【正文】 (2)由于在程序下載時(shí)是通過下載器下載，并通過數(shù)據(jù)線連接，在此過程中可能下載通道有誤，檢查接口和數(shù)據(jù)線來解決。解決辦法如下：在 61 板工作電壓盡可能采用 5V 的穩(wěn)壓電源，因?yàn)榉€(wěn)壓電源能使單片機(jī)工作在穩(wěn)定的電壓環(huán)境，使其減少不必要的誤差。最后通過電源線將采集電路和61板連接，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?SPCE061A單片機(jī)。圖52 傳感器采集的電壓波形基于單片機(jī)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 34調(diào)理部分電路調(diào)試和前面一樣，最終在示波器上得的到的的波形還是正弦波，但是其大小為0～10V。看波形的大小和形狀，是否是正弦波且大小是要求的177。51 調(diào)試的設(shè)備圖對于采集系統(tǒng)，可以分為一下幾大部分：傳感器部分、調(diào)理電路部分、濾波電路部分以及61板主芯片電路等六大部分?；趩纹瑱C(jī)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 335 采集系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行結(jié)果分析 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件的調(diào)試電壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)調(diào)試時(shí)遇到不少問題，由于以前都是理論的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，現(xiàn)在是第一次親自動(dòng)手設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集電路圖的設(shè)計(jì)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)考慮不周全，出現(xiàn)的問題必須調(diào)式時(shí)解決。當(dāng)采集到的電壓輸入單片機(jī)，設(shè)定的電壓上下限為3～5V，其基準(zhǔn)值就是4V且波動(dòng)范圍是﹣1V～﹢1V。在對數(shù)值進(jìn)行濾波操作之后，還要將A/D值轉(zhuǎn)換為電壓。基于單片機(jī)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 31圖 46 中斷程序A/D轉(zhuǎn)換子程序如下圖47 A/D轉(zhuǎn)換子程序A/D處理：A/D處理包括兩方面內(nèi)容，一是A/D值的濾波處理，二是A/D值向?qū)嶋H電壓轉(zhuǎn)換。由于采樣有一定的時(shí)間，在采樣時(shí)間沒到到時(shí)就繼續(xù)采樣，時(shí)間一到進(jìn)行信號的讀取和儲存，對信號進(jìn)一步濾波處理。整體功能通過按鈕來控制，同時(shí)與主程序和中斷服務(wù)程序配合實(shí)現(xiàn)（如圖43）。在 Workspace 窗口內(nèi)，不同類型的文件有不同的圖標(biāo)表現(xiàn)。注意，Workspace 窗口所體現(xiàn)的邏輯關(guān)系不是指文件在硬盤上的物理位置，而是一個(gè)邏輯從屬關(guān)系。ResourceView 視窗列出當(dāng)前工程用到的所有資源。 Head Files 文件夾用于保存頭文件。Files 文件夾包含了源程序、程序接口和說明硬件配置情況的文件?；趩纹瑱C(jī)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 29　　單擊 FileView 標(biāo)簽，用戶可以方便瀏覽到工程內(nèi)的各文件。圖 42 Workspace 窗口在 Workspace 窗口內(nèi)，用戶可查看到當(dāng)前工程所包括的全部文件。只需在各窗口內(nèi)單擊鼠標(biāo)左鍵即可把該窗口激活。圖 41 μ39。μ39?；趩纹瑱C(jī)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 28μ39。具有友好的交互界面、下拉菜單、快捷鍵和快速訪問命令列表等，使人們的編程、調(diào)試工作更加方便且高效。 編程環(huán)境的介紹μ39。