第一电源a，另一端接第六电位器W(6)的一个最外端和第十二电阻R(12)的一端；第十二电阻R(12)一端接第十一电阻R(11)的一端和第六电位器W(6)的一个最外端，另一端接第六跳线TX(6)的一端；第一电容C(1)一端接第一跳线TX(1)的一个最外端、第三跳线TX(3)的一个最外端和第四跳线TX(4)的一个最外端，另一端接第一接口J1的b端口、第三跳线TX(3)的一个最外端、第四跳线TX(4)的一个最外端、第七跳线TX(7)的一端和第四测试点IN4；第二电容C(2)一端接第三电阻R(3)的一端和第三跳线TX(3)的中间端，第二电容C(2)另一端接第三电阻R(3)的另一端、第六跳线TX(6)的一端和第二运放U1B的同相输入端；第三电容C(3)一端接第四电阻R(4)的一端和第四跳线TX(4)的中间端，第三电容C(3)另一端接第四电阻R(4)的另一端、第二运放U1B的反相输入端和第四电位器W(4)的一个最外端；第四电容C(4)一端接第三电位器W(3)的中间端和第五跳线TX(5)的一个最外端，第四电容C(4)的另一端接第一地a和第一接口J1的c端口；第二电位器W(2)一个q最外端接第二电阻R(2)的一端和第二跳线TX(2)的一端，第二电位器W(2)的中间端接第一跳线TX(1)的一个最外端，第二电位器W(2)另一个最外端接第一跳线TX(1)的一个最外端；第三电位器W(3)的一个最外端接电阻R(2)的一端和第二跳线TX(2)的一端，第三电位器W(3)中间端接第四电容C(4)的一端和第五跳线TX(5)的一个最外端，第三电位器W(3)的另一个最外端接第一地a和第一接口J1的c端口；第四电位器W(4)的一个最外端接第四电阻R(4)的一端、第三电容C(3)的一端和第二运放U1B的 反相输入端，第四电位器W(4)的中间端接第五跳线TX(5)的一个最外端和第二运放U1B的输出端，第四电位器W(4)的另一个最外端接第五跳线TX(5)的一个最外端和第二运放U1B的输出端；第六电位器W(6)一个最外端接第十一电阻R(11)的一端和第十二电阻R(12)的一端，第六电位器W(6)的中间端接第一地a，第六电位器W(6)的另一个最外端接第一地a；第一跳线TX(1)一个最外端接第二电位器W(2)的的一个最外端和中间端，第一跳线TX(1)的中间端接第一接口J1的a端口和第一测试点IN1，第一跳线TX(1)的另一个最外端接第一电容C(1)的一端、第三跳线TX(3)的一个最外端和第四跳线TX(4)的一个最外端；第二跳线TX(2)的一端接第二电阻R(2)的一端和第二电位器W(2)的一个最外端，第二跳线TX(2)的另一端接第二电阻R(2)的另一端和第三电位器W(3)的一个最外端；第三跳线TX(3)的一个最外端接第一接口J1的b端口、第一电容C(1)的一端、第4跳线TX(4)的一个最外端、第七跳线TX(7)的一个最外端和第四测试点IN4，第三跳线TX(3)的中间端接电阻第三R(3)的一端和第二电容C(2)的一端，第三跳线TX(3)的另一个最外端接第一电容C(1)的一端、第一跳线TX(1)的一个最外端和第四跳线TX(4)的一个最外端；第四跳线TX(4)的一个最外端接第一跳线TX(1)的一个最外端、第一电容C(1)的一端和第三跳线TX(3)的一个最外端，第四跳线TX(4)的中间端接电阻第三R(4)的一端和第三电容C(3)的一端，第四跳线TX(4)的另一个最外端接第一接口J1的b端口、第三跳线TX(3)的一个最外端、第一电容C(1)的一端、第七跳线TX(7)的一端和第四测试点IN4；第五跳线TX(5)的一个最外端接第四电位器W(4)的一个最外端、第四电位器W(4)的中间端和第二运放U1B的输出端，第五跳线TX(5)的中间端接第二测试点IN2,第五跳线TX(5)的另一个最外端接第三电位器W(3)的中间端和第四电容C(4)的一端；第六跳线TX(6)的一端接第十二电阻R(12)的一端，第六跳线TX(6)的另一端接第二电容C(2)的一端、第三电阻R(3)的一端和第二运放U1B的同相输入端；第七跳线TX(7)的一端接第一接口J1的b端口、第三跳线TX(3)的一个最外端、第四跳线TX(4)的一个最外端、第三跳线TX(3)的一个最外端和第四测试点IN4，第七跳线TX(7)的另一端接第一地a；第二运放U1B正极电源端接第一电源a，第二运放U1B负极电源端接第一地a组成；

