【正文】 并 檢測 所有元器件的好壞，是否正常工作，導線是否導通等。然后就是根據軟件實現步驟逐個檢查程序的可行性，以及程序的嵌套性是否都能達到設計的要求。這不僅使我鞏固了理論基礎，也極大的提高了我的動手能力，能夠靈活的將書本的理論運用到實際問題當中。值此論文完成之際，特向導師致以誠摯的感激和無盡的敬意！ 在課題的研究中，得到了周邊同學的 關心 和幫助。幫助解決畢業(yè)設計中遇到的許多問題。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 23 頁 總 35 頁 23 結 論 本設計的所介紹的電量測量系統的精度較高，而且抗干擾能力也較強。 當以上檢測都沒有什么問題的時候，就可以燒寫單片機程序，進行整體調試了，調試的結果能達到設計的要求數據，就算硬件設計工作完成 。同時，還值得一提的是，在安裝元器件時 不應該使元器件的引腳留得太長一方面可能會導致電路短路，另一方面有可能使元件的功能不起作用，例如電容， 本來可以短線連接的變成長線連接，濾波電容也沒有起到濾波的作用 。元器件均勻、整齊、緊湊地排列在 PCB 上．盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。進行全面檢查，針對出現的問題修正硬件、軟件或總體設計方案。 (1)硬件系統設計調試。如果存在相位 T》0,即可得到相位差為 (10000T) *π /10000)。開始 LCD1602 初始化 ADC0809 采集信號 數據轉換 軟件計算倍數關系和功率因數 顯示測量結果 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 18 頁 總 35 頁 18 這三個子程序將在后面段落中進行詳細分析。在上一章已經將整個系統的硬件部分做了介紹，在這一章中將就系統的軟件部分加以分析說明。 （ 4）功耗低： 相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內部的電極和驅動 IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。液晶顯示模塊已 被運用于 很多電子產品 中， 顯示的主要是數字、專用符號和圖形 。 單片機 通過 0809一個上升沿信號，使 A/D轉換器復位，同時 地址鎖存器把鎖存地址狀態(tài)送鎖存器，變?yōu)榈碗娖綍r，地址狀態(tài)被鎖存，同 A/D轉換器開始進行 A/D轉換。上電瞬時 RST/VPD 端的電位與VCC 等電位， RST/VPD為高電平，隨著電容器充電電流減 的 少 ， RST/VPD的電位不斷下降，桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 14 頁 總 35 頁 14 其充電時間常數為 10 105 10 103=100ms,此時間常數足以使 RST/VPD 在保持為高電平的時間內完成復位操作。 根據應用的要求， 單片機的 復位操作通常有兩種基本形式：上電復位和上電或開關復位。 EA /VDD：片外程序存儲器選用端。 PSEN ：片外程序存儲器讀選通信號輸出端，或稱片外取指信號輸出端。 ～ ： P1 口的 8 個引腳。用 HMOS 工藝制造的芯片采用雙列直插式封裝， 現將各引腳分別說明如下： 1. 主電源引腳 VCC：接 +5V 電源正端。 (12） 111 條指令，含乘法指令和除法指令。 (4） 4K 字節(jié)的片內程序存儲器。 EOC 輸出高電平 1,即給單片機的 口一個高電平，通知單片機模 /數 轉換 已經結束，單片機立即產生 中斷請求信號 ，并準備接收 ADC0809 發(fā)送的數據。地址鎖存與譯碼電路完成對 A、 B、 C 3 個地址位進行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉換結果通過三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統數據總線相連 。其典型值為 +5V(Vref(+)=+5V, Vref()=5V ADC0809 的工作過程是：首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。 D7～ D0—— 數據輸出線。通道端口選擇線， A為低地址， C為高地址，引腳圖中為 ADDA， ADDB和 ADDC。 