匯編語言可以直接操作硬件，運(yùn)算速度快，但復(fù)雜的運(yùn)算編程很耗時(shí)。同 時(shí) 還 應(yīng) 該 認(rèn) 識 到 ， 匯 編 語 言 是 一 種 層 次 非 常 低 的 語 言 ， 它 僅 僅 高 于 直 接 手 工編 寫 二 進(jìn) 制 的 機(jī) 器 指 令 碼 ， 因 此 不 可 避 免 地 存 在 一 些 缺 點(diǎn) ： 寫 的 代 碼 非 常 難 懂 ， 不 好 維 護(hù) ； 容 易 產(chǎn) 生 bug， 難 于 調(diào) 試 ； 能 針 對 特 定 的 體 系 結(jié) 構(gòu) 和 處 理 器 進(jìn) 行 優(yōu) 化 ； 發(fā) 效 率 很 低 ， 時(shí) 間 長 且 單 調(diào) 。 C 語 言 具 有 強(qiáng) 大 的 繪 圖 能 力 ， 可 移 植 性 好 ， 并 具 備 很 強(qiáng) 的 數(shù) 據(jù) 處 理 能力 ， 因 此 適 于 編 寫 系 統(tǒng) 軟 件 ， 三 維 ， 二 維 圖 形 和 動(dòng) 畫 ， 它 也 是 數(shù) 值 計(jì) 算 的 高 級 語 言[24]。g． C 語 言 適 用 范 圍 大 ， 可 移 植 性 好 。f． 生 成 目 標(biāo) 代 碼 質(zhì) 量 高 ， 程 序 執(zhí) 行 效 率 高 。d． C 語 法 限 制 不 太 嚴(yán) 格 ， 程 序 設(shè) 計(jì) 自 由 度 大基于單片機(jī)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 27雖 然 C 語 言 也 是 強(qiáng) 類 型 語 言 ， 但 它 的 語 法 比 較 靈 活 ， 允 許 程 序 編 寫 者 有 較 大 的自 由 度 。 這 種 結(jié) 構(gòu) 化 方 式 可 使 程 序 層 次 清 晰 ， 便 于 使 用 、 維 護(hù) 以 及 調(diào)試 。且 計(jì) 算 功 能 、 邏 輯 判 斷 功 能 強(qiáng) 大 。 并 引 入 了 指 針 概 念 ，使 程 序 效 率 更 高 。b． 數(shù) 據(jù) 結(jié) 構(gòu) 豐 富C 語 言 的 數(shù) 據(jù) 類 型 有 ： 整 型 、 實(shí) 型 、 字 符 型 、 數(shù) 組 類 型 、 指 針 類 型 、 結(jié) 構(gòu) 體 類型 、 共 用 體 類 型 等 。 從 而 使 C 語 言 的 運(yùn) 算 類 型 極 其 豐 富 ， 表 達(dá) 式類 型 多 樣 化 。 a． 運(yùn) 算 符 的 豐 富C 語 言 的 運(yùn) 算 符 包 含 的 范 圍 很 廣 泛 ， 共 有 34 種 運(yùn) 算 符 。 它 把 高 級 語 言 的 基 本 結(jié) 構(gòu) 和 語 句 與 低 級 語 言 的 實(shí) 用 性 結(jié) 合 起 來 。使用匯編語言編寫的程序，機(jī)器不能直接識別，要由一種程序?qū)R編語言翻譯成機(jī)器語言，這種起翻譯作用的程序叫匯編程序，匯編程序是系統(tǒng)軟件中語言處理系統(tǒng)軟件 [22]。這樣用符號代替機(jī)器語言的二進(jìn)制碼，就把機(jī)器語言變成了匯編語言。匯編語言(AssemblyLanguage)是面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語言。它可以作為工作系統(tǒng)設(shè)計(jì)語言，編寫系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語言，編寫不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序。是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言。圖 311 敷銅后的 PCB 圖制成后在進(jìn)行元器件的焊接就可以制成實(shí)物電路（如圖 312） 。元件的名稱為黃色在 overlay 層，即絲印層。高頻去耦的小電容要靠近相應(yīng)的電源管腳。將元件移到區(qū)域內(nèi)，并簡單布局，接插件放在周邊。 整個(gè)電路的繪制在上面?zhèn)€部分電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上將采集電路、整流電路還有濾波電路相結(jié)合，組合成為完整的電壓采集電路，在加上電源等一系列元件畫出如圖 310 的電路圖。