摘要
近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用。本论文详细的阐述了功率测量系统的设计思路和具体设计步骤。依据单片机的接口技术的原理，以测量功率为主要设计意图。以单片机为核心，着重的介绍了51单片机在系统中的重要地位，以及其外围硬件电路的芯片结构特点、功能和管脚知识。集测量、显示等功能于一体，设计完整、结构清晰、操作简单。在本设计中，是采用对电路中电压和电流分别进行采样，再经模数转换器ADC0809，将模拟量变为对应的数字量，利用6合一的数码管显示电压和功率。本文详细论述了硬件电路的组成。利用单片机完成整个测量电路的测试控制、数据处理和显示输出。
关键词单片机模数转换功率表采样
正文
1 引言
近年来，随着电子技术、计算机技术和半导体技术的飞度发展，给电力系统测量也带来了巨大的革命。提高电能测量技术-改机械式功率表为智能型数字功率表已成为时代的要求。电力测量系统的智能型数字表通常是以单片机为核心，配置一定的外围电路和软件，能够实现多种功能。在软件和硬件的设计中，系统的抗干扰性和系统的实时性与准确度成了解决数字表的关键所在。单片机具有成本低、可靠性高、应用灵活的特点。由各具体行业的业内人士使用单片机来开发或改造一般仪表是一条可行的道路。在电工与电子技术应用中,经常要测量功率。它是利用通有电流的可动线圈在另一个通电线圈形成的磁场中产生转动力矩而工作的仪表,其显著缺点是结构复杂、过载能力较差，本身消耗功率较大,且易受外磁场的影响，同时这样的功率表一般都是多量程的，在测量过程中需有电压表和电流表配合选定电压和电流量程，在选择不同的电压和电流量程时，刻度盘上每一分格代表不同的瓦特数，读得格数需要进行换算才能得出所要测量的功率,致使测量很不方便。另外在功率测量中，经常遇到被测电路的功率因数很低的情况,这时必须采用专门的低功率因数功率表。基于功率表是电工仪表中最常用的
一种仪表，目前常用的是指针式电动系功率表。而为了更为精确的显示测量结果，数字功率表的设计成为了必然。
在本设计方案中，采用的方案是先采样电压和电流。采样计算功率电能测量技术是随着计算机技术而发展起来的，它是建立在数值分析基础上，通过快速S/H 放大器和A/D 转换器对连续变化的模拟信号进行离散化，用数字量运算代替模拟量运算测量交流电参量的新方法。经过二十多年的探索发展和深入研究，出现了同步采样算法、准同步采样算法、非同步采样算法、加窗函数法、补偿法、双速率采样法、非均匀采样法、随机采样法、模拟数字混合采样法、小波函数法等等。这些采样测量方法在实践中，有的发展得较为完善成熟，有的正处在发展和探索阶段。但是，采样测量理论在电功率电能测量仪器仪表及相关设备的发展与应用中，已起到举足轻重的作用，是电气测量当前发展的一个重要方向。采样测量法的研究历史和发展现状采样测量法，也称作数字采样测(Digital Sampling Measurement)英文简称DSM法，它是七十年代初诞生的。1974 年，当时美国NBS （国家标准局）的R.S.Turgel博士首次将计算机数字采样技术应用于电功率测量，应用数值积分的方法计算测量功率。R.S.Turgel根据此原理研制了第一台DSM 数字功率表。由于R.S.Turgel采样方法采用了锁相倍频跟踪信号技术，能对被测信号在一个周期内进行整数分割采样，使采样周期与信号周期完全同步，所以，R.S.Turgel使用的锁相信号倍频采样方法被称作同步采样法SSM (Synchronus Sampling Measurement)。
功率表在频率从DC 到1KHz的范围内与NBS的电动式功率标准进行了对比，结果两种测量方法的不一致性小于0.02%。1975年，英国NPL（国家物理实验室）应用DDM技术设计了采样式数字功率表，并作为传递功率的标准。在SSM 方法的发展中，英国Hull大学的John J. Hill与NEI电力公司的W.E.Alderson提出了软件锁相倍频的SSM 方法，并研制了频率范围到1KHz、准确0.5%的功率表，两位学者指出SSM方法在电力系统监控与电机保护等领域中，将有相当大的实际意义。在英国DSM功率测量技术与仪表的发展中，C.H.DIX起了重要作用，C.H.DIX于1982年发表论文，首次阐明SSM功率测量方法在正弦信号和非正弦信号情况下的误差问题，并指出，在正弦周期信号下，采样点为n，在被测信号m个周期采样，只要2m/n 不为整数，则功率测量误差为零。尽管当时对DSM误差的研究是简单的，但这标
志着对DSM功率测量方法研究向前一个跨越式发展。八十年代是DSM功率测量方法发展最快的时期。1982年，美国通用电机研究室(General Motors Research Laboratories)的DSM采用M.F.Matouka方法设计了数字功率电能表，并且用于电气汽车驱动系统的测试和交流电机的测试中，取得了成功。
近二十多年来,电能的测量和管理发展很快,逐渐成为一个专门的领域,但是由于电能测量较电压、电流等的测量复杂和困难,故测量的准确度低,通常的测量仪器为210级,015级就已是标准仪器了。实现功率测量必须有一个能将两输入电量相乘的电路结构,目前数字功率表大多使用称为时间分隔乘法器的一种模拟乘法电路来实现相乘。时间分隔乘法器又称脉冲—宽度—高度调制乘法器,它通常具有优良的静态精度,在相当宽的温度范围内可以达到千分之一,然而,由于这种乘法器输出滤波器的固有相移,使之受到严重的动态限制. 即使三角波的频率达到兆赫兹范围,乘法器的带宽仍然很有限,典型- 3 dB 带宽可能在1 KHz 以下。另外,时间分隔乘法器的电路比较复杂,调整也较繁琐,尽管如此,在静态精度要求较高的场合,这种方法还是经常采用的。随着微机的普及和发展,出现了应用微处理器进行数字乘法运算的新型功率表———采样功率表。
1.1 功率表的定义
功率的定义是在单位时间内所做的功。电学上的定义为θ
P=。单位为W，
IU
cos
这称为平均功率或有效功率。角度θ为I和E之间的相位角，θ
cos称为功率因素。
在直流电路中，功率的表示式为P=UI；
在交流电路中，功率的表示式为θ
P=。
cos
IE
很显然，要利用一个装置来测量功率，就须反映电压和电流的乘积，这无论用电动学测量机械仪表或数字测量仪表均可完成。目前使用最多的前者由于其准确度不高，仪表的读数易受外磁场的影响、仪表本身耗功大、过载能力小、表盘刻度不均匀，已不能完全适应人们快速有效的工作生活节奏；随着科技业飞速发展，数字功率表由于精度高、频带宽，不仅可以用于校准指针式功率表，也适合在现场进行功率的快速测量。在今天的数字时代，其应用前景是非常广阔的。
1.2 功率的数字测量
用功率转换器与数字电压表相配就可以实现功率的数字测量。功率转换器实质上就是一个电子乘法器，其特点是它的输出电压的大小正比于它的两个输入电压数值的积。因此，如果让一个输入电压正比于负载电压的大小，而另一个输入电压正比于负载电流的大小，则电子乘法器的输出电压，显然正比于负载所消耗的功率。再用数字电压表测量这个乘法器的输出电压就可以确定被测功率。当数字电压表显示值按功率接校准时，也就构成了数字功率表。
1.3功率测量方案论证与比较
方案一、测量模拟电压用伏频（V/F）转换器，可将相应的电压转化为相应的频率，提高测量的精确度，对应比例为1mV/Hz。
用该方案求功率，也是要分时取电压电流的模拟量，再转换为频率，最后用软件处理，实现功率测量。专用的V/F转换器有AD650、AD654等。
