基于单片机的单相电压电流表设计毕业答辩

基于单片机的电压电流表设计 2013届本科毕业生论文毕业答辩 2 基于单片机的单相电压电流表设计 一 研究内容二 系统方案三 硬件设计四 软件设计五 系统调试六 总结与展望 目录 化学化工学院2008届硕士论文开题答辩 XXX西南石油大学化学化工学院 SCCE SWPU 本设计是针对交流电压和电流采集系统的研究 以单片机为核心 设计并制作0 300V交流电压 0 5A交流电流的采集的硬件系统 在制作的硬件平台上编写相关程序实现交流电压电流的数据采集和显示 3 一 研究内容 1 1设计任务 化学化工学院2008届硕士论文开题答辩 XXX西南石油大学化学化工学院 SCCE SWPU 4 交流电压和电流采集与处理研究 数 模转换与数据显示研究 电压电流表电路设计与硬件制作 软件编程研究 一 研究内容 1 2内容概要 化学化工学院2008届硕士论文开题答辩 XXX西南石油大学化学化工学院 SCCE SWPU 5 2 1系统框图 二 系统方案 图2 1系统总体框图 化学化工学院2008届硕士论文开题答辩 XXX西南石油大学化学化工学院 SCCE SWPU 电压电流采集模块 采用电压电流互感器采样信号处理模块 信号放大 整流 平波处理模 数转换模块 采用ADC0809转换器控制模块 AT89S52单片机显示模块 采用LED数码管显示 6 二 系统方案 2 2方案选型 化学化工学院2008届硕士论文开题答辩 XXX西南石油大学化学化工学院 SCCE SWPU 7 由于被测电压或电流是大电压电流信号的交流电 不便于直接进行处理 所以应该把它按比例的衰减成一个安全的同特性 不失真的交流小信号 这里采用电压互感器来实现 三 硬件设计 3 1信号采集 图3 1电压互感器 图3 2电流互感器 化学化工学院2008届硕士论文开题答辩 XXX西南石油大学化学化工学院 SCCE SWPU 电压 电流互感器都采用变压器原理 将输入电压或电流按比例地缩小 以供检测处理 8 三 硬件设计 图3 3电压互感器原理图 图3 4电流互感器原理图 化学化工学院2008届硕士论文开题答辩 XXX西南石油大学化学化工学院 SCCE SWPU 9 3 2信号处理模块 三 硬件设计 采样来的交流电压信号 不能直接用于数 模转换 需进行整流和平波处理 使其变成0 5V直流信号 才能被ADC0809处理 图3 5信号处理模块电路 化学化工学院2008届硕士论文开题答辩 XXX西南石油大学化学化工学院 SCCE SWPU 10 三 硬件设计 3 3单片机模块 单片机模块电路的设计主要包括复位电路 晶振电路设计和端口分配 端口分配 P0口接收A D转换结果 P1口控制数码管段码 P2口控制数码管位选 P3口控制ADC0809工作 复位电路与晶振电路 图3 6复位电路 图3 7晶振电路 化学化工学院2008届硕士论文开题答辩 XXX西南石油大学化学化工学院 SCCE SWPU 11 单片机只能处理数字量 因而信号处理模块输出的模拟量 需要采用A D转换器将其转换为数字信号 本模块选用ADC0809模 数转换芯片 三 硬件设计 3 4模 数转换模块 图3 80809时序图 化学化工学院2008届硕士论文开题答辩 XXX西南石油大学化学化工学院 SCCE SWPU 12 三 硬件设计 数 模转换电路设计 图3 9单机机与ADC080接线图 化学化工学院2008届硕士论文开题答辩 XXX西南石油大学化学化工学院 SCCE SWPU 3 5数码管显示模块 13 三 硬件设计 数码管段选端采用P1口控制 这里加入三态缓冲芯片74HC244增强P1口驱动能力 位选端串接4 7K电阻限制单片机灌入电流 段选段串接510欧限流电阻 使驱动电流约为10mA 图3 10数码管驱动方式图 化学化工学院2008届硕士论文开题答辩 XXX西南石油大学化学化工学院 SCCE SWPU 14 三 硬件设计 系统总电路图 图3 11系统电路图 化学化工学院2008届硕士论文开题答辩 XXX西南石油大学化学化工学院 SCCE SWPU 15 四 软件设计 4 1模 数转换程序设计 图4 1模 数转换流程图 化学化工学院2008届硕士论文开题答辩 XXX西南石油大学化学化工学院 SCCE SWPU 16 四 软件设计 4 2显示程序设计 图4 2模数转换流程图 化学化工学院2008届硕士论文开题答辩 XXX西南石油大学化学化工学院 SCCE SWPU 17 四 软件设计 4 3主程序设计 图4 3主程序流程图 化学化工学院2008届硕士论文开题答辩 XXX西南石油大学化学化工学院 SCCE SWPU 18 五 系统调试 1 信号采样与处理模块调试2 单片机模块调试3 数模转换模块调试4 数码管显示模块调试5 系统调试 化学化工学院2008届硕士论文开题答辩 XXX西南石油大学化学化工学院 SCCE SWPU 19 六 总结与展望 6 1设计中遇到的问题 1 信号采样模块电压输出死区 2 0809转换器不工作 3 数据传送的编程算法 4 软件仿真中的诸多问题等等 6 2实验创新1 电压电流同显示 无需进行档位手动切换 2 量程可调节 化学化工学院2008届硕士论文开题答辩 XXX西南石油大学化学化工学院 SCCE SWPU 20 六 总结与展望 6 3设计展望 1 可以给系统设计高压报警与保护电路 2 可以制作PCB板 使电路更稳定更可靠更美观 3 可扩展通讯功能 将没得的数据上传给上位监控机等 化学化工学院