基于HY16F198和霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)電流數(shù)值測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

一，內(nèi)容簡(jiǎn)介
本文將介紹以HY16F198搭配霍爾傳感器（WCS1800）進(jìn)行交流電流數(shù)值量測(cè)，最大可量測(cè)電流范圍從0.1A?17.68A。本文實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)從0A?17.6A，比較使用電表安捷倫34401A與HY16F198透過(guò)交流信號(hào)計(jì)算出在不同頻率在45Hz，50Hz的60Hz的之間所得到的交流電流最大誤差率可以控制在3％以內(nèi)。
二，說(shuō)明原理
量測(cè)原理
透過(guò)WCS1800將感應(yīng)到的交流電流轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲭妷海╒out），而輸出電壓（Vout）組成包含（Vac）交流電壓訊號(hào)和（Vdc）直流電壓訊號(hào)混和并變成的訊號(hào)，并使用HY16F198量測(cè)輸出電壓（Vout）訊號(hào)，并通過(guò)算法分析ADC計(jì)數(shù)數(shù)值，進(jìn)而換算出相對(duì)感測(cè)到的交流電流負(fù)載。但需注意，透過(guò)霍爾傳感器（A）的輸出電壓最大誤差為正負(fù)為6mV，詳細(xì)的霍爾傳感器（WCS1800）轉(zhuǎn)出每1安培特性規(guī)格表顯示在下一頁(yè)電器特性表。
霍爾傳感器（WCS1800）因?yàn)楸旧淼妮敵鲭妷海╒OUT）帶有吸塵器交流電壓加上Vdc的直流電壓混和成分，而伏的數(shù)值為1/2Vdd時(shí)，因此，本文應(yīng)用使用HY16F198設(shè)置VDDA電壓為3V，并且在ADC緩存器內(nèi)部設(shè)置ADC輸入?yún)⒖茧妷悍糯蟊稊?shù)為VREF*1/2（VREF=VRPS-VRNS），如把緩存器做設(shè)置設(shè)定，可以準(zhǔn)確的量測(cè)到輸入電壓最大范圍1.5V。但是這樣的連接，就無(wú)法量測(cè)到HallSensor的Vout輸出電壓范圍，所以需要在外部增加兩個(gè)分壓電阻，在ADC的AIO（0）與VDDA和VSS之間各串10k奧姆電阻做分壓，因此量測(cè)到的電壓數(shù)值再透過(guò)交流信號(hào)計(jì)算分析求出感應(yīng)到的交流電流，并且由LCD顯示器做電流數(shù)值顯示。
基于HY16F198和霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)電流數(shù)值測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
基于HY16F198和霍爾傳感器實(shí)現(xiàn)電流數(shù)值測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

控制芯片
單片機(jī)簡(jiǎn)介：HY16F系列32位高性能閃存單片機(jī)（HY16F198）

（1）采用最新安第斯山脈32位CPU核心N801處理器
（2）電壓操作范圍2.2?3.6V，以及-40℃?85℃工作溫度范圍。
（3）支持外部的20MHz石英震蕩器或內(nèi)部16MHz的高精度RC震蕩器，擁有多種CPU工作頻率切換選擇，可讓使用者達(dá)到最佳省電規(guī)劃。
（3.1）運(yùn)行模式350uA@2MHz的/2（3.2）待機(jī)模式為10uA@32KHz的/2（3.3）休眠模式2.5uA（4）程序內(nèi)存64K字節(jié)閃存ROM（5）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器8K字節(jié)的SRAM（
（3.2）待機(jī)模式10uA@32KHz/2
（3.3）休眠模式2.5uA
（4）程序內(nèi)存64KBytesFlashROM
（5）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器8KBytesSRAM。
（6）擁有6）具有BOR和WDT功能，可防止CPU死機(jī)。BOR和WDT功能，可防止CPU死機(jī)。
（7）24位高精密度ΣΔADC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（7.1）內(nèi)置PGA（可編程增益放大器）最高可達(dá)128倍放大。
（7.2）內(nèi)置溫度傳感器。
（8）超低輸入噪聲運(yùn)算放大器。
（9））16位定時(shí)器A
（10）16位定時(shí)器B模塊具PWM波形產(chǎn)生功能
（11）16位定時(shí)器C模塊具捕獲/比較功能
（12）硬件串行通訊SPI模塊
（13）硬件串行通訊I2C模塊
（14）硬件串行通訊UART模塊
（15）硬件RTC時(shí)鐘功能模塊
（16）硬件TouchKEY功能模塊
三，系統(tǒng)設(shè)計(jì)
硬件說(shuō)明
HY16F198搭配HallSensor連接電路如下，AIO1與HallSensor的Vout接，AIO0透過(guò)10K電組分壓電路連接在VDDA與VSS之間，這樣就可以量測(cè)到帶有1/2VDDA的交流電壓訊號(hào)。