方案二、利用采样电路分别对电压和电流进行采样，将电流转换成电压，再经乘法电路将两路电压相乘，再经模数转换器，模拟量变为对应的数字量，若要使测量的精度尽量高，可多次采样几组数据，然后再在程序中处理，求出平均值。原理框图如图1所示：
方案三、可利用专门的IC来实现，如AD534芯片，该芯片既可采样电压，又可采样电流，并将相应的模拟电压，电流转换为对应的数字量，再将转换后的电
压，电流相乘，便可得到所求功率。功能描述：输入电由三个相同的电压转换电流的转换器转换为不同的电流，功能框图如图2所示：
图2 功能框图
转换功能框图如图3：
图3 转换功能框图
方案四、采用锁相环技术测量功率。锁相就是相位同步的自动控制，完成两个电信号相位同步自动控制系统称为锁相环（简称PLL）。因测量功率的两个参数电流、电压的获取不是同时采样的，故需要利用锁相环技术测量功率。由下图可见，锁相环由3个基本单元构成：相位比较器PC、电压控制震荡器VCO、低通滤波器LPF。
施加于相位比较器有两个信号：输入信号，压控震荡器输出信号，相位比较器输出信号，经低通滤波器后得到一个平均电压，这个电压控制震荡器的频率变化，使输入与输出信号的频率之差减小，直到差值为零，此时即是锁定。当锁定后，VCO能使其输出信号的频率跟随输入信号频率变化。利用锁相技术可以实现在电网电压及电流波形发生畸变时进行同步跟踪采样。每个周波的采样点数可根据需要选择。
图4
转换功能框图
方案五、利用采样电路分别对电压和电流进行采样，再经模数转换器，
模拟
量变为对应的数字量，再经处理器处理数字量，若要使测量的精度尽量高，可多
次采样几组数据，然后再在程序中处理，求出平均值。原理框图如图1所示：
图5 转换功能框图
u d(t)
2 采样功率表的基本原理
功率若以U ( t) 和I ( t) 分别表示信号的电压和电流,则在测量时间T 期间内( T 通常为周期信号周期的整数倍) 信号的平均为:
()()()?=
t
t d t I t U T
P 0
1
(2-1)
若对信号进行采样,得到离散的时间序列U ( k) 和I ( k) ,则信号的平均功率可以表示为:
()()∑-=
N
K k I k U N
P 1
1
(2-2)
其中N 为时间T 内采样的对数。
从上述原理出发,组成采样功率表的框图如图5所示
:
图5 功率表的原理框图
显然,数字乘法和数字累加可以由微处理机来完成,若使用普通的微处理机芯片如Z80 、8031 等组成功率表,外围电路至少要二路高速A/ D 转换器和二路周期测量机构,电路是比较复杂的。随着集成电路的发展,目前出现了一些高性能的微处理芯片,如计算功能较强的16 位嵌入式控制器8097 ,它有八路转换时间为22μs 的10 bitA/ D 转换器,可以实现对电压和电流信号的采样保持和A/ D
变换;四路高速输入(HSI) 通道可以用来测量电压和电流信号的周期和相位等。若8097 实现采样功率表,则模拟电路部分只需要用于电压匹配的放大器和用于频率和相位测量的整形电路就可以了,实现起来非常简单。
3 主要芯片的介绍
3.1 A/D 转换芯片ADC0809的结构
ADC0809是8位A/D转换芯片，它是采用逐次逼近的方法完成A/D转换的，ADC0809的内部结构如图6所示。ADC0809由单一的+5V电源供电；片内带有锁存功能的8路模拟开关，可对8路0-5V的输入模拟电压信号分时进行转换，完成一次转换约为100us；片内具有多路开关的地址译码器和锁存电路、高阻抗斩波器、稳定的比较器，256R电阻T型网络和树状电子开关以及逐次逼近寄存器。输出具有TTL三态锁存缓冲器，可直接接到单片机数据总线上；通过适当的外接、电路，ADC0809可对0-5V的双极性模拟信号进行转换。
图6 ADC0809的引脚图
ADC0809是28脚双直插式封装，引脚图如图6所示。
各引脚功能如下：
D7-D0：8位数字量输出脚。
IN0-IN7：8路模拟量输入引脚。
VCC：+5V工作电压。
GND：地。
REF（+）：参考电压正端。
REF（-）：参考电压负端。
START：A/D转换启动信号输入端。
ALE：地址锁存信号输入端（以上START、ALE两信号用于A/D转换）。
EOC：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。
CLK：时钟信号输入端。
A、B、C：地址输入线，经译码后可选通IN0-IN7八通道中的一个通道进行转换。
3.2 A/D转换芯片ADC0809的转换通道选通表
表1 ADC0809的转换通道选通表
3.3 A/D 转换芯片 ADC0809的时序图
图7 ADC0809的时序图
4硬件电路
4.1 组成原理电路的主要器件
电路由一块AT89C51单片机集成芯片、一块模数转换器ADC0809芯片、一块运放集成芯片LM324、一个74系列芯片74LS138译码器、一块或非门集成芯片74LS02、一块非门集成芯片4069、一个6合一共阴极数码管，一精密可调电阻等器件组成。
4.2电压、电流采集电路模块
电压、电流采集电路模块，该电路的测量电压是由可调电阻的滑动端直接输入到ADC0809的0输入通道IN0口。电流的测量：是在测量电路中串接一个1欧姆的电阻，然后再把电阻的高电位端接到运放的输入端，以将电压放大，再送入ADC0809的1输入通道IN1口；
图8 电阻网络实现对电压的衰减测量
如图8 通过电阻网络实现电压衰减测量的输入阻抗约为R =R1+ R2 +R3 +R4 。S1 至S4 单独合上时，Vout 的大小分别为：
S1 单独合上： Vout=Vin*1
S2 单独合上： Vout=Vin*(R2+R3+R4)/(R1+R2+R3+R4)
S3 单独合上： Vout=Vin*(R3+R4)/(R1+R2+R3+R4)
S4 单独合上： Vout=Vin*(R4)/(R1+R2+R3+R4)
选择R1>R2>R3>R4，由式中可以看出Vout 在一定范围时，电阻网络衰减程度越大，其可输入电压Vin范围越大。只要把R1、 R2、 R3、 R4 的参数选好，然后由S1、 S2、 S3、 S4、选择测量电压输出端，即完成量程选择。例如：表头DVM 输入电压为0 ～5 伏（设DVM 输入阻抗无穷大），要求测量电压量程有5V，50V ，100V，250V 档，输入电阻1M欧，则有：
R4= 5× 1000000 ／250= 20000= 20K
R3= 5× 1000000 ／100 -R4= 50K- 20K = 30K
R2= 5× 1000000 ／50 -R4 -R3= 100K- 20K- 30K= 50K
R1= 1000000- R4- R3- R2= 1000K- 20K- 30K- 50K= 900K
在对电流的检测方面，由于电流量本来比较小，所以测量到的1欧姆的电阻上电压量也比较小，直接进行A/D转换会造成比较大的误差，需要对测量到的电压量进行放大之后再送到A/D转换的ADC0809芯片处理，本设计中使用的的是LM324运算放大器组成反相交流放大器。
LM324 四运算集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，是价格便宜的带差动输入功能的四运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。可工作在单电源下，电压范围是3.0V-32V或+16V。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列顺
序见图 9。
a 一组运算放大器图
b LM324芯片引脚图
