基于單片機(jī)單相數(shù)字電功率表的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(完整版)

　　

【正文】 ................................... 1 第 2 章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) ........................................................................................................................... 2 系統(tǒng)基本思想 ......................................................................................................................... 2 系統(tǒng)功能要求 ......................................................................................................................... 2 系統(tǒng)框圖 ................................................................................................................................ 3 設(shè)計(jì)方案及技術(shù)分析 .............................................................................................................. 3 電壓電流采集模塊 ....................................................................................................... 3 信號處理模塊 .............................................................................................................. 4 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 .............................................................................................................. 4 相位角測量模塊 ........................................................................................................... 4 第 3 章 系統(tǒng)硬件分析 ........................................................................................................................... 5 電路測試系統(tǒng)的分析 .............................................................................................................. 5 單片機(jī)最小系統(tǒng)簡介 .................................................................................................... 5 數(shù)據(jù)存儲器 24C16 ........................................................................................................ 5 系統(tǒng)的前向通道 .................................................................................................................... 8 電壓、電流采樣的前置電路 ......................................................................................... 8 相位角測量的前置電路 .............................................................................................. 10 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 ............................................................................................................ 11 鍵盤電路 ............................................................................................................................. 15 液晶顯示電路 ...................................................................................................................... 15 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ......................................................................................................................... 18 Keil 編程軟件介紹 .............................................................................................................. 18 程序設(shè)計(jì) ............................................................................................................................. 18 系統(tǒng)的主程序設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 18 初始化子程序的設(shè)計(jì) .................................................................................................. 19 測量子程序 ................................................................................................................ 21 液晶顯示子程序 ......................................................................................................... 26 鍵盤掃描子程序 ......................................................................................................... 28 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試過程 ......................................................................................................................... 30 Proteus 軟件應(yīng)用 ............................................................................................................... 30 電壓、電流采集模塊調(diào)試 .................................................................................................... 30 相位角測量模塊調(diào)試 ........................................................................................................... 31 液晶顯示模塊調(diào)試 .............................................................................................................. 33 系統(tǒng)調(diào)試 .............................................................................................................................. 33 第 6 章 總結(jié) ..................................................................................................................................... 35 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................................ 37 致 謝 ............................................................................................................................................... 38 附錄 A:原理圖 .................................................................................................................................... 39 附錄 B：仿真圖 .................................................................................................................................. 40 V 附錄 C：部分程序 ...............................................................................................................................41 1 第 1 章 概 述 設(shè)計(jì)背景與意義 隨著社會的發(fā)展，電能在人們的生活中無處不在，并以各種形式影響著人們的生活。其采用數(shù)字化測量技術(shù)，分開采集電壓電流，再通過軟件編程計(jì)算出功率。 2 第 2 章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)基本思想 本 設(shè)計(jì)是針對二端網(wǎng)絡(luò)（如圖 21）電路中參數(shù)的測量，假設(shè)端電流 i 及端電壓 u是在關(guān)聯(lián)的參考下，分別為 wtIi sin2? ， )sin(2 ??? wtUu ，其中 ? 是電壓超前于電流的相位角，則瞬時功率 )2c o s (c o ss i n2)s i n (2 ??? ??????? wtUIUIwtIwtUuip ，其中 U、 I 分別是電路的電壓有效值和 電流有效值，通過濾除高頻交流分量，就可以得到功率的有效值。數(shù)字功率表不能直接測量得到，必須先進(jìn)行電壓、電流和功率因數(shù)的測量，才能計(jì)算出功率。同時互感器 能夠 隔開高壓 電力 系統(tǒng)， 從而 人身和設(shè)備的安全 得到保證 。其片內(nèi)設(shè)有自動保持電路。 單片機(jī)最小系統(tǒng)簡介 本系統(tǒng)采用 AT89C52 單片機(jī)， 它 是一種低功耗、高性能的芯片。 24C16 具 有一個 16 字節(jié)頁 的寫緩沖器， 該緩沖器是 通過 I2C總線 的 接口 來完成 操作 的 ，另外還 具 有一個 特定 功能的寫保護(hù) 引腳 。“ 1”表示對控制字進(jìn)行讀 的 操作，“ 0”表示對控制字進(jìn)行寫 的 操作。 一、電壓采樣 將 0300V 的交流電壓轉(zhuǎn)換成較小的電壓，此時采用 TVA142101 型電壓互感器來實(shí)現(xiàn)。 9 T 2T V A 1 4 2 1 0 2I P 2I P 1電 流 采 集R 53 0 0G N DI D0 5 A3 . 3 3 m A1 V 圖 36 電流采樣電路