本 設(shè) 計(jì) 主 要 采 集 頻 率 為 fs=1KHz,所 以 其 采 樣 周 期 為 T=1/fs=1ms。交流采樣以其優(yōu)異的性能，正在逐步代替直流采樣 [18]。因此，在監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展初期，直流采樣得到了廣泛的應(yīng)用，但這種方法有自身的不足之處: ①為了提高響應(yīng)速度，變送器的時(shí)間常數(shù)必須特殊設(shè)計(jì)，因而不宜普遍使用；基于單片機(jī)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 23②變送器測量諧波有誤差；③具有較大的時(shí)間延遲，難以及時(shí)反映被測量的突變；④監(jiān)控系統(tǒng)的測量精度直接受變送器精確度和穩(wěn)定性的影響。電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采用交流采樣只是針對電力系統(tǒng)中一些不重要的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù), 如果需要提高數(shù)據(jù)的精度和速度，就需要采用直流采樣。交流采樣實(shí)時(shí)性好、相位失真小、投資少、便于維護(hù), 在電力系統(tǒng)中遠(yuǎn)動(dòng)終端多以分布式和交流采樣為主。輸出時(shí)的電壓經(jīng)電阻 RR7 分壓得到單片機(jī)可以接受的電壓，其信號必須在 0～2V 之間。 二階濾波器的設(shè)計(jì)在仔細(xì)研讀電壓傳感器的使用手冊和原理的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)電路，本課題選用 1KHz截止頻率，二階巴特沃茲濾波器。因此采用集成運(yùn)放及電阻、電容組成低通有源濾波器。在不許通帶里有較大波動(dòng)的情況下，為了在通帶范圍內(nèi)可得到最平坦的幅頻曲線，選擇 Butterworth ，帶內(nèi)紋波小，濾波效率高。 +R12C1C2圖 37 有源濾波器結(jié)構(gòu)圖根據(jù)圖可以求出其傳遞函數(shù)為： （33）2112()oiuRsRs??實(shí)際進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，頻率特性分析，得到其 bode 圖如圖 312 所示，上半部分為幅頻特性，下半部分為相頻特性。 濾波器的選擇檢測電路中最主要的一環(huán)是二階有源濾波器的設(shè)計(jì)。根據(jù)有用信號的頻率，可以利用有源濾波器進(jìn)行信號的提??；根據(jù)無用信號的頻率，可以利用有源濾波器將他們?yōu)V除。特性中使用通帶放大倍數(shù)下降到 倍的頻率成為通帶截止頻率 fp,如圖 36 中所標(biāo)注 [14]。四種濾波器的理想幅頻特性分別如圖（a） （b） （c） （d）所示，每個(gè)特性曲線均分為通帶和阻帶倆部分，通帶中的電壓放大倍數(shù)稱為通帶放大倍數(shù) Aup。有源濾波器是一種信號處理電路，組成有源濾波器的繼承運(yùn)放工作在線性區(qū)。這就要求在運(yùn)放輸出的時(shí)候把電壓信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所以在輸出的地方加一﹢5V 的電壓信號，此時(shí)的電壓由雙極性變?yōu)閱螛O性的，其大小為 0V～10V ，其變化可由波形 34 圖可知:圖 34 經(jīng)整流后的電壓波形故這一部分的電路設(shè)計(jì)如圖所示：圖 35 調(diào)理電路原理圖基于單片機(jī)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20 二階濾波器的原理及設(shè)計(jì) 濾波器的種類對于信號頻率具有選擇性的電路稱為濾波電路。LF353 是個(gè)接受電壓信號的原件，所以要把電流轉(zhuǎn)換為電壓，在設(shè)計(jì)中的電壓大小為： （32）21*0(25)URImAV???其中 LF353 的工作電壓為177。15V[13]。圖 32 電 壓 采 集 電 路 調(diào)理電路的設(shè)計(jì) 運(yùn)放的選擇在運(yùn)放方面我選擇 LF353，其實(shí)際上是由兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器組成，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。