電力參數(shù)檢測裝置設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上遼 寧 工 業(yè) 大 學(xué)單片機(jī)原理及接口技術(shù) 課程設(shè)計(jì)（論文）題目： 電力參數(shù)檢測裝置設(shè)計(jì) 院（系）： 專業(yè)班級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （簽字）起止時間：2015.06.22-2015.7.05 專心-專注-專業(yè)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評語院（系）： 教研室： 學(xué) 號 學(xué)生姓名 專業(yè)班級 課程設(shè)計(jì)（論文）題目電力參數(shù)檢測裝置設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)該檢測裝置實(shí)時監(jiān)測380V三相電流，并實(shí)時顯示電流有效值，當(dāng)電流超過100A時發(fā)出聲光報警。設(shè)計(jì)任務(wù)：1. CPU最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括CPU選擇，晶振電路，復(fù)位電路）2. 電流互感器選擇及模擬量接口電路設(shè)計(jì)3. 電源

2、電路及聲光報警電路設(shè)計(jì)4 . 程序流程圖設(shè)計(jì)及程序清單編寫技術(shù)參數(shù)：1電流上限值100A2工作電源220V設(shè)計(jì)要求：1、分析系統(tǒng)功能，盡可能降低成本，選擇合適的單片機(jī)、AD轉(zhuǎn)換器、輸出電路等；2、應(yīng)用專業(yè)繪圖軟件繪制硬件電路圖和軟件流程圖；3、按規(guī)定格式，撰寫、打印設(shè)計(jì)說明書一份，其中程序開發(fā)要有詳細(xì)的軟件設(shè)計(jì)說明，詳細(xì)闡述系統(tǒng)的工作過程，字?jǐn)?shù)應(yīng)在4000字以上。進(jìn)度計(jì)劃第1天 查閱收集資料第2天 總體設(shè)計(jì)方案的確定第3-4天 CPU最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第5天 電流互感器及接口電路設(shè)計(jì) 第6天電源電路以及聲光報警電路設(shè)計(jì)第7天 程序流程圖設(shè)計(jì)第8天 軟件編寫與調(diào)試第9天 設(shè)計(jì)說明書完成第10天 答辯

3、指導(dǎo)教師評語及成績 平時： 論文質(zhì)量： 答辯： 總成績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日注：成績：平時20% 論文質(zhì)量60% 答辯20% 以百分制計(jì)算摘 要隨著科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對電的需求量日益增加，同時對電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性要求也越來越高，對電網(wǎng)的實(shí)時監(jiān)控就顯得非常重要。隨著我國電力行業(yè)的迅猛發(fā)展，電網(wǎng)供電品質(zhì)越來越受到電力部門以及用戶的關(guān)注。本文介紹了單片機(jī)集多種器件和多種功能于一身，從“片自為戰(zhàn)”向“片上系統(tǒng)”過渡的發(fā)展方向和一種基于89C51單片機(jī)的電力運(yùn)行參數(shù)測量裝置。該裝置采用單片機(jī)為測控核心，使用偏差累積增量法對軟件同步算法進(jìn)行改進(jìn)；采用工程上常用的數(shù)值積分算法，將連續(xù)函數(shù)離散化

4、。同時本文體現(xiàn)了該系統(tǒng)能完成對變壓器副邊電壓、電流有效值、有功功率、無功功率、視在功率及系統(tǒng)用電量的測量，并采用按鍵控制、數(shù)碼管顯示，測量精度高，反應(yīng)速度快，界面清晰直觀。將詳細(xì)介紹高速微控制器在電力參數(shù)測量系統(tǒng)中的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：89C51；電參數(shù)測量；數(shù)據(jù)采集顯示；檢測裝置目 錄第1章 緒論1.1 電力參數(shù)檢測概況目前，我國主要使用的電能表有兩種：一種是感應(yīng)式機(jī)械電能表：另一種是隨著電子工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的電子式電能表，它是利用電流和電壓作用于固態(tài)電子器件產(chǎn)生電能輸出量的電能計(jì)量儀表。機(jī)械式電能表由于其穩(wěn)定性和精度都不高，隨著電力市場改革的不斷深入，我國在各級電能計(jì)量系統(tǒng)的建立中，大部分

