【導(dǎo)讀】測出這兩個參數(shù)就可以計算出有功功率和無功功率。要求的條件下達到正常的測量及顯示功能。在整個系統(tǒng)的設(shè)計過程中，主要采用了模塊。由于實際電路中的電量參數(shù)太大，ADC0809直接采集會使器件。被損壞，因此先對電量信號進行衰減，在單片機的控制下完成對電壓、電流信號采集，該電路設(shè)計新穎、功能強大、可擴展性強。

　　

【正文】 算出其的功率角，算出功率因數(shù)，最后算出其有功功率和無功功率。最終將這些 數(shù)值傳送給 LCD1602 顯示出來。 以后將再次進行采集，重復(fù)上述操作。 主程序的功能應(yīng)該為計算出關(guān)系系數(shù)，乘以關(guān)系系數(shù)，最后傳送給 LCD1602 顯示出來。本設(shè)計的主 程序流程圖如下： 圖 主程序流程圖 子程序的設(shè)計 本 軟件系統(tǒng)的設(shè)計中有三大子程序，即 ADC0809 采集、中斷計時和 LCD1602 顯示。開始 LCD1602 初始化 ADC0809 采集信號 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 軟件計算倍數(shù)關(guān)系和功率因數(shù) 顯示測量結(jié)果 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 18 頁 總 35 頁 18 這三個子程序?qū)⒃诤竺娑温渲羞M行詳細(xì)分析。 A/D 轉(zhuǎn)換程序的設(shè)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(rèn)為是同時進行的 ，對測量的結(jié)果是沒有影響的。選擇通道后就啟動 A/D 轉(zhuǎn)換器，進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束后將采集數(shù)值返回給主函數(shù)。該程序的流程圖如下： N Y 圖 AD 采集程序流程圖 相位差 程序 的設(shè)計 這個子程序主要實現(xiàn)的功能是計算出相位差，獲取相位差后才能計算功率因數(shù)。 從而才能計算有功功率 和無功功率。電路中電壓 電流的波形經(jīng)過過零比較器后輸出兩個周期性的方波 信號 ,將這兩個信號接入 74LS02 后得到的信號 接至單片機的 INT0 端口 。 當(dāng)被測電路中只有純電阻負(fù)載時，電路中的電壓和電流的相位是同相的，兩個交流信號通過比較器后相位差為 0 ；當(dāng)被測電路中還存 在其他的負(fù)載（容抗和感抗），電流的相位會超前或滯后電壓的相位 0 — 090 。 在本軟件設(shè)計中， INT0 檢測到有高電平時定時器選擇通道， 先選 通道 0， 再選 通道 1 啟動 A/D 轉(zhuǎn)換完 ? 開 始 取數(shù)據(jù) 延 時 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 19 頁 總 35 頁 19 T0開始計時，當(dāng) INT0 檢測到低電平時停止計時并返回計時時間長度 T。如果存在相位 T》0,即可得到相位差為 (10000T) *π /10000)。 在進行下一次檢測之前， T 清零。 如果不存在相位差時， T=0。 該子程序的流程圖如下圖所示： N Y N Y 圖 相位差程序流程圖 顯示 程序的設(shè)計 該部分軟件設(shè)計 需要 一片 74HC164 將單片機發(fā)出的串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成并口 。單片機 口給 74HC164 發(fā)送串行數(shù)據(jù)，當(dāng)接收的數(shù)據(jù)位數(shù)達到 8 位時， 74HC164 將數(shù)據(jù)直接發(fā)送給 LCD1602 顯示出來。 LCD1602 顯示的軟件設(shè)計首先是初始化，接著寫指令，寫數(shù)據(jù) 。具體的程序清單在附錄中可以看到。 該程序的流程圖如下： 開 始 初 始 化 =1？ T 開始計時 =0？ T 停止計時 返回 T 值并 T=0 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 20 頁 總 35 頁 20 Y N Y N 圖 顯示程序流程圖 開始 延 時 忙信號？ 寫指令 顯示模式設(shè)置 結(jié) 束 忙信號？ 顯示清屏 顯示光標(biāo)移動設(shè)置 顯示開及光標(biāo)設(shè)置 延 時 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 21 頁 總 35 頁 21 3 系統(tǒng)的 安裝 與調(diào)試 單片機的應(yīng)用開發(fā)可分為以下五個過程。 (1)硬件系統(tǒng)設(shè)計調(diào)試。