数字式工频有效值多用表设计

论文编号:JD1201  论文字数:14615，附任务书，开题报告，文献综述，总电路图

目  录
前言    ………………………………………………………………………………………1
目录    ………………………………………………………………………………………2
摘要 …………………………………………………………………………………………4
第一章总体方案设计与论证 …………………………………………………………6
第二章 系统实现与理论分析 ………………………………………………………7
 2.1采集部分  ……………………………………………………………………………7
 2.2数据处理部分 ………………………………………………………………………7
 1.交流电压、电流有效值的计算分析 ………………………………………………7
 2.功率和功率因数的计算 ……………………………………………………………8
 3.测量电压基波有效值的算法 ………………………………………………………8
第三章 硬件模块电路设计  …………………………………………………………9
 第一节 数据采集   ………………………………………………………………………9
 3.1.1．数据采集   ………………………………………………………………………9
 3.1.2数据采集模块  ……………………………………………………………………9
 1.信号的放大电路  ……………………………………………………………………9
 2.数据保持部分 ………………………………………………………………………10
 第二节 数据处理  ………………………………………………………………………11
 3.2.1频率倍频处理     …………………………………………………………………11
 3.2.2.数据处理转换部分     ……………………………………………………………12
 1. 80C51 ………………………………………………………………………………12
 2．模数转换器ADC0809………………………………………………………………15
 第三节 键盘电路设计 …………………………………………………………………17
 3.3.1 键盘电路  ………………………………………………………………………17
 3.3.2器件说明 …………………………………………………………………………18
 8279芯片   …………………………………………………………………………18
 第四节  显示电路设计…………………………………………………………………20
 3.4.1显示模块…………………………………………………………………………20
 3.4.2 LED电路显示原理………………………………………………………………20
 3.4.3主电路图…………………………………………………………………………22
第四章 软件设计………………………………………………………………………23
第一节主程序流程图与说明  ……………………………………………………………23
4.1.1 程序流程图   ………………………………………………………………………23
4.1.2主程序说明…………………………………………………………………………24
第二节数据采样程序流程图与程序   ……………………………………………………24
 4.2.1A/D转换  …………………………………………………………………………24
 1.A/D转换流程图  …………………………………………………………………24
 2. 数据采样程序说明   ……………………………………………………………25
 4.2.2数据采样    ………………………………………………………………………25
 1. 数据采样程序流程图   …………………………………………………………25
 2.数据采样程序说明     ……………………………………………………………26
 第三节 键盘电路    ……………………………………………………………………26
 4.3.1键盘电路程序流程图   …………………………………………………………26
 4.3.2键盘输入程序说明   ……………………………………………………………27
 第四节 显示电路    ……………………………………………………………………27
 4.4.1显示电路程序流程图  …………………………………………………………27
 4.4.2显示电路程序说明  ……………………………………………………………28
总结    ……………………………………………………………………………………29
参考文献   ………………………………………………………………………………30
致谢………………………………………………………………………………………31
附录    ……………………………………………………………………………………31
 1.总电路图 ……………………………………………………………………………32
 2.计算机编程程序 ……………………………………………………………………33

前 言
 数字式工频有效值的测量主要是对电力系统的参数进行精确的测量，从而保证供电系统的可靠性和稳定性，使社会的电力系统更好的为工业、农业和人民生活来服务。这个课题存在的主要问题是：
 数字式工频有效值多用表利用单片机的控制、运算功能，根据离散积分公式及离散傅立叶变换，基于对电力系统参数进行交流采样的思想，实现了同时对一路工频交流电的频率、电压有效值、电流有效值的测量。用软件计算分析出有功功率、无功功率、功率因数、电压基波有效值、电压总谐波有效值等参数，利用数字电位器，使系统具有自校准、自动量程转换功能。系统充分发掘了单片机的运算能力，以软件代替硬件电路，使硬件电路大大简化。
 本课题的设计思路：首先，对电流和电压信号进行放大处理，并通过模数转换器进行模数转换，通过数码管显示出来，其次，对测量的到的电压和电流进行相应的计算从而得到所要测量的数据。
 系统对电压、电流信号分别测量、测量功率时则将电压、电流信号取出，送到功率测量模块进行测量，模块采用80C51单片机来实现。单片机软件编程灵活、自由度大，可用软件编程来实现各种算法和逻辑控制。单片机系统可用数码管显示测量值。对于电压、电流信号采样用可编程放大器进行处理。在测量工频交流电电压、电流信号，利用锁相环对信号倍频，所得脉冲控制80C51对电压、电流信号的相位测量。另外，测量功率时，采用双路保持器对信号采样保持，做到电压、电流信号的同时采集，因此，采用单片机系统使整体结构简单。采用以80C51为核心的单片机系统，可以实现显示、打印、与微机通信等功能，大大提高了系统的智能化程度，并且系统所测结果的精确度很高。
 本设计主要实现：信号的放大，通过PGA103可编程控制器件来实现；信号的采集，通过模数转换器ACD0809来实现；信号的处理，通过单片机80C51来实现；键盘电路，通过8279和80C51芯片来实现；数码显示电路，通过74LS164移位寄存器和数码管。