交直流電流電壓同步測量方案設(shè)計(王冬)

方案與電路設(shè)計方案設(shè)計交直流同步測量技術(shù)的研究，包括電流、電壓、功率等指標的測量。其中關(guān)鍵在于功率的測量方法。功率的定義為P=IUcos0。單位為W,這即為有功功率。角度e為電流電壓的相位角，cos0為功率因數(shù)。在直流電路中，P=UI；在交流電路中，P=IEcos0。設(shè)計方案：對電流電壓進行采樣，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模擬量變?yōu)橄鄳?yīng)的數(shù)字量，將轉(zhuǎn)化成的數(shù)字量再送往單片機中。這即為對電壓電流的變量的計算；再把電壓電流的采樣通過過零比較器，轉(zhuǎn)換成方波然后送往單片機的INT0口和INT1口就可以計算出電壓電流之間的角度從而通過軟件控制算出采樣過來的功率，然后通過按鍵模塊控制和液晶顯示模塊分別進行控制和顯示。電壓采樣電流米樣y過零比較電壓采樣電流米樣y過零比較圖1-1同步測量裝置框圖主控芯片選擇STC90C516RD+單片機。數(shù)據(jù)采樣選擇電壓互感器和電流互感器，A/D轉(zhuǎn)化模塊選擇PCF8591芯片，按鍵模塊采用獨立式按鍵，顯示模塊則用LM1602液晶顯示器。二、硬件電路設(shè)計1、單片機最小系統(tǒng)STC90C516RD+是一款超強抗干擾/高速/低功耗的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，12時鐘/機器周期和6時鐘/機器周期可以任意選擇。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，當(dāng)時鐘頻率在6MHz時，該復(fù)位電路是可靠的；當(dāng)時鐘頻率在12MHz是，勉強可用。在要求不高的情況下，可在復(fù)位腳外接電阻電容復(fù)位。

U12345<57U12345<57S91.01112B14151.61171819丁rp】,oVccTZEK'Pl.lPO』P1.2Pfl.]PI3 _ —他龍Pl.4 PC,Pl.3P0.4Pl.6W.5Pl.7PO,flRSTPO.*RXT.-T3.0EMM.ISTsD^a.lALE/P45INTCVP32PSEN/P4,斗[NTLP3.3P2-7/A15T0.T3.4P2.6/A14TL^PS.SP2.5/ABWR/P3.<5PZ^/'AllRD/F3-7PZ.3/A11XTAL2P2-2/A1DXTAL1P2.1/ASGildP2.0/A83B3736353433323130292327262524232221圖2-1單片機最小系統(tǒng)2、電壓電流的取樣電路：1）、對于直流電路：采用精密的分壓電阻將大電流（電壓）裝換成小電流（電壓）。2）、對于交流電路選用微型電壓互感器，其變化比為2mA/2mA,負載小于等于300歐,圖2-2電壓采樣電路選用微型電流互感器，其變化比為5A/5mA,負載小于等于100歐，2次回路輸出直接與A/D轉(zhuǎn)換器相連。

圖2-3電流采樣電路3、A/D轉(zhuǎn)換模塊采用PCF8591數(shù)據(jù)采集芯片的逐次逼近轉(zhuǎn)換技術(shù)實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。在A/D轉(zhuǎn)換周期將臨時使用片上D/A和高增益比較器。一個AD轉(zhuǎn)換周期總是開始于發(fā)送一個有效讀模式地址給PCF8591之后。AD轉(zhuǎn)換周期在應(yīng)答時鐘脈沖的后沿被觸發(fā)，并在傳輸前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果是執(zhí)行。一旦一個轉(zhuǎn)換周期被觸發(fā)，所選通道的輸入電壓采樣將保存到芯片并被轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的8位二進制碼。取自差分輸入的采樣將被轉(zhuǎn)換為8位二進制補碼。轉(zhuǎn)換結(jié)果被保存在ADC數(shù)據(jù)寄存器等待傳輸。如果自動增量標志被置1，將選擇下一個通道。在讀周期傳輸?shù)牡谝粋€自己包含前一次讀周期的轉(zhuǎn)換結(jié)果代碼。4、按鍵模塊：根據(jù)功能需求：電流、電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)，設(shè)立5個獨

立按鍵即可實現(xiàn)。vccR13RHR15R16R17I-1~~ I-1~~ I-1~~ I-*-10k10klOt10k10k圖2-5按鍵模塊電路圖5、顯示模塊：1）、1602LCD基本參數(shù)1602LCD基控制器大部分為HD44780。主要技術(shù)參數(shù):顯示容量：1