用電設(shè)備功率測試儀

石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)用電設(shè)備功率測試儀ElectricalEquipmentPowerTest

Instrument2012屆電氣工程系專 業(yè)ー電子信息工程學(xué)號20086383學(xué)生姓名 劉猛指導(dǎo)教師 王翠艷完成日期2012年5月I5日

畢業(yè)設(shè)計(jì)成績單學(xué)生姓名劉猛學(xué)號20086383班級方0809-3專業(yè)電子信息工程畢業(yè)設(shè)計(jì)題目用電設(shè)備功率測試儀指導(dǎo)教師姓名王翠艷指導(dǎo)教師職稱講師評定成績指導(dǎo)教師得分評閱人得分大別小組組長得分院長（主人）簽字:

畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書用電設(shè)備功率測試儀設(shè)計(jì)學(xué)生姓名劉猛學(xué)號20086383班級0809-3專業(yè)電子信息工程承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)単位石家莊鐵道大學(xué)導(dǎo)師姓名王翠艷導(dǎo)師職稱講師承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)単位石家莊鐵道大學(xué)導(dǎo)師姓名王翠艷導(dǎo)師職稱講師ー、主要內(nèi)容000設(shè)計(jì)ー個(gè)用電設(shè)備的用電環(huán)境和功率檢測的檢測裝置,用以測出用電器的瞬時(shí)功率、電流、負(fù)載的性質(zhì)及功率因數(shù),以及用電環(huán)境的電壓、電流、頻率等。000二、基本要求.設(shè)計(jì)ー個(gè)檢測裝置,使用電器通過此設(shè)備接通電源時(shí)可在設(shè)備上讀出所需參數(shù)。連接圖如圖1. 圖1.當(dāng)用電設(shè)備接上該裝置工作時(shí)，用電設(shè)備可正常工作,屏幕上可根據(jù)功能按鈕選擇顯示用電設(shè)備功率、工作電壓、電流、工作時(shí)間、累計(jì)電能、負(fù)載的功率因數(shù)電源頻率等信息.具有過載保護(hù)和漏電保護(hù)。.完成硬件電路圖設(shè)計(jì),程序設(shè)計(jì),電路版圖設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)說明書正文不少于1萬字,查閱文獻(xiàn)資料不少于15篇,其中外文文獻(xiàn)2篇以匕翻譯與課題有關(guān)的外文資料不少于3000漢字。三、主要技術(shù)指標(biāo)（或研究方法）.工作電壓AC220V、頻率50Hz,電流0.5-5A,精度1.0級。.功耗:41.0W,工作電壓范圍在在7〇%?120%的額定電壓范圍內(nèi)，能正常工作，且保持準(zhǔn)確度符合等級要求,并能承受400V電壓而不損壞。.可累積負(fù)載工作時(shí)間，以及負(fù)載所有電能累積。4,最大負(fù)載功率!200VA.四、應(yīng)收集的資料及參考文獻(xiàn)電エ與電子技術(shù)單片機(jī)編程與控制技術(shù)模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)及應(yīng)用Led應(yīng)用指南 電カ電子技術(shù)五、進(jìn)度計(jì)劃第1周:開題,完成開題報(bào)告。第2周ー—第3周：資料收集，文獻(xiàn)閱讀。第4周ーー第8周:系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電路實(shí)現(xiàn)，程序仿真。第9周ーー第11周:期中檢測，系統(tǒng)綜合調(diào)試。第12周:系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)完成。第13周ーー第14周：設(shè)計(jì)說明書撰寫。笫15周ーー第16周:答辯環(huán)節(jié)。畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題目用電設(shè)備功率測試儀設(shè)計(jì)學(xué)生姓名劉猛學(xué)號20086383班級0809-3專業(yè) 電氣工程系ー、本課題的研究背景近年來,隨著冶金工業(yè)、化學(xué)エ業(yè)和電氣化鐵路的發(fā)展,以及直流輸電、大功率單相整流技術(shù)在工業(yè)部門和用電設(shè)備上的廣泛應(yīng)用，電カ系統(tǒng)的污染也日益嚴(yán)重。目前,各國都十分重視電能質(zhì)量的管理,我國已先后頒布了五個(gè)有關(guān)電能質(zhì)量的國家標(biāo)準(zhǔn)。《電カ法》正式頒布實(shí)施后，有關(guān)部門又制定了相應(yīng)的《電能質(zhì)量監(jiān)督管理辦法》。功率測試儀可對各種エ況的工業(yè)用電設(shè)備、エ頻各線制電路可進(jìn)行不斷電綜合測量，同時(shí)完成交流電流、交流電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電網(wǎng)頻率等項(xiàng)目的測定。功率測試儀是為エ礦企業(yè)開展節(jié)能工作和用電設(shè)備維護(hù)而設(shè)計(jì)的專項(xiàng)儀表。該儀表采用微機(jī)技術(shù),匯集諸多電能測試項(xiàng)目、快速采樣、高精度,使該儀表的功能龐大、質(zhì)量優(yōu)越,且能自動打印出實(shí)測數(shù)據(jù)幫助用戶科學(xué)地、正確地開展工作。功率測試儀小巧便攜、使用可靠、測量方便，極大地方便了エ礦企業(yè)節(jié)能工作和用電設(shè)備維護(hù)的管理。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀電子式電能表的發(fā)展歷程可以概括為:20世紀(jì)90年代初期的以機(jī)電一體為主的エ業(yè)多費(fèi)率電能表;中期的電子式電能表;中后期ic卡電能表、電カ載波儀表等.目前隨著電子技術(shù)的發(fā)展,主要是芯片的發(fā)展,電能計(jì)量產(chǎn)品百花齊放.2000年初，電カ供應(yīng)緊張,國家試行并加大兩部制電價(jià)和分時(shí)計(jì)費(fèi)的應(yīng)用范圍,上海市推行黑白表也使得多費(fèi)率電能表得以迅速發(fā)展,促進(jìn)了電子式多費(fèi)率電能表的使用.2002年,國家發(fā)展改革委正式發(fā)布推薦使用分時(shí)計(jì)費(fèi)的產(chǎn)業(yè)政策.在市場的推動下,電子式電能表發(fā)展迅猛.由于電子式電能表具有數(shù)字通信接口,促使電能計(jì)量及用電管理自動化系統(tǒng)得到了大量使用（負(fù)荷控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)）,各類抄表系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用性有了較大提高.近年電カ需求緊張，使負(fù)荷控制得到了一定的發(fā)展.即使將來電カ充足,從節(jié)能環(huán)保角度而言,負(fù)荷控制產(chǎn)品仍然具有實(shí)際意義.隨著電カ部門對用電政策的調(diào)整，國家逐步推行分時(shí)電價(jià)等政策,國內(nèi)民用電能表的市場需求正在悄悄地從以感應(yīng)式電能表為主體向以電子式電能表為主導(dǎo)轉(zhuǎn)變,具體表現(xiàn)為從普通功能型電能表向長壽命、多費(fèi)率、多功能、高科技型電能表方向過渡.從這ー角度考慮,研究該課題也是有很繭耍的現(xiàn)實(shí)意義的。三、設(shè)計(jì)進(jìn)行的主要工作ー、開題，完成開題報(bào)告。二、資料收集，文獻(xiàn)閱讀。三、系統(tǒng)設(shè)計(jì),電路實(shí)現(xiàn),程序仿真。四、期中檢測,系統(tǒng)綜合調(diào)試。五、系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)完成。六、設(shè)計(jì)說明書撰寫。七、答辯環(huán)節(jié)。四、采用的方法、手段本課題所研制的功率測量儀所采用的方法是以單片機(jī)為核心,采用了交流采樣計(jì)算技術(shù),能完成對電壓、電流取樣,利用芯片進(jìn)行測量,以軟件代替了傳統(tǒng)儀器中的大量硬件,將多種測量功能集于一身，用一臺儀器就可以測量電流電壓有效值、有功功率、頻率,功率因數(shù),電能等電參數(shù)。用軟件和小硬件,相結(jié)合實(shí)現(xiàn)設(shè)備所應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能。五、預(yù)期達(dá)到的結(jié)果使用電器通過此設(shè)備接通電源時(shí)可在設(shè)備上讀出所需參數(shù)。當(dāng)用電設(shè)備接上該裝置エ作時(shí),用電設(shè)備可正常工作，屏幕上可根據(jù)功能按鈕選擇顯示用電設(shè)備功率、工作電壓、電流、工作時(shí)間、累計(jì)電能、負(fù)載的功率因數(shù)電源頻率等信息。具有過載保護(hù)和漏電保護(hù)。指導(dǎo)教師簽字本設(shè)計(jì)的得主要目的是設(shè)計(jì)ー款簡單的用電設(shè)備功率檢測的儀器,為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備的用電的電參數(shù)的測量?？梢詼y量出用電設(shè)備功率、工作電壓、電流、工作時(shí)間、累計(jì)電能、負(fù)載的功率因數(shù)電源頻率等信息。