5、已將機(jī)械式電能表更新為電子式電能表。在現(xiàn)代社會，國內(nèi)廣泛采用統(tǒng)計(jì)型電壓表監(jiān)測電壓質(zhì)量水平，這些電壓監(jiān)測儀能監(jiān)測電壓合格率，需要人工抄表，缺乏統(tǒng)計(jì)分析功能，而諧波和電壓波動、閃變的測量則用便攜式測量儀器，分別對變電所的各級母線電壓、主變壓器側(cè)的諧波電流、電容器組的諧波電流進(jìn)行測量、對大、中型非線性負(fù)荷用戶和電廠以及低壓配電網(wǎng)電流進(jìn)行測量，然后根據(jù)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)分析，對電網(wǎng)的電能質(zhì)量水平進(jìn)行評估。這種電能質(zhì)量監(jiān)測手段和管理模式存在實(shí)時性差、測量指標(biāo)少、工作量大、測量誤差大、效率低等明顯的局限性。1.2 本文研究內(nèi)容1.完成功能：本課題研究的主要內(nèi)容是MCS-51單片機(jī)在交流電量參數(shù)測量中的

6、應(yīng)用，將監(jiān)測的三相電流經(jīng)電流互感器變壓變流給模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0833，把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再把轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量供給89C51單片機(jī)。在該課題中實(shí)現(xiàn)MCS-51單片機(jī)電力參數(shù)的測量。通過LED顯示器顯示89C51單片機(jī)對數(shù)字量分析處理把當(dāng)前的電流有效值大小，如果電流有效值大于100A，則89C51單片機(jī)通過報警系統(tǒng)對外發(fā)出警報。在系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中，采用模塊化設(shè)計(jì)方法使得程序結(jié)構(gòu)清晰，便于今后進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)軟件有以下模塊構(gòu)成：主程序、時鐘中斷服務(wù)程序、鍵盤查詢服務(wù)程序、數(shù)據(jù)采集處理子程序、顯示程序等。另外，我們還應(yīng)考慮到電網(wǎng)存在諧波，還會有各種瞬時干擾，而采用硬件濾波存在硬件電路復(fù)雜等

7、諸多弊端，因此在此系統(tǒng)中求取電力參數(shù)實(shí)行數(shù)字濾波方法祛除干擾，此外，系統(tǒng)中還應(yīng)采用指令冗余等抗干擾措施，以使系統(tǒng)具有良好的抗干擾性能。2.設(shè)計(jì)任務(wù)：此次所設(shè)計(jì)的電流參數(shù)檢測裝置嚴(yán)格的按照所要完成的功能、本身的實(shí)用性、器件本身的性價比，進(jìn)行系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)。包括以下內(nèi)容：1. CPU最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括CPU選擇，晶振電路，復(fù)位電路）2. 電流互感器選擇及模擬量接口電路設(shè)計(jì)3. 電源電路及聲光報警電路設(shè)計(jì)4. 程序流程圖設(shè)計(jì)第2章 CPU最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 電力參數(shù)檢測裝置總體設(shè)計(jì)方案圖2.1 總體方案設(shè)計(jì)圖1) 顯示模塊是顯示電流。2) 晶振電路是給單片機(jī)提供時鐘信號。3) 復(fù)位電路的作用是使

8、單片機(jī)的程序計(jì)數(shù)器清零。4) 當(dāng)電流超過允許電流時，由89C51單片機(jī)控制報警系統(tǒng)進(jìn)行報警。2.2 CPU的選擇AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的8位Flash ROM單片機(jī)。其最突出的優(yōu)點(diǎn)是片內(nèi)ROM為Flash ROM，可擦寫1000次以上，應(yīng)用并不復(fù)雜的通用ROM寫入器就能方便的擦寫，讀取也很方便，價格低廉，具有片程序ROM二級保密系統(tǒng)。因此可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。1) 片內(nèi)4KB Flash ROM程序存儲器；2) 128B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器；3) 有4個并行I/O接口分別為P0、P1、P2 和P3口，每個I/O接口有8條可單獨(dú)編程的I/O線；4) 5個中斷源，2個中斷優(yōu)先級；5