图 9 LM324管脚图
LM324的特点有：
1.短跑保护输出
2.真差动输入级
3.可单电源工作：3V-32V
4.低偏置电流：最大100nA（LM324A）
5.每封装含四个运算放大器。
6.具有内部补偿的功能。
7.共模范围扩展到负电源
8.行业标准的引脚排列
9.输入端具有静电保护功能
反相交流放大器可代替晶体管进行交流放大，电路无需调试。放大器采用单电源供电，由R1、R2 组成1/2V+偏置，C1 是消振电容。放大器电压放大倍数Av 仅由外接电阻Ri、Rf 决定：Av=-Rf/Ri。负号表示输出信号与输入信号相位相反。按图中所给数值，Av=-10。此电路输入电阻为Ri。一般情况下先取Ri 与信号源内阻相等，然后根据要求的放大倍数在选定Rf。Co 和Ci 为耦合电容。由LM324组成的基本的反相交流放大电路如图 10所示
图10 LM324作反相放大器
4.3 模数转换电路模块
采集到的电压信号送到ADC0809芯片的IN-0口，处理后的电流信号送到IN-1口，由MCU AT89C51送选通信号进行A/D 转换后把转换后的数字量再送到主芯片中去进行处理，得到功率值，最后把需要的数字量用数码管显示出来，如图11。
图11 ADC0809 A/D转换芯片
4.4单片机处理电路和数码管显示电路
由于需要由数码管显示的数据很多，如果用AT89C51的输出端口对数码管一个一个进行控制静态显示的话，芯片的端口明显不够，所以使用LED动态扫描显示以节约单片机的输出端口并且使电路更简洁。本设计中选用的是单片机的P0口作数码管的显示输出，P2口作为对数码管的选通如图13。
如图12所示为八段LED显示器的结构示意图，从图中可以看出，一个八段LED由8个发光二极管组成。其中7个长条形的发光管排列成“日”字形，另一个小圆点形的发光管在显示器的右下角作为显示小数点用。
图12 数码管各段名称
数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路，位选通由各自独立的I/O线控
制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。在轮流显示过程中，每位数码管的点亮时间为1～2ms，由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位数码管并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感，动态显示的效果和静态显示是一样的，能够节省大量的I/O端口，而且功耗更低。
RP1
图13 AT89C51及数码干显示电路
5 所需工具软件
5.1 Keil C51开发系统基本知识
Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软
件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上
有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加
深刻。
Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。
在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。
L51是Keil C51软件包提供的连接/定位器，其功能是将编译生成的OBJ
文件与库文件连接定位生成绝对目标文件(.ABS)，源程序的多个模块分别经
C51与A51编译后生成多个OBJ文件，连接时，这些文件全列于目标文件列表中，作为输入文件，如果还需与库文件(.LiB)相连接，则库文件也必须列在
其后。outputfile为输文件名，缺少时为第一模块名，后缀为.ABS。连接控
制指令提供了连接定位时的所有控制功能。Commandfile为连接控制文件，
其具体内容是包括了目标文件列表，库文件列表及输出文件、连接控制命令，
以取代第一种繁琐的格式，由于目标模块库文件大多不止1个，因而第2种方
法较多见，这个文件名字也可由使用者随意指定。
图14为C51工具包的整体结构，uVision2是keil c的Windows集成开发
环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开
发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件；然后分别由C51或A51
编译器编译生成目标文件(.OBJ)；目标文件可由LIB51创建生成库文件，也
可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)；ABS文件由OH51
转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51使用进行源代码级调试，也可
由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM 中。[21]
图14 C51工具包整体结构图
5.2 仿真软件proteus软件介绍
Proteus软件是来自英国Labcenter electronics公司的EDA工具软件。
Proteus软件有十多年的历史，在全球广泛使用，除了其具有和其它EDA工具一样的原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的电路仿真是互动的，针对微处理器的应用，还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件源码级的实时调试，如有显示及输出，还能看到运行后输入输出的效果，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等，您不需要别的，Proteus为您建立了完备的电子设计开发环境！尤其重要的是Proteus Lite Proteus专业版也非常便宜，人人用得起，对高校还有更多优惠。
Proteus组合了高级原理布图、混合模式SPICE仿真,PCB设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。此系统受益于15年来的持续开发,被《电子世界》在其对PCB设计系统的比较文章中评为最好产品—“The Route to PCB CAD”。Proteus 产品系列也包含了我们革命性的VSM技术,用户可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真。用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。可以完全免费，也可
以花微不足道的费用注册达到更好的效果；功能最强的。
6 程序流程图
图15 整个程序流程图
7 软件设计
7.1 主程序
主程序主要完成系统硬件电路的初始化, 设置堆栈指针, 定时器工作方式0, 外部中断方式0, 电压、电流值的获取,功率值实现处理子程序。
7.2 中断处理子程序
中断处理子程序有外部中断INT0 处理子程序和定时器T0处理子程序。外部中断INT0处理子程序用于检测A/D 转换是否结束, 定时器T0处理子程序是产生时间溢出中断。
7.3 开机初始化
本模块对有关的硬件进行初始化,如显示器的设置,AT89S51内部各个功能
部件的设置,同时还应对程序变量进行设置.
