单片机毕业设计论文可参考范文

1、摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透，单片机的应用正在不断地走向深入。 在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来 使用。本论文详细的阐述了功率测量系统的设计思路和具体设计步骤。依据单片 机的接口技术的原理，以测量功率为主要设计意图。以单片机为核心，着重的介 绍了 51单片机在系统中的重要地位，以及其外围硬件电路的芯片结构特点、功 能和管脚知识。集测量、显示等功能于一体，设计完整、结构清晰、操作简单。 在本设计中，是采用对电路中电压和电流分别进行采样，再经模数转换器 ADC0809,将模拟量变为对应的数字量，利用6合一的数码管显示电压和功率。 本文详细论述了硬件电路

2、的组成。利用单片机完成整个测量电路的测试控制、数 据处理和显示输出。关键词单片机模数转换功率表采样正文1引言近年来，随着电子技术、计算机技术和半导体技术的飞度发展，给电力系统测 量也带来了巨大的革命。提高电能测量技术-改机械式功率表为智能型数字功率 表已成为时代的要求。电力测量系统的智能型数字表通常是以单片机为核心，配 置一定的外围电路和软件，能够实现多种功能。在软件和硬件的设计中，系统的 抗干扰性和系统的实时性与准确度成了解决数字表的关键所在。单片机具有成本 低、可靠性高、应用灵活的特点。由各具体行业的业人士使用单片机来开发或改 造一般仪表是一条可行的道路。在电工与电子技术应用中，经常要测量

3、功率。它 是利用通有电流的可动线圈在另一个通电线圈形成的磁场中产生转动力矩而工 作的仪表，其显著缺点是结构复杂、过载能力较差，本身消耗功率较大，且易受外 磁场的影响，同时这样的功率表一般都是多量程的，在测量过程中需有电压表和 电流表配合选定电压和电流量程，在选择不同的电压和电流量程时，刻度盘上每 一分格代表不同的瓦特数，读得格数需要进行换算才能得出所要测量的功率，致 使测量很不方便。另外在功率测量中，经常遇到被测电路的功率因数很低的情况, 这时必须采用专门的低功率因数功率表。基于功率表是电工仪表中最常用的一种 仪表，目前常用的是指针式电动系功率表。而为了更为精确的显示测量结果，数 字功率表的设

4、计成为了必然。在本设计方案中，采用的方案是先采样电压和电流。采样计算功率电能测量技 术是随着计算机技术而发展起来的，它是建立在数值分析基础上，通过快速S/H 放大器和A/D转换器对连续变化的模拟信号进行离散化，用数字量运算代替模 拟量运算测量交流电参量的新方法。经过二十多年的探索发展和深入研究，出现 了同步采样算法、准同步采样算法、非同步采样算法、加窗函数法、补偿法、双 速率采样法、非均匀采样法、随机采样法、模拟数字混合采样法、小波函数法等 等。这些采样测量方法在实践中，有的发展得较为完善成熟，有的正处在发展和 探索阶段。但是，采样测量理论在电功率电能测量仪器仪表及相关设备的发展与 应用中，已

5、起到举足轻重的作用，是电气测量当前发展的一个重要方向。采样测 量法的研究历史和发展现状采样测量法，也称作数字采样测（Digital SamplingMeasurement）英文简称DSM法，它是七十年代初诞生的。1974年，当时美 国NES (国家标准局)的R.S.Turgel博士首次将计算机数字采样技术应用于电 功率测量，应用数值积分的方法计算测量功率。R.S.Turgel根据此原理研制了 第一台DSM数字功率表。由于R.S.Turgel采样方法采用了锁相倍频跟踪信号技 术，能对被测信号在一个周期进行整数分割采样，使采样周期与信号周期完全同 步，所以，R.S.Turgel使用的锁相信号倍频采

