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正文內(nèi)容

畢業(yè)設(shè)計(論文)-基于mcu的單相電表檢測儀設(shè)計(文件)

2025-07-16 11:41 上一頁面

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【正文】 器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn),兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng),片內(nèi)置通用8位中央處理(CPU)和Flash 存儲單元,3個16位定時/計數(shù)器。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容,但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。外接晶振時,C1和C2值通常選擇為30pF左右;外接陶瓷諧振器時C1和C2約為47pF。單片機(jī)的整個復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外部分,外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號通過復(fù)位引腳RST進(jìn)入片內(nèi)斯密特觸發(fā)器在與片內(nèi)復(fù)位電路相連。 單片機(jī)外圍電路設(shè)計圖 光電采樣器的選擇及接口電路 光電采樣器的選擇光電采樣技術(shù)在我國電度表校驗上應(yīng)用大約有近三十年的歷史,在這段時間里隨著計量表計的精度及計量裝置自動化程度的提高,光電采樣器也有了較大的改進(jìn)。GST一4型光電采樣器采用雙光點平行式安裝,判斷電路的新型采樣方式,克服了以往的采樣缺陷。根據(jù)經(jīng)驗把d設(shè)計為5mm,這樣對鋁盤5mm內(nèi)的光斑均不會產(chǎn)生脈沖。2) 基本上排除所有干擾:產(chǎn)生干擾無非是鋁盤的銹斑和毛刺,本產(chǎn)品從光路和電路兩方面對抗干擾作了合理的設(shè)計,可抗除5mm的斑點和毛刺。 電流互感器的選擇與連接 電流互感器的選擇電流 互 感 器實際上就是一個“降流”變壓器。這些電流互感器稱為穿心式互感器。采用鉗形互感器,現(xiàn)場不用停電接線,避免了現(xiàn)場檢測需要停電接線的麻煩。(2) 測量方法及要求:測量前應(yīng)估計被測電流的大小,選擇適當(dāng)?shù)牧砍?,對被測電流大小不好預(yù)測時,應(yīng)將量程開關(guān)置于最高檔,然后根據(jù)測量值的大小,變換到合適量程。 電流互感器設(shè)計電路根據(jù)此型號電壓互感器的要求,接入負(fù)載為3Ω的電阻來實現(xiàn)此要求。在本設(shè)計中電壓互感器采用固定式,接線端使用線夾。5) 誤差線性度:(2) 電壓互感器的特點1) 體積小,精度高;印刷線路板直接焊接安裝,使用方便,外形美觀;2) 全封閉,機(jī)械和耐環(huán)境性能好,電壓隔離能力強(qiáng),安全可靠。(7) 。(2) 具有電流、電壓兩個輸入通道,可測量正、負(fù)輸人信號。150mV的輸入信號。(4) 具有片內(nèi)看門狗定時器(Watch Dog Timer)與內(nèi)部電源監(jiān)視器;(5) 具有瞬時電流、瞬時電壓、瞬時功率、電流有效值、電壓有效值、功率有效值測量及電能計量功能;(6) 提供了外部復(fù)位引腳;(7) 雙向串行接口與內(nèi)部寄存器陣列可以方便地與微處理器相連接;(8) 外部時鐘最高頻率可達(dá)20MHz;(9) 具有功率方向輸出指示。 CS5460芯片引腳排列圖XOUT(Pin 1):晶體振蕩器輸出;CPUCLK(Pin 2):CPU時鐘輸出;VD+(Pin 3):數(shù)字電路電源正極;DGND(Pin 4):數(shù)字地;SCLK(Pin 5):串行時鐘輸入;SDO(Pin 6):串行數(shù)據(jù)輸出;CS(Pin 7):片選;NC(Pin 8 、Pin 18):空腳;VIN+(Pin 9):差分電壓正輸入端;VIN(Pin 10):差分電壓負(fù)輸入端;VREFOUT(Pin 11):參考電壓輸出;VREFIN(Pin 12):參考電壓輸入;VA(Pin 13):模擬地;VA+(Pin 14):模擬電源正極;IIN(Pin 15):差分電流負(fù)輸入端;IIN+(Pin 16):差分電流正輸入端;PFMON(Pin 17):電源掉電監(jiān)視輸出;RESET(Pin 19):復(fù)位輸入;INT(Pin 20):中斷輸出;EOUT(Pin 21):電能脈沖輸出;EDIR(Pin 22):功率方向指示輸出;SDI(Pin 23):串行數(shù)據(jù)輸入;XIN(Pin 24):晶體振蕩器輸入。7) 瞬時功率測量精度:%。(2) 內(nèi)部寄存器分配CS5460內(nèi)部集成了包括偏置寄存器、增益寄存器、脈沖速率寄存器和參數(shù)寄存器等16個寄存器,還集成了串行口發(fā)送寄存器、串行口接收寄存器和一個命令解釋狀態(tài)機(jī),這些寄存器用來完成對 CS5460的設(shè)置、采集數(shù)據(jù)的存儲和串行輸入輸出的控制。寄存器讀/寫命令:這個命令通知狀態(tài)機(jī)需要對寄存器進(jìn)行訪問,在8個SCLK時鐘周期內(nèi),地址寄存器的讀取被加載到輸出緩沖區(qū),在第24個SCLK時,寫人數(shù)據(jù)被傳輸?shù)捷斎刖彌_區(qū)。