【大学论文】基于单片机的单相电压电流表设计毕业答辩

1、基于单片机的电压电流表设计基于单片机的电压电流表设计 20212021届本科毕业生论文毕业辩论届本科毕业生论文毕业辩论 2 u基于单片机的单相电压电流表设计基于单片机的单相电压电流表设计 一、研究内容一、研究内容 二、系统方案二、系统方案 三、硬件设计三、硬件设计 四、软件设计四、软件设计 五、系统调试五、系统调试 六、总结与展望六、总结与展望 化学化工学院化学化工学院2021届硕士论文开题辩论届硕士论文开题辩论 XXX 西南石油大学化学化工学院西南石油大学化学化工学院 本设计是针对交流电压和电流采集系统的研究，以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，设计并制作单片机为核

2、心，设计并制作0300V交流电压、交流电压、05A交交 流电流的采集的硬件系统。在制作的硬件平台上编写相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。关程序实现交流电压电流的数据采集和显示。 3 一、研究内容一、研究内容 1.1 设计任务设计任务 化学化工学院化学化工学院2021届硕士论文开题辩论届硕士论文开题辩论 XXX 西南石油大学化学化工学院西南石油大学化学化工学院 4 交流电压和电流采集与处理研究交流电压和电流采集与处理研究 数数/模转换与数据显示研究模转换与数据显示研究 电压电流表电路设计与硬件制作电压电流表电路设计与硬件制作 软件编程研究

3、软件编程研究 一、研究内容一、研究内容 1.2 内容概要内容概要 化学化工学院化学化工学院2021届硕士论文开题辩论届硕士论文开题辩论 XXX 西南石油大学化学化工学院西南石油大学化学化工学院 5 2.1 系统框图系统框图 二、系统方案二、系统方案 图图2.1 系统总体框图系统总体框图 化学化工学院化学化工学院2021届硕士论文开题辩论届硕士论文开题辩论 XXX 西南石油大学化学化工学院西南石油大学化学化工学院 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

4、示 6 二、系统方案二、系统方案 2.2 方案选型方案选型 化学化工学院化学化工学院2021届硕士论文开题辩论届硕士论文开题辩论 XXX 西南石油大学化学化工学院西南石油大学化学化工学院 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平安的同特性、不失真的行处理，所以应该把它按比例的衰减成一个平安的同特性、不失真的 交流小信号，交流小信号， 这里采用电压互感器来实现。这里采用电压互感器来实现。 三、硬件设计三、硬件设计 3.1 信号采集信号采集 图图3.1 电压互感器电压互感器图图3.

5、2 电流互感器电流互感器 化学化工学院化学化工学院2021届硕士论文开题辩论届硕士论文开题辩论 XXX 西南石油大学化学化工学院西南石油大学化学化工学院 电压、电流互感器都采用变压器原理，将输入电电压、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。压或电流按比例地缩小，以供检测处理。 8 三、硬件设计三、硬件设计 图图3.3 电压互感器原理图电压互感器原理图图图3.4 电流互感器原理图电流互感器原理图 化学化工学院化学化工学院2021届硕士论文开题辩论届硕士论文开题辩论 XXX 西南石油大学化学化工学院西南石油大学化学化工学院 9 3.2 信号处理模块信号处理模块

6、三、硬件设计三、硬件设计 采样来的交流电压信号，不能直接用于数采样来的交流电压信号，不能直接用于数/模转换，模转换， 需进行整流和平波处理，使其变成需进行整流和平波处理，使其变成0-5V直流信号，才直流信号，才 能被能被ADC0809处理。处理。 图图3.5 信号处理模块电路信号处理模块电路 化学化工学院化学化工学院2021届硕士论文开题辩论届硕士论文开题辩论 XXX 西南石油大学化学化工学院西南石油大学化学化工学院 10 三、硬件设计三、硬件设计 3.3 单片机模块单片机模块 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。设计和

7、端口分配。 端口分配：端口分配：P0口接收口接收A/D转换结果，转换结果，P1口控制数码管口控制数码管 段码，段码，P2口控制数码管位选，口控制数码管位选，P3口控制口控制ADC0809工作。工作。 复位电路与晶振电路：复位电路与晶振电路： 图图3.6 复位电路复位电路图图3.7 晶振电路晶振电路 化学化工学院化学化工学院2021届硕士论文开题辩论届硕士论文开题辩论 XXX 西南石油大学化学化工学院西南石油大学化学化工学院 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。本模块选用转