6、样方法被称作同步采样法SSM (Synchronus Sampling Measurement) o功率表在频率从DC到lKHz的围与NES的电动式功率标准进行了对比，结果 两种测量方法的不一致性小于0.02%o 1975年，英国NPL (国家物理实验室) 应用DDM技术设计了采样式数字功率表，并作为传递功率的标准。在SSM方 法的发展中，英国Hull大学的John J. Hill与NEI电力公司的W.E.Alderson提 出了软件锁相倍频的SSM方法，并研制了频率围到lKHz、准确0.5%的功率表, 两位学者指出SSM方法在电力系统监控与电机保护等领域中，将有相当大的实 际意义。在英国DS

7、M功率测量技术与仪表的发展中，C.H.DIX起了重要作用， C.H.DIX于1982年发表论文，首次阐明SSM功率测量方法在正弦信号和非正弦 信号情况下的误差问题，并指出，在正弦周期信号下，采样点为n,在被测信号 m个周期采样，只要2m/n不为整数，则功率测量误差为零。尽管当时对DSM 误差的研究是简单的，但这标志着对DSM功率测量方法研究向前一个跨越式发 展。八十年代是DSM功率测量方法发展最快的时期。1982年，美国通用电机研 究室(General Motors Research Laboratories)的DSM采用M.F.MQtouka方 法设计了数字功率电能表，并且用于电气汽车驱动系

8、统的测试和交流电机的测试 中，取得了成功。近二十多年来，电能的测量和管理发展很快，逐渐成为一个专门的领域，但是由 于电能测量较电压、电流等的测量复杂和困难，故测量的准确度低，通常的测量仪器为210级,015级就已是标准仪器了。实现功率测量必须有一个能将两输入电量 相乘的电路结构,目前数字功率表大多使用称为时间分隔乘法器的一种模拟乘法 电路来实现相乘。时间分隔乘法器又称脉冲一宽度一高度调制乘法器，它通常具 有优良的静态精度，在相当宽的温度围可以达到千分之一，然而，由于这种乘法器 输出滤波器的固有相移,使之受到严重的动态限制.即使三角波的频率达到兆赫 兹围，乘法器的带宽仍然很有限，典型-3 dB带

9、宽可能在1 KHz以下。另外，时 间分隔乘法器的电路比较复杂,调整也较繁琐，尽管如此，在静态精度要求较高的 场合,这种方法还是经常采用的。随着微机的普及和发展，出现了应用微处理器进 行数字乘法运算的新型功率表采样功率表。1.1功率表的定义功率的定义是在单位时间所做的功。电学上的定义为P=IUcos00单位为W, 这称为平均功率或有效功率。角度为I和E之间的相位角，cos&称为功率因素。在直流电路中，功率的表示式为P=UI;在交流电路中，功率的表示式为P = IEcos0o很显然，要利用一个装置来测量功率，就须反映电压和电流的乘积，这无论 用电动学测量机械仪表或数字测量仪表均可完成。目前使用最多

10、的前者由干其准 确度不高，仪表的读数易受外磁场的影响、仪表本身耗功大、过载能力小、表盘 刻度不均匀，已不能完全适应人们快速有效的工作生活节奏；随着科技业飞速发 展，数字功率表由于精度高、频带宽，不仅可以用于校准指针式功率表，也适合 在现场进行功率的快速测量。在今天的数字时代，其应用前景是非常广阔的。1.2功率的数字测量用功率转换器与数字电压表相配就可以实现功率的数字测量。功率转换器实质 上就是一个电子乘法器，其特点是它的输出电压的大小正比干它的两个输入电压 数值的积。因此，如果让一个输入电压正比于负载电压的大小，而另一个输入电 压正比于负载电流的大小，则电子乘法器的输出电压，显然正比于负载所消