9、) 2個16位的定時/計(jì)數(shù)器；6) 21個特殊功能寄存器；7) 可編程串行口。具體說明40只引腳其功能如下：VCC：電源。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入。P1口被外部下拉為低電平時，將

10、輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是

11、8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外

12、部數(shù)據(jù)存儲器 時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令時ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間

13、，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。圖2.2 89C51引腳圖2.3 數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展單片機(jī)內(nèi)部的ROMRAM的容量定時器I/O接口和中斷源等資源往往有限，在實(shí)際應(yīng)用中通常不夠用，因此需要對單片機(jī)的資源進(jìn)行擴(kuò)展。需要擴(kuò)展的是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。單片機(jī)內(nèi)部雖然有一定數(shù)量的存儲器，但常常不能滿足實(shí)際需要，因此要求從外部進(jìn)行擴(kuò)展。單片機(jī)的芯片內(nèi)集成了CPUROMRAM定時/計(jì)數(shù)器和并行I/O接口，已經(jīng)具備了很強(qiáng)的功能，一片單片機(jī)基本上就是一臺計(jì)算機(jī)。但是，單片機(jī)內(nèi)部的ROMRAM的容量定時器I/O接口和中斷源等資源往往有限，在實(shí)際應(yīng)用中通常不夠用，因此需要對單片機(jī)的資源進(jìn)行擴(kuò)展。需要擴(kuò)展的

14、是程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。單片機(jī)內(nèi)部雖然有一定數(shù)量的存儲器，但常常不能滿足實(shí)際需要，因此要求從外部進(jìn)行擴(kuò)展。常用的外部數(shù)據(jù)存儲器有靜態(tài)RAM（static Random Access Memory）和動態(tài)RAM（Dynamic Random Access Memory）兩種。前者讀/寫速度高，一般都是8位寬度，易于擴(kuò)展，且大多數(shù)與相同容量的EPROM引腳兼容，有利于印刷板電路設(shè)計(jì)，使用方便；缺點(diǎn)是集成度低，成本高，功耗大。后者集成度高，成本低，功耗較低；缺點(diǎn)是需要增加一個刷新電路，附加另外的成本。本文采用ERROM6264 和地址鎖存器74LS373。（如圖2.3所示）圖2.3 數(shù)據(jù)存儲器的硬

15、件原理圖2.4 復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn)得，在時鐘電路工作后，只要在單片機(jī)得RESET引腳上出現(xiàn)24個時鐘脈沖（兩個機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)就能實(shí)現(xiàn)復(fù)位。復(fù)位電路就是利用它把電路恢復(fù)到起始狀態(tài)。為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位電路的第一功能是上電復(fù)位。一般危機(jī)電路正常工作需要供電電源為5V5%，即4.755.25V。由于微機(jī)電路是時序數(shù)字電路，它要穩(wěn)定的時鐘信號，因此在電源上電時，只有當(dāng)VCC超過4.75V低于5.25V以及晶體振蕩器穩(wěn)定工作時，復(fù)位信號才被撤出，微機(jī)電路開始正常工作。為了保證系統(tǒng)可復(fù)位，在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時，一般使R

16、ESET引腳保持100ms以上的高電平，單片機(jī)便可以可靠地復(fù)位。當(dāng)RESET從高電平變?yōu)榈碗娖揭院?，單片機(jī)從0000H地址開始執(zhí)行程序。在復(fù)位有效期間，ALE和/PSEN引腳輸出高點(diǎn)平。該設(shè)計(jì)采用的是按健電平復(fù)位電路，使用比較方便，在此復(fù)位電路中，干擾易串入復(fù)位端，在大多數(shù)情況下不會造成單片機(jī)的錯誤復(fù)位，但會引起內(nèi)部某些寄存器錯誤復(fù)位。在RESET復(fù)位引腳上接一個去耦電容。在程序跑飛時，可以手動復(fù)位，按下按鍵后，使RESET端產(chǎn)生高電平，按鍵時間決定復(fù)位時間，這樣就不用在重起單片機(jī)電源，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位。（如圖2.4所示） 圖2.4按鍵脈沖復(fù)位2.5 時鐘電路設(shè)計(jì)現(xiàn)在高精度的計(jì)時工具大多數(shù)都使用