7.4 时分采样
先测量电压值，然后再测出电流值，为了使测量值精度高,采用每10M 秒测量一次,测量速度受微处理芯片限制。测量定时器采用芯片内部软件定时器,软件定时器每10 ms 中断一次,系统时钟也由它产生,它还可以做定时器T0溢出标志清除使用。
7.5 测量U( k) 和I( k)
本模块由信号的周期和A/ D 的转换时间计算出在信号的一个周期内A/ D 采样对数(N) ,然后对输入信号进行采样,边采样边计算。值得注意的是:8097 的A/D 转换时间要大于22μs 。由于ADC0809八路A/ D 转换器不能同时采样,因此采样后的电压序列和电流序列有一个微小的相位差,然后当信号频率小于100 Hz 时且测量精度为015 级时,它不会造成很大影响。[20]
7.6 计算参数
即计算电压、电流、功率. 方法如下: 电压值:
()()k V k V N
V N
k ∑==1
1
(7-1)
电流值:
()()k I k I N A N
k ∑==1
1
(7-2)
平均功率:
()()∑==N
k k I k V N
P 1
1
8 提高精确度
8.1 硬件处理
因ADC0809的测量电压范围为0-5V,即它的测量电压范围很小，故所测量的功率值也自然很小，在调负载电阻时，所调的阻值幅度不能偏大，若电压变化幅度过大，则将导致所得的功率值误差偏大，因此，可调电阻应用精密可调电阻，不能用粗调电阻。
8.2 软件抗干扰
在硬件采取抗干扰措施的同时,在软件编写时也使用了一些减少干扰作用的方法。如采用加空指令、收留井、时间冗余、信息冗余等措施,将重要的变量及数据进行多个备份,一旦微机系统受干扰,数据被意外改写,利用容错原理软件在一定程度上可以使其恢复。
9 设计扩展
本设计的功率测量范围小，若要测量较大的功率，需对采样电压作不同的区域处理，可采用多挡开关，分别由不同的电压比较器，对输入电路的电压进行分级，再将超出电0809的工作电压5V的电压作适当的降压处理，使处理后的电压大小在0-5V内，同时也将电流进行硬件处理，使之转换的电压也在0-5V内，最终在程序中作算法处理，求出功率。
目录 摘要 2 关键词2 1 概述 3 1.1设计意义 3 1.2系统主要功能 3 2 硬件电路设计方案及描述3 2.1 设计方案 3 2.2 主要元器件的介绍 4 2. 3控制电路模块13 2.4 元件清单16 3数字式电流表的软件设计16 3.1系统程序设计总方案 16 3.2系统子程序设计 17 4数字式电流表的调试19 4.1软件调试 19 4.2显示结果及误差分析 20 5总结22附录1.电路原理图及仿真图23附录2. 程序代码24参考文献 26
基于单片机的简易数字电流表设计 摘要 数字电流表的诞生打破了传统电子测量仪器的模式和格局。它显示清晰直观、读数准确，采用了先进的数显技术，大大地减少了因人为因素所造成的测量误差事件。数字电流表是建立在数字电压表的基础上，让电压表与电阻串联，其显示的是电流，数字电压表是把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式，并加以显示的仪表。数字电流表把电子技术、计算技术、自动化技术的成果与精密电测量技术密切的结合在一起，成为仪器、仪表领域中独立而完整的一个分支，数字电流表标志着电子仪器领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。本设计采用了以单片机为开发平台，控制系采用AT89C52单片机，A/D转换采用ADC0809。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便进行8路其它A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。简易数字电流测量电路由A/D转换、数据处理、显示控制等组成。 关键词：单片机 AT89C51 A/D转换ADC0809数据处理
1 .概述 1.1设计意义 通过课程设计，掌握电子设计的一般步骤和方法，锻炼分析问题解决问题的能力，学会如何查找所需资料，同时复习以前所学知识并加深记忆，为毕业设计打好基础，也为以后工作作准备。通过对选题的分析设计，学习数字电流表的工作原理、组成和特性；掌握数字电流表的校准方法和使用方法； 1.2系统主要功能 A、利用AD转换芯片和精密电阻测量0~20mA电流 B、系统工作符合一般数字电流表要求 2 硬件电路设计方案及描述 2.1 数字式电流表系统硬件设计 硬件电路设计主要包括：AT89S51单片机系统，A/D转换电路，显示电路。测量最大电流为20ma，显示最大值为20.00ma。本实验采用AT89S51单片机芯片配合ADC0809模/数转换芯片构成一个简易的数字电流表。 硬件电路设计由6个部分组成; A/D转换电路，AT89C51单片机系统，LED显示系统、时钟电路、复位电路以及测量电流输入电路。硬件电路设计框图如图2.1所示。 2.1数字式电流表系统硬件设计框图
湖南科技大学 单片机课程设计 题目基于单片机的数字电流表设 计 姓名 学院 专业 学号 指导教师 成绩
二〇一一年五月二十六日
单片机课程设计任务书 一、设计题目： 基于单片机的数字电流表设计 二、设计要求： 1、数字电流表在平常工作环境中能良好工作 2、能测0——1000mA电流，至少能达1%的精度 3、要求掌握I/V信号转换，A/D转换器的使用和数据采集系统的 设计 4、电流表能数字显示，且由单片机处理采集数据并驱动LED显 示
摘要 本设计是通过采样电阻及信号放大电路将待测的电流信号I转换成0—1V电压信号, 由A/D转换器采集电压信号，并将电压转换的数字信号传输给单片机，由单片机完成对采样信号的处理、分析，最后输出信号驱动LED显示器，显示被测的电压值。
目录 一、功能要求 (1) 二、原理及方案论证 (2) 三、系统硬件电路的设计 (3) 四、系统程序的设计 (4) 五、调试及设计结果 (5) 参考文献 (6)
一、功能要求 1、数字电流表在平常工作环境中能良好工作 2、能测0——1000mA电流，至少能达1%的精度 3、要求掌握I/V信号转换，A/D转换器的使用和数据采集系统的 设计 4、电流表能数字显示，且由单片机处理采集数据并驱动LED显 示 二、原理及方案论证 1、数字电流表工作原理 1.1采样电阻网络 原理如下图所示，输入被测电流通过量程转换开关S1——S4，流经采样电阻R1——R4，由欧姆定律可知：U=I*R，因而转换输出电压为0V——0.1V的电压，输出电压可再经后续放大电路放大处理。 1.2高共模抑制比放大电路 如下图，由双运放组成的同相输入高共模抑制比放大电路，其
毕业设计 姓名：孟冬冬 专业：电气自动化 班级：电气1001班 设计课题：数字电压表的设计指导教师：杨喜录 电子信息工程系印制 二○一二年九月
宝鸡职业技术学院毕业设计任务书 姓名：孟冬冬 专业：电气自动化 班级：电气1001班 设计课题：数字电压表的设计 指导教师：杨喜录 电子信息工程系印制 二○一二年九月
引言 数字电压表是采用数字化电路测量的电压仪表。它以其高准确度、高可靠性、高分辨率、高性价比、读数清晰方便、测量速度快、输入阻抗高等优良特性而倍受人们的青睐。数字电压表是诸多数字化仪表的核心与基础。以数字电压表为核心，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表(如：温度计、湿度计、酸度计、重量、厚度仪等)，几乎覆盖了电子电工测量、工业测量、自动化仪表等各个领域。因此对数字电压表作全面深入的了解是很有必要的。传统的模拟式（即指针式）电压表已有100多年的发展史，虽然不断改进与完善，仍无法满足现代电子测量的需要，数字电压表自1952年问世以来，显示强大的生命力，现已成为在电子测量领域中应用最广泛的一种仪表。
数字电压表简称DVM （Digital Voltmeter ），它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。目前，由各种单片A/D 转换器构成的数字电压表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等领域，显示出强大的生命力。与此同时，由DVM 扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。智能化数字电压表则是最大规模集成电路（LSI ）、数显技术、计算机技术、自动测试技术（ATE ）的结晶。一台典型的直流数字电压表主要由输入电路、A/D 转换器、控制逻辑电路、计数器（或寄存器）、显示器，以及电源电路等级部分组成。它的数字输出可由打印机记录，也可以送入计算机进行数据处理。 系统概述 数字电压表是将被测模拟量转换为数字量，并进行实时数字显示的数字系统。 该系统（如图1所示）可由MC14433--32 1位A/D 转换器、MC1413七路达林顿驱动器阵列、CD4511 BCD 到七段锁存-译码-驱动器、能隙基准电源MC1403和共阴极LED 发光数码管组成。