本設(shè)計(jì)所采用的方法是以STC89C52單片機(jī)為核心,采用了交流采樣計(jì)算技術(shù),能完成對電壓、電流取樣,利用CS5463進(jìn)行測量,以軟件代替了傳統(tǒng)儀器中的大量硬件,將多種測量功能集于一身,用一臺儀器就可以測量電流電壓有效值、有功功率、頻率，功率因數(shù),電能等電參數(shù)。需要經(jīng)CS5463接受信號并把信號進(jìn)行處理計(jì)算,在把信號傳給STC89C52在經(jīng)過相應(yīng)的處理傳給顯示器,把所需要的信號顯示出來。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)完后的結(jié)果,經(jīng)測試可以根據(jù)按鍵的按下可以顯示用電設(shè)備相應(yīng)的信息，如功率、工作電壓、電流、工作時(shí)間、累計(jì)電能、負(fù)載的功率因數(shù)電源頻率等信息。用電設(shè)備功率測試儀可對各種エ況的工業(yè)用電設(shè)備、エ頻各線制電路可進(jìn)行不斷電綜合測量，同時(shí)完成交流電流、交流電壓、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電網(wǎng)頻率、工作時(shí)間等項(xiàng)目的測定。還有過載和漏電保護(hù)，可以保證電路的安全和人身的安全。可以為我們的應(yīng)用提供很大的方便。此設(shè)備電源方便是5V的電源,可以用電池來提供,也可以通過USB來供應(yīng)電。關(guān)鍵字:電壓;功率;電參數(shù);AbstractThedesignofthemainpurposeistodesignasimpleelectricalequipmentpowerdetectionapparatus,inordertorealizetheequipmentsusedinelectricparametermeasurement.Canmeasuretheelectricalequipmentpower,voltage,current,time,accumulativetotalelectricenergy,theloadpowerfactorpowerfrequencyandotherinformation.ThisdesignusesthemethodistheSTC89C52microcontrollercore,adoptingACsamplingcomputingtechnology,canfinishonthevoltage,currentsampling,theuseofCS5463measurement,softwareinsteadoftraditionalinstrumentsinalargenumberofhardware,variousmeasurementfunctionsinabody,withoneinstrumentcanmeasurethecurrentandvoltageeffectivevalue,reactivepower,powerfactor,frequency,powerandotherelectricalparameters.RequiredbytheCS5463receivesignalsandthesignalsareprocessedtocalculate,thesignalissenttotheSTC89C52aftercorrespondingtreatmenttothedisplay,totheneedsofthesignaldisplay.Thisdesignafterthedesignresults,thetestcanbebasedonthekeypresscanbedisplayedwiththeelectricalequipmentcorrespondingtotheinformation,suchaspower,voltage,current,time,accumulativetotalelectricenergy,theloadpowerfactorpowerfrequencyandotherinformation.Electricalequipmentpowertestinstrumentforvariousoperatingconditionsofindustrialelectricequipment,powerofeachlinecircuitforpowermeasurement,atthesametimealternatingcurrent,ACvoltage,activepower,reactivepower,powerfactor,frequency,timeofprojectdetermination.Andoverloadandleakageprotectioncircuit,canguaranteethesafetyandpersonalsafety.Wecanprovidegreatconveniencetotheapplication.Thisequipmentpowersupplyconvenientisthe5Vpowersource,batteriescanbeusedtoprovide,canalsouseaUSBtosupplyelectricityKeyword：Voltage;power;electricparameter；TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第1章緒論 1\o"CurrentDocument"1.1課題研究的背景 1\o"CurrentDocument"2研究課題的意義 1\o"CurrentDocument"1.3研究課題的主要內(nèi)容 2\o"CurrentDocument"第2章總方案設(shè)計(jì) 3\o"CurrentDocument"1功能要求 3\o"CurrentDocument"2設(shè)計(jì)思路 3\o"CurrentDocument"3方案選擇 3\o"CurrentDocument"3.1控制模塊的選擇 3\o"CurrentDocument"3.2按鍵方案的選擇 3\o"CurrentDocument"3.3芯片方案的選擇 3\o"CurrentDocument"2.5總體設(shè)計(jì)框圖 4\o"CurrentDocument"第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 63.1概述 6\o"CurrentDocument"2主控模塊 62.1STC89C52芯片的簡介 6\o"CurrentDocument"2.2主控模塊電路原理圖 93CS5463處理模塊 93.1CS5463芯片簡介 94LCD1602顯示模塊 10.5MAX232芯片簡介 11\o"CurrentDocument".6漏電保護(hù)器和過載保護(hù)器設(shè)計(jì) 12\o"CurrentDocument"6.1漏電保護(hù)器的特點(diǎn) 12\o"CurrentDocument"6.2應(yīng)注意的幾個(gè)問題 12\o"CurrentDocument"6.3電流型漏電保護(hù)器的額定值 12\o"CurrentDocument"6.4應(yīng)用范圍和方法 136.5漏電保護(hù)的工作原理 錯(cuò)誤!未定義書簽。\o"CurrentDocument"第4章軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14\o"CurrentDocument"1計(jì)時(shí)模塊設(shè)計(jì) 15\o"CurrentDocument"2計(jì)算模塊設(shè)計(jì) 154.2.1CS5463工作原理 154.2.2電壓電流測量 164.2.3功率測量 16第5章系統(tǒng)分析與調(diào)試 錯(cuò)誤!未定義書簽。\o"CurrentDocument"第6章操作說明 19第7章總結(jié) 20\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 21致謝 22附錄 23\o"CurrentDocument"附錄A外文翻譯 23附錄B硬件原理圖 3031附錄C程序代碼31第1章緒論課題研究的背景電子式電能表的發(fā)展歷程可以概括為:20世紀(jì)90年代初期的以機(jī)電一體為主的ェ業(yè)多費(fèi)率電能表;中期的電子式電能表;中后期ic卡電能表、電カ載波儀表等.目前隨著電子技術(shù)的發(fā)展,主要是芯片的發(fā)展,電能計(jì)量產(chǎn)品百花齊放.2000年初,電カ供應(yīng)緊張,國家試行并加大兩部制電價(jià)和分時(shí)計(jì)費(fèi)的應(yīng)用范圍，上海市推行黑白表也使得多費(fèi)率電能表得以迅速發(fā)展,促進(jìn)了電子式多費(fèi)率電能表的使用.2002年,國家發(fā)展改革委正式發(fā)布推薦使用分時(shí)計(jì)費(fèi)的產(chǎn)業(yè)政策.在市場的推動下，電子式電能表發(fā)展迅猛.由于電子式電能表具有數(shù)字通信接口,促使電能計(jì)量及用電管理自動化系統(tǒng)得到了大量使用（負(fù)荷控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)），各類抄表系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用性有了較大提高.近年電カ需求緊張，使負(fù)荷控制得到了一定的發(fā)展.即使將來電カ充足,從節(jié)能環(huán)保角度而言，負(fù)荷控制產(chǎn)品仍然具有實(shí)際意義.隨著電カ部門對用電政策的調(diào)整，國家逐步推行分時(shí)電價(jià)等政策,國內(nèi)民用電能表的市場需求正在悄悄地從以感應(yīng)式電能表為主體向以電子式電能表為主導(dǎo)轉(zhuǎn)變,具體表現(xiàn)為從普通功能型電能表向長壽命、多費(fèi)率、多功能、高科技型電能表方向過渡.從這ー角度考慮，研究該課題也是有很重要的現(xiàn)實(shí)意義的研究課題的意義電カ是人們常生活和工業(yè)生產(chǎn)中的主要能源,在現(xiàn)代社會中起著越來越重的作用。