17、了石英晶體振蕩器，由于電子鐘、石英鐘、石英表都采用了石英技術(shù)，因此走時精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需要經(jīng)常調(diào)試，數(shù)字式電子鐘用集成電路計(jì)時時，譯碼代替機(jī)械式傳動，用LED顯示器代替指針顯示進(jìn)而顯示時間，減小了計(jì)時誤差，這種表具有時、分、秒顯示時間的功能，還可以進(jìn)行時和分的校對，片選的靈活性好。時鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時間信號。時鐘信號可以有兩種方式產(chǎn)生：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。89C51單片機(jī)內(nèi)部有一個高增益反向放大器（及與非門的一個輸入端編程為常有效時），用于構(gòu)成片內(nèi)振蕩器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。在XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體或陶瓷諧振

18、器，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時鐘發(fā)生器，如圖2.5所示。外接晶振時，C1和C2值通常選擇為30PF左右；外接陶瓷諧振器時，C1和C2可穩(wěn)定頻率并對振蕩頻率有微調(diào)作用，振蕩頻率范圍是0到24MHz。為了減少寄生電容，更好地保證振蕩器穩(wěn)定可靠的工作，諧振器和電容應(yīng)盡可能安裝的與單片機(jī)芯片可靠。內(nèi)部時鐘發(fā)生器實(shí)質(zhì)上是一個二分頻的觸發(fā)器，其輸出是單片機(jī)工作所需的時鐘信號。 圖2.5晶振電路2.6 CPU最小系統(tǒng)圖在經(jīng)過數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展、復(fù)位電路設(shè)計(jì)、時鐘電路設(shè)計(jì)后，構(gòu)成了單片機(jī)最小系統(tǒng)硬件電路圖。（如圖2.6所示）圖2.6 CPU最小系統(tǒng)第3章 電力參數(shù)檢測裝置輸入輸出接口電路

19、設(shè)計(jì)3.1 電力參數(shù)檢測裝置傳感器的選擇傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。研制一種電力參數(shù)檢測裝置具有非常重要的意義，它能對如電壓、電流、功率因數(shù)和頻率等重要的電力參數(shù)進(jìn)行實(shí)時檢測，還要對電力系統(tǒng)中的高次諧波進(jìn)行實(shí)時分析，從而使人們采取進(jìn)一步的措施，保證電能質(zhì)量，保證電力系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。由于檢測裝置實(shí)時監(jiān)測380V三相電流，所以要接入電流互感器。在測量交變電流的大電流時，為便于二次儀表測量需要轉(zhuǎn)換為比較統(tǒng)一的電流（我國規(guī)定電流互感器的二次額定為5A或

20、1A），另外線路上的電壓都比較高如直接測量是非常危險的。電流互感器就起到變流和電氣隔離作用。它是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路電流信息的傳感器，電流互感器將高電流按比例轉(zhuǎn)換成低電流，電流互感器一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表、繼電保護(hù)等。3.2 電力參數(shù)檢測裝置檢測接口電路設(shè)計(jì)3.2.1 A/D轉(zhuǎn)換器選擇ADC0832是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8路模擬輸入信號中的一個進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性價比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的