单相功率表说明书 一、主要性能指标 1.1.1 显示位数4位，显示范围：0.000-9999； 1.1.2 准确度等级：0.5、0.2级； 1.1.3 过载能力：持续：1.2倍，瞬时：电流10倍/5秒，电压2倍/1秒。 1.2 主要参数 1.2.1 标称输入：交流电流1A、5A；交流电压 100V、220V、380V； 1.2.2 变送输出:DC 4～20mA、0～5V;(扩展功能); 1.2.3 RS485通讯接口,应用Modbus通讯规约(扩展功能); 1.2.4 带两路继电器输出(扩展功能); 1.2.5 电源： AC220V; AC/DC 85～265V； 1.2.6 功耗：≤2VA； 1.2.7 绝缘强度：2kV/1min； 二、仪表接线方法 I*，I：电流信号输入； U*，U：电压信号输入； 三、仪表设置 1．1）键盘按键: ：菜单项目的上移或数值递增。 ：菜单项目的下移或数值递减。 Menu ：菜单编辑或数值位的右移。 ：回退到上级菜单，在参数设置时回退且保存设置。2）指示灯: “k”:千单位，真实数值为显示值的一千倍。 “ M”:兆单位，真实数值为显示值的一兆倍。 “AH”:上限报警，灯显示红色。 “AL”:下限报警，灯显示绿色。 单相功率表 （直通） （接互感器） 单相功率表
2．显示操作说明 上电后，显示CHSH 8.8.8.8后，进入测试状态。 3. 设置操作说明 按键操作分查看和编程模式，查看模式只能查看参数，编程模式可对参数进行编辑。口令正确才能进入选择编程模式，在进入编程模式后，可对仪表的参数进行修改设置。按键操作后，若未对仪表进行操作，1分钟后自动回退到测量状态 1) 工作模式 在正常情况下，仪表处于电量值正常显示工作状态。这时按下Menu键，进入查看状态，可查看仪表的参数。 按下Menu键，出现PUT，输入正确密码后，即可进入编程模式。出厂默认密码值是8888 2) 显示字符说明 四、使用前注意事项 1. 工作环境温度为-25～+40℃； 2. 通电使用前请检查各端子接线正确、牢固； 3. 通信格式和波特率都是出厂默认值为e,8,1,4800； 4. 无标准仪器及非专业人员切勿进行调校； 5. CT回路中的电流接线端子螺钉务必拧紧, 保证引线接触可靠, 以免产生事故； 6．当输入标称电流超过AC 5A时，需另配电流互感器CT（二次电流5A）。
电流表电压表功率表及电阻表检定规程 1适用范围 本规程适用于新制造、使用中及修理后的直接作用模拟指示直流和交流（频率 40Hz～10kHz） 电流表、电压表、功率表和电阻表（电阻1Ω～1MΩ）以及测量电流、电压及电阻的万用表（以下均 简称仪表）的检定。 本规程不适用于自动记录式仪表、数字式仪表、电子式仪表、平均值和峰值电压表、低功率因素 表、泄漏电流表及电压高于600V的静电电压表的检定。 2引用标准 中华人民共和国国家计量检定规程JJG124---2005 3计量性能要求 3.1准确度等级 仪表的准确度等级及最大允许误差(即引用误差)应符合表1规定。 表1 准确度等级及最大允许误差 3.2 3.2.1仪表的基本误差在标度尺测量范围（有效范围）内所有分度线上不应超过表1中规定的最大 允许误差。 仪表的基本误差以引用误差表示,按(1)式计算。 式中：X——仪表的指示值； Xo——被测量的实际值； X N——引用值（各类仪表的引用值由附录1给出）。 3.2.2升降变差 仪表的升降变差不应超过最大允许误差的绝对值。按(2)式计算。 式中:X01和X02分别为某点被测量的上升和下降的实际值，X N的含义与公式（1）中的相同。 3.3偏离零位 对在标度尺上有零分度线的仪表，应进行断电回零试验。 3.3.1在仪表测量范围上限通电30s，迅速减小被测量至零，断电15s内，用标度尺长度的百分数表 示，指示器偏离零位分度线不应超过最大允许误差的50%。 3.3.2对功率表还要进行只有电压线路通电，指示器偏离零分度线的试验，其改变量不应超过最大 允许误差的100%。 3.3.3 对电阻表偏离零位没有要求。 3.4 位置影响
课程设计 题目______ 简易数字电流表_____________ 二级学院电子信息与自动化 专业自动化 班级71-1 学生姓名—学号— 指导教师
2.4电路图和各元器件之间实际连接关系 3.1系统模块层次结构图 3.2程序流程图........ 3.3源程序代码........ 4测试 4.1测试方法及设备 4.2实测数据 4.3系统指标 5总结 5.1硬件电路设计总结 5.2软件程序设计总结
基于单片机的简易数字电流表设计 摘要 所谓数字电流表就是能将测得的模拟电流量经过A/D 转换转变为数字量，并在液晶显示屏上直接显示电流读数的电流表，相比针式电流表有着测量数据准确明了，读数精度高的特点，类似数字式万用表，有着相当的实用性。 随着微电子技术的迅速发展和超大规模集成电路的出现，特别是单片机的出现，正在引起测量、控制仪表领域新的技术革命。 采用单片机作为测量仪器的主控制器就是这场革命的产物之一。基于单片机的智能综合仪表是融合智能化、数字化、网络化等时代特性的新一代智能仪表，兼具指示仪表、调节仪表、积算仪表与记录仪表功能．具有高测量控制精度、高可靠性稳定性的特点。这种以单片机为主体的新型智能仪表将计算机技术与测量控制技术结合在一起，在测量过程自动化，测量结果数据处理以及功能的多样化方面都取得了巨大的进步。 作为电流直接测量和显示的必要常规仪器仪表，在注重性价比同时，必须具备精度高、稳定性好、抗干扰性强等优点。而实时响应电流变化并连续实时显示，能够真正实现动态测量的数字电流表将成为特定使用领域的标准配置。随着电子科技的快速发展，数字电流表的使用将愈发广泛。 关键词 数字电流表，电流采样，A/D 转换，单片机 1概述 1.1设计意义 通过课程设计，掌握电子设计的一般步骤和方法，锻炼分析问题解决问题的能力，学会如何查找所需资料，同时复习以前所学知识并加深记忆，为毕业设计打好基础，也为以后工作作准备。通过对选题的分析设计，学习数字电流表的工作原理、组成和特性；掌握数字电流表的校准方法和使用方法；学会分流电路的连接和计算；了解过压过流保护电路的功用。
表3-5 民用建筑照明负荷需要系数 建筑物名称需要系数(Kd) 备注 单身宿舍楼~ 一开间内I一2盏灯，2一3个插座 一般办公楼~一开间内2盏灯，2一3个插座 高级办公楼~ 科研楼一开间内2盏灯，2一3个插座 发展与交流中心~ 教学楼三开间内6-11灯，1一2个插座 图书馆~ 毛儿所、幼儿园 小型商业·务业用房 综合商业、服务楼 食堂、餐厅 高级餐厅~ 一般旅馆、招待所~ 一开间I盏灯，2一3个插座，集中卫生间高级旅馆、·招待所带卫生间 旅游宾馆单间客房4一5盏灯，4一6个插座 电影院、文化馆~ 剧场~ 礼堂~ 体育练习馆~ 体育馆 展览厅 门诊楼~ 一般病房楼 高级病房楼 锅炉房 负荷分级及其供电要求 表3-1 民用建筑常用重要电力负荷分级. 序号建筑物名称用电负荷名称 负荷等级 备注 二一特别重要
级级负荷 1高层普通住宅、高层宿 舍 客梯、生活泵、主要通道照明√ 2部、省级办公楼、全空 调涉外办公楼，超高层 公楼、综合楼)，使馆 和大使馆官邸。 主要办公室、会议室，总值班室、档案室及主要 通道的照明、客梯 √（√) (√)如设有 应急电源设 备，可根据 需要处理 机要室、电报房、电子计算机系统的电源√ 3国宾馆、大会堂、国际 会议中心 地方厅、总值班室及主要通道照明、厨房√ 主会场、接见厅、宴会厅、电梯。电声、录像、 电子计算机系统的电源 √ 4四、五星饭店地下污水泵电源. √经营管理及备管理用电子计算机系统电源; 宴会 厅。电声、·新闻摄影、录像电源、宴会厅、餐 厅·娱乐厅、高级客房、康乐设施、厨房及主要通 道的照明。水泵、厨房的部分电力及其余客梯 √
郑州电力职业技术学院毕业生论文
题目：＿基于单片机的数字电能表设计＿＿
系 别＿＿＿电力工程系＿＿＿＿＿＿
专 业＿＿＿建筑电气工程技术＿＿＿