電測量儀是一種測量電網(wǎng)中電壓、電流、功率等參數(shù)的儀器,它在電カ系統(tǒng)中起著非常重要的作用。電測儀表的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段。第一代是指針式儀表,如模擬萬用表、電壓表、電流表,這些儀表的基本結(jié)構(gòu)是電磁式、電動式、感應(yīng)式、靜電式等,由于這類儀表本身的機(jī)械結(jié)構(gòu)和電磁結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性和復(fù)雜性,一般精度較低，穩(wěn)定性較差,應(yīng)用場合有一定的局限性。但由于它的原理簡單、堅(jiān)固耐用、容易生產(chǎn)、成本低,因而還在廣泛使用。第二代是數(shù)字測量儀表,這類儀表的基本原理是將被測量模擬信號通過電子線路轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號,進(jìn)行計(jì)算并顯示出來。這類儀器同指針式儀器相比較精度有了很大的提高,能直觀讀取測量結(jié)果,而且可靠性高,易于使用。但電子線路比較復(fù)雜,不能自動適應(yīng)測量環(huán)境的變化,而且儀器的校準(zhǔn)復(fù)雜。第三代是智能儀器。所謂智能儀器，一般指含有微處理器的儀器,通過微處理器來控制數(shù)據(jù)的采集,并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。因此能夠用軟件的方法實(shí)現(xiàn)信息的采集、處理和存儲,大大簡化了儀器的整體結(jié)構(gòu)。這類儀器的硬件基礎(chǔ)是采集技術(shù)和輸入輸出技術(shù),而軟件基礎(chǔ)在于采樣數(shù)據(jù)的處理方法。此設(shè)計(jì)優(yōu)于以前的設(shè)計(jì),此測量儀體積小,電源方便,便于攜帶。更方便我們?nèi)?yīng)用,所以此設(shè)計(jì)必將是發(fā)展的主流方向。研究課題的主要內(nèi)容本課題所研制的用電設(shè)備功率測量儀以STC89C52單片機(jī)為核心,采用了交流采樣計(jì)算技術(shù),能完成對電壓、電流取樣，利用CS5463進(jìn)行測量，以軟件代替了傳統(tǒng)儀器中的大量硬件，將多種測量功能集于一身,用一臺儀器就可以測量電流電壓有效值、有功功率、頻率,功率因數(shù),電能等電參數(shù)。并根據(jù)按鍵選擇顯示出所需要的數(shù)據(jù)。并研究了漏電和過載保護(hù)的應(yīng)用。第2章總方案設(shè)計(jì)功能要求能夠?qū)崿F(xiàn)在工作電壓AC220V、癬50Hz,蜿0.5-5A,機(jī)1.0級。功耗:〈LOW,工作電壓范圍在在70%?120%的額定電壓范圍內(nèi),能正常工作,且保持準(zhǔn)確度符合等級要求,并能承受400V電壓而不損壞?？衫鄯e負(fù)載工作時(shí)間,以及負(fù)載所有電能累積。最大負(fù)載功率1200VA時(shí)能測出設(shè)備的工作電壓、電流、工作時(shí)間、累計(jì)電能、負(fù)載的功率因數(shù)電源頻率等信息設(shè)計(jì)思路在測試儀的前端安裝ー個(gè)過載和漏電保護(hù)器,在將電壓降低為!2V,這樣可以安全的去測量以免燒壞器件或者電到人,輸入信號進(jìn)入設(shè)備,先進(jìn)行初始化,在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,在根據(jù)功能選擇將需要顯示的數(shù)據(jù)顯示出來。如果電壓鍋遇400V或者負(fù)載超過1200VA,過載保護(hù)器會斷電,來保護(hù)設(shè)備的安全。2.3方案選擇控制模塊的選擇方案一:用過載和漏電保護(hù)器控制主電路。把220V的電壓通過ZM-BMT電壓互感器將電壓降低到12V,在接入測量電路進(jìn)行測量。方案ニ：用過載和漏電保護(hù)器控制主電路。用變壓器把220V的電壓降低到12V,在接入到電路進(jìn)行測量。按鍵方案的選擇方案ー：采用STC89c52的獨(dú)立鍵盤,但其獨(dú)立鍵盤只有4個(gè)按鍵,按鍵數(shù)量夠用,這樣可以進(jìn)行測量,所以可以應(yīng)用。方案二：采用STC89c52的矩陣鍵盤,其矩陣鍵盤具有16個(gè)按鍵，數(shù)量夠用,能夠滿足課題的要求。但是太多,為設(shè)計(jì)增加了不少負(fù)擔(dān)。芯片方案的選擇方案ー：AT89C5I是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓,高性能CMOS型8位單片機(jī),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn),兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng),片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲單元,功能強(qiáng)大。其片內(nèi)的4K程序存儲器是FLASHエ藝的，這種單片機(jī)對開發(fā)設(shè)備的要求很低,開發(fā)時(shí)間也大大縮短。寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密,這又很好地保護(hù)我們的勞動成果。再者,AT89C51目前的售價(jià)比8031還低,市場供應(yīng)也很充足。AT89c51可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng),縮小系統(tǒng)體積,增加系統(tǒng)的可靠性,降低系統(tǒng)的成本。只要程序長度小于4K,四個(gè)I/O口全部提供給用戶。可用5V電壓編程,而且擦寫時(shí)間僅需10ms。AT89c51芯片提供三級程序存儲器加密,提供了方便靈活而可靠的硬加密手段,能完全保證程序或系統(tǒng)不被仿制。PO口是三態(tài)雙向口，通稱數(shù)據(jù)總線口,因?yàn)橹挥性摜砟苤苯佑糜趯ν獠看鎯ζ鞯淖x/寫操作。方案二:STC89C51系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)和AT89C51系列的完全兼容，但實(shí)際操作起來卻存在很多問題:AT89c51不帶ISP下載,要用下載器才行，STC89c52可以用你的USB轉(zhuǎn)串口下載,下載軟件可以到STC廠家網(wǎng)上去下。STC單片機(jī)執(zhí)行指令的速度很快,大約是AT的3-30倍,盡管快是好事，但這樣ー來,你在AT上好使的程序在STC上不一定好用,最典型的例子就是那些對時(shí)序有嚴(yán)格要求的模塊,用STC時(shí)注意得加長延時(shí),大約是AT的10—30倍就差不多,這一點(diǎn)自己調(diào)試就知道了。STC單片機(jī)對工作環(huán)境的要求比較低,電壓低于5伏時(shí)仍然正常工作,甚至3伏到4伏之間都還可以工作,然而這樣的環(huán)境下AT肯定不行了,所以當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)用STC單片機(jī)好用,但用AT的單片機(jī)不工作時(shí)，直接查最小系統(tǒng),看單片機(jī)的供電是否正常。比較這兩種方案,由于在學(xué)校期間學(xué)過數(shù)字電路、單片機(jī)原理、C語言程序設(shè)計(jì),綜合考慮單片機(jī)的各部分資源和作為學(xué)生能夠獲得的資源,經(jīng)過對比此次設(shè)計(jì)要求,我選擇用STC系列芯片完成。而且學(xué)校也提供了相應(yīng)的硬件操作平臺,實(shí)際操作起來比較方便,故STC為更合理的選擇。CS5463是ー個(gè)包含兩個(gè)△2模ー數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、功率計(jì)算功能、電能到頻率轉(zhuǎn)換器和一個(gè)串行接口的完整的功率測量芯片。它可以精確測量瞬時(shí)電壓,電流和計(jì)算IRMS、VRMS、瞬時(shí)功率、有功功率、無功功率,用于研制開發(fā)單相、2線或3線電表。CS5463可以使用低成本的分流器或互感器測量電流，使用分壓電阻或電壓互感器測量電壓?？梢詼y量瞬時(shí)電壓,電流和功率:IRMS和VRMS,視在功率,有功和無功功率,功率因數(shù),頻率;有功的基波和諧波功,無功的基波功率。另外,它具有低功耗特性（功耗V12mW）〇5總體設(shè)計(jì)框圖按照系統(tǒng)功能的具體要求,在保證實(shí)現(xiàn)其功能的然礎(chǔ)上,盡可能降低系統(tǒng)成本。總體設(shè)計(jì)方案圍繞上述思想,初步確定系統(tǒng)的方案如圖2-1所示。