11、耗的 功率。再用数字电压表测量这个乘法器的输出电压就可以确定被测功率。当数字 电压表显示值按功率接校准时，也就构成了数字功率表。13功率測量方案论证与比较方案一、测量模拟电压用伏频（V/F）转换器，可将相应的电压转化为相应 的频率，提高测量的精确度，对应比例为lmV/Hzo用该方案求功率，也是要分时取电压电流的模拟量，再转换为频率，最后用 软件处理，实现功率测量。专用的V/F转换器有AD650、AD654等。方案二、利用采样电路分别对电压和电流进行采样，将电流转换成电压，再 经乘法电路将两路电压相乘，再经模数转换器，模拟量变为对应的数字量，若要 使测量的精度尽量高，可多次采样几组数据，然后再在

12、程序中处理，求出平均值。原理框图如图1所示:功率显示电压取样A/D 馥按器乘法器用电器电源220VX INPUT 10VFS 12VPKY INPUT 10V FS 12V PK-15-V90k$l10k!lOUTPUT , 12V PK(SCALE = 1V)OPTIONAL 丄 PEAKINGCAPACITOR CF200pF拓vGNIbVGW15V方案三、可利用专门的IC来实现，如AD534芯片，该芯片既可采样电压， 又可采样电流，并将相应的模拟电压，电流转换为对应的数字量，再将转换后的 电压，电流相乘，便可得到所求功率。功能描述：输入电由三个相同的电压转换 电流的转换器转换为不同的电流

13、，功能框图如图2所示：图2功能框图转换功能框图如图3:X INPUT叫10VFS12Y PK _OUT2iAO534YiMPUT %10V FS12V PK*3/ CURHEMT-SEMSING f RESISTOR. fts. 2kll MIN如（土割g?） 需10VINTEGRATOR -丄- CAPACITOR JSEETEXT)图3转换功能框图方案四、采用锁相环技术测量功率锁相就是相位同步的自动控制，完成两 个电信号相位同步自动控制系统称为锁相环（简称PLL） o因测量功率的两个参 数电流、电压的获取不是同时采样的，故需要利用锁相环技术测量功率。由下图 可见，锁相环由3个基本单元构成：

14、相位比较器PC、电压控制震荡器VCO、低 通滤波器LPF。施加于相位比较器有两个信号：输入信号，压控震荡器输出信号，相位比 较器输出信号，经低通滤波器后得到一个平均电压，这个电压控制震荡器的频率 变化，使输入与输出信号的频率之差减小，直到差值为零，此时即是锁定。当锁 定后，VCO能使其输出信号的频率跟随输入信号频率变化。利用锁相技术可以 实现在电网电压及电流波形发生畸变时进行同步跟踪采样。每个周波的采样点数 可根据需要选择。Ud(t)图4转换功能框图方案五利用采样电路分别对电压和电流进行采样，再经模数转换器，模拟量变为对应的数字量，再经处理器处理数字量，若要使测量的精度尽量高，可多次采样几组数

15、据，然后再在程序中处理，求出平均值。原理框图如图1所示:图5转换功能框图2采样功率表的基本原理功率若以厂/ 和I( t)分别表示信号的电压和电流，则在测量时间丁期间/ 7通常为周期信号周期的整数倍丿信号的平均为：(2-1)若对信号进行采样,得到离散的时间序列U (k)和/匂，则信号的平均功率1 N石工 u(k)l(k)N K-1可以表示为:p =(2-2)其中”为时间T采样的对数。从上述原理出发,组成采样功率表的框图如图5所示:模数变换模获变换图5功率表的原理框图显然，数字乘法和数字累加可以由微处理机来完成，若使用普通的微处理机 芯片如Z80、8031等组成功率表，外围电路至少要二路高速A/