21、普及率。本設(shè)計(jì)采用精密采樣電阻（9歐、0.9歐、0.09歐、0.01歐），電阻精度可達(dá)0.1%可忽略；八位A/D精度為5/256（V）；對于100A的總量程精度可達(dá)0.1%，結(jié)合任務(wù)書要求，對A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了選擇，選定使用ADC0809 A/D轉(zhuǎn)換器，因而方案可達(dá)設(shè)計(jì)要求。現(xiàn)實(shí)世界的物理量都是模擬量，能把模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量的器件稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D轉(zhuǎn)換器），A/D轉(zhuǎn)換器是單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的關(guān)鍵接口電路，按照各種A/D芯片的轉(zhuǎn)化原理可分為逐次逼近型，雙重積分型等等。雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器具有抗干擾能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)換精度高、價格便宜等優(yōu)點(diǎn)。與雙積分相比，逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換速度更快，而且精度

22、更高，比如ADC0809、ADC0832等，它們通常具有8路模擬選通開關(guān)及地址譯碼、鎖存電路等，它們可以與單片機(jī)系統(tǒng)連接，將數(shù)字量送到單片機(jī)進(jìn)行分析和顯示。一個n位的逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器只需要比較n次，轉(zhuǎn)換時間只取決于位數(shù)和時鐘周期，逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度快，因而在實(shí)際中廣泛使用。ADC0832具有以下特點(diǎn)： 1) 8位分辨率；2) 雙通道A/D轉(zhuǎn)換；3) 輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；4) 5V電源供電時輸入電壓在05V之間；5) 工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時間為32S；6) 一般功耗僅為15mW；7) 8P、14PDIP（雙列直插）、PICC多種封裝；8) 商用級芯片溫

23、寬為0C to +70C，工業(yè)級芯片溫寬為- 40C to +85C；芯片接口說明：1) CS_片選使能，低電平芯片使能； 2) CH0模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用； 3) CH1模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用； 4) GND芯片參考0電位（地）；5) DI數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制； 6) DO數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出； 7) CLK芯片時鐘輸入；8) VCC電源輸入及參考電壓輸入。模擬量不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號有效時，OE信號即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上，供接受。3.2.2 檢測接口電路圖A/D轉(zhuǎn)換模塊如圖3.1

24、所示：圖3.1 A/D轉(zhuǎn)換模塊3.3 電力參數(shù)檢測裝置輸出接口電路設(shè)計(jì)由于ADC0809只能將電壓的模擬量信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量信號，所以要將待測的電壓信號轉(zhuǎn)換成電流信號，本文采用集成運(yùn)算放大器，具體電路如圖3.2所示。待測電壓經(jīng)由運(yùn)放AR1、AR2構(gòu)成的比例放大電路中。此時的電壓與輸入電壓反相，故將Var1通過AR2進(jìn)行反相，則輸出的Vo=100Vi分流電阻R4流入一個阻值很小的電阻R5，R7另一端接地，R6則會產(chǎn)生一個電流信號，既待測電流。圖3.2 接口電路3.4 人機(jī)對話接口電路設(shè)計(jì)3.4.1 按鍵電路的設(shè)計(jì)該設(shè)計(jì)只用了一個鍵盤，但實(shí)現(xiàn)的功能卻是比較完善，減少了硬件資源的損耗，該鍵盤可以實(shí)現(xiàn)小

25、時和分鐘的調(diào)節(jié)以及控制是否進(jìn)入省電模式。當(dāng)按鍵按下又松開，可以實(shí)現(xiàn)屏蔽數(shù)碼管顯示的功能，達(dá)到省電的目的；而連續(xù)兩次按下按鍵不放松，則可實(shí)現(xiàn)小時的調(diào)節(jié)，同樣每按一次小時加一，達(dá)到時間調(diào)節(jié)的目的。 圖3.3按鍵電路3.4.2 數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì)數(shù)碼管是一種把多個LED顯示段集成在一起的顯示設(shè)備。有兩種類型，一種是共陽型，一種是共陰型。共陽型就是把多個LED顯示段的陽極接在一起，又稱為公共端。共陰型就是把多個LED顯示段的陰極接在一起，即為公共商。陽極即為二極管的正極，又稱為正極，陰極即為二極管的負(fù)極，又稱為負(fù)極。通常的數(shù)碼管又分為8段，即8個LED顯示段，這是為工程應(yīng)用方便如設(shè)計(jì)的，分別為A、B