15V 電源使傳感器正常工作，由 LV28P 霍爾電壓傳感器的轉(zhuǎn)換率為 2500：1000 可知其五號腳輸出的電流為177。C 250 無窮RS 副邊線圈電阻TA=70176。CTS 環(huán)境貯存溫度 25..+85 176。C 177。 5 %) 177。 10 mA max 177。14 mARM 測量電阻 with 177。（2）使用原則：對于電壓測量,原邊電流與被測電壓的比一定要通過一個(gè)由用戶選擇的外部電阻 R確定,并串聯(lián)在傳感器原邊回路上。霍爾傳感器出色的精度、良好的線性度、低溫漂、最快的反應(yīng)時(shí)間、寬頻帶、無插入損耗、抗干擾能力強(qiáng)、電流過載能力強(qiáng)、優(yōu)越的性價(jià)比而廣泛使用。其優(yōu)點(diǎn)在于：出色的精度，良好的線性度，低溫漂，最佳的反應(yīng)時(shí)間，寬頻帶，無插入損壞，抗干擾能力強(qiáng)。 若 測 出 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 發(fā) 出 的 脈 沖 數(shù) ， 則 可 以 確 定 其 運(yùn) 動(dòng) 速 度[12]。如 果 把 霍 爾 元 件 集 成 的 開 關(guān) 按 預(yù) 定 位 置 有 規(guī) 律 地 布 置 在 物 體 上 ， 當(dāng) 裝 在 運(yùn) 動(dòng) 物體 上 的 永 磁 體 經(jīng) 過 它 時(shí) ， 可 以 從 測 量 電 路 上 測 得 脈 沖 信 號 。 利 用 這 一 原 理 可 以 設(shè) 計(jì) 制 成 霍 爾 電基于單片機(jī)的電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 17流 傳 感 器 。 假 如 磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 B 不 垂 直 于 霍 爾 元件 ， 而 是 與 其 法 線 成 某 一 角 度 α?xí)r ， 實(shí) 際 上 是 作 用 于 霍 爾 元 件 上 的 有 效 磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度是 其 法 線 方 向 （ 與 薄 片 垂 直 的 方 向 ） 的 分 量 ， 即 Bcosα， 這 時(shí) 的 霍 爾 電 動(dòng) 勢 EH 的基 本 關(guān) 系 為 ：EH=KHIBcosα式 中 KH—霍 爾 系 數(shù) ； I—通 過 的 電 流 ； B—垂 直 于 I 的 磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 。磁場方向相反，霍爾電勢的方向也隨之改變，因此霍爾傳感器能用于測量靜態(tài)磁場或交變磁場。電子積累得越多，F(xiàn) E也越大，在半導(dǎo)體薄 片 c、d 方向的端面之間建立的電動(dòng)勢 EH 就是霍爾電勢。當(dāng)有電流 I 流過薄片時(shí)，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢 EH，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，該電動(dòng)勢稱為霍爾電勢，上述半導(dǎo)體薄片稱為霍爾元件。 半 導(dǎo) 體 中 的 霍 爾 效 應(yīng) 比 金 屬 箔 片 中 更 為 明 顯 ， 而 鐵 磁 金 屬 在 居 里 溫 度以 下 將 呈 現(xiàn) 極 強(qiáng) 的 霍 爾 效 應(yīng) 。 金 屬 的 霍 爾 效 應(yīng) 是 1879 年 被 美 國 物 理 學(xué) 家 霍 爾 發(fā) 現(xiàn) 的 。定時(shí)器 A 的時(shí)鐘源來從時(shí)鐘源和時(shí)鐘源組合 B，在定時(shí)器 B 的時(shí)鐘源給出 C，當(dāng)計(jì)時(shí)器溢出，一個(gè) INT 信號發(fā)送到 CPU 的產(chǎn)生超時(shí)信號。定時(shí)器 A 被稱為通用計(jì)數(shù)器。 PORTB 的 一 些 特 殊功 能 的 摘 要 列 舉 如 下 ：表 24 B 口的特殊功能端 口 B 特 殊 功 能 功 能 說 明 標(biāo) 注IOB0 SCK 時(shí) 鐘