16、D转换器和二 路周期测量机构,电路是比较复杂的。随着集成电路的发展，目前出现了一些高性 能的微处理芯片，如计算功能较强的16位嵌入式控制器8097，它有八路转换时 间为22ys的10 bitA/ D转换器，可以实现对电压和电流信号的采样保持和A/ D变换;四路高速输入(HSI)通道可以用来测量电压和电流信号的周期和相位 等。若8097实现采样功率表,则模拟电路部分只需要用于电压匹配的放大器和 用于频率和相位测量的整形电路就可以了，实现起来非常简单。3主要芯片的介绍3.1 A/D转换芯片ADC0809的结构ADC0809是8位A/D转换芯片，它是采用逐次逼近的方法完成A/D转换的, ADC080

17、9的部结构如图6所示。ADC0809由单一的+5V电源供电；片带有锁存 功能的8路模拟开关，可对8路0-5V的输入模拟电压信号分时进行转换，完成一 次转换约为lOOus；片具有多路开关的地址译码器和锁存电路、高阻抗斩波器、 稳定的比较器，256R电阻T型网络和树状电子开关以及逐次逼近寄存器。输出 具有TTL三态锁存缓冲器，可直接接到单片机数据总线上；通过适当的外接、电 路，ADC0809可对0-5V的双极性模拟信号进行转换IN3 128-IN2IN4 227IN1IN5 326-IN0IN6-425 ADD AIN7 524-ADD BSTART 623-ADD CEOC-722-ALE2巧_

18、821OUTPUT ENABLE 920-2-2CLOCK一1019_23Vcc 一1118一 2以F（+）_1217-28LSBGND-1316TrefC）2*7 1415-2“图6 ADC0809的引脚图ADC0809是28脚双直插式封装，引脚图如图6所示。各引脚功能如下：D7-D0: 8位数字量输出脚。IN0-IN7: 8路模拟量输入引脚。VCC: +5V工作电压。GND:地。REF ( + ):参考电压正端。REF (-):参考电压负端START: A/D转换启动信号输入端。ALE:地址锁存信号输入端(以上START、ALE两信号用于A/D转换)。EOC:转换结束信号输出引脚，开始转换

19、时为低电平，当转换结束时为高电平。OE:输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。CLK:时钟信号输入端。A、B. C:地址输入线，经译码后可选通IN0-IN7八通道中的一个通道进行转换。3.2 A/D转换芯片ADC0809的转换通道选通表表1 ADC0809的转换通道选通表CBA选择的通道000IN 0001IN 1010IN 2011IN 3100IN 4101IN 5110IN 6111IN 73.3 A/D转换芯片ADC0809的时序图C10CCIXMSTRI 3TAIE IM-ouTRvn DSCO5C72-4图7 ADC0809的时序图4硬件电路4.1组成原理电路的主要舉件电路由

20、一块AT89C51单片机集成芯片、一块模数转换器ADC0809芯片、一块运放集成芯片LM324、一个74系列芯片74LS138译码器、一块或非门集成芯片74LS02、一块非门集成芯片4069、一个6合一共阴极数码管，一精密可调电阻等器件组成。4.2电压、电流釆集电路模块电压、电流采集电路模块，该电路的测量电压是由可调电阻的滑动端直接输 入到ADC0809的0输入通道INO口。电流的测量：是在测量电路中串接一个1欧 姆的电阻，然后再把电阻的高电位端接到运放的输入端，以将电压放大，再送入 ADC0809的1输入通道IN1 口 ;图8电阻网络实现对电压的衰减测量如图8通过电阻网络实现电压衰减测量的输

21、入阻抗约为R =R1+ R2 +R3+R4 o S1至S4单独合上时，Vout的大小分别为：S1单独合上：Vout=Vin* 152 单独合上：Vout=Vin*(R2+R3+R4)/(Rl+R2+R3+R4)53 单独合上：Vout=Vin*(R3+R4)/ (R1+R2+R3+R4)54 单独合上：Vout=Vin*(R4)/(R1+R2+R3+R4)选择R1R2R3R4,由式中可以看出Vout在一定围时，电阻网络衰减程度越大，其可输入电压Vin围越大。只要把Rl、R2、R3、R4的参数选好, 然后由SI、S2、S3、S4、选择测量电压输出端，即完成量程选择。例如: 表头DVM输入电压为0

