基于单片机的工频电压(电流)表的设计

1、检查系统实习报告主题：根据单片微型计算机修订商用频率电压(电流)表姓氏：医院(本科): 专业：指导人民教师：角色：评价者：角色：年月摘要实际上，有效值为被最广泛应用的残奥仪表，除了电压校正读数值特殊情况外，其馀几乎都以正弦波有效值规定。 有效值广泛应用的原因一方面直接反映交流信号的能量大小，这对于研究功率、噪声、失真度、光谱纯度、能量转化等非常重要。 另一方面，具有非常简单的叠加特性，修正算法非常方便。本文详细介绍数字商用电压、电流校正的设定校正，以at89s52单片微型计算机为控制核，由电压、电流传感器模块、真实有效值测量模块、信号调整模块、ad采集模块和控制、显示模块等组成。 系统使用电压

2、、电流互感器对输入信号进行降压处理，通过ad736转换得到原信号的真实有效值，通过tlc549转换为数字容量后送入单片微型计算机内进行简单的数据处理，通过lcd实时显示结果，实现良好的性能指标。关牛鼻子字：商用数字电压(电流)表真实有效值ad736 tlc549 at89s52阿伯斯特拉克in practice，rmsisthemostwidelyusedparameters.exceptinspecialcircumstances，voltagemeterreadingsalmostallcarriedoutbythermsofs becauseitdirectlyreflectsthesi

3、zeoftheexchangeofsignalenergy、能源效率高、噪音、灾难、规模上涨ithasaverysimplesuperpositionofthenatureofthecalculationwillbeextremelyconvenient.thedesignofsingle-chipatmelcorporation as co 按当前传感器模块，真实测量模块，信号指示模块，指示连接显示模块. systees。 hasbeenconvertedbytheoriginalad 736 truermssignalbythetlc 549 convertintosingle-chipd

4、igitalconductedafterthebriefandtheresults附件keyword :数字电压(当前)度量表736 tlc 549 at 89 s 52目录第一章绪论一1.1选题背景和意义11.2系统设定订正塔斯克1第二章系统整体设定修订22.1方案论证和比较22.1.1电压电流变换部22.1.2有效值测定部22.2整个系统的设定修订2第三章硬件设置修订43.1传感器电路设定修正43.1.1电压互感器43.1.2电流互感器43.2真正的有效值电路变换设定修订53.2.1电压电流切换电路53.2.2真实有效值测量电路63.3信号调整电路设定修正73.4 a/d电路变换设定修订7

5、3.5单片微型计算机及显示电路设定修订9第四章软件设置修订104.1 lcd1602液晶显示计程仪柱104.2 a/d转换计程仪程序104.3主计程仪冲压设定修订12第五章系统调试和误差分析135.1系统调试和测试结果135.1.1 ad736测试结果135.1.2 op07测试结果135.1.3 tlc549测试结果135.1.4商用频率电压测量精度145.1.5工频电流测量精度145.2误差分析145.3改善方法15结束语1617号阿里嘎多参考文献18附录十九附录1完整电路图19附录2计程仪列表20第一章绪论1.1选题背景和意义在日常生产、生活和科学研究中，商用频率随处可见，商用频率是供电

6、系统交流的频率，我国规定商用频率为50赫兹，即周期为0.02秒，英美等国家规定的商用频率为60赫兹。 因此，商用电力的测量也是广泛应用的实际问题。 以往的量测仪器需要预先估计在使用时应测量的值的测量范围，在大多数情况下，必须从比较多的移动级依次切换至小的移动级，这样会增加操作的复杂度，并且容易发生由误操作引起的设备破损。近年来，随着计算机在社会领域的渗透，单片微型计算机的应用不断深入和云同步，传统控制日新月异。 在实时监控和自动控制的单片微型计算机应用系统中，单片微型计算机常常被用作核心零配件。 电子计算机的飞跃性进步、单片微型计算机的普及和普及，有助于数码多用表的智能化。作为重要的测量工具，

7、商用频率有效值多用途表的发展证实了现代工业的发展和科学技术的进步。 从以往的模拟计程仪多目的时订，到目前精度和灵敏度越来越高的数字修正器，多目的时订的发展可谓日新月异。 现在的商用频率有效值多用途表的设定修订大致可分为以下几类(1)基于单片微型计算机的数字商用频率有效值多用途表，在这种修正器中最具代表性的是89c52系列。 从8二进制位的价格和性能优势来看，这种仪表越来越成熟，可以根据情况选择不同的芯片来满足实际的要求。(2)将传统的测量方法和现代的数字化测量方法有机地结合起来，使其适用于商用交流的特点和云同步，也适用于非商用电表的测量，提高通用性。 在这样的系统中，由单片微型计算机实现测量控

8、制、数据解析处理、显示、范围自动转换等功能的cpld数据老虎钳和高速a/d芯片构成的2通道高速同步数据收集电路，通过相位同步倍频电路实现商用频率周期内的均匀等间隔。1.2系统设定修改塔斯克主题：根据单片微型计算机修订商用频率电压(电流)表1 .设定修订塔斯克：(1)基本任务(必须):理解商用频率电压有效值的检测原理，设定制作电路，实现50hz、220v交流电压有效值的检测和显示(2)扩展部分(选择) :实现50hz、220v交流电流有效值的检测和显示。2 .性能指标：误差：5%第二章整个系统的设定修订2.1方案论证和比较2.1.1电压电流转换部由于系统测量的是220v交流有效值和05a商用电流

