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1、方案与电路设计方案设计交直流同步测量技术的研究，包括电流、电压、功率等指标的测量。其 中关键在于功率的测量方法。功率的定义为P=IU cos 0。单位为W,这即为有功功率。角度e为电流 电压的相位角，cos 0为功率因数。在直流电路中，P=UI；在交流电路中，P=IE cos 0。设计方案：对电流电压进行采样，再经模数转换器，模拟量变为相应的 数字量，将转化成的数字量再送往单片机中。这即为对电压电流的变量的计 算；再把电压电流的采样通过过零比较器，转换成方波然后送往单片机的 INT0 口和 INT1 口就可以计算出电压电流之间的角度从而通过软件控制算出 采样过来的功率，然后通过按键模块控制和液
2、晶显示模块分别进行控制和显 示。电压采样电流米样y过零比较图 1-1 同步测量装置框图主控芯片选择STC90C516RD+单片机。数据采样选择电压互感器和电流互感 器， A/D 转化模块选择 PCF8591 芯片，按键模块采用独立式按键，显示模块则用 LM1602 液晶显示器。二、硬件电路设计1、单片机最小系统STC90C516RD+是一款超强抗干扰/高速/低功耗的单片机，指令代码完全兼容 传统8051单片机， 12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。内部集 成MAX810专用复位电路，当时钟频率在6MHz时，该复位电路是可靠的；当时 钟频率在 12MHz 是，勉强可用。在要求不高的
3、情况下，可在复位脚外接电阻电 容复位。U1234557S91.01112B14151.61171819丁rp】,oVccTZEKPl.lPOP1.2Pfl.PI 3_他龙Pl.4PC,Pl.3P0.4Pl.6W.5Pl.7PO,flRSTPO.*RXT.-T3.0EMM. ISTsDa.lALE/P45INTCVP3 2PSEN/P4,斗NTLP3.3P2-7/A15T0.T3.4P2.6/A14TLPS.SP2.5/ABWR/P3 .5PZ/AllRD/F3-7PZ.3/A11XTAL2P2-2/A1DXTAL1P2.1/ASGildP2.0/A83B37363534333231302923
4、27262524232221图 2-1 单片机最小系统2、电压电流的取样电路：1）、对于直流电路： 采用精密的分压电阻将大电流（电压）装换成小电流（电压）。2）、对于交流电路选用微型电压互感器，其变化比为2mA/2mA,负载小于等于300欧,图 2-2 电压采样电路选用微型电流互感器，其变化比为5A/5mA,负载小于等于100欧，2次 回路输出直接与 A/D 转换器相连。图 2-3 电流采样电路3、A/D 转换模块采用 PCF8591 数据采集芯片的逐次逼近转换技术实现 A/D 转换。在 A/D 转换周期将临时使用片上 D/A 和高增益比较器。一个 AD 转换周期 总是开始于发送一个有效读模式
5、地址给PCF8591之后。AD转换周期在应答时钟 脉冲的后沿被触发，并在传输前一次转换结果是执行。一旦一个转换周期被触发，所选通道的输入电压采样将保存到芯片并被转 换为对应的 8 位二进制码。取自差分输入的采样将被转换为 8 位二进制补码。转换结果被保存在 ADC 数据寄存器等待传输。如果自动增量标志被置 1， 将选择下一个通道。在读周期传输的第一个自己包含前一次读周期的转换结果 代码。4、按键模块：根据功能需求：电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数，设立 5 个独立按键即可实现。vccR13 RH R15 R16 R17I-1I-1I-1I-*-10k 10k lOt 10k 10k图 2-5 按键模块电路图5、显示模块：1）、1602LCD 基本参数1602LCD基控制器大部分为HD44780。主要技术参数:显示容量：16X2个字符芯片工作电压： 4.5V-5.5V工作电流： 2.0mA（5.0V）字符尺寸： 2.95X 4.35（WX H）mmR18 502图 2-6 液晶显示电路图
