在電子設(shè)計(jì)中，我們經(jīng)常需要對(duì)電路中的電流進(jìn)行采樣和測(cè)量，以便于監(jiān)測(cè)電路的運(yùn)行狀態(tài)和優(yōu)化電路的性能。而單片機(jī)采樣電流是一種常見的解決方案，它可以通過單片機(jī)的ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)電路中電流的準(zhǔn)確采樣和測(cè)量。穎特新（http://www.yingtexin.net/）將介紹單片機(jī)采樣電流的解決方案，包括硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序編寫。

1.電阻式采樣電路

電阻式采樣電路是一種常見的電流采樣電路，它通過串聯(lián)一個(gè)電阻來測(cè)量電路中的電流，并將測(cè)量到的電壓信號(hào)輸入到單片機(jī)的ADC模塊中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。電阻的阻值和功率需要根據(jù)電路中的電流大小和采樣精度來選擇。

2.霍爾元件采樣電路

霍爾元件采樣電路是一種基于霍爾效應(yīng)的電流采樣電路，它通過將霍爾元件置于電路中的電流路徑上，測(cè)量霍爾元件產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化來測(cè)量電路中的電流。霍爾元件的輸出電壓與電路中的電流成正比關(guān)系，可以直接輸入到單片機(jī)的ADC模塊中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

二、軟件程序編寫

1.初始化ADC模塊

在單片機(jī)的程序中，需要首先初始化ADC模塊，包括設(shè)置ADC參考電壓、采樣精度、采樣速率等參數(shù)。以STM32為例，初始化ADC模塊的代碼如下所示：

void ADC_Init(void)
{
? ? ADC_CommonInitTypeDef ADC_CommonInitStruct;
? ? ADC_InitTypeDef ADC_InitStruct;

? ? //使能ADC時(shí)鐘
? ? RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);

? ? //設(shè)置ADC參考電壓為內(nèi)部參考電壓
? ? ADC_CommonInitStruct.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
? ? ADC_CommonInitStruct.ADC_Prescaler = ADC_Prescaler_Div2;
? ? ADC_CommonInitStruct.ADC_DMAAccessMode = ADC_DMAAccessMode_Disabled;
? ? ADC_CommonInitStruct.ADC_TwoSamplingDelay = ADC_TwoSamplingDelay_5Cycles;
? ? ADC_CommonInit(&ADC_CommonInitStruct);

? ? //設(shè)置ADC采樣精度為12位
? ? ADC_InitStruct.ADC_Resolution = ADC_Resolution_12b;

? ? //設(shè)置ADC采樣速率為最大值
? ? ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
? ? ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;
? ? ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConvEdge = ADC_ExternalTrigConvEdge_None;
? ? ADC_InitStruct.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
? ? ADC_InitStruct.ADC_NbrOfConversion = 1;
? ? ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStruct);

? ? //使能ADC
? ? ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
}
2.采樣電流信號(hào)

在初始化完ADC模塊后，可以開始采樣電流信號(hào)了。以電阻式采樣電路為例，采樣電流信號(hào)的代碼如下所示：

uint16_t ADC_SampleCurrent(void)
{
? ? uint16_t adc_value;

? ? //設(shè)置ADC通道為采樣電阻所在的通道
? ? ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_15Cycles);

? ? //啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換
? ? ADC_SoftwareStartConv(ADC1);

? ? //等待轉(zhuǎn)換完成
? ? while(ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC) == RESET);

? ? //讀取ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果
? ? adc_value = ADC_GetConversionValue(ADC1);

? ? return adc_value;
}
3.計(jì)算電流值

在采樣完電流信號(hào)后，需要根據(jù)采樣結(jié)果和電路參數(shù)計(jì)算出電流值。以電阻式采樣電路為例，計(jì)算電流值的代碼如下所示：

float CalculateCurrent(uint16_t adc_value)
{
? ? float current;
? ? float vref = 3.3; //ADC參考電壓
? ? float r1 = 0.1; //采樣電阻阻值
? ? float gain = 1; //放大倍數(shù)

? ? current = (adc_value * vref / 4095) / (r1 * gain);

? ? return current;
}
三、總結(jié)

單片機(jī)采樣電流是一種常見的電流采樣解決方案，它可以通過單片機(jī)的ADC模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)電路中電流的準(zhǔn)確采樣和測(cè)量。在硬件電路設(shè)計(jì)方面，可以采用電阻式采樣電路或霍爾元件采樣電路來實(shí)現(xiàn)電流采樣。在軟件程序編寫方面，需要初始化ADC模塊、采樣電流信號(hào)并計(jì)算電流值并將測(cè)量結(jié)果進(jìn)行處理和顯示。在處理方面，可以進(jìn)行濾波、平均值等處理，以提高測(cè)量精度和穩(wěn)定性。在顯示方面，可以通過串口通信、LCD顯示屏等方式將電流值實(shí)時(shí)顯示出來，方便用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。

需要注意的是，在采樣電流時(shí)，需要根據(jù)電路參數(shù)和ADC模塊的采樣精度進(jìn)行合理的選擇，以保證測(cè)量精度和范圍的適當(dāng)性。同時(shí)，在電路設(shè)計(jì)和程序編寫中，需要注意防止電路噪聲、干擾等因素對(duì)采樣結(jié)果的影響，以提高測(cè)量精度和穩(wěn)定性。

總之，單片機(jī)采樣電流是一種簡(jiǎn)單、實(shí)用的電流采樣方案，可以廣泛應(yīng)用于電力、電子、自動(dòng)化等領(lǐng)域的電流測(cè)量和控制中。