所述隔离电路模块(2)第一电阻R(1)一端接第一电源a，第一电阻R(1)另一端接第一电位器一个最外端和第五电阻R(5)的一端；第五电阻R(5)一端接第八跳线TX(8)的一端，第五电阻R(5)另一端接第一电阻R(1)一端和第一电位器W(1)一个最外端；第六电阻R(6)一端接第五跳线帽TX(5)的中间端和第二测试点IN2,第六电阻R(6)另一端接第八跳线TX(8)的一端、第一运放U1A的同相输入端和第五电容C(5)的一端；第七电阻R(7)一端接第一电源a，第七电阻R(7)另一端接第一运放U1A的正极电源端和第六电容C(6)的一端；第八电阻R(8)的一端接第一运放U1A的输出端、第七电容C(8)的一端和第三测试点IN3，第八电阻R(8)的另一端接第一光耦U1的2号引脚；第九电阻R(9)的一端接第一光耦U1的5号引脚和第三运放U2A的同相输入端，第九电阻R(9)的另一端接第二地b、第五测试点IN5和第二接口J2的c端口；第十电阻R(10)的一端接第三运放U2A的输出端和第三运放U2A的反相输入端，第十电阻R(10)的另一端接第六测试点IN6和第二接口J2的b端口；第五电容C(5)一端接第六电阻R(6)的一端、第八跳线帽TX(8)的一端和第一运放U1A的同相输入端，第五电容C(5)另一端接第一地a、第五电位器W(5)的一个最外端、第五电位器W(5)的中间端和第一运放U1A的负极电源端；第六电容C(6)一端接第七电阻R(7)的一端和第一运放U1A的正极电源端，第六电容C(6)的另一端接第一光耦U1的1号引脚；第七电容C(8)一端接第一运放U1A的输出端、第八电阻R(8)的一端和第三测试点IN3，第七电容C(8)一端接第一运放U1A的反相输入端、第五电位器W(5)的一个最外端和第一光耦U1的4号引脚；第一电位器W(1)一个最外端接第一电阻R(1)的一端和第五电阻R(5)的一端，第一电位器W(1)中间端接第一地a，第一电位器W(1)的另一个最外端接第一地a；第五电位器W(5)一个最外端接第一运放U1A的反相输入端、第七电容C(8)和第一光耦U1的4号引脚，第五电位器W(5)中间端接第一地a，第五电位器W(5)的另一端接第一地a；第八跳线TX(8)一端接第五电阻R(5)的一端，另一端接第六电阻R(6)的一端、电容C(5)的一端和第一运放U1A的同相输入端；第一运放U1A的负极电源端接第一地a；第一光耦U1的1号引脚接第一地a，第一光耦U1的3端口接第一电源a；第三运放U2A的正极电源端接第二电源b，第三运放U1A的负极电源端接第一地b；第二接口J2的a端口接第二电源b组成。

2.根据权利要求1所述的用于单片机的多功能电压电流采集系统，其特征在于：所述第一电阻R(1)阻值为1kΩ；第二电阻R(2)阻值为100kΩ；第三电阻R(3)阻值为2kΩ；第四电阻R(4)阻值为2kΩ；第五电阻R(5)阻值为10kΩ；第六电阻R(6)阻值为10kΩ；第七电阻R(7)阻值为33Ω；第八电阻R(8)阻值为51Ω；第九电阻R(9)阻值为100kΩ；第十电阻R(10)阻值为10Ω；第十一电阻R(11)阻值为1kΩ；第十二电阻R(12)阻值为10kΩ。

3.根据权利要求1所述的用于单片机的多功能电压电流采集系统，其特征在于：所述第一电容C(1)为102电容；第二电容C(2)容值为220pF；第三电容C(3)容值为220pF；第四电容C(4)为102电容；第五电容C(5)为102电容；第六电容C(6)为104电容；第七电容C(8)为104电容。

4.根据权利要求1所述的用于单片机的多功能电压电流采集系统，其特征在于：所述第一电位器W(1)最大电阻为10kΩ；第二电位器W(2)最大电阻为100kΩ；第三电位器W(3)最大电阻为10kΩ；第四电位器W(4)最大电阻为100kΩ；第五电位器W(5)最大电阻为100kΩ；第六电位器W(6)最大电阻为10kΩ。

5.根据权利要求1所述的用于单片机的多功能电压电流采集系统，其特征在于：所述第一跳线TX(1)有3个跳线帽；第二跳线TX(2)有个跳线帽；第三跳线TX(3)有3个跳线帽；第四跳线TX(4)有3个跳线帽；第五跳线TX(5)有3个跳线帽；第六跳线TX(6)有2个跳线帽；第七跳线TX(7)有2个跳线帽；第八跳线TX(8)有2个跳线帽。

6.根据权利要求1所述的用于单片机的多功能电压电流采集系统，其特征在于：所述第一运放U1A为LM358运放；第二运放U1B为LM358运放；第三运放U2A为OPA 3.3V轨对轨运放。

7.根据权利要求1所述的用于单片机的多功能电压电流采集系统，其特征在于：所述第一光耦U1为HCNR(2)01A线性光耦。

8.根据权利要求1所述的用于单片机的多功能电压电流采集系统，其特征在于：所述第一电源a为直流电源5V；第二电源b为直流电源3.3V。