8、换器将其转换为数字信号。本模块选用ADC0809模模/数转换芯片。数转换芯片。 三、硬件设计三、硬件设计 3.4 模模/数转换模块数转换模块 图图3.8 0809时序图时序图 化学化工学院化学化工学院2021届硕士论文开题辩论届硕士论文开题辩论 XXX 西南石油大学化学化工学院西南石油大学化学化工学院 12 三、硬件设计三、硬件设计 数数/模转换电路设计模转换电路设计 图图3.9 单机机与单机机与ADC080接线图接线图 化学化工学院化学化工学院2021届硕士论文开题辩论届硕士论文开题辩论 XXX 西南石油大学化学化工学院西南石油大学化学化工学院 3.5 数码管显示模块数码管显示模块 13 三

9、、硬件设计三、硬件设计 数码管段选端采用数码管段选端采用P1口控制，这里参加三态缓冲芯片口控制，这里参加三态缓冲芯片74HC244增强增强 P1口驱动能力，位选端串接电阻限制单片机灌入电流；段选段串接口驱动能力，位选端串接电阻限制单片机灌入电流；段选段串接510欧欧 限流电阻，使驱动电流约为限流电阻，使驱动电流约为10mA。 图图3.10 数码管驱动方式图数码管驱动方式图 化学化工学院化学化工学院2021届硕士论文开题辩论届硕士论文开题辩论 XXX 西南石油大学化学化工学院西南石油大学化学化工学院 14 三、硬件设计三、硬件设计 系统总电路图系统总电路图 图图3.11 系统电路图系统电路图 化

10、学化工学院化学化工学院2021届硕士论文开题辩论届硕士论文开题辩论 XXX 西南石油大学化学化工学院西南石油大学化学化工学院 15 四、软件设计四、软件设计 4.1 模模/数转换程序设计数转换程序设计 图图4.1 模模/数转换流程图数转换流程图 化学化工学院化学化工学院2021届硕士论文开题辩论届硕士论文开题辩论 XXX 西南石油大学化学化工学院西南石油大学化学化工学院 16 四、软件设计四、软件设计 4.2 显示程序设计显示程序设计 图图4.2 模数转换流程图模数转换流程图 化学化工学院化学化工学院2021届硕士论文开题辩论届硕士论文开题辩论 XXX 西南石油大学化学化工学院西南石油大学化学

11、化工学院 17 四、软件设计四、软件设计 4.3 主程序设计主程序设计 图图4.3 主程序流程图主程序流程图 化学化工学院化学化工学院2021届硕士论文开题辩论届硕士论文开题辩论 XXX 西南石油大学化学化工学院西南石油大学化学化工学院 18 五、系统调试五、系统调试 1、 信号采样与处理模块调试信号采样与处理模块调试 2、单片机模块调试、单片机模块调试 3、数模转换模块调试、数模转换模块调试 4、数码管显示模块调试、数码管显示模块调试 5、系统调试、系统调试 化学化工学院化学化工学院2021届硕士论文开题辩论届硕士论文开题辩论 XXX 西南石油大学化学化工学院西南石油大学化学化工学院 19

12、六、总结与展望六、总结与展望 6.1 设计中遇到的问题设计中遇到的问题 1、信号采样模块电压输出死区；、信号采样模块电压输出死区； 2、0809转换器不工作；转换器不工作； 3、数据传送的编程算法；、数据传送的编程算法； 4、软件仿真中的诸多问题等等、软件仿真中的诸多问题等等 6.2 实验创新实验创新 1、电压电流同显示，无需进行档位手动切换；、电压电流同显示，无需进行档位手动切换； 2、量程可调节。、量程可调节。 化学化工学院化学化工学院2021届硕士论文开题辩论届硕士论文开题辩论 XXX 西南石油大学化学化工学院西南石油大学化学化工学院 20 六、总结与展望六、总结与展望 6.3 设计展望设计展望 1、可以给系统设计高压报警与保护电路；、可以给系统设计高压报警与保护电路； 2、可以制作、可以制作PCB板，使电路更稳定更可靠更美观；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