2.3数据采集模块
由于本系统测量电压有效值范围是0到300V，电流有效值是0到5A，而A/D转换器采样电压仅仅为0到5V的直流电压，所以需要设计一个数据采集模块。若被测电路是直流电路，采用精密分压电阻，将高电压降至A/D转换器采样电压的范围内；若被测电路是交流电路，采用互感器隔离采样，然后经放大器放大采样值，整流电路整流、分压电路分压最后才被A/D采样。
互感器参数如图2-4和2-5所示。
图2-4 电流互感器参数
Figure 2-4 current transformer parameters
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图2-5 电压互感器参数
Figure 2-5 voltage transformer parameters
2.4按键模块
选择显示电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数时，要用按键进行控制，所以需要设计一个按键模块。
一般有两种方式可供选择，即使用独立式键盘或矩阵式键盘。
独立式键盘是指直接使用I/O口构成的单个按键电路。其配置灵活，软件结构简单。 矩阵式键盘是由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上，行线、列线分别连接到按键开关的两端。其特点是简单且不增加成本，不过一般用在按键数量较多的场合。
本系统按键共5个按键即电压显示、电流显示、有功功率显示、无功功率显示和功率因数显示，为简化软件结构，采用独立式键盘。
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2.5显示模块
（1）
方案选择
要显示系统测量的结果，需要设计一个显示模块。一般有两种方式可供选择，即LED数码管和LCD显示屏。
LED数码管是由发光二极管排列组成的一显示器件。它采用低电压扫描驱动，具有：耗电少、使用寿命长、成本低、亮度高、故障少、视角大、可视距离远等特点。不过数字显示不稳定，显示文字是还要增加驱动，若用于本系统，会使电路过于复杂，显示效果不理想。
LCD显示器的原文是Liquid Crystal Display，取每字的第一个字母组成，中文多称「液晶平面显示器」或「液晶显示器」。其工作原理就是利用液晶的物理特性：通电时排列变得有序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过，说简单点就是让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。其有零辐射、低功耗、散热小、体积小、图像还原精确、字符显示锐利等特点。
考虑系统的设计需求，采用LCD液晶屏显示。在本系统中采用LCD1602液晶显示器。 （2）
LCD1602简介
LCD1602是字符型液晶显示模块，专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。
（3）
LCD1602基本参数及引脚功能
1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如图2-6
图2-6 LCD1602尺寸图 Figure 2-6 LCD1602 size figure
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引脚功能说明：
1602LCD采用标准的14脚（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表
编号 1 2 3 4 5 6 7 8
符号 VSS VDD VL RS R/W E D0 D1
引脚说明 电源地 电源正极 液晶显示偏压 数据/命令选择 读/写选择 使能信号 数据 数据
编号 9 10 11 12 13 14 15 16
符号 D2 D3 D4 D5 D6 D7 BLA BLK
引脚说明 数据 数据 数据 数据 数据 数据 背光源正极 背光源负极
表2-2 LCD1602引脚接口说明表
Table 2-2 LCD1602 pin interface specifications table
第1脚：VSS为地电源。 第2脚：VDD接5V正电源。
第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。
第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。
第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第7～14脚：D0～D7为8位双向数据线。 第15脚：背光源正极。 第16脚：背光源负极。
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2.6 A/D转换模块
PCF8591是单片、单电源低功耗8位CMOS数据采集器件，具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行I2C总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0, A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。在PCF8591器件上输入输出的地址、控制和数据信号都是通过双线双向I2C总线以串行的方式进行传输。本系统采用PCF8591作为A/D转换器。其引脚图如图2-7所示。
（1）PCF8591 基本参数和引脚功能
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单独供电
PCF8591的操作电压范围2.5V-6V 低待机电流 通过I2C总线串行输入/输出
PCF8591通过3个硬件地址引脚寻址 PCF8591的采样率由I2C总线速率决定 4个模拟输入可编程为单端型或差分输入
自动增量频道选择 图2-7 PCF8591引脚图 PCF8591的模拟电压范围从VSS到VDD Figure 2-7 PCF8591 pin figure PCF8591内置跟踪保持电路 8-bit逐次逼近A/D转换器 通过1路模拟输出实现DAC增益
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