【正文】 ............................................................................... 2 WB 交流電量傳感器的工作原理 .................................................................. 2 傳感器型號(hào)及技術(shù)指標(biāo) ................................................................................. 3 3 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 4 硬件框圖 ............................................................................................................. 4 控制電路的設(shè)計(jì) ............................................................................................... 5 單片機(jī)的選擇 ................................................................................................ 5 模數(shù)轉(zhuǎn)換部分的設(shè)計(jì) ...................................................................................10 A/D 轉(zhuǎn)換器概述及單片機(jī)接口的一般特點(diǎn) .............................................. 11 ADC0809 簡(jiǎn)介 ...............................................................................................12 鍵盤輸入部分 ...................................................................................................14 矩陣式鍵盤 ................................................................................................14 獨(dú)立式鍵盤 ................................................................................................15 LED 顯示部分 .............................................................................................15 LED 的動(dòng)態(tài)顯示方式 ....................................................................................16 LED 靜態(tài)顯示方式 .....................................................................................16 74HC595 簡(jiǎn)介 .............................................................................................17 鍵盤及顯示電路 ........................................................................................18 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) ..............................................................................................................19 C 語(yǔ)言簡(jiǎn)介 .........................................................................................................19 主程序流程圖 ...................................................................................................19 按鍵程序流程圖 ..............................................................................................20 定時(shí)器 0 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì) .......................................................................20 A/D 轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì) ...........................................................................................23 結(jié)束語(yǔ) ................................................................................................................................24 致 謝 ................................................................................................................................25 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................26 附錄 1 設(shè)計(jì)原理圖 .....................................................................................................26 附錄 2 源程序 ...............................................................................................................28 基 于單片機(jī)的電量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 自第一個(gè)微處理器問世以來(lái)，以微處理器為核心構(gòu)成的計(jì)算機(jī)以各種各樣的形式，無(wú)孔不入的滲入到人們的生產(chǎn)、生活、科研等各個(gè)領(lǐng)域，為人類帶來(lái)了滲透到各個(gè)領(lǐng)域的“智能”。當(dāng)檢測(cè)電路完成一次測(cè)量后，微機(jī)讀取測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行必要的加工、計(jì)算、變換等處理，最后以各種方式輸出，如送顯示器、打印機(jī)打印，或送給系統(tǒng)的主控制器等等。