如電路設(shè)計、 PCB 印制板繪制等。 (2)應(yīng)用程序的設(shè)計。 (3)應(yīng)用程序的仿真調(diào)試。指用仿真器對硬件進行在線調(diào)試或軟件仿真調(diào)試，在調(diào)試中不斷修改、完善硬件及軟件。 (4)單片機應(yīng)用程序的燒寫。用專用的單片機燒 寫器可將編譯過的二進制源程序文件寫入單片機芯片內(nèi)。 (5)系統(tǒng)脫機運行檢查。進行全面檢查，針對出現(xiàn)的問題修正硬件、軟件或總體設(shè)計方案。 系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)計與安裝 電路設(shè)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(shè)計而且還包含軟件的設(shè)計。電路仿真成功說明自己的設(shè)計已經(jīng)接近實際電路，是一步重大的成功。接著才能用 軟件 Protel99SE 設(shè)計 電路 原理圖，成功的畫好原理圖之后才能進行 PCB 設(shè)計 。PCB 布線有單面板和雙面板， 布線單面板難度較大，考慮到雙面板焊接的不便， 由于軟件 自動 布線的結(jié)果比較雜亂，在調(diào)試電路 時也很復(fù)雜，所以最終采用 人 工布線的方法。PCB 的設(shè)計是一門藝術(shù) ，在布局時還要考慮到實際電路中元器件的擺設(shè)，為了電路的美觀 。因此， 在 布局 時注意的事項 如下 ： (1) 按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并且使信號盡可能保持一致的方向。 (2) 以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。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。 (3) 盡可能使元器件平行排列。這樣，不但美觀，而且裝焊容易。 (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。 制作 電路板的 過程大致如下 ： (1) 電路 PCB 打印與印制到電路板。 (2) 電路板腐蝕與鉆孔。 (3) 元器件的焊接。 在把 PCB 印制到電路板的過程中值得注意的是不能把電熨斗在銅板上熨得太久，否則銅板會被氧化，導(dǎo)致的結(jié)果是銅板不能被完全腐蝕，這樣會導(dǎo)致電路短路。同時，還值得一提的是，在安裝元器件時 不應(yīng)該使元器件的引腳留得太長一方面可能會導(dǎo)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 。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 22 頁 總 35 頁 22 系統(tǒng)各部分的調(diào) 試 系統(tǒng)的硬件調(diào)試 在印制電路板工作完成之后，根據(jù)設(shè)計的步驟要求我對自己的硬件電路板進行了調(diào)試工作，這里將調(diào)試的過程及在調(diào)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(shè)計工作的要領(lǐng)。 調(diào)試 步驟如下： (1) 檢查電路板是否有虛焊、錯焊、漏焊的地方。 (2) 確認(rèn)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(guān)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 。 (3)檢測 各個芯片是否有工作電壓 并 檢測 所有元器件的好壞，是否正常工作，導(dǎo)線是否導(dǎo)通等。 (4)檢查各個單元電路是否正常工作。 (5) 最后進行整體配合調(diào)試。 調(diào)試工具 有 萬用表 和示波器。 當(dāng)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(diào)試了，調(diào)試的結(jié)果能達到設(shè)計的要求數(shù)據(jù)，就算硬件設(shè)計工作完成 。 系統(tǒng)的軟件調(diào)試 本設(shè)計系統(tǒng)的控制程序是采用 單片機 C 語言編程，在語句中出現(xiàn)的語法錯誤，該軟件會提示出來，以便于更正。因此，軟件調(diào)試主要的工作是檢查頭文件是否正確，是否與單片機的端口地址相匹配。其次，就是檢查初始化程序的正確性，根據(jù) 設(shè)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。然后就是根據(jù)軟件實現(xiàn)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(shè)計的要求。 