【正文】 只有在實(shí)踐中才能找到進(jìn)步，我也明白了只有自己動(dòng)手才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。我的畢業(yè)設(shè)計(jì)雖說(shuō)不是很難，但對(duì)我還是有一定的挑戰(zhàn)性的。 心得與體會(huì) 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我選擇了基于單片機(jī)的電量采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。每 5s 采集一次。 之后 進(jìn)入 seting，同臺(tái)機(jī) IP名為 ， 端口號(hào)一定為 8000。 Keil 與 Proteus 連接 為使 Keil 與 Proteus 連接 在一起仿真 ，開(kāi)始 時(shí) 必須在 Proteus 的 安裝目錄下將 文件復(fù)制到 Keil 安裝的目錄 /C51/BIN 中 。 8 路電量信號(hào)依次輸入，通過(guò)忙端檢測(cè)是否轉(zhuǎn)換完成，動(dòng)態(tài)讀取萬(wàn)、千、百、十、個(gè)位的轉(zhuǎn)換標(biāo)志和 BCD 碼數(shù)據(jù)。電路圖如 311 所示。 因此我們要通過(guò)分頻來(lái)處理。 其比例關(guān)系如下公式所示： 12/osctime FF ? ( 34） 6/oscale FF ? (35） 24/oscreal FF ? (36） NFF aleicl /? （ 37） 其中， Fosc 為系統(tǒng)晶振 的的 頻率； Ftime 為定時(shí)器所用頻率； Fale 為單片機(jī) ALE輸出的頻率； Freal 為 ICL7135 的測(cè)量脈沖頻率； Ficl 為 ICL7135 所用的輸入頻率，該頻率可通過(guò) 對(duì)單片機(jī)的輸出頻率 Fale 分頻得到?？梢詫?R/H 端接入單片機(jī)一個(gè) I/O 口加以控制。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 3 章 硬件電路的設(shè)計(jì) 13 RE FA CO M( M S D )( L S D )M S B( L S B )RE F2A CO M3INLO9INH I10V+11V1INT4AZ5B U F6CR E F +8CR E F 7CLK IN22UN R28O V R27S T RO B E26G ND24P O L23D120D219D318D417D512B113B214B415B816RU N/HO L D25B US Y21U1ICL7 1 3 5CR V 11 0 KR11 0 k321U2T L 4 3 1 INTAZB U FC32 n 2R41 2 5 kC22 n 2D11 N41 4 8R31 0 k 圖 36 REF的外圍電路 圖 37積分電路 ICL7135 與單片機(jī)連線 一般采用兩種方法將 ICL7135 與單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行連接 。 VREF 的穩(wěn)定性對(duì) A/D 轉(zhuǎn)換精度有很大影響，應(yīng)采用高精度穩(wěn)壓源。只要 R3 滿足如下公式 31 所示。 時(shí)鐘信號(hào)頻率常用 fosc 表示。在電容 C 充電期間， RST 引腳電位會(huì)逐漸減小，當(dāng) RST 的電位小于一定值時(shí)， CPU 就會(huì)脫離復(fù)位。符合 I2C 協(xié)議，通過(guò) I2C 與單片機(jī)相連 圖 217 24C16 與單片機(jī)連接圖 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 3 章 硬件電路的設(shè)計(jì) 10 3 硬件電路的設(shè)計(jì) 本章主要包括單片機(jī)的外圍電路的設(shè)計(jì) —— 復(fù)位電路、時(shí)鐘電路； A/D 積分電路的設(shè)計(jì) —— 與單片 機(jī)如何相連、時(shí)鐘信號(hào)如何產(chǎn)生；數(shù)碼管如何顯示 ——MAX7221 的連接，數(shù)碼管的連接。 CD4051 的真值表如 22 所示。當(dāng) MAX7221 芯片開(kāi)始接受數(shù)據(jù)時(shí)， D15 位上的信息首先接受，最后接受的是 D0。 TL431 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 210 所示，其封裝如圖 211 所示。 圖 28 AD620放大器原理圖 圖 29 AD620引腳圖 其它的外圍電路選擇 本 設(shè)計(jì) 中 除了單片機(jī)與 A/D 轉(zhuǎn)換 芯片的選擇 外， 外圍電路也需要仔細(xì)設(shè)計(jì)。 濾除二次諧波后輸出電壓 LLLo IKUU ?co s? 與有功功率成正比，電能 dtKUdtIUP tt tt oLLL? ??? 21 21c os ? 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 2 章 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) 6 信號(hào)的前處理 外部電壓經(jīng)過(guò)霍爾元件處理后，得到的霍爾 電動(dòng)勢(shì)很微弱，一般只有 20mv 左右，而且具有二次諧波。