【正文】 , phase and frequency of the. Parameters measured values can be controlled by button switch in the digital tube display realtime. In addition, the measurement system can also be measured data through Ether transmission PC machine. Completed the design of highvoltage threephase electrical parameters in the STC90C58AD control system, pleted the data acquisition, control, transmission. Finally, the design of measurement system is designed in this paper has verified the Ether transmission function of threephase lowvoltage electrical parameter is reasonable and feasible. 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 KEYWORD: threephase power, measurement system, MCU, Ether, CP2200 目 錄 第 1 章 緒言 ......................................................... 5 選題背景 ...................................................... 5 交流電量采集的現(xiàn)在和發(fā)展 ...................................... 5 本設(shè)計的任務(wù) .................................................. 6 論文章節(jié)安排 .................................................. 6 第 2 章 硬件設(shè)計理論分析 ............................................. 8 三相電的基本知識 .............................................. 8 二極管嵌位電路 ................................................ 9 過零檢測電路 ................................................. 14 第 3 章 硬件設(shè)計 .................................................... 16 系統(tǒng)原理 ..................................................... 16 電壓的測量 ............................................... 16 相序的測量 ............................................... 17 頻率的測量 ............................................... 17 系統(tǒng)的設(shè)計方案 ............................................... 17 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ........................................... 17 器件的選擇 ............................................... 18 系統(tǒng)硬件的詳細(xì)設(shè)計 ........................................... 22 信號提取的設(shè)計 ........................................... 22 過零檢測電路的設(shè)計 ....................................... 23 基于 CP2200 的嵌入式以太網(wǎng)模塊設(shè)計 ........................ 24 基于 STC90C58AD 單片機(jī)的按鍵電路 .......................... 25 嵌位電路的設(shè)計 ........................................... 26 第 4 章 硬件仿真 .................................................... 28 信號提取電路的仿真 ........................................... 28 過零檢測電路的仿真 ........................................... 29 正負(fù)半軸都有信號的過零檢測電路 ........................... 29 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 正半軸信號的過零檢測電路 ................................. 30 第 5 章 軟件設(shè)計 .................................................... 31 LED 數(shù)碼管的顯示 ........................................ 33 按鍵流程圖 .............................................. 34 CP2200 流程圖 ........................................... 35 主程序流程圖 ............................................ 38 第 6 章 結(jié)論和展望 .................................................. 39 參考文獻(xiàn) ........................................................... 40 致 謝 ............................................................. 42 附 錄 .............................................................. 43 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第 1 章 緒言 本章主要對三相電參數(shù)測量系統(tǒng)的 選題背景 以及 交流電量采集的現(xiàn)狀和發(fā)展等 進(jìn)行介紹。此外，該測量系統(tǒng)還可以將測得的數(shù)據(jù)經(jīng)過以太網(wǎng)傳輸大 PC機(jī)上 。通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送到計算機(jī)做到實時顯示 ， 同時在系統(tǒng)上通過四位一體數(shù)碼管顯示。三相電是各大行業(yè)都在使用的主要能源。如何高效的利用三相電，就必須對三相電的各個參數(shù)（電壓、相序、頻率等）進(jìn)行測量、實時監(jiān)控。 