【正文】 AMUX0、 PGA0、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式及窗口檢測器都可用軟件通過特殊功能寄存器來控制， ADC0 所使用的電壓基準 可以外接或 使用內(nèi)部基準。原理圖如圖 35 所示： 寧波大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 圖 35 電壓電流采樣 電路 圖 電壓、電流 全波整流電路 由于 A/D 轉(zhuǎn)換器不能識別正負交替的交流 信號， 需用整流電路來處理。在使用 JTAG 調(diào)試時，所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都可全功能運行。其硬件裝置的作用是對電壓信號、電流信號采樣，把它們轉(zhuǎn)換成適合微機 處理 的信號，在設(shè)計具體電路時要考慮便于與單片機連接 ， 故 本系統(tǒng)采用 C8051F020 單片機構(gòu)成 了一個帶數(shù)碼管顯示與鍵盤的單片機最小系統(tǒng)。電流 I 支路與單片機的 INT1 腳相連，計數(shù)器 T1 在 INT1為高電平時，也進行計數(shù)，但在 INT0 中斷時就停止計數(shù)，讀出相應(yīng)的計數(shù)值 N2， N2N1 即為時間Δ t。而方案二需同時使用定時器、計數(shù)器 T0 和外部中斷 0，使用資源較多而增加編程難度，使用方案三，只需使用定時器、計 數(shù)器 T2，編程簡單、資源占用少，所以選擇方案三測量頻率。如圖所示通過運放跟隨 、 全波整流，放大后送入 A/D 轉(zhuǎn)換，單片機計算得到有效值。積 分和法對信號每周波采樣幾百點是很容易實現(xiàn)的，傅立葉算法較難達到 [3]。 只要采樣頻率足夠高，用梯形法近似積分的誤差可以做到很小。第 i 次采樣時， SUM 的值為第 i1 次采樣時的 SUM 值與 L 的和。這時同步采樣時間誤差： NTiNTiTi S //i ???????? (25) 可見在存在周期誤差時，同步采樣時問誤差 i? 值 隨 i 增大而增大。它不要求采樣周期與信號周期嚴格同步，不要求同步環(huán)節(jié)，對第一次采樣的起點無任何要求。隨著微電子技術(shù)的不斷進步， C8051F020 單片機技術(shù)體現(xiàn)了單片機集多種器件 (包括看門狗 ， FLASH 程序存儲器 ， 同 、 異步串行口 ， A/D 轉(zhuǎn)換器 ， 定時器，計數(shù)器等 )和多種功能 (增強可靠性的復(fù) 位系統(tǒng)、降低功耗抗干擾的 休眠模式、品種多門類全的中斷系統(tǒng)、具輸入捕獲和比較匹配輸出等多樣化功能的定時器、計數(shù)器 )于一身，從“片自為戰(zhàn)” 向片上系統(tǒng)過渡的發(fā)展方向 。微機化令電子式電能表功能 的增添變得容易，尤其是近幾年多種單、三相電能計量專用集成電路的成功開發(fā)使過去由分立式電子元器件搭接而成的電能表電路改制成專門的集成電路芯片，如常用的 CS5460A 和 ADE7753 等，結(jié)果在不減少功能的前提下，使電能表的體積大大減小，功耗和單位功能的成本降低、成品率提高，并可簡化電能表的電路設(shè)計，降低其工藝調(diào)整難度，從而能改進整個電能表電路系統(tǒng)的性能，而更重要的是使電子式電能表可靠性明顯提高 [2]。具有制造簡便、可靠性好和價格便宜等特點，經(jīng)過近一百年的不斷改進與完善，感應(yīng)式電能表的制作技術(shù)已經(jīng)成熟。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 摘 要 【 摘要 】 當今，電能作為一種最重要的能源與我們的工作、生活有著密切的聯(lián)系，因此如何來計量它就具有重要的現(xiàn)實意義。 作者簽名： 日 期： 寧波大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） III 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下 獨立進行研究所取得的研究成果。 Numerical Integration 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................................... II Abstract .......................................................................................................................................... V 目 錄 .......................................................................................................................................... VI 1 前言 .........................................................................................................................................1 電力監(jiān)測裝置的現(xiàn)狀 ..................................................................................................1 感應(yīng)式機械電能表 ...............................................................................................1 電子式電能表 ......................................................................................................1 電力監(jiān)測裝置的發(fā)展方向 ...........................................................................................2 本課題的背景和意義 ..................................................................................................3 本論文的主要工作 ......................................................................................................3 2 方案論證與選擇 .......................................................................................................................4 交流采樣方法選擇 ......................................................................................................4 交流采樣法 .........................................................................................................4 軟件同步采樣及同步誤差分析 .............................................................................5 改進的軟件同步實現(xiàn)方法 ....................................................................................6 電力參數(shù)交流采樣算法 ...............................................................................................7 最大值法 .............................................................................................................7 半周期積分法 ......................................................................................................7 數(shù)值積分算法 ......................................................................................................8 離散傅立葉法 ......................................................................................................9 系統(tǒng)方案選擇 ........................................................................................................... 10 子模塊方案選擇 ....................................................................................................... 11 電流電壓的取樣方案 ......................................................................................... 11 頻率測量方案 .................................................................................................... 12 功率因數(shù)測量原理 ............................................................................................. 13 功率因數(shù)測量法選擇 ......................................................................................... 14 電能計算原理 .................................................................................................... 15 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn) .............................................................................................................. 16 單片機最小系統(tǒng)部分 ................................................................................................ 16 鍵盤顯示部分 ........................................................................................................... 19 電壓、電流信號采集部分 ......................................................................................... 20 電壓、電流采樣電路 ......................................................................................... 20 電壓、電流 全波整流電路 .................................................................................. 21 電壓、電流正弦波過零比較電路 ........................................................................ 22 數(shù) /模轉(zhuǎn)換部分 ......................................................................................................... 22 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ......................................................................................................................... 24 系統(tǒng)軟件設(shè)計的指導(dǎo)思想和 一般方法 .............................................