《2012年重庆理工大学 - 计控设计 - 简易交流采样》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2012年重庆理工大学 - 计控设计 - 简易交流采样（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、重庆理工大学计算机控制技术综合应用设计论文目录摘要3Abstract4概述51.1 设计的意义51.2 设计的主要功能5系统总体方案设计62.1 交流采样原理62.2 原理框图及各功能单元之间的逻辑关系72.3 设计任务的分析72.4 单片机最小系统72.5 具体模块7硬件电路具体设计93.1 AT89C52主控制器模块93.1.1 AT89C52管脚图93.1.2 管脚说明93.2 ADC0809模数转换模块103.2.1 ADC0809管脚图103.2.2 引脚功能说明103.3 74LS245译码模块113.4 显示模块11系统的软件设计124.1 应用软件简介12 4.1.1 keil
2、简介12 4.1.2 protues简介134.2 设计相关流程134.1.1 程序流程图13 4.1.2 D/A转换子程序流程流程图14系统仿真15元件清单16结束语17参考文献18附录：源程序19摘要随着电力系统的快速发展,电网容量的扩大使其结构更加复杂,实时监控、调整的自动化显得尤为重要。而在电力调度自动化系统中,电力参数的测量是最基本的功能。如何快速、准确地采集各种电力参数显得更加重要。在实现自动化的过程中,最关键的环节是数据采集。根据采集信号的不同,可分为直流采样和交流采样两种。交流采样是按一定规律对被测信号的瞬时值进行采样，再按一定算法进行数值处理，从而获得被测量的测量方法。由于这
3、种方法能够对被测量的瞬时值进行采样,因而实时性好,相位失真小。目前，单片机、DSP及A/D转换器的大量涌现，为交流采样技术提供了强有力的硬件支持。本次设计采用单片机AT89C52现电力调度自动化系统中的简易交流采样,即系统采集的是交流电压和电流，不需变送器进行交直流转换。模数转换器ADC0809对三相交流电压分时进行模数转换，把得到的数字量送入单片机进行数据处理，然后通过LED数码管显示电压的实时值。关键词：数据采集，交流采样，A/D转换器，单片机AT89C52，模数转换AbstractWith the fast development of power system, power grid
4、capacity is expanded so that its structure is more complex, real time monitoring, adjusting the automation is very important. In the automation of power system dispatching, power parameters measurement is the most basic function. How fast, accurate acquisition of various electric power parameter is
5、more important.In the realization of the automation of process, is the key link in data acquisition. According to the collected signals, can be divided into DC sampling and AC sampling two. AC sampling is regularly measured signal instantaneous value sampling, and according to a certain algorithm fo
6、r numerical processing, thus obtained was the measure method. Because this method can measure the instantaneous value of the sample, and good real-time performance, phase distortion is small. At present, MCU, DSP and A/D converter in large numbers, for AC sampling technology provides a powerful hard
7、ware support.This design uses a single chip AT89C52 modern electric power dispatching automation system in simple AC sampling, namely the system acquisition is AC voltage and current, without transmitter for AC / DC conversion. Analog to digital converter ADC0809 on three-phase AC voltage divided by
8、 the conversion, the digital quantity into the single-chip microcomputer for data processing, and then through the LED digital display voltage real time value.Key words: Data acquisition，AC sampling，A/D converter，single-chip AT89C52，analog-to-digital conversion概述1.1设计的意义近年来，随着通信技术和计算机技术的发展，通信电源监控系统开
9、始进入实用阶段。监控系统的主要功能是对设备进行监测、控制，而数据采集又是实现这一功能的最重要和最基本的环节，尤其是如何准确快速地采集各个模拟量，一直是人们所关注的问题。根据采样信号的不同，采样方法可分为直流采样和交流采样。直流采样是采集经过变送器整流后的直流量，然后由/转换器送入主机，此方法软件设计简单、计算方便，对采样值只需作一次比例变换，即可得到被测量的数值，具有采样周期短的优点。因此，在监控系统发展初期，这一方法得到了广泛的应用。但直流采样方法存在着以下一些不足：（1）具有较大的时间延迟，难以及时反应被测量的突变，为了提高响应速度，变送器的时间常数必须特殊设计，因而不宜普遍使用；（2）变
10、送器测量谐波有误差；（3）监控系统的测量精度直接受变送器的精确度和稳定性的影响。鉴于以上原因，近年来交流采样技术得到了迅速的发展。与直流采样相比，交流采样法具有实时性好，相位失真小，便于维护的优点。其原有的一些缺点，比如算法复杂、精度难以提高、对/转换速度要求较高等等，随着微机技术的发展，也逐步得到了弥补。从通信电源监控系统的发展趋势来看，交流采样法正在逐步代替直流采样。因此，研究运用交流采样技术实现电量的数据采集具有很大的意义。1.2设计的主要功能（1）利用电压电流互感器和AD转换芯片采集交流电压电流信号；（2）轮流显示三相电压电流；（3）系统工作符合一般交流采样要求。系统总体方案设计2.1
11、交流采样原理若将电压有效值公式： 式（2-1-1）离散化,以一个周期内有限个采样电压数字量来代替一个周期内连续变化的电压函数值,则： 式（2-1-2）式中：Tm为相邻两次采样的时间间隔；um为第m-1个时间间隔的电压采样瞬时值；N为1个周期的采样点数。若相邻两采样的时间间隔相等,即Tm为常数T,考虑到N=(T/T)+1,则有 式（2-1-3）同理,电流有效值计算公式如下： 式（2-1-4）计算一相有功功率的公式： 式（2-1-5）离散化后为： 式（2-1-6）式中：im、um为同一时刻的电流、电压采样值。2.2原理框图及各功能单元之间的逻辑关系 模数转换整流电路 电压源单片机 显示译码运放图2
12、-12.3 设计任务的分析本设计是一个基于单片机平台的简易交流采样系统。交流采样方法主要有同步采样、准同步采样和异步采样。（1）同步采样：具体作法是将信号的一个整周期(或多个周期)进行均匀离散,在每一离散点处取其瞬时值。如被测信号频率有偏移,常利用锁相环电路或过零检测环节以保证采样同步。同步采样对采样速率 N 及采样周期的选择既要满足采样定理的要求，又要满足实时处理的要求。同步采样中由于 N 次均匀采样间隔 h 之和很难与一个周期T或m个周期mT严格相等，它们之间的差异dhNmT，称作同步误差。（2）准同步采样：在多个周期内均匀采样，然后根据特定的数值求积公式进行递推运算，它是以较多的数据及较长的运算时间作为代价来减小同步误差对测量的影响，而且在采样期间要求信号波形必须稳定。在实际测量中，很小的同步误差也会产生较大的测量误差。为了减小同步误差对采样的限制，准同步采样的方法便应运而生。（3）异步采样：又被称为定时采样或定频采样，它通过给定时器设置一固定的定时值，由定时器中断服务程序实现采样，它不需要任何附加硬件电路。2.4单片机最小系统基于AT89C52单片机电力运行参数测量装置是通过硬件与软件密切配合完成的。其硬件装置的作用是对电压信号采样，把它们转换成适合微机处理的信号，在设计具体电路时要考虑便于与单片机连接，故本系统采用与AT89