圖2-1系統(tǒng)初步方案從圖中可以看出,系統(tǒng)有微處理器模塊、數(shù)碼管顯示模塊、鍵盤模塊和LED燈顯示模塊組成。在方案設(shè)計(jì)中,遵循簡潔至上的原則,因此所有的外圍模塊采用串行方式與微處理器模塊接口。該設(shè)計(jì)以STC89c52系列單片機(jī)為控制核心,實(shí)現(xiàn)測量的基本功能。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，為了更好地采用模塊化設(shè)計(jì)法,分步的設(shè)計(jì)各個(gè)單元功能模塊,系統(tǒng)的硬件部分可以分為鍵盤設(shè)定、單片機(jī)控制、LCD顯示三大部分。第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1概述此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要由4個(gè)大的模塊構(gòu)成,分別是主控模塊、處理芯片模塊、LCD顯示模塊、鍵盤控制模塊,其中主控模塊是此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的核心模塊,主要是指STC89C52芯片,它控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行,利用其各個(gè)口分別控制其他模塊,使其他模塊能夠成為ー個(gè)整體,實(shí)現(xiàn)功能的需要;CS5463進(jìn)行信號處理,進(jìn)行計(jì)算等;而LCD顯示模塊是整個(gè)系統(tǒng)的輔助模塊,用來顯示需要測得數(shù)據(jù)；按鍵控制模塊是用按鍵來控制實(shí)現(xiàn)的是哪個(gè)功能，對應(yīng)工作電壓、電流、工作時(shí)間、累計(jì)電能、負(fù)載的功率因數(shù)電源頻率等信息。2主控模塊2.1STC89c52芯片的簡介功能特性;STC89c52是ー種低功耗、高性能CM0S8位微控制器,具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。與工業(yè)80c51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程,亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上,擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash,使得STC89c52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案,如圖3-1所示。STC89C52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能;8k字節(jié)Flash,256字節(jié)RAM,32位I/O口線,看門狗定時(shí)器,2個(gè)數(shù)據(jù)指針,三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器ー個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu),全雙工串行口,片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外,AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作,支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU停止工作,允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下,RAM內(nèi)容被保存,振蕩器被凍結(jié),單片機(jī)一切工作停止,直到下ー個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。主要性能;與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器、1000次擦寫周期、全靜態(tài)操作;0Hz?33Hz、三級加密程序存儲器、32個(gè)可編程I/Oロ線、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器八個(gè)中斷源、全雙エUART串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識符。1P1.0 VCCPl.l P0.0Pl.2 P0,1Pl.3 P0.2Pl.4 P0,3Pl.5 P0,4Pl.6 P0.5Pl.7 P0.6RST/VPD P0.7P3.0/RxD EAfVppP3.1/TxDALE/PROGP3.2/INT0 PSENP3.3/INT1 P2.7P3.4E) P2.6P3.5E P2.5P3.6/WR P2.4P3.7/RD P2.3XTAL2 P2.2XTAL1 P2.1GND P2.04023933843753663573483393210311130122913281427152616251724182319222021圖3-1STC89C52芯片管腳說明:VCC：供電電壓。GND：接地。P00：P0口為ー個(gè)8位漏級開路雙向I/Oロ,每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1ロ的管腳第一次寫1時(shí),被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器,它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí),P0口作為原碼輸入口,當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí),P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。P1ロ:P!口是ー個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/Oロ，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1ロ管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高,可用作輸入,P!口被外部下拉為低電平時(shí),將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí),P1口作為第八位地址接收。P2ロ：P2口為ー個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/Oロ，P2口緩沖器可接收,輸出4個(gè)TTL門電流,當(dāng)P2口被寫カ”時(shí),其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低,將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“ビ時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢,當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí),P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。P3ロ：P3口是ー個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/oロ,p2輸出緩沖器能驅(qū)動4個(gè)ttl邏輯電平。對p3端口寫“1”時(shí),內(nèi)部上拉電阻把端口拉高,此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí),被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因,將輸出頓（iil）op3ロ亦作為stc89c52特殊功能（第二功能）使用,如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí),p3ロ也接收ー些控制信號。端口引腳第二功能p3.0rxd（串行輸入口）p3.1txd（串行輸出口）p3.2into（外中斷0）p3.3intl（外中斷1）p3.4to（定時(shí)/計(jì)數(shù)器0）p3.5tl（定時(shí)/計(jì)數(shù)器1）p3.6wr（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）止匕外,P3口還接收ー些用于flash閃存編程和程序校驗(yàn)的控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí),要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí),地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間,此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí),ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號,此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是:每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí),將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置〇。此時(shí),ALE只有在執(zhí)行MOVX,MOVC指令是ALEオ起作用。另外,該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止,置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間,每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí),這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP:當(dāng)/EA保持低電平時(shí),則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH）,不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時(shí),/EA將內(nèi)部鎖定為RESET;當(dāng)/EA端保持高電平時(shí),此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間,此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）oXTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2i來自反向振蕩器的輸出。XTAL!和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動器件,XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器,因此對外部時(shí)鐘信號的脈寬無任何要求,但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。

