基于mcs一51單片機(jī)的諧波檢測儀的研究【畢業(yè)設(shè)計(jì)】-在線瀏覽
2025-03-07 16:16本頁面
【正文】 的諧波電流，用以抵銷網(wǎng)絡(luò)中的諧波電流，這種裝置的主要元件是大功率電力電子器件，成本高，在其額定功率范圍內(nèi)，原則上能全部濾除干凈。 本文研究內(nèi)容 諧波檢測的仿真設(shè)計(jì)思路諧波分析通常采用傅立葉變換理論。因此在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，我們采用FFT算法作為諧波檢測方法。一個(gè)點(diǎn)FFT，需要進(jìn)行m次蝶型運(yùn)算。根據(jù)復(fù)數(shù)乘法法則，可以看作是正弦值和余弦值的組合，由于余弦函數(shù)可以用正弦來替代，為了程序查表方便，程序預(yù)制正弦表并按照規(guī)律存放。程序采樣完畢后，先讀取正弦表，然后調(diào)用FFT子程序[10]。在此環(huán)境下，選擇了一款傅里葉分析表，對經(jīng)過處理后的波形，觀察其的幅頻特性曲線，從而直觀的去了解什么是基波，1次諧波，3次諧波等正弦波，總的來說，就是基于protues的諧波檢測的利用。Proteus ISIS 可以仿真各種復(fù)雜的輸入電壓、電流信號(hào)，因此，很容易用來仿真諧波信號(hào)的輸入。因此，將 Proteus ISIS 應(yīng)用于諧波檢波器的設(shè)計(jì)，既經(jīng)濟(jì)又方便，使得選擇這款仿真軟件成為必然。數(shù)據(jù)采集模塊主要用的是ADC0808芯片圖22 ADC0808ADC0808是采樣分辨率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。ADC0808是ADC0809的簡化本，功能基本相同。ADC0808是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，它有8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器。與微處理器完全兼容。D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。它的基本要求是輸出電壓VO應(yīng)該和輸入數(shù)字量成正比，即：VO=D*VR 其中， VR為參考電壓。為了將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，應(yīng)該將其每一位都轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后求和既可得到與數(shù)字量成正比的模擬量。／A轉(zhuǎn)換器是先將輸入的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為某種中間量，然后再把這種中間量轉(zhuǎn)換成為輸出的模擬信號(hào)。D0～D7：8位數(shù)據(jù)輸入線，TTL電平，有效時(shí)間應(yīng)大于90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會(huì)出錯(cuò))；ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效；CS：片選信號(hào)輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效；WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由WRXFER的邏輯組合產(chǎn)生LE2，當(dāng)LE2為高電平時(shí)，DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，LE2的負(fù)跳變時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入DAC寄存器并開始D/A轉(zhuǎn)換IOUT1：電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內(nèi)容線性變化；IOUT2：電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數(shù)；Rfb：反饋信號(hào)輸入線，改變Rfb端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度；Vcc：電源輸入端，Vcc的范圍為+5V～+15V；VREF：基準(zhǔn)電壓輸入線，VREF的范圍為10V～+10V；AGND：模擬信號(hào)地DGND：數(shù)字信號(hào)地 DAC0832的工作方式：根據(jù)對DAC0832的數(shù)據(jù)鎖存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三種工作方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。在進(jìn)行仿真的時(shí)候，可以觀察到，如果不外提供電源的話，DAC0832的數(shù)據(jù)輸入口呈現(xiàn)出灰色。如圖24 DAC0832另外在使用DAC0832時(shí)因考慮的一些因素，如分辨率、線性度、轉(zhuǎn)化精度以及建立時(shí)間。分辨率越高，轉(zhuǎn)換時(shí)，對應(yīng)數(shù)字輸入信號(hào)最低位的模擬信號(hào)電壓數(shù)值越小，也就越靈敏。并且，把理想的輸入／輸出特性的偏差與滿刻度輸出之比的百分?jǐn)?shù)，定義為非線性誤差。這個(gè)轉(zhuǎn)換誤差應(yīng)該是非線性誤差、比例系數(shù)誤差以及漂移誤差等綜合誤差。 在顯示模塊選用了TL082雙運(yùn)算放大器，把DA轉(zhuǎn)換后的微小電壓放大；TL082是一通用的JFET雙運(yùn)算放大器。最大工作電壓：VCCmax=177。圖25顯示電路 圖26系統(tǒng)整體構(gòu)成在設(shè)計(jì)本系統(tǒng)時(shí)，選擇C語言作為軟件編寫語言。Keil C51[9] 是美國keil software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。運(yùn)行keil軟件需要WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。以下是本系統(tǒng)的整體流程圖：開始啟動(dòng)ADC0808是否轉(zhuǎn)換結(jié)束YN打開OE單片機(jī)從中讀取數(shù)據(jù)繼續(xù)等待判斷EOCYN在單片機(jī)中進(jìn)行FFT變換輸出到DAC0832顯示結(jié)束圖27軟件流程圖ADC0808的啟動(dòng)，在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，只選擇了一路外部模擬信號(hào)作為輸入，所以在選路端，ABC同時(shí)接地，已達(dá)到選擇第一路信號(hào)。在程序運(yùn)行前，對其進(jìn)行定義。Sbit EOC=P3^6。OE=0。//初始化START =1。_nop_()。_nop_()。While（!EOC）。 L = 7。 i =L + 1。 i 。 j = b 1。 i = 7 L。 i 。for( k = j。 k = k + 23 b) / /第三層循環(huán){FFT(XR, XI) 。2點(diǎn)DFT運(yùn)算稱為蝶形運(yùn)算,而整個(gè)FFT就是由若干級(jí)迭代的蝶形運(yùn)算組成,而且這種算法采用原位運(yùn)算,故只需N個(gè)存儲(chǔ)單元。 假設(shè)： B[x],b[x]都是二進(jìn)制序列,取值0或1。 設(shè) m 已知,因?yàn)?pow(2, m1) = M = pow(2, m)，所以 pow(2, (m1)/2) = N = pow(2, m/2) 如果 m 是奇數(shù)，設(shè)m=2*k+1, 那么 pow(2,k) = N pow(2, 1/2+k) pow(2, k+1), n1=k, n=k+1=(m+1)/2 如果 m 是偶數(shù)，設(shè)m=2k, 那么 pow(2,k) N = pow(2, k1/2) pow(2, k1), n1=k1,n=k=m/2 所以b[n1]完全由B[m1]決定。 因?yàn)閎[n1]=1，假設(shè)b[n2]=1，則 pow(b[n1]*pow(2,n1) + b[n1]*pow(2,n2), 2) = b[n1]*pow(2,2*n2) + (b[n1]*pow(2,2*n2) + b[n2]*pow(2,2*n4)), 然后比較余數(shù)M[1]是否大于等于 (pow(2,2)*b[n1] + b[n2]) * pow(2,2*n4)。 若 M[
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