5）模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零點和滿刻度校準。 9腳 0E為 A／ D轉換數據輸出允許控制信號，當 OE腳為高電平時，允許讀取 A／ D轉換的數字量。 ,功率誤差小于或等于177。 18V； 所以在電路設計中就使用單電源 +5V直流電壓供電。 從而就可以計算出功率因數，以致可以有功功率和無功功率。 T1+ C1C2二次側電流一次側電流IN 11234D1R1 圖 電流采集電路 電路電壓電流相位差電路 電壓電流相位差電路如圖 所示， 由于交流互感器的一次側和二次側的相位差很小，可以忽略不計，所以可以直接從互感器的二次交流信號采集電壓和電流的相位，進行比較之后即可得到相位差，從而 可以計算功率因數，以致得到有功功率和無功功率 。經過整流后得到的直流電壓信號 直接接入 ADC0809的輸入通道 IN0， 進行 AD轉換。由于 沒有具體 要求采用 多大幅值的電壓，為了方便起見，直接采用 現場的 220V交流電源。 (5)整流電路：將交流電整流成 低壓 直流電 5V，作為 電源供給硬件電路中的 LM393芯片、單片機、 ADC0809的基準電壓和 LCD1602的工作電壓 。被測電路中的電壓相位和電流相位經過互感器后的 相位差很小，可以忽略 不計 。 本設計通過單片機對模擬信號進行采集，將采集信號數字化，再將測量結果顯示出來，這樣的數字表具有結構簡單、體積小、驅動電流小、動作快、操作方便、價格低廉的優(yōu)點，更重要的是精度高、抗干擾能力強，可擴展性強、集成方便。ADC0809。 編號： 畢業(yè)設計說明書 題 目： 測量電壓、電流、功率 的數字表的設計 學 院： 機電工程學院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 學生姓名： 韋 領 學 號： 0600120328 指導教師： 郭 福 力 職 稱： 工 程 師 題目類型： ? 理論研究 ? 實驗研究 ? 工程設計 ?工程技術研究 ? 軟件開發(fā) 20xx年 05月 24 日 摘 要 在現代檢測技術中，常需用高精度數字電壓表進行現場檢測，將檢測到的數據送入微計算機系統，完成計算、存儲、控制和顯示等功能 .本設計 是一種基于 AT89C51 單片機的測量電量的數字表， 以 AT89C51 單片機和 ADC0809 為核心器件 .該系統的數字電壓表電路簡單，所用的元件較少，成本低，調節(jié)工作可實現自動化： 數字電表抗干擾能力強、測 量 速度 快、測量準確度高 .整個測量系統主要測量電壓電流兩個主要參數，只要測出這兩個參數就可以計算出有功功率和無功功率。模塊化 。這將會 大大的提高了測量的精度和速度，更加直觀的顯示測量結果，測量結果數據處理以及功能的多樣化方面都取得了巨大的進步。 電壓電流信號衰減之后還是交流信號，而本設計中 ADC0809是對直流電信號進行采集的 ， 所以在信號接入 AD轉換器之前須將交流信號轉換成 0— 5V的直流電，因為 ADC0809的基準電壓時直流 5V。 技術要求 電壓測量范圍： 0250V， 誤差 ≤177。將 220V的 交流電源衰減為 6V的交流信號，所以本文設計了電源電路，將 220V交流電轉換成電路可用的低壓直流電。 因此在顯示 測量的電壓值應該是 IN0對地的電壓 )*)( （inoU =51 inoU ,當然，這個關系系數 在主控制電路的單片機軟件中設置的。根據電路 知識可以知道，交流電信號經過純電阻電路后的相位是不改變的，如圖所示，電壓電流信號分別通過 R5和 R6 之后 ,各自的相位并沒有改變，保持原來的相位，因此可以通過比較衰減后的電壓和電流的相位就可得到相位差。 其輸出信號波形如圖 ，圖 所示 2 號波形是電壓信號， 2 號 是電流 信號波形， 3 號波形信號為比較后得到的波形。 圖 LM393內部框圖 A/D 轉換電路 A／ D 轉換電路的接口設計 A／ D轉換器是將模擬信號轉換成數字信號的器件或裝置，是一種模擬系統和計算機之間的接口，在數據采集和控制系統中得到了廣泛的應用。 1W,從以上的分析中看出， 0809的分辨能力完全能夠滿足要求。該OE腳由單片機的 。 6）工作溫度范圍為 40～＋ 85攝氏度 7）低功耗，約 15mW。其地址狀態(tài)與通道對應關系見表 91。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機的數據線直接相連。