322主控模塊電路原理圖單片機(jī)主程序模塊通過對鍵盤掃描程序信號的讀取,顯示對應(yīng)的數(shù)據(jù)。如圖3?2所示。匕>2>:ねれF2>2K1XDRA1IT>爾ir>11>14>13>12>117>10?圖3-2STC89C52模塊電路原理圖匕>2>:ねれF2>2K1XDRA1IT>爾ir>11>14>13>12>117>10?圖3-2STC89C52模塊電路原理圖3.3CS5463處理模塊3.3.1CS5463芯片簡介CS5463是一個(gè)包含兩個(gè)△2模?數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、功率計(jì)算功能、電能到頻率轉(zhuǎn)換器和一個(gè)串行接口的完整的功率測量芯片。它可以精確測量瞬時(shí)電壓,電流和計(jì)算IRMS、VRMS、瞬時(shí)功率、有功功率、無功功率,用于研制開發(fā)單相、2線或3線電表。CS5463可以使用低成本的分流器或互感器測量電流,使用分壓電阻或電壓互感器測量電壓?？梢詼y量瞬時(shí)電壓,電流和功率:IRMS和VRMS,視在功率,有功和無功功率,功率因數(shù),頻率;有功的基波和諧波功,無功的基波功率。另外,它具有低功耗特性（功耗V12mW）〇CS5463是具有功率計(jì)算引擎和電能一脈沖轉(zhuǎn)換功能雙聲道ADC-電壓通道輸入引腳VIN土兩端輸入ー電壓信號波,經(jīng)10倍增益放大器放大,再通過2ndA2調(diào)制器來數(shù)字化。同時(shí),電流通道輸入引腳HN土兩端輸入ー電壓信號波,為適應(yīng)不同電平的輸入電壓，電流通道集成有一個(gè)增益可編程放大器（PGA）,使輸入電平滿量程可選擇為±250mVrms或±50mVrms〇再通過4thA￡調(diào)制器來數(shù)字化。兩個(gè)調(diào)制器的采樣速率為MCLK/8。CS5463芯片及管腳圖如下:XOUTt1?マ243XW4CPUCLKc2 233SDIVD.E3 223目DGHDc4 213ESCLKcS 203INTSDOc6 193RESETCSc7 183E3MODEC8 173PFMONVIN*C9 163VV4-C10 153UN-VREFOUTC11 143VA*VREFIHc12 13DAGND圖3-3CS5463管腳圖3.4LC4602顯示模塊1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的虛勝型液晶模塊它有若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示ー個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用,正因?yàn)槿绱怂运荒茱@示圖形 （用自定義CGRAM,顯示效果也不好） nl602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行,每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。第1腳:VSS為電源地:第2腳:VDD接5V電源正極;第3腳:V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端,接正電源時(shí)對比度最弱,接地電源時(shí)對比度最高（對比度過高時(shí)會產(chǎn)生“鬼影”,使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對比度）;第4腳:RS為寄存器選擇,高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平〇時(shí)選擇指令寄存器;第5腳：RW為讀寫信號線,高電平（1）時(shí)進(jìn)行讀操作,低電平（0）時(shí)進(jìn)行寫操作;第6腳：E（或EN）端為使能（enable）端；第7?14腳:D〇?D7為8位雙向數(shù)據(jù)端；第15?16腳:空腳或背燈電源。15腳背光正極,16腳背光負(fù)極。

圖3-41602引腳圖5MAX232芯片簡介MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的單電源電平轉(zhuǎn)換芯片,使用+5v單電源供電。Ch.〇je]VccV/2回GNDC1-3j7|T10UTC2+4MAX202E13RIINMAX232EC2-Ll12RIOUTV-mTUNT20UT7血T2INR2IN8可R20UT圖3-5MAX232的管腳圖第一部分是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。功能是產(chǎn)生+12v和一12V兩個(gè)電源,提供給RS-232串口電平的需要。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。其中!3腳（RUN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、!4腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。8腳（R2IN）、9腳（R2OUT）、10腳（T2IN）、7腳（T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T21N輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭:DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從RUN、R21N輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。第三部分是供電。15腳GND、16腳VCC（+5v）o3.6漏電保護(hù)器和過載保護(hù)器的應(yīng)用6.1漏電保護(hù)器的特點(diǎn)漏電保護(hù)器在反應(yīng)觸電方面具有高靈敏性和快速性,而且只反應(yīng)系統(tǒng)的剩余電流。我們知道,正常運(yùn)行時(shí),系統(tǒng)的剩余電流幾乎為零或其值甚小,故漏電保護(hù)器動作值可以整定的很小(一般為mA級，最低可整定到6mA)。在系統(tǒng)發(fā)生接地故障(如人員觸電、設(shè)備絕緣損壞碰殼接地等),則出現(xiàn)較大剩余電流,漏電保護(hù)器能可靠地動作切斷電源。原理如圖3T所示?！鯹圖3-1漏電保護(hù)器原理圖應(yīng)注意的幾個(gè)問題電流型漏電保護(hù)器的分類按動作結(jié)構(gòu)分,可分為直接動作式和間接動作式。直接動作式是動作信號輸出直接作用于脫扣器使掉閘斷電。間接動作式是對輸出信號經(jīng)放大、蓄能等環(huán)節(jié)處理后使脫扣器動作掉閘。一般直接動作式均為電磁型保護(hù)器,電子型保護(hù)器均為間接動作式。在型式上,按保護(hù)器具有的功能大體上可分為三類:(1)漏電繼電器。只具備檢測、判斷功能,不具備開閉主電路功能。組裝式主要部件有零序電流互感器、漏電脫扣器、試驗(yàn)回路、觸頭系統(tǒng)和塑料外殼。觸頭系統(tǒng)有動斷觸頭、動合觸頭各ー，用以將執(zhí)行信號送向執(zhí)行機(jī)構(gòu)。試驗(yàn)回路包括試驗(yàn)按鈕和模擬漏電阻抗的電阻,用以在運(yùn)行中試驗(yàn)漏電繼電器動作是否正常和靈敏。分裝式是將漏電脫扣器分離出來,再由外部接線連接。(2)漏電開關(guān)。同時(shí)具備檢測、判斷、執(zhí)行功能。它是漏電繼電器和開關(guān)的結(jié)合體。(3)漏電保護(hù)插座。將漏電開關(guān)和插座組合在ー起,使插座具備觸電保護(hù)功能。適用于移動電器和家用電器。電流型漏電保護(hù)器的額定值(1)額定頻率為50HZ(2)額定電壓Un為220V,380Vo(3)輔助電源電壓Usn為:直流為12、24、40、60、110、220V5交流為12、48、220、380Vo(4)額定電流In為6、10、16、20、25、32、40、50、(60)、63、100,(125)、160、200、250Ao帶括號的不優(yōu)先推薦采用。(5)額定漏電動作電流In?dz為0.006、0.01、(0.015)、0.03、(0.05)、(0.075)、0.1,(0.2)、0.3、0.5、1、3、5,10、20A。帶括號的值不優(yōu)先采用。(6)額定漏電不動作電流的優(yōu)選值為0.51n?dz。(7)漏電保護(hù)器的最大分?jǐn)鄷r(shí)間:1)直接接觸保護(hù)。當(dāng)動作電流In?dz<0.03A時(shí),若保護(hù)器流過的零序電流為1倍In?dz時(shí)為0.2s,2倍時(shí)為0.1s,流過0.25A時(shí)為0.04s；2)間接接觸防護(hù)。流過1倍時(shí)為0.2S,2倍時(shí)為0.1S,5倍時(shí)為0.04s；延時(shí)型漏電保護(hù)器只適用于間接接觸保護(hù),其In?dz>0.03A。延時(shí)保護(hù)延時(shí)時(shí)間的優(yōu)選值為0.2、0.4,0.8、1、1.5、2so應(yīng)用范圍和方法漏電保護(hù)器的應(yīng)用范圍如ド:(1)無雙重絕緣,額定工作電壓在110V以上時(shí)的移動電具。(2)建筑工地。(3)臨時(shí)線路。(4)家庭。防止直接接觸帶電體保護(hù)的動作電流直為30mA,0.Is內(nèi)動作。