22、5伏(设DVM输入阻抗无穷大)，要求测量电压量 程有5V, 50V , 100V, 250V档，输入电阻1M欧，则有：R4= 5X 1000000 /250= 20000= 20KR3= 5X 1000000 /100 -R4= 50K- 2OK = 30KR2= 5X 1000000 /50 -R4 -R3= 100K- 20K- 30I= 50KRl= 1000000- R4- R3- R2= 1000K- 20K- 30K- 50I= 900K在对电流的检测方面，由于电流量本来比较小，所以测量到的1欧姆的电阻 上电压量也比较小，直接进行A/D转换会造成比较大的误差，需要对测量到的电 压量

23、进行放大之后再送到A/D转换的ADC0809芯片处理，本设计中使用的的是 LM324运算放大器组成反相交流放大器。LM324四运算集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，是价格便 宜的带差动输入功能的四运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。可工 作在单电源下，电压围是3.0V-32V +16Vo两个信号输入端中，Vi-(-)为 反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+ ( + )为同相 输入端，表示运放输出端Vo的信输出1 E 列顺序见图9。二输入1上I區VCC庄输入止a 一组运算放大器图b LM324芯片引脚图图9 LM324管脚图LM324的特点有：1.短跑保护

24、输出2真差动输入级3. 可单电源工作：3V-32V4. 低偏置电流：最大lOOnA (LM324A)5每封装含四个运算放大器。6. 具有部补偿的功能。7. 共模围扩展到负电源8. 行业标准的引脚排列9. 输入端具有静电保护功能反相交流放大器可代替晶体管进行交流放大，电路无需调试。放大器采用单电源供电，由Rl、R2组成1/2V+偏置，C1是消振电容。放大器电压放大倍 数Av仅由外接电阻Ri、Rf决定：Av=-Rf/Rio负号表示输出信号与输入信号 相位相反。按图中所给数值，Av=-10o此电路输入电阻为Ri。一般情况下先取Ri与信号源阻相等，然后根据要求的放大倍数在选定RfoCo和Ci为耦合电容

25、。 由LM324组成的基本的反相交流放大电路如图10所示图10 LM324作反相放大器4.3模数转换电路模块采集到的电压信号送到ADC0809芯片的IN-0 口，处理后的电流信号送到 IN-1 口，由MCU AT89C51送选通信号进行A/D转换后把转换后的数字量 再送到主芯片中去进行处理，得到功率值，最后把需要的数字量用数码管显示出 来，如图11。图11 ADC0809 A/D转换芯片4.4单片机处理电路和数码管显示电路由于需要由数码管显示的数据很多，如果用AT89C51的输出端口对数码管 一个一个进行控制静态显示的话，芯片的端口明显不够，所以使用LED动态扫 描显示以节约单片机的输出端口并

26、且使电路更简洁。本设计中选用的是单片机的 P0 口作数码管的显示输出，P2 口作为对数码管的选通如图130如图12所示为八段LED显示器的结构示意图，从图中可以看出，一个八 段LED由8个发光二极管组成。其中7个长条形的发光管排列成“日”字形， 另一个小圆点形的发光管在显示器的右下角作为显示小数点用。a图12数码管各段名称数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱 动是将所有数码管的8个显示笔划ab,c,d,e,f,g,dp“的同名端连在一起，另外为 每个数码管的公共极COM増加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线 控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相

27、同的字形码，但究竟是那 个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们 只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码 管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流 受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1 2ms,由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管 并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据, 不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端 口，而且功耗更低。DO 1KhiFDl-2D2 3Y1D4 5D5 6