相對于傳統(tǒng)的三相電參數(shù)測量儀，它具有精度高、可靠性強(qiáng)、功能強(qiáng)大及智能化等諸多優(yōu)點。 本設(shè)計完成了高壓三相電參數(shù)在 STC90C58AD單片機(jī)系統(tǒng)的控制下，完成了數(shù)據(jù)的采集、控制、傳輸 。 同時對本設(shè)計的任務(wù)及論文章節(jié)安排著了簡單的介紹 。 在電力監(jiān)控系統(tǒng)中，為了維護(hù)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定和安全，保證用戶用電的可靠性，需要電網(wǎng)中各種電參量維持穩(wěn)定值不變。但直流采樣方法存在 一些問題 比如 :測量精度直接受整流電路的精度和穩(wěn)定性的影響 。 隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)階段用于電量測量儀表中的越來越多的采用交流采樣算法。采用交流采樣技術(shù)的好處有 。電力系統(tǒng)交流電量采集是指把電力系統(tǒng)的交流電壓及電流等經(jīng)過變換、濾波、 S/H 及 A/D 轉(zhuǎn)換后得到對應(yīng)該交流電量的離散化數(shù)據(jù)序列，并存放到存儲器中的過程。頻率范圍： 0～ 75Hz； 該電路帶有以太網(wǎng)接口用于測量數(shù)據(jù)的傳輸 。 第二章系統(tǒng)硬件設(shè)計分為三部分。第二部分介紹系統(tǒng)硬件的設(shè)計方案和器件的選取。 第五章簡單地介紹軟件部分的設(shè)計，由于具體的設(shè)計是由我的搭檔戚偉同學(xué)完成，在他的論文中有詳細(xì)的論述，所以在此只著簡單的說明。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 第 2 章 硬件設(shè)計理論分析 本章主要介紹該系統(tǒng)在設(shè)計過程中所用到的知識理論，電路結(jié)構(gòu)，電路分析，電路選擇等方面的知識。三相交流電的用途很多，工業(yè)中大部分的交流用電設(shè)備，例如電動機(jī)，都采用三相交流電，也就是經(jīng)常提到的三相四線制。的正弦電源。 ④ 線電壓：端線與端線之間的電壓， CACB BA , ??? UUU 。 CNCABNC BANB A?????????UUUUUU （式 ） 2） ?聯(lián)接 設(shè) oCoBoA1201200??????????UUUUUU （式 ） oCCAoBCBoABA1201200????????????????UUUUUUUUU （式 ） 線電壓等于對應(yīng)的相電壓 。 (4)注意事項 :D 均假設(shè)為理想， RC 的時間常數(shù)也足夠大，不致使輸出波形失真。 （ 2）加偏壓型 圖 22 加偏壓型負(fù)嵌位電路 工作原理 : Vi 正半周時，二極管 DON， C 被充電至 V 值（左正、右負(fù)）， Vo=+V1(a)圖或－ V1(b)圖。 (2) 加偏壓型 圖 25 加偏壓簡單型正嵌位電路 判斷輸出波形的簡易方法 : 由參考電壓 V1 決定輸出波形于坐標(biāo)軸上的參考點。 圖 27 鉗位器電路 這個電路把輸出限制在 0 到 VCC 范圍內(nèi)，當(dāng) VCC 取 5V 是剛好滿足該系統(tǒng)的要求。同時，也可也根據(jù)單片機(jī)中斷口收到兩個零電平的時間差來確定三相電的頻率 [4][5]。該 TLP521－ 2 提供了兩個孤立的 光耦 8 引腳塑料封裝，而 TLP521－ 4 提供了 4個孤立的光耦中 16 引腳塑料 DIP 封裝，集電極 發(fā)射極電壓： 55V（最小值） ，經(jīng)常轉(zhuǎn)移的比例： 50 ％（最小） ，隔離電壓： 2500 Vrms（最小）。作反饋用的光西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 耦正是利用 “ 原邊電流變化將導(dǎo)致副邊電流變化 ” 來實現(xiàn)反饋，因此在環(huán)境溫度變化劇烈的場合，由于放大系數(shù)的溫漂比較大，應(yīng)盡量不通過光耦實現(xiàn)反饋。同樣當(dāng)通過負(fù)半周較高電壓時，光電管 D2， T2 導(dǎo)通 Vo 為低電平，當(dāng)負(fù)半周電壓正向接近零點時 D2 達(dá)不到導(dǎo)通電壓的值而截止，從而使 T2 截止 Vo 為高電平。 相序的測量 第二章第一節(jié)已提過，相序分為正序和逆序，正序三把三相電的三相依次定義為 A→ B→ C→ A，逆序把三相電定義為 C→ B→ A→ C。 頻率的測量 在相序的測量中，單片機(jī)的中斷口接收到的是已經(jīng)設(shè)定的 A 相的脈沖信號，單片機(jī)自動進(jìn)入中斷，用單片機(jī)的定時器和外部中斷資源，將定時器設(shè)置為一秒定時，信號接到 INT0，設(shè)置為下降沿觸發(fā)。 三相電參數(shù)測量系統(tǒng)是一種專門為計算機(jī)而設(shè)計的一個測量系統(tǒng)模塊。 A/D 轉(zhuǎn)換模塊：將 0 到 5V 的交流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信號，這里的 AD 轉(zhuǎn)換器是單片機(jī)自帶的 10 位的 AD 轉(zhuǎn)換器，已經(jīng)集成到單片機(jī)內(nèi)部。 以太網(wǎng)模塊：對三相電參數(shù)進(jìn)行傳輸。內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路，當(dāng)時鐘頻率在 6MHz時，該復(fù)位電路時可靠的；當(dāng)時鐘頻率在 12MHz 時，勉強(qiáng)可用。 EEPROM（電可擦寫可編程 只讀存儲器 ）是用戶可更改的只讀存儲器（ ROM），其可通過高于普通 電壓 的作用來擦除和重編程（重寫）。 在由 單片機(jī) 構(gòu)成的 微型計算機(jī)系統(tǒng) 中，由于單片機(jī)的工作常常會受到來自外界電磁場的干擾，造成程序的跑飛，而陷入死循環(huán)，程序的正常運(yùn)行被打斷，由單片機(jī)控制的系統(tǒng)無法繼續(xù)工作，會造成整個系統(tǒng)的陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不可預(yù)料的后果，所以出于對單片機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測的考慮，便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測單片機(jī)程序運(yùn)行狀態(tài)的芯片，俗稱 看門狗 (watchdog)； 內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路，當(dāng)時鐘頻率在 6MHz 時該內(nèi)部簡單西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 的 MAX810 專用復(fù)位電路時可靠的；當(dāng)時鐘頻率在 12MHz 時勉強(qiáng)可用。第二個方案考慮的是信號的提取，所以可行，但用到的電阻的功率要高，至少在 3 W 以上。 在系統(tǒng)原理部分已經(jīng)說明了，在參數(shù)的計算時，要用過零檢測電路，首先得將電壓三相電轉(zhuǎn)換為脈沖信號，即當(dāng)三相低壓電電壓非零時，脈沖信號持續(xù)高電平，當(dāng)三相低壓電為零時，脈沖信號為零。該 TLP521－ 2 提供了兩個孤立的 光耦 8 引腳塑料封裝，而 TLP521－ 4 提供了 4