可按需要安裝間接接觸保護(hù)的漏電保護(hù)器。漏電保護(hù)器運(yùn)行維護(hù)注意事項(xiàng)如下:(1)遇有問題,應(yīng)分析處理,不得擅自退出運(yùn)行,或有意識使其失效。(2)在正常運(yùn)行時(shí)跳閘,若原因?yàn)殡妱訖C(jī)啟動或大電流沖擊,則采取交替啟動,適當(dāng)調(diào)整定位,或帶短延時(shí)躲過沖擊。若系下雨等原因使漏電流增加造成,則可臨時(shí)調(diào)節(jié)靈敏度。直接接觸保護(hù)為人體直接接觸帶電體的保護(hù)。間接接觸保護(hù)為人體接觸由于漏電等故障,使金屬外殼帶電的保護(hù)。正確合理地選擇漏電保護(hù)器的額定漏電動作電流非常重要:一方面在發(fā)生觸電或泄漏電流超過允許值時(shí),漏電保護(hù)器可有選擇地動作;另一方面,漏電保護(hù)器在正常泄漏電流作用下不應(yīng)動作，防止供電中斷而造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。第4章軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)在對我們所要設(shè)計(jì)的課題有了整體的了解之后,需要先建立程序框架的流程圖,對整個(gè)設(shè)計(jì)劃分模塊,逐個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)其功能,最終把各個(gè)子模塊合理的連接起來,構(gòu)成總的程序。主程序首先要對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化,然后將指令傳給芯片,設(shè)置按鍵功能,按下按鍵,看其對應(yīng)的按鍵,完成預(yù)期的功能。如圖4T所示

開始圖47主程序流程圖4.I計(jì)時(shí)模塊設(shè)計(jì)工作方式1,8位定時(shí)器自動重裝載,工作方式0,16位定時(shí)器,波特率9600bit/s,串口在工作方式1,串口可以中斷,但是在初始化完畢后,電流、電壓有效值需要空讀一次。芯片CS5463可以實(shí)現(xiàn)此功能。2計(jì)算模塊設(shè)計(jì)4.2.1CS5463工作原理CS5463是具有功率計(jì)算引擎和電能一脈沖轉(zhuǎn)換功能雙聲道ADC。電壓和電流通道測量與功率計(jì)算方法的數(shù)據(jù)流程是在Figure3和Figure4描述。電壓通道輸入引腳VIN土兩端輸入ー電壓信號波,經(jīng)10倍增益放大器放大,再通過2nd△2調(diào)制器來數(shù)字化。同時(shí),電流通道輸入引腳IIN土兩端輸入ー電壓信號波,為適應(yīng)不同電平的輸入電壓,電流通道集成有一個(gè)增益可編程放大器(PGA),使輸入電平滿量程可選擇為±250mVrms或±50mVrms〇再通過4th△2調(diào)制器來數(shù)字化。兩個(gè)調(diào)制器的采樣速率為MCLK/82.2電壓電流測量數(shù)字濾波器輸出字是基于DC偏移量調(diào)整和增益校準(zhǔn)。校準(zhǔn)后測量的瞬時(shí)電壓,電流是有效的。RMS值是利用最近的N(N值放在周期計(jì)數(shù)寄存器中)個(gè)瞬態(tài)電壓/電流采樣值計(jì)算,這些值可從Vans和Irms寄存器中讀出。2.3功率測量瞬態(tài)電壓/電流的采樣數(shù)據(jù)相乘,得到瞬時(shí)功率。N個(gè)瞬時(shí)功率平均計(jì)算出有功功率的值用來驅(qū)動電能脈沖E1輸出。電能輸出E2是可選的,可指示電能方向,也可輸出與視在功率成正比的脈沖。電能輸出E3提供ー個(gè)與無功功率或視在功率成正比的脈沖輸出。E3還能表示為電壓通道的電壓符號,或作為PFMON比較器輸出。視在功率:S=Vm,SXlms功率因數(shù): 卩ドニセ皿? (4-1)Sシ平均無功功率：。4昨=土1— (4-2)3軟件運(yùn)行環(huán)境本設(shè)計(jì)是在KeilC環(huán)境下開發(fā)的,KeilC軟件支持C語言的編程及調(diào)試,運(yùn)用方便,是做C語言畢業(yè)設(shè)計(jì)者的首選。設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是安裝和學(xué)習(xí)使用這個(gè)軟件,在簡單的學(xué)習(xí)和了解KeilC后,我們便可在此環(huán)境下開始了對帶錄音功能的電子琴的設(shè)計(jì)工作。在編譯完KeilC后,再運(yùn)用STC」SP_V480軟件燒錄到開發(fā)板上,實(shí)現(xiàn)實(shí)物與程序的連接。在燒錄前要對STC」SP_V480進(jìn)行一些必要的設(shè)置。第一步：設(shè)

置MCUType為STC89c52RC;第二步:打開編寫好并編譯的程序文件,它是以?hex為后綴的文件;第三步:選擇對應(yīng)的COM端口,（可在我的電腦的設(shè)備管理處査看COM選項(xiàng)）;第四步:點(diǎn)擊Download/下載,等提示請給MCU上電時(shí),打開開發(fā)板上的開關(guān),它就自行燒錄了。KeilC程序運(yùn)行如圖5-1所ホロ日，ホ;メン?アや價(jià)t.;メン?アや價(jià)t.。神肉谷PI?層拈,像國アド広IM）1]?情鄉(xiāng)イ?刀れe出巴西メ囿ロ】ーDuildterget'Target1*uumpilingtvut_j.C...1inking...Progroa3xze;daU*UU.Qxdata-Ucode>HU7creatingboxfilofrou"toct_j'..."tett_j"0Error(?),0Wemmn(s).人人j圖5-1keiIC運(yùn)行圖http://www.MCU-M技術(shù)期?!^平）Ver4.7.9Sいpl/步驟1：SelectHCUTyp?選擇http://www.MCU-M技術(shù)期?!^平）Ver4.7.9Sいpl/步驟1：SelectHCUTyp?選擇単片機(jī)型號BCVType APMemorv（^TC89c52BC ▼] 0000 -1FFF程序文件I亠。ー丨串口調(diào)試助手I工程文件IProgramFile：E-、科技小姐、猛哥、相關(guān)資料'guangpanxinxi\cS5463\co地址000102Oヨ。q05~060708090A0B0C0D0EOFStep2/步驟2OpenFile/打開文件（文件范國內(nèi)未用區(qū)域填〇〇）起始地址州X）校驗(yàn)和15 （0020602H'?打開文件前潸。緩沖OpenFile/打開文件］IoIF打開文件前若。緩沖打開數(shù)據(jù)文件J000450000460000470000480A530ODBDFAD2OFBFD2MEE25E0759850758922C2998F99C2E7D2FC02088E03FE12047EC2A420438780758D3099FD22E4FFStep3/步睪3SelectCOMPort,MaxBaud7選擇串行口最高皮特軍COM:IcS! ’J 最高波特率:11152〇。3清察試擺高最低波特率或使最高波特車=最低波特車［12001ISCP4/步驟4:設(shè)置本権和右下方’選J貢中的選項(xiàng)Doublespeed/雙倍速:C6T/雙倍速 佇121/單倍速狼蕩放大器増益 「!/2gainCfullgain如森低功耗,161I舊以下振蕩器増益可選!/2gain下次泠啟動Pl〇,Pl16與下載無關(guān)。等于0,0オ可下載,快速啟動內(nèi)部擴(kuò)展AUX-RAM C禁止訪問?允許訪問0雖烈推薦）下次下載用戶應(yīng)用程序時(shí)將數(shù)據(jù)F1”h區(qū)一并擦除CYESO-H0選項(xiàng)|自定義下載!脫機(jī)下載丨檢查選項(xiàng)|自動増里|ISPDEMCjdlSCp5/步驟5:Donload/下載先點(diǎn)下裁按鈕再M(fèi)CU上電復(fù)位ー令啟動Download/下載［ |［e-Download/重復(fù)下載］「毎次下費(fèi)前重新調(diào)入已打開在緩沖區(qū)的文件，方便調(diào)試使用

r當(dāng)目標(biāo)代碼發(fā)生変化后自動調(diào)入文件,并立即發(fā)送下載命令以下功能僅計(jì)對STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)新版本C版有效2005年6月以后供貨用戶軟件啟動內(nèi)部看門狗后0只有停電關(guān)看門狗行復(fù)位關(guān)看門狗下載成功聲音提示:cns￡?重復(fù)下載詞下載成功聲音提示:cns￡?重復(fù)下載詞隔H冋勉）甲二三「成功計(jì)數(shù)ゆ72 Clear［清關(guān)注?wwMCU-M<n>ory.co納站,及時(shí)升級圖5-2程序燒錄運(yùn)行圖在完成對程序的調(diào)試及燒錄之后,還需要對其進(jìn)行演示,把開發(fā)板與電腦連上,設(shè)置好對應(yīng)的接口，完成供電及下載。按下按鍵，判斷是否為抖動,若不為抖動,則執(zhí)行按鍵按下的功能,再判斷是為何種按鍵,當(dāng)判斷完成后,對其程序進(jìn)行執(zhí)行。把電源接通,插在插孔上可以測得電腦的功率因數(shù)。第5章操作說明在交流電路中,電壓與電流之間的相位差（①）的余弦叫做功率因數(shù),用符號cos中表示，在數(shù)值上，功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值,即cosO=P/S功率因數(shù)的大小與電路的負(fù)荷性質(zhì)有關(guān),如白熾燈泡、電阻爐等電阻負(fù)荷的功率因數(shù)為1,一般具有電感或電容性負(fù)載的電路功率因數(shù)都小于1。功率因數(shù)是電カ系統(tǒng)的ー個(gè)重要的技術(shù)數(shù)據(jù)。功率因數(shù)是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個(gè)系數(shù)。