26、、C、D、E、F、G、DP，其中DP 是小數(shù)點(diǎn)位段。而多位數(shù)碼管，除某一位的公共端會連接在一起，不同位的數(shù)碼管的相同端也會連接在一起。即所有的A段都會連在一起，其它的段也是如此，這是實(shí)際最常用的用法。數(shù)碼管顯示方法可分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示就是數(shù)碼管的8段輸入及其公共端電平一直有效。動態(tài)顯示的原理是，各個數(shù)碼管的相同段連接在一起，共同占用8位段引管線；每位數(shù)碼管的陽極連在一起組成公共端。利用人眼的視覺暫留性，依次給出各個數(shù)碼管公共端加有效信號，在此同時給出該數(shù)碼管加有效的數(shù)據(jù)信號，當(dāng)全段掃描速度大于視覺暫留速度時，顯示就會清晰顯示出來。 圖3.4 數(shù)碼顯示電路圖3.4.3 報警電路

27、的設(shè)計(jì)當(dāng)電流達(dá)到或超過上限是就會報警，報警電路與單片機(jī)的P2.3口相連當(dāng)單片機(jī)輸出一個低電平時，蜂鳴器就會發(fā)出報警信號，說明電流已經(jīng)超過規(guī)定的上限值，外部輸出設(shè)備應(yīng)該啟動進(jìn)行相應(yīng)的措施。只用在人按下復(fù)位按鈕或電路在允許的范圍內(nèi)報警電路就不會觸動。圖3.5 報警電路圖第4章 電力參數(shù)檢測裝置軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件實(shí)現(xiàn)功能綜述需要監(jiān)測的三相電流經(jīng)電流互感器變壓變流給模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0833，把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，再把轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量供給89C51單片機(jī)。89C51單片機(jī)對數(shù)字量分析處理把當(dāng)前的電流有效值大小通過鎖存器給LED顯示出來。如果電流有效值大于100A，則89C51單片機(jī)通過報警系統(tǒng)對外發(fā)出警

28、報。4.2 流程圖設(shè)計(jì)4.2.1 主程序流程圖設(shè)計(jì)電流信號通過電流檢測模塊傳送給89C51單片機(jī)，途中利用A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，讓單片機(jī)識別，并處理，然后電流大小進(jìn)行判斷，超過允許值進(jìn)行報警。圖4.1主程序流程圖4.2.2 模擬量檢測流程圖設(shè)計(jì)每次對ADC0832操作時要按造ADC0832工作過程中的協(xié)議進(jìn)行。初始化- ROM操作命令-存儲器操作命令-處理數(shù)據(jù)程序流程圖如下：圖4.2模擬量檢測流程圖 第5章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析5.1 系統(tǒng)原理圖 圖5.1系統(tǒng)原理電路圖5.2 系統(tǒng)原理綜述本實(shí)驗(yàn)要實(shí)現(xiàn)的是對380V三相電流實(shí)時監(jiān)測裝置。由89C51單片機(jī)和其他一些器件組成的控制系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)的軟件功能是將線路中的電流信息通過電流檢測模塊傳送給89C51單片機(jī)，途中利用A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，讓單片機(jī)識別，并顯示。然后對電流進(jìn)行判斷，通過顯示模塊顯示電流的有效值，如果電流有效值大于設(shè)定的允許值，則對外報警。5.3 軟件調(diào)試結(jié)果分別調(diào)試各子模塊：按鍵掃描及處理模塊，顯示模塊，電流采樣控制模塊，當(dāng)各子模塊調(diào)試正常后再將各子模塊及主模塊全部匯編連接成目標(biāo)文件，再將目標(biāo)代碼下載到單片機(jī)中進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)試 。各單元均調(diào)通后，進(jìn)行整機(jī)調(diào)試，其過程如下：將調(diào)試好的模塊連接在一起，加380V交流電在變壓器兩端，用單片機(jī)進(jìn)行調(diào)試，對每一