主要組件介紹（1）MCU：HY16F198，功能為量測(cè)電信號(hào)、控制、運(yùn)算包含功能為儲(chǔ)存校正參數(shù)。
（2）LCDDisplay：負(fù)責(zé)顯示量測(cè)出來(lái)的電流數(shù)值。
（3）10K奧姆分壓電路：主要做為分壓電路應(yīng)用，可以量測(cè)到帶有1/2VDDA的交流電壓訊號(hào)。
（4）HallSensor：將感應(yīng)到的交流電流轉(zhuǎn)換為Vac加上Vdc的混合電壓輸出訊號(hào)。
函式使用說(shuō)明：1.voidAC_DataCount（intindex，intADC_Data）：把量測(cè)到的ADCData轉(zhuǎn)換成ACData.intindex：代表所量測(cè)到的ADCData資料筆數(shù)。
intADC_Data：使用HY16F198ADC所量測(cè)到的ADCData數(shù)值。
2.longlongAC_Algorithm（void）：ACData透過(guò)交流信號(hào)算法計(jì)算出電流數(shù)值。
一、范例程序
/*——*//*MAINfunction*//*——*/intmain（void）
{longlongAC_Value；DisplayInit（）；ClearLCDframe（）；Delay（10000）；DisplayHYcon（）；Delay（1000）；MCUSTATUSbits._byte=0；Count=0；InitalADC（）；SYS_EnableGIE（7，0x1FF）；//EnableGIE（GlobalInterrupt）
while（1）
{if（MCUSTATUSbits.b_ADCdone）//b_ADCdone=1executebelow{MCUSTATUSbits.b_ADCdone=0；AC_Value=AC_Algorithm（）；//TodoACalgorithmandtoshowcurrentvalueAC_Value=AC_Value/0.5770；//Using60HZgainvalue，calibrateat2000mALCD_DATA_DISPLAY（AC_Value）；//DisplayACValueCount=0；DrvADC_CombFilter（0）；DrvADC_ClearIntFlag（）；DrvADC_EnableInt（）；DrvADC_CombFilter（1）；}return0；}/*——*//*ADCInterruptSubroutines*//*——*/voidHW2_ISR（void）
{intADCData；if（DrvADC_ReadIntFlag（））
{DrvADC_ClearIntFlag（）；ADCData=DrvADC_GetConversionData（）；AC_DataCount（Count++，ADCData）；//ACAlgorithm：togetADCDataif（Count》=AC_DataLen）//todo4096times{DrvADC_DisableInt（）；MCUSTATUSbits.b_ADCdone=1；}/*——*//*ADCInitializationSubroutines*//*——*/voidInitalADC（void）
{//SetADCinputpinDrvADC_SetADCInputChannel（ADC_Input_AIO1，ADC_Input_AIO0）；//SettheADCpositive/negativeinputvoltagesource.DrvADC_InputSwitch（OPEN）；//ADCsignalinput（positiveandnegative）short（VISHR）control.DrvADC_RefInputShort（OPEN）；//SettheADCreferenceinput（positiveandnegative）short（VRSHR）control.DrvADC_Gain（ADC_PGA_Disable，ADC_PGA_Disable）；//Inputsignalgainformodulator.DrvADC_DCoffset（0）；//DCoffsetinputvoltageselection（VREF=REFP-REFN）
DrvADC_RefVoltage（VDDA，VSSA）；//SettheADCreferencevoltage.DrvADC_FullRefRange（1）；//SettheADCfullreferencerangeselect.//0：Fullreferencerangeinput//1：1/2referencerangeinputDrvADC_OSR（10）；//10：OSR=32DrvADC_CombFilter（ENABLE）；//EnableOSRDrvADC_ClkEnable（0，1）；//SettingADCCLOCKADCK=HS_CK/6Risingedgeishigh//SetVDDAvoltageDrvPMU_VDDA_LDO_Ctrl（E_VDD3V）；DrvPMU_BandgapEnable（）；DrvPMU_REFO_Enable（）；DrvPMU_AnalogGround（ENABLE）；//ADCanaloggroundsourceselection.//1：Enablebufferanduseinternalsource（needtoworkwithADC）
//SetADCinterruptDrvADC_EnableInt（）；DrvADC_ClearIntFlag（）；DrvADC_Enable（）；}