28、D6 7D? 8927l14161810kvccLAWS5I；C222PF| 12MHZ | 丄ci丄I卫PFPL0VCCPL1P0.0P1.2P0P1.3P0.2PL4P0.3P1.5P0.4P1.6P0.5PL7P0.6RSTP0.7P3.0/RXDEAP3.1/IXDALEP32丽丽P3.3M1P2.7P14/TOP26P3.5/TIP2.5P3.6/WRP2.4P3.7 祁P2.3X?pnXIP2.IGNDP2.0% A38 B （36 I）5FTTO71292827262?2423 vccu3ElE2E3Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y774LS138U3:Q Q Q Q :Q Q Q

29、 Q i dp dp dp dp dpSR420561K15 PI14-P2 TFT?127TMil I con2 P2 诚P3 cwn4 P4图13AT89C51及数码干显示电路5所需工具软件5.1 KeU C51开发系统基本知识Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言 软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性 上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更 加深刻。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全 Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就

30、能体 会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑, 容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。L51是Keil C51软件包提供的连接/定位器，其功能是将编译生成的 OEJ文件与库文件连接定位生成绝对目标文件(.ABS),源程序的多个模块分 别经C51与A51编译后生成多个OEJ文件，连接时，这些文件全列于目标文 件列表中，作为输入文件，如果还需与库文件(LiE)相连接，则库文件也必 须列在其后。outputfile为输文件名，缺少时为第一模块名，后缀为-ABSo 连接控制指令提供了连接定位时的所有控制功能。Commandfile为连接控 制文件，其具

31、体容是包括了目标文件列表，库文件列表及输出文件、连接控 制命令，以取代第一种繁琐的格式，由于目标模块库文件大多不止1个，因 而第2种方法较多见，这个文件名字也可由使用者随意指定。图14为C51工具包的整体结构，uVision2是keil c的Windows集成开 发环境(IDE),可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。 开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件；然后分别由C51 或A51编译器编译生成目标文件(.OBJ);目标文件可由LIB51创建生成库文 件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS); AES文 件由OH51转换成标准的Hex文

32、件，以供调试器dScope51使用进行源代码 级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存 贮器如EPROM中。创pVistonZ IDE with Editor & MakeANSIC StandardLibraryC51AMSICCcmpllferpVision2 Debugger8ih.*high-speed： CPU/Perlpheral S-lftwlatloft1Monitor-Si Target Dttxjgger 1BL51 Llnker/LocaterAdvanced GDI InderUce for Emulators a Taxget Detxrgg

33、ers图14C51工具包整俸结构图RTX51Real-Un Operating SvscemLIB51 Ubrary ManagerEmulator & PROFjO PfogrammerA515.2仿真软件proteus软件介绍Proteus软件是来自英国Labcenter electronics公司的EDA工具软件。Proteus软件有十多年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它EDA 工具一样的原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的 功能是，他的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基干原理 图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试，如有显示及输

34、出，还能看 到运行后输入输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等， 您不需要别的，Proteus为您建立了完备的电子设计开发环境！尤其重要的是 Proteus Lite Proteus专业版也非常便宜，人人用得起，对高校还有更多优惠。Proteus组合了高级原理布图、混合模式SPICE仿真,PCE设计以及自动 布线来实现一个完整的电子设计系统。此系统受益于15年来的持续开发，被电 子世界在其对PCB设计系统的比较文章中评为最好产品一“The Route toPCB CAD”。Proteus产品系列也包含了我们革命性的VSM技术，用户可以对 基于微控制器的设计连同所有的周围电于器

35、件一起仿真。用户甚至可以实时采用 诸如LED/LCD.键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。 可以完全免费，也可以花微不足道的费用注册达到更好的效果；功能最强的。6程序流程图图15整个程序流程图7软件耐7.1主程序主程序主要完成系统硬件电路的初始化，设置堆栈指针，定时器工作方式o,外部中断方式o,电压、电流值的获取，功率值实现处理子程序。7.2中断处理子程序中断处理子程序有外部中断INTO处理子程序和定时器TO处理子程序。外部中断INTO处理子程序用于检测A/D转换是否结束，定时器TO处理子程序是产生时 间溢出中断。7.3开机初始化本模块对有关的硬件进行初始化，如显示器的设置