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 2 章 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) 5 功率采集簡(jiǎn)介 霍 爾器件 霍爾器件是半導(dǎo)體材料磁電轉(zhuǎn)換器件。 雙積分式 A/D 轉(zhuǎn)換器具有以下特點(diǎn)：對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)換速率的要求不是很高；對(duì)轉(zhuǎn)換精度要求很高的情況。時(shí)間間隔與輸出數(shù)字也成比例，常稱為模擬電壓 時(shí)間間隔 數(shù)字量裝換原理。 片內(nèi)含有的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器 Flash， 大小為4k bytes。 該 系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 將 從硬件和軟件方面出發(fā)： 在硬件上，選擇 AT89C51 單片機(jī)，通過(guò) ICL7135 A/D 轉(zhuǎn)換器采集 模擬信號(hào) ， 并通過(guò) MAX7221 驅(qū)動(dòng)芯片來(lái)驅(qū)動(dòng) LED。然而我國(guó)大部分地區(qū)廣泛使用的是還是傳統(tǒng)的老舊的非常不穩(wěn)定的感應(yīng)式機(jī)械表，而且一些只具的備單一的電能計(jì)量功能。本文采用雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器，相比于逐次比較器而言，雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器更加穩(wěn)定，但缺點(diǎn)就是速度較慢，所以來(lái)說(shuō)更適合民用電表。 論文在對(duì)數(shù)字信號(hào)處理 進(jìn)行 理論研究 和 電能 計(jì)算方法設(shè)計(jì) 的基礎(chǔ)上， 采用單片機(jī)，進(jìn)行電表電量采集系統(tǒng) 。因此，這是一個(gè)有著蓬勃發(fā)展的歷程和有著廣闊前景的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。 采用雙積分 A/D 轉(zhuǎn) 換器，相比于逐次比較器而言，雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換器更加穩(wěn)定，但缺點(diǎn)就是速度較慢，所以來(lái)說(shuō)更適合民用電表。主要是 220v 交流電壓經(jīng)過(guò)霍爾轉(zhuǎn)換后，經(jīng)過(guò) 8路模擬開(kāi)關(guān)進(jìn)行選擇 ,信號(hào)放大，然后輸入 A/D 轉(zhuǎn)換器中，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換器之后進(jìn)行 A/D裝換，并將處理的結(jié)果保存 到存儲(chǔ)芯片中，在數(shù)碼管上循環(huán)顯示各戶用電量。 首先介紹雙積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器。這時(shí)如果 ViVf，說(shuō)明這個(gè)字量信號(hào)對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào)金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第 2 章 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) 4 太小，這是最高位的“ 1”任然保留；反之，如果 ViVf，則說(shuō)明轉(zhuǎn)換后的模擬電信號(hào)大于輸入信號(hào)，這是最高位將清零。其封裝圖如圖 26 所示?；魻栂禂?shù)越大，表明霍爾效應(yīng)越明顯。 信號(hào)放大之后還要進(jìn)過(guò)濾波處理。 可以選 擇 TL431 構(gòu)成 的恒 壓 源選擇器件。 圖 212 MAX7221 引腳圖 圖 213 MAX7221封裝圖 串行數(shù)據(jù)輸入輸出時(shí)，此時(shí)的 CS 端口必須為低電平， Din 送入一個(gè) 16 位的數(shù)據(jù)包，并在每個(gè)時(shí)鐘上升沿時(shí)存入內(nèi)部，芯片內(nèi)部具有 16 位移位寄存器，數(shù)據(jù)經(jīng) 個(gè)周期后，在時(shí)鐘的下降沿由 DOUT 引腳輸出。 圖 214 CD4051芯片圖 圖 215 CD4051內(nèi)部邏輯圖 CD4051 相當(dāng)于一個(gè)單 8 通道數(shù)字的控制模擬電子開(kāi)關(guān)，有 A、 B 和 C 三個(gè)二進(jìn)制控制輸入端的以及 INH 共 4 個(gè)輸入。 圖 216 CAT24WC16管腳配置和管腳描述 在實(shí)際 連接中，如圖 217所示。 單片機(jī)的 高電平復(fù)位電路圖如 31（ b）所示。反相放大器的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2，兩端跨接石英晶體及兩個(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激放大器。 輸入的電壓是 0 到 。芯片采用了自動(dòng)校零技術(shù)，可保證零點(diǎn) 在