在 A/D 轉(zhuǎn)換的程序調(diào)試中遇到了問題，由于在 PCB 布線的時候為了布線簡單，我把 A/D 轉(zhuǎn)換器地址譯碼器的三個輸入控制端的高低位與單片機的高地位反接，而在調(diào)試程序的時候并沒有注意到這一點，把程序燒入單片機并接通電源后，發(fā)現(xiàn)通道 IN1 并沒有被選中，沒有輸入模擬信號，這個問題糾纏了我一天時間，最后我 發(fā)現(xiàn)這個問題之后，通道 IN1 的地址號碼應(yīng)為 100，而不是 001，因此，這 個問題迎刃而解。同時在調(diào)試 A/D轉(zhuǎn)換程序調(diào)試的過程中，我還發(fā)現(xiàn) 其實并不一定時時刻刻都要給 ADC0809 一個時鐘信號，從啟動到允許輸出數(shù)據(jù)整個過程只需要三個脈鐘信號就足夠了，在啟動 A/D 轉(zhuǎn)換器后給以個脈沖，轉(zhuǎn)換結(jié)束后給一個脈沖， 允許數(shù)據(jù)輸出一個脈沖。要解決以上這些問題，必須要從最根本的出發(fā)，一步一步的找出問題所在，最后才能 迎刃而解 。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 23 頁 總 35 頁 23 結(jié) 論 本設(shè)計的所介紹的電量測量系統(tǒng)的精度較高，而且抗干擾能力也較強。在單片機對模擬信號的采集過程中 ，通過精調(diào)變位器改變模擬信號的大小，有效解決了數(shù)據(jù)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(tǒng)的可靠性。 我們結(jié)合所學(xué)過的課程，了解了 數(shù)字表的發(fā)展?fàn)顩r，掌握了目前一些儀表的一般設(shè)計要求，工程設(shè)計方法，開發(fā)及設(shè)計工具使用方法，最重要的是通過這一設(shè)計時間過程，我們不再是約束在理論 上 ，而是鍛煉了我們的動手能力 ， 分析 能力和 解決問題的能力，積累經(jīng)驗，培養(yǎng)按部就班，一絲不茍的工作和對所學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力，了解了很多課本學(xué)不到的知識，我想這樣的實踐環(huán)節(jié)在我的學(xué)生生涯是很難得的，也為我們以后步入社會開始工作打下了 一定的基礎(chǔ)，最后我也要感謝周邊的同學(xué)們，只有在他們的支持下，本次畢業(yè)設(shè)計才能順利進行并實現(xiàn)所有功能。 通過本次畢業(yè)設(shè)計我認(rèn)真學(xué)習(xí)、翻閱了很多文獻資料，對單片機的應(yīng)用技術(shù)有了更深的了解，對 C 語言程序有了很大提高，也認(rèn)真學(xué)習(xí)了相關(guān)軟件（ protel、 protues、Keil51 等）。這不僅使我鞏固了理論基礎(chǔ)，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(dāng)中。從本次畢業(yè)設(shè)計中，我學(xué)習(xí)的不僅是知識，更重要的是為人處事的道理，和面對困境時尋求解決的方法，為我今后的學(xué)習(xí)工作打下了堅實的基礎(chǔ)，也給自己 提升到更高的層次 。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 24 頁 總 35 頁 24 謝 辭 本設(shè)計和論文在 郭福力 導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的，從論文選題到完成論文的過程中浸透了恩師的大量心血和精力。 自始至終 ，郭老師 關(guān)心督促畢業(yè)設(shè)計進程和進度。幫助解決畢業(yè)設(shè)計中遇到的許多問題。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(guān)資料，使我在畢設(shè)過程中少走很多彎路。 而且在寫論文的時候，在百忙之中抽出時間為我們指正修改。 郭師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和學(xué)術(shù)上的遠見和他的平易近人，時刻激勵著學(xué)生，是學(xué)生畢生學(xué)習(xí)的榜樣。值此論文完成之際，特向?qū)熤乱哉\摯的感激和無盡的敬意！ 在課題的研究中，得到了周邊同學(xué)的 關(guān)心 和幫助。與他們進行了多次有益的探討和學(xué)術(shù)交流，使我受益匪淺。 在我 的 硬件及軟件遇到無法解決困難的時候給予我最真誠的鼓勵和幫助， 對于他們的支持和幫助表示誠摯的 謝意 ！ 此外 ， 學(xué)院 的領(lǐng)導(dǎo)和老師也