班 级＿ ＿建筑电气班＿＿ ＿＿＿
学 号＿＿＿ 09401060170＿＿ ＿
姓 名＿＿＿＿周
莉＿＿＿＿＿＿＿
论文成绩 答辩成绩 综合成绩
指导教师 主答辩教师 答辩委员会主任
目录
摘 要..........................................................3 关键词 ......................................................... 3 一、工作原理 ................................................... 4
1.1 数字电流表的工作原理 ....................................5 1.2 电流采样电路的性能 ......................................5 1.3 显示电路与电流采样电路的逻辑关系 ........................5 1.4 放大器 ..................................................5 1.5 峰值保持电路 ...........................................10 1.6 双积分型 A 转换芯片 ....................................13
D
1.7 独立式非编码键盘的接口 .................................14 1.8 LED 动态显示器接口及显示方式 ...........................14 1.9 89C51 单片机 ...........................................16 二、 测量系统的总体结构设计 ...................................20 2.1 系统框图...............................................20 2.2 整机设计 ...............................................19 三、程序流程图 ................................................ 23 四、实验结果 .................................................. 26 参考文献 .................................................... 2725
摘要
2
摘要 直流数字电流表的诞生打破了传统电子测量仪器的模式和格局。它显示清晰直观、读数准确，采用了先进的数显技术，大减少了因人为因素所造成的测量误差事件。数字电流表是建立在数字电压表的基础上，让电压表与电阻串联，其显示的是电流，数字电压表是把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式，并加以显示的仪表。数字电流表把电子技术、计算技术、自动化技术的成果与精密电测量技术密切的结合在一起，成为仪器、仪表领域中独立而完整的一个分支，数字电流表标志着电子仪器领域的一场革命，也开创了现代电子测量技术的先河。本设计采用了以单片机为开发平台，控制系采用AT89C52单片机，A/D转换采用ADC0809。系统除能确保实现要求的功能外，还可以方便进行8路其它A/D转换量的测量、远程测量结果传送等扩展功能。简易数字电流测量电路由A/D转换、数据处理、显示控制等组成。
目录 第一章引言 (1) 1.1引言 (1) 1.2课题研究的现状和发展趋势 (1) 1.3智能仪表目前发展状况 (1) 第二章设计任务及可行性分析 (3) 2.1系统设计要求 (3) 2.2系统设计思路 (3) 2.3总体结构 (3) 2.3.1数字电流表的组成 (3) 2.3.2电路设计 (4) 2.3.310倍放大器电路 (4) 2.3.4A/D转换电路 (5) 2.3.5电桥输入电路 (6) 2.3.6测量电路 (6)
第三章元器件的选择 (8) 3.1单片机的选择 (8) 3.2A/D转换器的选择 (9) 3.3LED显示电路的选择 (9) 3.4所需元器件清单 (10) 第四章数字式电流表的软件设计 (11) 4.1系统程序设计总方案 (11) 4.2系统子程序设计 (11) 4.2.1初始化程序 (11) 4.2.2A/D转换子程序 (11) 4.2.3显示子程序 (12) 4.3系统程序代码 (13) 第五章数字式电流表的调试 (14) 5.1软件调试 (16) 5.2显示结果及误差分析 (16) 5.2.1显示结果 (16) 5.2.2误差分析 (17) 第六章结论 (19) 参考文献 (20)
数字功率计 一、概述 数字功率计是数字化的虚拟仪器，其功率单元采用先进的前端数字化技术，将被测对象在测量前端转换为数字信号进行传输，然后通过数字信号传输至信号处理端，在虚拟仪器上进行数据分析，数值显示等操作。 数字功率计采用光纤作为通讯的传输介质，完全避免了传输干扰以及传输线路产生的信号衰减，是功率测量领域的新方向。 二、特点 数字功率计主要用来测定电压、电流、频率、有功功率、功率因数、谐波、实时波形等电参量。 按照被测回路的相数，可以分为单相数字功率计、三相数字功率计、六相数字功率计以及多相数字功率计； 数字功率计通常采用表贴技术，体积小、性能稳定，有丰富的接口功能及测量功能，测量功能更全面，如谐波、PWM波、空载损耗等，能满足实验室工频产品检测要求。 数字功率计按测试电压相线可分为单相功率计和三相功率计。单相功率计广泛应用于电视机、变压器等的测量，三相功率计适用于电动机等三相仪器的参数测量。 数字功率计又可分为交流功率计、直流功率计或交直流功率计，可根据实际应用需要选择对应的型号。 交流数字功率计通常适用于工频或某特定频率范围内的电参量的测量，用于电能测量的数字电能表，就是一种数字功率计。 数字功率计按照测试精度又可分为一般功率计和高精度功率计。市场上常规的功率计精度一般为0.5级，即误差为千分之五；高精度方面可高达万分之五。 三、DP800数字功率计 DP800数字功率计是一款低成本、高精度、适合5~400Hz三相正弦交流电有功功率测量的数字化虚拟仪器。 DP800数字功率计包括功率单元、传输光纤、OPC232光纤转换器、安装数字功率计软件的上位机等构成。 DP800数字功率计的功率单元包含三个电压通道和三个电流通道，可采用二瓦计法或三瓦计法测量三相电压有效值、电流有效值、频率及有功功率。功率单元以高速串行光纤通讯的方式输出数字信号，可实现长达1000m的远距离无干扰、无衰减信号传输。光纤信号经OPC232光纤转换器转换为RS232接口与上位机建立通讯，由上位机数字功率计软件实现三相电压、三相电流、三相功率、频率等17个参数的实时显示。 四、DP800功率计特点 1、前端数字化产品，功率单元可就近安装在传感器或一次回路附近，缩短模拟线路传输距离，输出采用光纤传输，避免了传输环节的损耗与干扰，适合复杂电磁环境下的高精度测量； 2、功率单元与虚拟仪器主机之间采用光纤传输，最远传输距离可达1000m，特别适用于测试现场与主控室距离较远的场合。
第一章概述 第一节概述 在测量、控制仪表中引入微机，不仅能解决传统仪表不能解决或不易解决的问题，而且能简化电路、增加功能、提高精度和可靠性、降低售价以及加快新产品的开发速度。由于这类仪表已经实现人脑的一部分功能，例如四则运算、逻辑判断、命令识别等，有的还能够进行自教正、自诊断，并具有自适应、自学习的能力，因此人们习惯上称它们为智能仪表。数字功率表也是一种简单的智能仪表。 功率表一直以来都是重要的工业测量仪表，而数字功率表在原有的基础上比以前的更方便。数字显示消除了在模拟标尺上读取指针位置时的人为误差。与传统的其他仪表相比，数字功率表的测量准确度显著提高。除测量准确外，因数字仪表具有自动保护和自动选择量程的功能，因此减少了由于过载而损坏仪表的可能性。此外，本次所设计的数字功率表还具有自动记录数据和进一步处理数据的能力，能方便地使用在自动测试系统中。 数字功率表的测量能力随着微电子技术的发展而发展，表内硬件已越来越多地用集成电路代替。另一方面，在改善特性的同时，由于许多集成芯片还需进口，成本也有所增加。但由于数字功率表使用方便、功能强大、体积小，在市场上还是很受欢迎。 第二节毕业设计任务和要求 本次毕业设计的主要任务是与做硬件的同学配合，用汇编语言编制出一套数字功率表系统软件用来测量频率为50Hz的交流电路的各种参数，包括电压有效值、电流有效值、功率、功率因数。在完成对数据的处理后能在液晶显示器上显示出电路中的电压、电流、功率因数、功率。为了能够圆满的完成这次毕业设计，在这段时间里，需要完成以下几个任务：1.要熟悉课题的基本要求，通过课题的分析，明确主要任务；2.在课题任务明确后，有些难以下手的，或是没有碰到过的问题要及时地向指导老师请教，并且充分的利用学校图书馆这一庞大的资源，查找有关资料，熟悉有关方面的内容。3.在课题任务基本明确，