數(shù)碼管是采用BCD編碼顯示數(shù)字,程序編譯容易,資源占用較少。在微控制器試驗系統(tǒng)中,使用的是點陣字符液晶模塊LCD1602。R/W:讀寫信號線,高電平時進(jìn)行讀操作,低電平時進(jìn)行寫操作。通過顯示器,將該設(shè)計所求的精度結(jié)果顯示出來,這樣舉可以判斷低壓電能表是否正常工作。鍵盤電路的設(shè)計應(yīng)使CPU不僅能識別是否有鍵按下,還要能識別是哪一個鍵按下,而且能把此鍵所代表的信息翻譯成計算機(jī)所能接受的形式,計算機(jī)所用的鍵盤有編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。為了識別鍵盤上的閉合鍵,常用的鍵碼識別方法有行掃描法、行反轉(zhuǎn)法及行列掃描法等。當(dāng)讀到某一列線的值為0時,就可根據(jù)此時的行掃描碼和列線的值唯一地確定按鍵的位置,同時也就確定了該鍵的掃描碼。這樣,一個端口就可以構(gòu)成4*4=16個按鍵。 矩陣式鍵盤此矩陣式鍵盤根據(jù)設(shè)計要求,設(shè)置了功能鍵與數(shù)字鍵。各按鍵所代表的具體功能如下:S1~S10:數(shù)字鍵;S11:啟動測量鍵;S12:停止測量鍵;S13:電能表盤轉(zhuǎn)數(shù)輸入;S14:確認(rèn)鍵;S15:參數(shù)查看見;S16:測量轉(zhuǎn)數(shù)輸入。 220V交流市電通過電源變壓器變換成交流低壓,再經(jīng)過橋式整流電路D1~D4和濾波電容C1的整流和濾波,在固定式三端穩(wěn)壓器LM7805的Vin和GND兩端形成一個并不十分穩(wěn)定的直流電壓(該電壓常會因為市電電壓的波動或負(fù)載的變化等原因而發(fā)生變化)。 4 軟件設(shè)計軟件是系統(tǒng)的靈魂,軟件的靈活性和強(qiáng)大性將在系統(tǒng)中明顯的體現(xiàn)出來,是判斷系統(tǒng)的優(yōu)良與否的主要標(biāo)準(zhǔn)之一。 主程序設(shè)計主程序的主要功能如下:(1) 對單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行初始化;(2) 顯示器初始化;(3) 電能計量芯片初始化;(4) 內(nèi)存單元附初值;(5) 進(jìn)行鍵盤掃描,檢測各功能鍵的閉合情況,并執(zhí)行相應(yīng)的子程序。中斷之后所執(zhí)行的處理程序,稱為中斷服務(wù)程序。結(jié)論 經(jīng)過一個學(xué)期的努力,畢業(yè)設(shè)計終于完成了?;谙到y(tǒng)實現(xiàn)的主要內(nèi)容有:(1) 對低壓單相電能表進(jìn)行現(xiàn)場采樣,使用了光電采樣器、電壓互感器和電流互感器,把采樣值輸入電能計量芯片,然后由單片機(jī)計算分析被測電表是否準(zhǔn)確,若電表計量不準(zhǔn)確計算其相對誤差;(2) 對用電線路進(jìn)行檢測,主要是電壓互感器和電流互感器對其實施檢測;(3) 通過LCD顯示判斷結(jié)果和相對誤差,判斷其精度是否達(dá)到要求,即電能表是否正常工作;(4) 在本設(shè)計中大量使用了單片機(jī)的知識。老師對本課題的研究設(shè)計給予極大的關(guān)注和支持;同時老師那治學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度、廣博的知識面和豐富的研究經(jīng)驗以及敬業(yè)的精神給我留下深刻的印象,使我受益菲淺,在老師的指導(dǎo)下,我的畢業(yè)設(shè)計達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。 GyrMitteilungen 23:211[18] Siebert W McC (1986) Circuits, Signals ans Systems. Cambridge London: The MIT Press[19] Chambers RG (1984) UnityGain Frequencyindependent precision phase shifter. Electronics Letters 20:151152[20] Tay EW, Murti VGK (1984) UnityGain Frequencyindependent Quadrature Phase shifter. Electronics Letters 20:151[21] Wilson G (1990) Precision RCActive Frequency Compensated Phase Shifters. IEE Proc. 137:4448[22] IEEE (1988) IEEE Standard Dictionary of Electrical and Electronics Terms (ANSI/IEEE Std. 1001988, 4th Ed.) . New York[23] Djokic B, Bosnjakovic P (1996) A High Accuracy Reactive PouTer and Energy Meter Insensitive to Frequency Variations, 20th Conference on Pre
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