本科毕业论文（设计）
题 目 交直流电流电压同步测量技术研究
学 院 电子信息工程学院 专 业 电子信息工程 年 级 2008级 学 号 222008315222129 姓 名 王 冬 指 导 教 师 罗庚荣 成 绩
2012年 5月 4日
目录
第1章 绪论 ......................................................................................................................................... - 3 -
1.1设计背景 ...................................................................................................................................... - 3 - 1.2设计的意义 .................................................................................................................................. - 3 - 1.3设计的要求 .................................................................................................................................. - 4 - 第2章 系统设计方案的选择 ............................................................................................................. - 5 -
2.1交直流同步测量系统总体设计方案与比较 .............................................................................. - 5 - 2.2系统控制模块（MCU） ................................................................................................................ - 6 - 2.3数据采集模块 .............................................................................................................................. - 9 - 2.4按键模块 .................................................................................................................................... - 10 - 2.5显示模块 .................................................................................................................................... - 11 - （1） 方案选择 ........................................................................................................................... - 11 - （2） LCD1602简介 .................................................................................................................... - 11 - （3） LCD1602基本参数及引脚功能 ........................................................................................ - 11 - 2.6 A/D转换模块 ............................................................................................................................ - 13 - 2.7电路设计最终方案 .................................................................................................................... - 14 - 2.8本章小结 .................................................................................................................................... - 15 - 第3章 系统硬件电路设计 ............................................................................................................... - 16 -
3.1单片机最小系统 ........................................................................................................................ - 16 - 3.2电压电流的取样电路 ................................................................................................................ - 16 - 3.3 A/D转换模块 ............................................................................................................................ - 17 - 3.4按键模块 .................................................................................................................................... - 18 - 3.5显示模块 .................................................................................................................................... - 19 - 3.6整流、过零比较电路 ................................................................................................................ - 19 - 3.7总体电路设计 ............................................................................................................................ - 21 - 3.8 本章小结 ................................................................................................................................... - 22 - 第4章 系统软件设计 ....................................................................................................................... - 23 -
4.1主程序设计 ................................................................................................................................ - 23 - 4.2子程序设计 ................................................................................................................................ - 24 -
（1）初始化子程序 ................................................................................................................. - 24 - （2）外部中断子程序 ............................................................................................................. - 25 - （3）电流、电压有效值测量子程序 ..................................................................................... - 26 - （4）功率测量子程序 ............................................................................................................. - 26 - （5）显示子程序 ..................................................................................................................... - 27 - （6）键盘扫描子程序 ............................................................................................................. - 27 - 4.3 本章小结 ................................................................................................................................... - 28 - 第5章 调试 ....................................................................................................................................... - 29 -
5.1 调试过程 ................................................................................................................................... - 29 - 5.2 结果验证 ................................................................................................................................... - 29 - 第6章 总结 ....................................................................................................................................... - 30 - 致谢 ........................................................................................................................................................... - 31 -
交直流电流电压同步测量技术研究
王冬
西南大学 电子信息工程学院，重庆 400715
摘要:本论文详细阐述了交直流电流电压同步测量装置的设计方法和基本步骤。通过电流电压采样，再送入A/D转换装置（pcf8591），将模拟量转换为数字量，经过单片机处理后，由按键装置控制，液晶显示装置显示出被测电路的各项参数。本文论述了测量装置的硬件电路和各模块的软件设计,基于单片机完成了整个测量系统的按键控制、信号处理和显示输出。 关键词： 同步测量；A/D；单片机；LCD液晶显示器；采样
The current and voltage of ac or dc synchronous measurement technology
research
Wang Dong
School of Electronic and Information Engineering Southwest China Normal University, Chongqing 400715, China
Abstract: The design elaborated the current and voltage of ac or dc synchronous measurement device’s
basic steps and design method. Through the current voltage sampling, again into A/D
Switching device (pcf8591), the analog conversion into the digital quantity, SCM processing after, the key equipment control, liquid crystal display device Show all the parameters of the circuit under test. This paper discusses the system hardware circuit and each module of the software design, based on single chip microcomputer complete the whole system button control, , signal processing and shows that the output.
Key words: Synchronous measurement; A/D; Single-chip microcomputer; LCD monitor; sampling
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第1章 绪论
1.1设计背景
近年来，以信息技术为代表的新技术促进了电子行业的飞速增长，也极大地推动
了测量技术的快速发展，但是由于电能测量较电压、电流的测量更为复杂和困难，因此测量的精度较低，且操作也不方便。电能测量包含了功率测量。实现功率测量有专门的功率表，若被测电路为直流电路，不涉及到相位差，一般都会有优良的测量的精度，若被测电路为交流电路，考虑到电流电压的相位差，传统的功率表测量精度都不会很高，而且操作也比较复杂。随着电力测量技术的发展，为了提高测量精度以及简化测量操作难度，交直流同步测量装置，即不论被测电路是阻行、感性或是容性，都能对其进全面、精确、方便测量的装置便应运而生，才能适应时代发展的需求。
1.2设计的意义
交直流电流电压同步测量技术即直流电路中电流电压与交流电路中电流、电压和功率等指标的同步测量技术。尤其以交流电路中电流电压的相位差测量为研究重点。
功率的定义为P=IU cos&。单位为W，这即为有功功率。角度&为电流电压的相位角，cos&为功率因数。
在直流电路中，P=UI； 在交流电路中，P=IE cos&。
交直流同步测量装置既能对直流电路中电流、电压、功率进行测量，同时也可以对交流电路中电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数进行测量。传统的电能测量仪表，比如万用表、电功率表。在测量过程中，需要对各个参数分别测量、记录，而且对于不同的被测电路还需选择相应的量程，使用并不简便，测量精度也不高。近年来，随着电子技术、计算机技术和半导体技术的飞速发展，电力系统的测量也需紧跟时代发展
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