专业资料 《电子测量技术》直流数字电压表设计 院系软件职业技术学院 专业应用技术2班 学生姓名郭妍 学号 5103130016
目录 一、题目及设计要求……………………………………………………………………3页 二、主要技术……………………………………………………………………………3页 三、方案选择…………………………………………………………………………… 3页 四、电路设计原理……………………………………………………………………… 3页 4.1 模数转换………………………………………………………………………… 4页 4.2 数字处理及控制……………………………………………………………………5页 五、电路图分介绍……………………………………………………………………… 5页 5.1 AT89C51介绍………………………………………………………………………6页 5.2排阻介绍……………………………………………………………………………7页 5.3 晶振电路……………………………………………………………………………7页 5.4 复位电路……………………………………………………………………………8页 5.5 ADC0808介绍………………………………………………………………………8页 5.6共阴极数码管………………………………………………………………………9页 5.7模拟输入电路………………………………………………………………………9页5.8总设计图……………………………………………………………………………10页 5.9仿真图………………………………………………………………………………10页 六、设计程序……………………………………………………………………………11页 七、心得体会……………………………………………………………………………14 页
学生姓名：学号：班级：时间： 课程名称：单片机原理及应用总学时：48 教师成绩： 实验名称：实验七——直流数字电压表设计 实验目的：掌握LED动态显示和A/D转换接口设计方法。 实验内容： 根据如下电路原理图，编程实现查询法A/D转换和转换结果的十进制动态显示功能。 编程原理： LED显示器和ADC0808均采用通用IO口方式与单片机接口。 LED动态显示编程原理：将待显示数据拆解为3位十进制数，并分时地将其在相应LED位上进行显示。1次完整的输出过程为：最低位位码清零→最低位数据送P0口→最低位位码置1→软件延时→中间位位码清零→中间位数据送P0口→中间位位码置1→软件延时→最高位位码清零→最高位数据送P0口→最高位位码置1→软件延时。如此无限循环可实现动态显示。 ADC0808编程原理：被测模拟量由0#通道输入（ADDA,ADDB,ADDC均接地可选通0通道）；转换启动信号（START和ALE）可由软件方式产生P2.5正脉冲；转换结束信号（EOC）可通过查询P2.6的电平变化获得；输出使能信号(OE)可由软件方式产生P2.7正脉冲。 实验要求：
1、虚拟时钟信号发生器用法可参阅P262阅读材料，C51程序编写可参考以下程序模板； ———————————————— #include
Mk6E电能表设置简单步骤 1、按照Mk6E电能表操作手册说明书用通信线使Mk6E表与计算机连接，把Mk6E 表安置于校表台上，并通电，连接好Mk6E表的电池。 2、运行EziView软件，输入用户名（User Name）：EDMI，密码（Password）：IMDE IMDE。 3、按照Mk6E电能表操作手册（第四章）将电能表与计算机通讯，连接时请注意COM 口的选择，不同的计算机的COM口是不同的，一般情况下多数为COM1或COM2。 4、按照Mk6E电能表操作手册（第五章I部分）读取电能表的设置内容。用户应养成一个良好的习惯，每次更改设置或连接时都应操作读取步骤，以便正确的查看电能表的实际设置内容。此步骤还须注意电能表时间的同步设置。 5、按照Mk6E电能表操作手册（第五章II部分）进行更改设置，包括校表。校表时建议用户采用多个校验脉冲或校验的光电采样（建议10个以上），以便更好地确定电能表误差。 6、按照Mk6E电能表操作手册（第五章III部分）进行电能表设置写入。进行写入设置时请选择“同步设置到电能表”方式，以便增加电能表数据的安全性。 7、如果校表已完成，请按照Mk6E电能表操作手册（第六章III部分）进行电能表电量底度清零。在清零时请注意先关掉校表台的电流，只保留电压，以防电量重新累计。并清除Mk6E表的报警（Alarm）（见第六章Ⅱ部分状态）。 8、如果用户已设置好一块电能表，可以此电能表作为设置的“标准表”，以后用户只需进行拷贝设置（第五章IV部分）、设置写入（第五章III部分）等操作。用户进行拷贝设置后，请别忘记变比（第五章II部分第一节变比设置）、额定电压（第五章II部分第十一节报警设置）等设置的正确性。如果标准表进行了误差调整，用户还须查看外部CT（第五章II部分第一节变比设置）的值。查看设置以后，请注意电能表电量底度的清零，电池的连接（如果用户不急于电能表安装，则电池不必连接，以防止电池电量的减少）。
数字电参数(功率表,功率计,功率仪,电参数仪) HP100数字电参数基本型 产品描述 应用功能： 数字电参数测量仪(又名数字功率计)内部采用高性能取样部件，并应用了先进的PLL锁相环技术和高精度的A/D，对波形数据进行量化分析，保证了仪器的高准确度和高稳定度。现已广泛地应用于家电、电机、电源、变压器及照明电器等领域，是传统式指针表和数字式电工仪表的理想换代产品。 性能参数： 四窗口同时显示：电压、电流、功率、功率因数/频率：V,A,W,PF/Hz ； 有测量值均为“真有效值”； 电压：75V/150V/300V/600V 自动量程； 电流：0.5A/2A/8A/20A 自动量程； 功率因数：-1.000-1.000 ； 准确度：±（0.4%读数+0.1%量程+1字）、0.5级； HP102 数字电参数限值报警 产品描述 应用功能： 常规仪表以测量人员来判断测量数据是否合格，不仅效率低且容易出错，由HP102数字电参数测量仪自动判断电流、电压、功率的超上限或超下限即提高了效率又保证了判断的正确性。特别适用于生产厂家生产线的大批量检测。 性能参数： 四窗口同时显示：电压、电流、功率、功率因数/频率：V,A,W,PF/Hz ； 所有测量值均为“真有效值”； 电压：75V/150V/300V/600V 自动量程； 电流：0.5A/2A/8A/20A 自动量程； 功率因数：-1.000-1.000 ； 基频：45Hz-65Hz，带宽：5kHz ； 准确度：±（0.4%读数+0.1%量程+1字），0.5级； 电压、电流、功率可设定上下限报警； HP130 三相数字电参数 产品描述 应用功能： HP130三相数字电参数测量仪具备了三相，单相电参数的测量功能，测试方便，准确度高，并具备了谐波分析功能，满足IEC61000-3-2最新国际标准要求，是各类电机、空调、变压器、交流电源、电焊机照明电器等用电器的电性能测量仪器，适用于生产线、实验室，质检部门和标准计量部门、商检及电力部门。 性能参数： 1.三窗口同时数字显示各相的各种参数，直观方便； 2.多种线制选择，使用灵活方便； 3.所测信号数值均为真有效值，对于波形失真的信号同样适用； 4.仪器内部双重看门狗设计，复杂环境不死机，可靠性更高； 5.具备电能积分功能、外接互感器的变比功能、谐波分析功能等； 6.具备打印接口，直接接打印机可打印测试数据及波形； 7.具备RS-232C串行通讯接口，便于与电脑进行通讯
船山学院 电子技术课程设计 题目设计并仿真一台数字电流表 专业名称电气工程及其自动化 指导教师徐祖华 职称副教授 班级船本08级01班 学号20089450114