36、,AT89S51部各个功能部 件的设置，同时还应对程序变量进行设置.7.4时分采样先测量电压值，然后再测出电流值，为了使测量值精度高，采用每10M秒测 量一次，测量速度受微处理芯片限制。测量定时器采用芯片部软件定时器，软件定 时器每10 ms中断一次,系统时钟也由它产生，它还可以做定时器TO溢出标志清 除使用。7.5 测量 U(k)和 I(k)本模块由信号的周期和A/ D的转换时间计算出在信号的一个周期A/ D 采样对数(N)，然后对输入信号进行采样，边采样边计算。值得注意的是：8097的 A/D转换时间要大于22pso由于ADC0809八路A/ D转换器不能同时采样, 因此采样后的电压序列和

37、电流序列有一个微小的相位差，然后当信号频率小于 100 Hz时且测量精度为015级时，它不会造成很大影响。Ro)7.6计算参数即计算电压、电流、功率.方法如下： 电压值:1 N（7-D小万2（叽）N A=1电流值:平均功率:1 N人=齐工/艸）N A=I（7-2）1 NP=up（艸）N k=8提高精确度&硬件处理因ADC0809的测量电压围为0-5V,即它的测量电压围很小，故所测量的功率值 也自然很小，在调负载电阻时，所调的阻值幅度不能偏大，若电压变化幅度过大, 则将导致所得的功率值误差偏大，因此，可调电阻应用精密可调电阻，不能用粗 调电阻。8.2软件抗干扰在硬件采取抗干扰措施的同时，在软件编

38、写时也使用了一些减少干扰作用的方 法。如采用加空指令、收留井、时间冗余、信息冗余等措施，将重要的变量及数 据进行多个备份,一旦微机系统受干扰，数据被意外改写，利用容错原理软件在一 定程度上可以使其恢复。9设计扩展本设计的功率测量围小，若要测量较大的功率，需对采样电压作不同的区域 处理，可采用多挡开关，分别由不同的电压比较器，对输入电路的电压进行分级, 再将超出电0809的工作电压5V的电压作适当的降压处理，使处理后的电压大小 在0-5V,同时也将电流进行硬件处理，使之转换的电压也在0-5V,最终在程序 中作算法处理，求出功率。结论本设计我已基本完成了硬件电路的设计和软件程序的编译及仿真调试，但

39、仍 有不足之处，由于时间仓促以及缺乏经验，故无法在规定期完成设计的全部功能。 但是从中我学到了很多东西。随着科学技术的发展，现代社会已步入信息时代，并在向数字化的方向发展, 理所当然，功率表的研究与制作也在不断地追求完美。目前，在功率电能测量方 法普遍应用的情况下，系统地、全面地和深入地研究数字采样法（DSM的原理 误差和仪器误差已经越来越重要。从过去的研究成果看，DSM的理论分析研究 解决了功率测量误差一些基本间题。但是，理论分析却很难解决DSM功率测量 的仪器误差。因此，仿真研究将为解决DSM功率测量的仪器误差提供新途径。 用仿真方法研究DSM功率测量误差，关键有两点：第一是建立DSM功率

40、测量的 数学模型；第二是建立误差分析的仿真模型。通过计算机数值分析，可对影响 DSM测量原理的各种误差进行定量的估计，分析的结论将为DSM功率测量产品 的设计、计算、分析和生产提供依据，对促进我国DSM功率测量仪表和设备进 步将起到积极的作用。本次数字功率表的设计与制作，有很大的局限性，因为它所测量的电压围 很小，即所测得的电功率也很小。以后我会在功率的测量围和精度等方面进行优 化，利用伏频（V/眄转换可以达到较理想的结果。致本次毕业设计是对我大学四年学习和生活的一次高度浓缩和总结。在这期间得到了同学和老师的大力帮助。通过这次系统的毕业设计，让我孰悉了对一项课题进行研究、设计和制作的详细过程。

