片機(jī)課程設(shè)計(jì)--單相工頻交流電壓、電流計(jì)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-22 22:45 本頁(yè)面
【正文】 1 單片機(jī)課程設(shè)計(jì) 題目： 單相工頻交流電壓、電流計(jì)設(shè)計(jì) 姓 名： 趙然 院（系） ： 信息學(xué)院 專業(yè)： 自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 潘峰 職稱： 評(píng) 閱 人： 職稱： 東華大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化系 2021 年 6 月 2 摘 要 在實(shí)際中，有效值是應(yīng)用最廣泛的參數(shù)，電壓表的讀數(shù)除特殊情況外，幾乎都是按正弦波有效值進(jìn)行定度的。有效值獲得廣泛應(yīng)用的原因，一方面是由于它直接反映出交流信號(hào)能量的大小，這對(duì)于研究功率、噪聲、失真度、頻譜純度、能量轉(zhuǎn)換等是十分重要的；另一方面，它具有十分簡(jiǎn)單的疊加性質(zhì)，計(jì)算起來極為方便。 本文詳細(xì)介紹了一個(gè)數(shù)字工頻電壓、電流表設(shè)計(jì)，以 AT89C51 單片機(jī)為控制核心， 由電壓、電流傳感器模塊，真有效值測(cè)量模塊， AD 轉(zhuǎn)換模塊、波形整形模塊、顯示模塊等構(gòu)成。系統(tǒng)采用電壓、電流分壓分流對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行降壓處理，經(jīng) AD736 轉(zhuǎn)換得到原信號(hào)的真有效值，由 AD1674 轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后送入單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行簡(jiǎn)要的數(shù)據(jù)處理并將結(jié)果通過六位 LED 實(shí)時(shí)顯示，達(dá)到了較好的性能指標(biāo)。 關(guān)鍵詞 ：工頻數(shù)字電壓（電流）表 真有效值 AD736 AD1674 AT89C51 3 第一章 緒論 167。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)基于 MCS51 的單相工頻交流電參數(shù)檢測(cè)儀。交流有效值 0220V，電流有效值 040A。電壓、電流值經(jīng)電壓、電流傳感器輸出有效值為 05V 的交流信號(hào)，傳感器輸出的電壓、電流信號(hào)與被測(cè)電壓、電流同相位。 基本要求如下 （ 1） 電流、電壓測(cè)量精度 % (2) 檢測(cè)電壓、電流的相位角，求出功率因素 （ 3） 電流、電壓有效值由 LED 輪流顯示，也可由按鍵切換顯示量 (4) 有效值、功率因素可以發(fā)送至遠(yuǎn)程主機(jī)。 設(shè)計(jì)以 AT89C51 為核心的控制電路，并編寫相關(guān)的系統(tǒng)軟件（匯編、 C51 程序均可） 167。 設(shè)計(jì)思路 本例旨在設(shè)計(jì)一個(gè)工頻交流電流、電壓計(jì)。 系統(tǒng)利用 分壓、 電流轉(zhuǎn)換 原理將工頻電壓 /電流轉(zhuǎn)換為弱電壓。進(jìn)行有效值轉(zhuǎn)換，進(jìn)而得到穩(wěn)定的直流信號(hào)。由模擬開關(guān)選擇電壓或者電流通過，進(jìn)入單一輸入量的 AD1674。進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，所得數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后顯示。最后由串口輸出送入虛擬串口進(jìn)行調(diào)試。系統(tǒng)總體框圖如圖 11 所示。 4 圖 11 系統(tǒng)總框圖 分壓電路 電流轉(zhuǎn)換 電路 有效值轉(zhuǎn)換電路 有效值轉(zhuǎn)換電路 555 定時(shí)器產(chǎn)生方波測(cè)量相位差 AD1674 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 AT89C51 遠(yuǎn)程虛擬終端 輪流顯示，選擇開關(guān) 5 第二章 硬件設(shè)計(jì) 167。 轉(zhuǎn)換 電路設(shè)計(jì) 分壓電路 分壓 電路如圖 21 所示， 分壓電路 工作原理為：不同的輸入電壓通過 分壓 電阻， 電壓下降而不改變相位。 圖中運(yùn) 算放大器構(gòu)成 電壓跟隨器 ， 圖 21 分壓 電路 運(yùn)放輸出電壓和互感器輸入電壓關(guān)系為： U0 =U*R101/(R100+R101)。故選擇取樣電阻 R100 = 215Ω 、 R101= 。 電流轉(zhuǎn)換電路 電流 轉(zhuǎn)換 電路如圖 22 所示，輸入電流 0 ~ 40A，輸出 電壓 0~5V， 6 圖 22 電流轉(zhuǎn)換 電路 167。 真有效值轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的核心是測(cè)量交流電壓、電流的有效值，因此有效值測(cè)量的精度將直接影響系統(tǒng)最終的精度。 有效值測(cè)量集成電路視其測(cè)量范圍和精度有多種規(guī)格可選，較通用的有 Analog 公司的 AD53 AD63 AD736 及 AD737 等?？紤]到成本等因素，系統(tǒng)選用的是 AD736，應(yīng)用電路如圖 23 所示。該器件是按有效值隱含運(yùn)算而設(shè)計(jì)，能計(jì)算任意復(fù)雜波形的高精度真有效值 直流轉(zhuǎn)換器件，其精度優(yōu)于 %，波峰因素 ≤ 5，相對(duì)穩(wěn)定時(shí)間快，是當(dāng)前集成
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