對(duì)電網(wǎng)或電路中的交流電流或交流電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，將其變換成跟蹤電壓暑促（ Vg ） 、直流電壓輸出（ Vz ）、直流電壓輸出（ Iz ）、頻率輸出（ Fk ）。 WB 交流電量傳感器的工作原理 本系列傳感器采用模塊化電路結(jié)構(gòu)，如圖 21主要由電流測(cè)頭 1（或電壓側(cè)頭 2）、采樣電路 定標(biāo)放大器 裝用厚膜集成轉(zhuǎn)化器 7組成。 圖 21 中電流測(cè)頭 1 和電壓測(cè)頭 2 是本系列產(chǎn)品的關(guān)鍵部件，屬于精密互感器系列，承擔(dān)隔離和線性變換的雙重作用，改變電流測(cè)頭規(guī)格或改變電壓測(cè)頭的輸入電阻可以改變傳感器的測(cè)量范圍。轉(zhuǎn)換器 5（ 或轉(zhuǎn)換器 6）的 “基準(zhǔn)波 ”接地時(shí)，他輸出 0～ 5V（ 或 0～ 20mA） ；為它們配加以個(gè)高穩(wěn)定的偏置電路，就形成 1V～ 5V（ 或 4mA～ 20mA） ；為它們配加一個(gè)高穩(wěn)定的偏置電路，就形成了 1V～ 5V（ 4mA～ 20mA） 輸出。其工作原理是：先由電量傳感器采集數(shù)據(jù) ，啟動(dòng) A／ D 轉(zhuǎn)換，后將數(shù)據(jù)讀入單片機(jī)中進(jìn)行運(yùn)算并顯示，即由數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)處理三部分完成。目前世界上較為著名的 8 位單片機(jī)的生產(chǎn)廠家和主要機(jī)型如下： 美國(guó) Intel 公司： MCS51 系列和其增強(qiáng)型系列 美國(guó) Motorola 公司： 6801 系列和 6805 系列 美國(guó) Amtel 公司 :89C51 等單片機(jī) 美國(guó) Zilog 公司： Z8 系列和 3870 系列 美國(guó) Fairchild 公司： F8 系列及 SUPER8 美國(guó) ROCKWELL 公司： 6500／ 1 系列 美國(guó) TI（德克薩斯儀器儀表）公司： TMS7000 系列 NS（美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體）公司： NS8070 系列等等。比較麻煩，不予采用。 8751 是在 8031 基礎(chǔ)上，增加了 4K 字節(jié)的 EPROM，它構(gòu)成了一個(gè)程序小于 4KB的小系統(tǒng)。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，能裝入片內(nèi)的外圍接口 。單片機(jī)的可擦除 只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100次。 所以采用此單片機(jī)較好。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P3口： P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL 門電流。 RST：復(fù)位輸入。 但要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一 個(gè) ALE脈沖。 PSEN ：程序存儲(chǔ)允許 (PSEN )輸出時(shí)外部程序存儲(chǔ)器的讀取通信號(hào)，當(dāng) AT89C51由外部程序存儲(chǔ)器取指令或數(shù)據(jù)時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器時(shí)，這兩次有效的 PSEN 信號(hào)不出現(xiàn)。 XTAL1：振蕩器反相放電器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 外界適應(yīng)晶體 (或陶瓷振蕩器 )及電容 C C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。 用戶也可以采用外部時(shí)鐘，采用時(shí)鐘的電路如圖 33。用戶可以從芯片上的型號(hào)和讀取芯片內(nèi)的簽名字節(jié)獲得該信息。 (2)在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。 改變編程電源的地址和寫入一個(gè)字節(jié)，重復(fù) 15步驟，直到全部文件編程結(jié)束。由于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在圖形、視頻、無(wú)線通訊的廣泛應(yīng)用，對(duì)高速 高精度的 CMOS工藝的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的要求日益迫切。當(dāng) EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束，否者表明正在進(jìn)行 A／ D 轉(zhuǎn)換，即 ECO=1 時(shí)，讀信號(hào)RD 和 控制的 ADC0809 的 OE 信號(hào)即控制三條鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 常用的 A／ D 轉(zhuǎn)換器有：雙積分式、逐位比較式及秉性比較時(shí)幾種。轉(zhuǎn)換結(jié)束， CPU 發(fā)出數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，將裝換完成的數(shù)據(jù)讀入。三態(tài)輸出鎖存器用于鎖存 A／ D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng) OE 端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。由低到高的正跳變有效，此時(shí)鎖存地址選擇先的狀態(tài)，從而選通相應(yīng)的模擬通道，一邊進(jìn)行 A／ D 轉(zhuǎn)換。 IN 026m s b 2 1212 220IN 1272 3192 418IN 2282 582 615IN 312 714l s b 2 817IN 42E O C7IN 53A D D A25IN 64A D D B24A D D C23IN 75A L E22re f ()16E N A B L E9S T A R T6re f (+ )12C L O C K10A D C 0 8 0 9 圖 37 ADC0809引腳圖 表 33通道選擇表 C B A 選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 基 于單片機(jī)的電量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 INO－ IN7： 8 條模擬量輸入通道 。 START： A／ D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)脈沖輸入端，輸入一個(gè)正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動(dòng)（脈沖上升沿使 0809 復(fù)位，下降沿啟動(dòng) A／ D 轉(zhuǎn)換）。 CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。 GND：地。下降沿啟動(dòng) A／ D 轉(zhuǎn) 換，之后 EOC 輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。這樣，一個(gè)端口（如 P1 口）就可以構(gòu)成 4*4= 16 個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一 倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