9、有效值，因此需要将大电压、大电流转换为小电压、电流进行测量。 有两种方式可用于电路变换方案1 :采用串联电阻分压，该方法精度不高，投入产出无隔离，电阻损耗功率大。权利要求2 :采用电压传感器，电压传感器利用电磁效应原理，转换精度高，投入产出处于隔离状态，电压控制容易。通过上述比较，技术方案2明显优于技术方案1，因此选择技术方案2，采用电压传感器作为电压电路变换。2.1.2有效值测定部测量有效值的方法有以下三种使用二极管整流电路，用峰值检波电路测定峰值，根据波形系数求出相应有效值。情景2 :在单片微型计算机中控制a/d，对一个周期内的信号进行连续多点采样，然后，在软件中根据有效值修正公式，利用傅

10、里叶变换等算法积分求出平均，得到有效值。使用专用有效值检测芯片(如方案ad736 )将交流信号直接转换成直流有效值信号。根据权利要求1的硬件电路，其结构复杂并且能够测量的波形数量有限，并且必须根据波形的波形系数而具有不同的换算关系。 方案2的软件算法过于复杂，预计程仪编程的难度也很大，但由于方案3的所有软件、硬件都很简单，所以设定修改时选择方案3。2.2整个系统的设定修订该系统利用电压/电流传感器和i/v电路变换将商用频率的电压/电流转换成弱电压。 通过利用模拟计程仪开关选择电压或电流通道，能够直接获得交流信号，通过进行有效值转换，能够获得直流信号。 由于信号振幅小，所以在经过放大电路之后，进

11、行a/d转换，将得到的数字信号发送到单片微型计算机进行数据处理，并进行显示。 整个系统的分块图如图2-1所示。单板机信号调整显示有效值转换型号拟打开关电压信号电流信号按下牛鼻子图2-1整个系统的分块图第三章硬件设置修订3.1传感器电路设定修订3.1.1电压互感器电压传感器电路如图3-1所示，图中t1是电流型电压互感器tv19。 tv19匝数比为1000:1000，输入电流为0-5ma，非线性度为0.1%。 根据电压互感器的工作原理，不同的输入电压通过限流电阻，在一次侧流过不同的电流，在二次侧得到与一次相同的电流。 用商品发货或电阻直接采样，得到不同的输出电压，商品发货采样精度更高。图中的运算放

12、大器和电阻构成i-u电路变换，运算放大器的输入阻抗非常高，因此认为二次电流i2全部流过反馈电阻r2。 由于运算放大器的男同志在云同步处高，因此基于u=ir的电流传感器电路的输出端子电压为u0=i2*r2。 d1、d2为限幅二极管，可在过载时有效保护后段的商品发货不受损坏。 c是相位补偿电容器，能够抑制射频波区域的突起现象。图3-1电压互感器电路商品发货输出电压与电流互感器输入电压的关系为u0=(ui/r1*r2 )。 输入电流5ma选择输入限流电阻r1=47k，在输入电压为220v时，电流i=220/47k=4.68ma，由此求出电阻功率p=u*i=1.03w，因此r1是选择功率2w的碳膜电阻

13、的后级ad736的输入由于电压传感器的次级有线圈，放电时选择高输入阻抗放电tl082。3.1.2电流互感器电流传感器电路如图3-2所示，图中的t2是电流互感器ta12-200。 ta12-200的性能残奥表为：变比2000:1、输入电流0 5a、输出电流0 2.5ma、非线性 0.2%、相移5。 其工作原理是，二次电流使一次电流衰减2000倍，得到0 2.5ma的小电流，通过电阻或放电采样得到电压信号。 商品发货工作原理与电压互感器相同，输出电压u0=i*r3。图3-2电流互感器电路当考虑到后续阶段中ad736的输入电压200mv，且选择采样电阻器r3=100时，可以获得可测量的一次电流为0至

14、4 a。3.2真正的有效值电路变换设定修订3.2.1电压电流切换电路因为系统需要对云同步测量电压、电流，所以需要对电压传感器和电流传感器的信号进行通道选择和切换。 本设定修正使用模拟计程仪开关cd4053实现频道切换，即，在电压、电流互感器之后设置cd4053，通过单片微型计算机输出控制信号来控制频道切换，选择某个频道信号来进行有效值切换，应用电路参照图3-cd4053是3路2选择1模拟计程仪开关，可通过3位特罗尔二进制位分别选择3路输出。 其真值表如表3-1所示。 本设定修订中只有一条路，单片微型计算机p0.3通讯端口与a相连，通过控制二进制位a选择输出。表3-1光盘4053真值表输入状态打开信道恩a乙c0000x0，y0，z00001x0，y0，z10010x0，y1，z00011x0、y1、z10100x1、y0、z00101x1、y0、z10110x1、y1、z00111x1、y1、z11*无一图3-3模拟计程仪开关和真正的有效值电路变换3.2.2真实有效值测量电路由于系统的核心是测量交流电压电流的有效值，有效值测量的精度直接影响系统的最终精度。 有