学生姓名曾波 2011年1 月12 日 设计并仿真一台数字电流表 摘要 本课题实验主要采用CC7106双积分A/D变换器设计方案来完成一个简易的数字电流表，其实是一个电压表进行改装得到的，将电压表能够对输入的0～5 V的模拟直流电压进行测量，并通过一个4位一体的7段LED数码管进行显示，测量误差约为0.1 V。该电压表的测量电路主要由三个模块组成：A/D转换模块、数据处理模块及显示控制模块。A/D转换主要由芯片CC7106来完成，它负责把采集到的模拟量转换为相应的数字量再传送到数据处理模块。数据处理则由芯片CD331来完成，其负责把CC7106传送来的数字量经一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；另外它还控制着CC7106芯片的工作。显示模块主要由LCD液晶数码管及相应的驱动芯片)组成，显示测量到的电流值。 关键词 简易数字电流表、LCD液晶数码管、CC7106。
目录 引言 (1) 1工作原理 (1) 1.1数字电流表的工作原理 (1) 1.2 AD转换器及外围电路计 (1) 1.3量程开关电路设计 (2) 1.4直流稳压电流源设计 (3) 1.5 小数点驱动电路设计 (3) 2总体方案设计 (4) 2.1方案论证 (4) 2.2系统框图 (4) 2.3整体电路图 (5) 3元器件的介绍 (5) 3.1双积分式A/D转换器C C7106 (5) 3.2 液晶显示器EDS801 (6) 4仿真图 (7) 4.1量程电路仿真图 (7) 5结论 (9) 参考文献 (10) 附录 (11)
电子制作课程考核报告 课程名称简易数字直流电压表的设计 学生姓名贾晋学号1313014041 所在院(系)物理与电信工程 专业班级电子信息工程1302 指导教师秦伟 完成地点 PC PROTEUS 2015年 6 月 13 日
简易数字直流电压表的设计 简易数字直流电压表的设计 摘要本文介绍一种基于AT89C51单片机的简易数字电压表的设计。该设计主要由三个模块组成：A/D转换模块，数据处理模块及显示模块。A/D转换芯片为ADC0808，它主要负责把采集到的模拟量转换为数字量再传送到数据处理模块。数据处理则是由芯片AT89C51来完成，主要负责把ADC0808传送来的数字量经过一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示；并且,它还控制着ADC0808芯片工作。 该系统的数字电压表电路简单，所用的元件较少，成本低，且测量精度和可靠性较高。此数字电压表可以测量0-200V的模拟直流输入电压值，并通过数码管显示。 关键词单片机；数字电压表；AT89C51；ADC0808
目录 1 引言............................................................................................... 2 总体设计方案............................................................................... 2.1设计要求 ............................................................................... 2.2 设计思路 .............................................................................. 2.3 设计方案 .............................................................................. 3 详细设计....................................................................................... 3.1 A/D转换模块 .................................................................... 3.2 单片机系统 ........................................................................ 3.3 时钟电路 ............................................................................ 3.4 LED显示系统设计 ........................................................... 3.5 总体电路设计 .................................................................... 4 程序设计....................................................................................... 4.1 程序设计总方案 ................................................................ 4.2 系统子程序设计 ................................................................ 5 仿真............................................................................................. 5.1 软件调试 (11) 5.2 显示结果及误差分析 ........................................................ 结论................................................................................................. 参考文献........................................................................................... 附录...................................................................................................
E4418B功率计 和 E4412A型功率传感器使用手册 安捷仑技术公司
E4418B功率计 使用手册 目录 第一章：准备工作 第二章：功率计操作 第三章：参考菜单 第四章：错误信息 第五章：规格
第一章：准备工作 第一节：打开功率计 1．接上电源线，打开功率计开关，此时功率指示灯亮（绿色），功率计将自检，如果自检不成功，错误指示灯将亮，请与安捷仑技术公司售后服务部联系。 注意：输入电压的范围应在交流85伏到264伏之间。在极低的环境温度下，本仪器需要预热几分钟。 2．按照面板屏幕的显示按软键调整对比度，如果软键未出现，重复按预置键（Prev）直到出现。 3．接上功率传感器。 4．在精确测量前应保证至少预热30分钟。测量前信号要调零、校正传感器。 第二节：前面板各键的功能 1．预置键。Preset/local 2．显示键。在前面板的左边从上数第二和第三个键。▲▼表示在上下窗口之间选择，另一个表示是否分两个窗口 显示。 3．电源开/关键。在前面板的左下角。 4．系统/输入键和软键菜单。System/inputs 5．保存/重置键。Save/Recall
6．专用“窗口”键和软键菜单Meas/Setup，Rel/Offset，dBm/W 7．专用“频道”键和软键菜单Frequency/Cal Fac，Zero/Cal。8．频道输入插座CHANNEL 9．功率参考输出插座POWER REF 10．上下左右箭头键 11．与菜单相关的键Prev和More键 12．软键指显示屏右边4个未标字的键，它们是选择键。 第三节：显示形式 分两个窗口显示时，上面是数字式显示，下面是逻辑式显示。1．窗口顶端菜单条。显示“LCL”自身状态。“ERR”错误信息。 2．单或双窗口显示区。 3．测量结果区。 4．测量单位显示区。 5．逻辑式显示区。 6．当前显示菜单的页数选择区。。 7．任何软键显示区。 8．菜单目录显示区。 9．测量结果超出限制显示区。 10．相关模式打开后的显示区。 11．偏置设定后的显示区。