功率因數(shù)低，說明電路用于交變磁場轉(zhuǎn)換的無功功率大,從而降低了設(shè)備的利用率,增加了線路供電損失,測量功率因數(shù)必須對電路的電壓和電流波形進(jìn)行測量,本設(shè)計(jì)采用5I單片機(jī)控制專用集成電路CS5463完成功率因數(shù)的測量。為了實(shí)驗(yàn)安全起見,用變壓器將AC220V降壓為AC12V,再引入電路板。板上功率電阻RI、R59可通過跳線J5,電容C19可通過跳線J6接入，作為AC12V的負(fù)載，供測試使用。AC12V電壓信號通過電阻R49、R52組成的分壓電路，再經(jīng)CIO、C13,C11濾波后接CS5463的電壓測量通道;電流信號通過功率電阻R56采樣，再通過R55、C16、R58、C18、C17濾波后,接CS5463的電流測量通道;51單片機(jī)通過P2口和CS5463相連,控制并讀取測試結(jié)果;通過1602,用來顯示功率因數(shù)的測試結(jié)果。單片機(jī)的UART用MAX202芯片擴(kuò)展了RS-232接ロ，可以將測試結(jié)果發(fā)送至管理計(jì)算機(jī)。測量的時(shí)候先接通電源,把用電設(shè)備正常運(yùn)行,把測試儀的插頭插到接用電設(shè)備的插板上,根據(jù)按鍵來顯示所測量設(shè)備的各個(gè)因數(shù),電壓、電流、功率因數(shù)、工作時(shí)間等。第6章總結(jié)與展望隨著畢業(yè)日子的即將到來,我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)也劃上了圓滿的句號。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們學(xué)業(yè)生涯的最后ー個(gè)環(huán)節(jié),不僅是對所學(xué)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識的ー種綜合應(yīng)用,更是對我們所學(xué)知識的ー種檢測與豐富,是一種綜合的再學(xué)習(xí)、再提高的過程,這ー過程對我們的學(xué)習(xí)能力、獨(dú)立思考及工作能力也是ー個(gè)培養(yǎng)。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對前面所學(xué)知識的ー種檢驗(yàn),而且也是對自己能力的ー種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我オ明白學(xué)習(xí)是ー個(gè)長期積累的過程,在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。我們設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)就是運(yùn)用已有的專業(yè)基礎(chǔ)知識,獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)研究活動,分析和解決ー個(gè)理論問題或?qū)嶋H問題,把知識轉(zhuǎn)化為能力的實(shí)際訓(xùn)練。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我們的知識和相關(guān)能力進(jìn)行一次全面的考核,是對我們進(jìn)行科學(xué)研究基本功的訓(xùn)練,培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識獨(dú)立地分析問題和解決問題的能力,為以后撰寫專業(yè)學(xué)術(shù)論文打下良好的基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程是訓(xùn)練我們獨(dú)立地進(jìn)行科學(xué)研究的過程。撰寫畢業(yè)論文是學(xué)習(xí)怎么進(jìn)行科學(xué)研究的ー個(gè)極好的機(jī)會，有指導(dǎo)教師的指導(dǎo)與傳授,可以減少摸索中的ー些失誤,少走彎路，而且直接參與和親身體驗(yàn)了科學(xué)研究工作的全過程及其各環(huán)節(jié),是一次系統(tǒng)的、全面的實(shí)踐機(jī)會。撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程，同時(shí)也是專業(yè)知識的學(xué)習(xí)過程,而且是更生動、更切實(shí)、更深入的專業(yè)知識的學(xué)習(xí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)論文是結(jié)合科研課題,把學(xué)過的專業(yè)知識運(yùn)用于實(shí)際,在理論和實(shí)際結(jié)合過程中進(jìn)ー步消化、加深和鞏固所學(xué)的專業(yè)知識,并把所學(xué)的專業(yè)知識轉(zhuǎn)化為分析和解決問題的能力。同時(shí),在搜集材料、調(diào)査研究、接觸實(shí)際的過程中,既可以印證學(xué)過的書本知識,又可以學(xué)到許多課堂和書本里學(xué)不到的活生生的新知識。此外,學(xué)生在畢業(yè)論文寫作過程中,對所學(xué)專業(yè)的某ー側(cè)面和專題作了較為深入的研究,會培養(yǎng)學(xué)習(xí)的志趣，這對于我們今后確定具體的專業(yè)方向,增強(qiáng)攀登某ー領(lǐng)域科學(xué)高峰的信心大有裨益。所以畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究對我們來說,意義非凡。用電設(shè)備功率測試儀是我門實(shí)驗(yàn)和工作一個(gè)長須用到的設(shè)備,很容易去學(xué)會使用,并且造價(jià)不高的,可以很簡單的測出設(shè)備的各種電參數(shù),不近在我們生活中,在各種用電的行業(yè)中都可以用到的,我設(shè)計(jì)的不是很到位,有很多毛病,希望多加研究此設(shè)備,對我們是很有用途的?？梢詾槲覀兪〔簧匐娔芎凸?jié)省不少花費(fèi)。參考文獻(xiàn)[1]鄭郁正.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]?四川大學(xué)出版社,2003[2]孫育才.MCS-51系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用[M]?第4版,東南大學(xué)出版社,2006[3J劉軍.單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M],華東理工大學(xué)出版社，2006[4]賴壽宏.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M],機(jī)械工業(yè)出版社,2009[5]李中望.一種智能功率測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案[M],安防科技，2008[6]王忠民.基于單片機(jī)的多功能電能測試儀設(shè)計(jì)[J],現(xiàn)代電子技術(shù)，2004,27[7]王慶.Protel99SE&DXP電路設(shè)計(jì)教程[M],電子工業(yè)出版社，2008[8]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分[M],第4版，高等教育出版社,2006[9]李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M],北京:航空航天大學(xué)出版社,1999[10]高吉祥,黃智偉,陳和.高頻電子線路.北京:電子工業(yè)出版社,2003年,第1版.[11]鄒其洪，黃智偉，高嵩.電エ電子實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)仿真.北京:電子工業(yè)出版社,2003年,第1版.[12]吳運(yùn)昌.模擬集成電路原理與應(yīng)用.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2001年,第1版.[13]張偉.單片機(jī)D/A轉(zhuǎn)換系統(tǒng)[J],計(jì)算機(jī)應(yīng)用2004(18)[14]HeT,KrishnamurthyS,LuoL,etal.Anintegratedsensornetworksystemsurveillance[J].ACMTransactionsonSensorNetworks,2006(1)：1-38.[15]SzewczykR,MainwaringA,AndersonJ.Ananalysisofalargescalehabitmonitoringapplication[C].Baltimore,MD,USA：SenSys,2004：214—226.[16|AkyildizIF.SuW.SankarasubramaniamY.etal.Asurveyonsensornetworks[J|.TEEECommunicationsMagazine,2002,40(8):102.本課題在選題及研究過程中得到張老師的悉心指導(dǎo)。王老師多次詢問研究進(jìn)程,并為我指點(diǎn)迷津,幫助我開拓研究思路,精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵。王老師ー絲不茍的作風(fēng),嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度,踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文,而且教我做人，雖歷時(shí)三載，卻給以終生受益無窮之道。對王老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的。畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究期間，我大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。我不僅學(xué)會了很多東西,也發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足之處.比如,對實(shí)踐方面不夠重視,總以為理論上理解就可以了，不求甚解.過去的ー些學(xué)習(xí)方法也需要改進(jìn),從而提高學(xué)習(xí)效率,達(dá)到事半功倍的目的.最重要的是,要多培養(yǎng)自己的創(chuàng)新思維,大膽嘗試,而這也來源于平時(shí)自己対這些事物的關(guān)注.因此,也要多觀察,多了解ー些課本以外的知識.在這期間，我都同學(xué)也給我了很大的幫助。在此,我向幫助我的老師和同學(xué)們表示衷心的感謝!附錄A外文翻譯IntroductiontoSTC89C52GeneralDescriptionTheSTC89C52isalow-power,high-performanceCMOS8-bitmicrocomputerwith4KbytesofFlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory(PEROM).ThedeviceismanufacturedusingAtmeFshighdensitynonvolatilememorytechnologyandiscompatiblewiththeindustrystandardMCS-51?instruction-setandpinout.Theon-chipFlashallowstheprogrammemorytobereprogrammedin-systemorbyaconventionalnonvolatilememoryprogrammer.Bycombiningaversatile8-bitCPUwithFlashonamonolithicchip,theAtmelSTC89C52isapowerfulmicrocomputerwhichprovidesahighlyflexibleandcosteffectivesolutiontomanyembeddedcontrolapplications.STC89C52hasthefollowingfeatures:40-pin,4kBytesFlashchipprogrammemory,128bytesofrandomaccessdatamemory(RAM),32externalbi-directionalinput/output(I/O)ports,interruptprioritylevel25Interruptnestinglevelinterrupts,two16-bitprogrammabletimercounters,twofullduplexserialport,watchdog(WDT)circuit,theon-chipclockoscillator.Inaddition,STC89C52designandconfigurationoftheoscillationfrequencycanbesetto0Hzandthroughthesoftwarepower-savingmode.Idlemode,CPUtosuspendwork,andRAMtimingcounters,serialport,andinterruptsystemtocontinue,butfreezestheoscillatorpower-downmodesaveRAM,disablingallotherchipfunctionsuntilthenextinterruptorhardwarereset.Meanwhile,thechipalsohasPDIRTQFPandPLCCpackagessuchasthree,toaccommodatedifferentproductsFeaturesOverviewTheSTC89C52providesthefollowingstandardfeatures:4KbytesofFlash,128bytesofRAM,321/0lines,two16-bittimer/counters,afivevectortwo-levelinterruptarchitecture,afullduplexserialport,on-chiposcillatorandclockcircuitry.Inaddition,theSTC89C52isdesignedwithstaticlogicforoperationdowntozerofrequencyandsupportstwosoftwareselectablepowersavingmodes.TheIdleModestopstheCPUwhileallowingtheRAM,timer/counters,serialportandinterruptsystemtocontinuefunctioning.ThePower-downModesavestheRAMcontentsbutfreezestheoscillatordisablingallotherchipfunctionsuntilthenexthardwarereset.FeaturesCompatiblewithMCS-51?Products4KBytesofIn-SystemReprogrammableFlashMemory一Endurance:1,000Write/EraseCyclesFullyStaticOperation:0Hzto24MHzThree-LevelProgramMemoryLock128x8-BitInternalRAM32ProgrammableI/OLinesTwo16-BitTimer/CountersSixInterruptSourcesProgrammableSerialChannelLowPowerIdleandPowerDownModesPinFunctionDescription:vcc：Supplyvoltage.?GND：Ground.?Port0Port0isan8-bitopen-drainbi-directionalI/Oport.Asanoutputport,eachpincansinkeightTTLinputs.WhenIsarewrittentoport0pins,thepinscanbeusedashigh-impedanceinputs.Port0mayalsobeconfiguredtobethemultiplexedlow-orderaddress/databusduringaccessestoexternalprogramanddatamemory.InthismodeP0hasinternalpullups.Port0alsoreceivesthecodebytesduringFlashprogramming,andoutputsthecodebytesduringprogramverification.Externalpullupsarerequiredduringprogramverification.Port1Port1isan8-bitbi-directionalI/Oportwithinternalpullups.ThePort1outputbufferscansink/sourcefourTTLinputs.WhenIsarewrittentoPort1pinstheyarepulledhighbytheinternalpullupsandcanbeusedasinputs.Asinputs,Port1pinsthatareexternallybeingpulledlowwillsourcecurrent(I1L)becauseoftheinternalpullups.Port1alsoreceivesthelow-orderaddressbytesduringFlashprogrammingandverification.Port2Port2isan8-bitbi-directionalI/Oportwithinternalpullups.ThePort2outputbufferscansink/sourcefourTTLinputs.WhenIsarewrittentoPort2pinstheyarepulledhighbytheinternalpullupsandcanbeusedasinputs.Asinputs,Port2pinsthatareexternallybeingpulledlowwillsourcecurrent(IIL)becauseoftheinternalpullups.Port2emitsthehigh-orderaddressbyteduringfetchesfromexternalprogrammemoryandduringaccessestoexternaldatamemorythatuse16-bitaddresses(MOVX@DPTR).Inthisapplication,itusesstronginternalpullupswhenemittingIs.Duringaccessestoexternaldatamemorythatuse8-bitaddresses(MOVX@RI),Port2emitsthecontentsoftheP2SpecialFunctionRegister.Port2alsoreceivesthehigh-orderaddressbitsandsomecontrolsignalsduringFlashprogrammingandverification.Port3Port3isan8-bitbi-directionalI/Oportwithinternalpullups.ThePort3outputbufferscansink/sourcefourTTLinputs.WhenIsarewrittentoPort3pinstheyarepulledhighbytheinternalpullupsandcanbeusedasinputs.Asinputs,Port