【正文】 .......... 1 研究內(nèi)容 ................................................................................................................................ 1 第 2 章 系統(tǒng)方案設(shè)計 ........................................................................................................................... 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 ......................................................................................................................... 18 Keil 編程軟件介紹 .............................................................................................................. 18 程序設(shè)計 ............................................................................................................................. 18 系統(tǒng)的主程序設(shè)計 ..................................................................................................... 18 初始化子程序的設(shè)計 .................................................................................................. 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 ............................................................................................................................................ 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。 最近幾年，隨著電子、計算機和半導(dǎo)體三方面技術(shù)的飛速發(fā)展，電力系統(tǒng)在測量方面也發(fā)生了巨大的變革。其采用數(shù)字化測量技術(shù)，分開采集電壓電流，再通過軟件編程計算出功率。 研究內(nèi)容 本設(shè)計是針對單相交流數(shù)字電壓表系統(tǒng)的研究，以單片機為核心，設(shè)計并制作 0300V交流電壓、 05A 交流電流的采集、電壓超前電流的相位角的硬件系統(tǒng)。 2 第 2 章 系統(tǒng)方案設(shè)計 系統(tǒng)基本思想 本 設(shè)計是針對二端網(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。其次，對相位角的測量，采用過零比較的方法利用單片機的定時器對電壓與電流過零點的時間差來進行確定，再通過計算就可以確定電壓與電流的相位差，故功率因數(shù)可以通過查表得到。數(shù)字功率表不能直接測量得到，必須先進行電壓、電流和功率因數(shù)的測量，才能計算出功率。整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖 22 所示。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 。 信號處理模塊 首先電壓電流