41、让我拓展了自己所学，锻炼了学习的能力， 开拓了思维，培养了自己严谨细心的工作态度，増进了团队合作的经验，加深了 老师和同学的情谊，这些对我在将来的工作和学习当中都会有很大的帮助。在这 里，我要衷心的感我的导师夏国荣老师，是在他的细心的指导和帮助下我才顺利 的完成了我的毕业课题设计。同时我还要感毕业设计过程中所有给我帮助的老师 和同学！参考文献1电于技术基础模拟部分（第四版）康华光主编 高等教育19962康华光，数字电子技术.3汇编语言程序设计（修订版）罗万钧田立炎子纲世蔚编著电子科技大学19984微型计算机系统原理及应用（第四版）周明德主编清华大学20045 C程序设计（第二版）谭浩强编著清华

42、大学19996数字电子技术基础（第四版）阎石主编高等教育1998.7模拟集成电路应用王秀杰畴先主编西北工业大学1994.8 Protel电路设计教程江思敏鹏翼胡荣等编著清华大学20029电路（第四版）邱关源主编高等教育1999.10电路理论基础（上、下册），汪建主编，华中科技大学，200211模拟电子技术基础（部分）（第三版），童诗白、华成英主编，高等教育，200112 MCS-96系列单片机原理及应用技术，汪建主编，华中科技大学，第2版200413Int egrated Circuits DatabookM. Norwood: Analog DeviceInc.,1990-1994.14数字

43、电路与逻辑设计（第四版），汉房主编，华中科技大学，200415微电子器件与IC设计，刚、何笑明、涛编著，科学，200516 C语言程序设计教程（第二版），友淑、化工编著，华中科技大学，200217单片机原理与应用-电子科技大学1995.18 M.I. Elmasry.BiCMOS Integrated Circu辻 Design with Analog,Digital, and Smart Power ApplicationsM. IEEE Press, 1994.附录A汇编源程序;P1.0-P1.7 为 ADC0809与 89C52 的数据接口；P0 口为显示数据口 ,P2.0,P2.1,P

44、2.2为片选地址线74LS138;P3.0ADC0809_START 开始转换;P3.1 -ADC0809_OE 输出允许;P3.2/INT0ADC0809_EOC 转换结束TLOBUFEQU30HTHOBUFEQU31HSEVREEQU32HCOUNTEQU33HCOUNT 1EQU34HZHENGEQU35HFEN1 EQU 36HFEN2 EQU 37HVOLTO EQU 38HVOLT1 EQU 39HVOLT EQU 3AHANOEQU 3BHANEQU 3DHXIEQU 3EHX2EQU 3FHY1EQU 40HY2EQU 41HLIU1EQU 42HLIU2EQU 42HLIU3

45、EQU 42HCHANGE EQU 42HB_TOBITOOHSIGNBIT01HORG0000HAJMPSTARTORG0003HLJMPINOORGOOOBHLJMPTIMEOORG0030HAN1EQU 3CH；初始化START:CLRP3.5START 1:MOVSP,#60HMOVTMOD,#1MOVDPTR,#OFFFFH-10000MOVTH0,DPHMOVTLO,DPLMOVTHOBUF,DPHMOVTLOBUF,DPLSETBEASETBETO;开定时器0中断SETBTROSETBITO汐卜部中断0为边沿触发模式SETBEX0；开外部中断0CLRP3.0CLRP3.3MOVCOUNT,# 10CLRP3.7CLRP3.6MOVCHANGE,#OFOHCLRSIGNclrp3.4MAIN:JNBB_TO,MAINCLRB_TO；时间到了SETBP3.0；开始转换START脉冲CPLP3.0SETBP3.0SIGN,JUMPMOVSEVRE,ROL