此地址經譯碼選通 8路模擬輸入之一到比較器。 運用 ADC0809 的工作原理及其各個功能，結合本課題要求， ADC0809 轉換模塊的接線圖如圖 所示。 ALE 和 START 同時連接到單片機的 INT0 口， 上升沿時 ， A、 B、 C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。 （ 5） 程序存儲器的尋址范圍為 64K 字節(jié)。 （ 13） 有強的位尋址、位處理能力。 VSS：接 +5V 電源地端。可作為準雙向 I/O 接口使用。在向片外程序存儲器讀取指令或常數期間，每個機器周期該信號兩次有效（低電平），以通過數據總線 。該引腳有效（低電平）時只選用片外程序存儲器，否則計算機上電或復位后先選用片內程序存儲器。 不管是何種復位電路，都是通過復位電路產生復位信號（高電平有效）由 RST/VPD引腳送入到內部的 復位電路，對 MCS51 進行復位。 +JC1 0 u fR11 0 kV C CR S T 圖 復位電路 單片機在系統中的應用 在整個系統中，單片機 是主控 制 電路 ，是它對整個系統發(fā)號施令的，它就像計算機的 CUP，起核心作用。當轉換結束后ADC0809的 轉換結束信 號 EOC產生一高電平，即 向單片機 出 轉換結束信號 ， 當單片機知道 A/D已經轉換完畢，這時，如果 單片機 檢測到 0809的輸出允許控制端的信號為高電平時，說明可以接收轉換后的 8位數據；如果 0809的輸出允許控制端的信號為低電平，單片機繼續(xù)等待高電平的出現。 在單片機的人機交流界面中，發(fā)光管和 LED數碼管比較常用，軟硬件都比較簡單 。 74HC164是一塊 8位串入并出的移位寄存器，使用 74HC164后占用單片機的 I/O口由 8個減少 到 1個 ， 使電路得到簡化，提高了工作效率 。 主程序的設計 分析本設計，可知其軟件多要完成的功能是：對交流電源信號衰減電路 的三個輸出信號進行采集，即電壓信號、電流信號和相位差。 A/D 轉換程序的設計 在本子程序中要進行采集兩個通道的電壓信號，所以要分時進行，先采集通道 0，再采集通道 1；但是由于采集兩個通道信號相隔的時間 很短 ， 從視覺上可以認為是同時進行的 ，對測量的結果是沒有影響的。 在進行下一次檢測之前， T 清零。如電路設計、 PCB 印制板繪制等。 系統設計的設計與安裝 電路設計的第一步是使用軟件仿真，仿真電路不僅包含了硬件的設計而且還包含軟件的設計。 (3) 盡可能使元器件平行排列。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 22 頁 總 35 頁 22 系統各部分的調 試 系統的硬件調試 在印制電路板工作完成之后，根據設計的步驟要求我對自己的硬件電路板進行了調試工作，這里將調試的過程及在調試的過程中所遇到的問題提出來進行討論，以便能夠進一步的掌握設計工作的要領。 系統的軟件調試 本設計系統的控制程序是采用 單片機 C 語言編程，在語句中出現的語法錯誤，該軟件會提示出來，以便于更正。在單片機對模擬信號的采集過程中 ，通過精調變位器改變模擬信號的大小，有效解決了數據變化范圍大，檢測精度低 的問題；同時采集信號是分時進行的，清除了過程通道的干擾，這樣從兩個方面降低了信號采集的失真率，提高系統的可靠性。還不斷向我們傳授分析問題和解決問題的辦法，并指出了正確的努力方向，讓我去圖書館查閱了許多與課題相關資料，使我在畢設過程中少走很多彎路。 郭師嚴謹的治學態(tài)度和學術上的遠見和他的平易近人，時刻激勵著學生，是學生畢生學習的榜樣。 通過本次畢業(yè)設計我認真學習、翻閱了很多文獻資料，對單片機的應用技術有了更深的了解，對 C 語言程序有了很大提高，也認真學習了相關軟件（ protel、 protues、Keil51 等）。其次，就是檢查初始化程序的正確性，根據 設計的要求定義正確的初始化程序，為后面程序的執(zhí)行做好鋪墊作用。 (2) 確認焊接無誤后， 檢查電路板電源 ， 給電路接通電源，大概用手摸一下元器件是否發(fā)熱，有的話，關掉電源，進行再次檢測；沒有的話，則測試所有芯片的 VCC 端電壓是否達到要求，接地端是否都接地 。 (4) 在布線時能走直線時最好不要走彎路，這樣布線 不僅美觀，而且促使信號流通。接著才能用 軟件 Protel99SE 設計 電路