基于單片機(jī)的電量變送器設(shè)計(jì)

題目：基于單片機(jī)的電量變送器設(shè)計(jì)-21-第一章緒論1.1論文研究的目的及意義隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，讓設(shè)計(jì)、制造及工藝水平也得到了提高。從而使得高精度測量、檢測領(lǐng)域中，測量設(shè)備、測量手段和測量方法都得到了迅速發(fā)展。而電量變送器則是為了自動化系統(tǒng)提供能使用原始數(shù)據(jù)的重要設(shè)備，是使被測電量（如電壓、電流、有功和無功電能、有功和無功頻率、相位等）比例變換成與它相對應(yīng)的直流輸出信號的測量儀器，并且該直流輸出信號可以和系統(tǒng)運(yùn)動裝置、測量顯示儀表、電子計(jì)算機(jī)的輸入匹配，一并構(gòu)成自動化測量監(jiān)控系統(tǒng)，隨著它應(yīng)用范圍的日益廣泛，其被使用量逐漸增大，重要性也愈來愈強(qiáng)。但是為了保證人們的輸送電量的穩(wěn)定，保證運(yùn)電質(zhì)量，需要一定的校準(zhǔn)設(shè)施，其中定期計(jì)量檢測成為了變電器不可缺少的一部分，而且它可以定時定期的檢測輸送電量的情況，保證每一時刻的電量安全，而且具有電流、電壓、和各種直流和交流電量的監(jiān)測等功能，所以定時計(jì)量器將會更加的被市場所認(rèn)可。1.2電量變送器的發(fā)展趨勢在20世紀(jì)50年代，電量變送器已經(jīng)產(chǎn)生，只不過當(dāng)時技術(shù)落后不能滿足大多數(shù)的工廠等大型重型單位的需要，在人們的不斷研發(fā)中，它的整體技術(shù)得到了很大的提升，而且基本的功能也是更加完美，其中它在測量上從基礎(chǔ)的變送器轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)用計(jì)算機(jī)控制的數(shù)字變送器。而如今技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)達(dá)到了智能化，不需要人的管理，但依然有些不足之處，還有待我們共同的努力而不斷提高變電器的技術(shù)[1]。由于技術(shù)的進(jìn)步，早期的模擬電量變送器已經(jīng)被數(shù)字電量變送器所取代，但在一些基礎(chǔ)工業(yè)上，由于模擬電量變送器的成本比較低，而且操作比較簡單還在應(yīng)用，在一些大型的工廠中，數(shù)字電量器由于計(jì)算機(jī)的操控，可以長期的保證操作正確率[2]。但是所用到的技術(shù)比較復(fù)雜，只有一些大型的國產(chǎn)產(chǎn)業(yè)才可以看到，而現(xiàn)在所研究的嵌入式的計(jì)算機(jī)電量測試儀，其功能更加強(qiáng)大，可以使技術(shù)人員在家中運(yùn)用筆記本進(jìn)行觀測變量器的情況，更加的人為化，具有很大的發(fā)展?jié)摿?，從多年來智能儀器的飛速發(fā)展可以窺見一斑[3]。多年來，在測量技術(shù)范疇中，各種模擬指針表、電位差計(jì)、電橋及分壓箱等測量設(shè)備一直占據(jù)著核心地位。盡管這些儀器儀表有工作可靠穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單等許多長處，但也同樣存在速度小、操作繁瑣、量程范圍不大，無法實(shí)現(xiàn)自動化測量的缺點(diǎn)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，直流量測量經(jīng)歷了由模擬到數(shù)字，由機(jī)械到電子式的發(fā)展，現(xiàn)在對高精度測量普遍采用數(shù)字測量方式。數(shù)字式儀表自問世以來發(fā)展迅猛，其應(yīng)用范圍也越來越廣泛。數(shù)字式儀表的高速發(fā)展，使它已成為實(shí)現(xiàn)測量自動化、提高工作效率不可缺少的儀表。數(shù)字化是當(dāng)前計(jì)量儀器儀表發(fā)展的主要方向之一。數(shù)字電量變送器所采用的采樣技術(shù)有兩種，分別是直流和交流采樣的方法。數(shù)字電量變送器剛開始應(yīng)用時，所采用的采樣技術(shù)普遍是直流采樣法，采樣的參量為整流后的直流量[4]。電壓、電流被測量時都是通過測量其平均值來決定電參量的有效值，該方法具有計(jì)算簡便、設(shè)計(jì)容易的優(yōu)點(diǎn)，只要將采樣值比例變換就能計(jì)算出被測量數(shù)值[5]。然而該方法還是留有不足，比如：測量精度受整流電路的影響很大，而這種情況在諧波污染厲害時，將出現(xiàn)高達(dá)10%以上的偏差。電流有效值、電壓有效值及相角因?yàn)橛?jì)算而存在著不小的偏差，這導(dǎo)致計(jì)算出來的功率值也具有很大偏差。現(xiàn)在所具有的數(shù)據(jù)采樣法多種多樣，其中還有一種采樣法是交流采用法，其原理是利用一些特殊規(guī)律，從而循環(huán)的采樣，經(jīng)過一些特定的計(jì)算方法，采用計(jì)算機(jī)的軟件功能，無限次的放大采樣，來減少錯誤率，使由于時間的連續(xù)數(shù)據(jù)更換而產(chǎn)生的誤差變小，在其中有一些關(guān)鍵性的數(shù)據(jù)，從而控制著程序的正常運(yùn)行，長時間內(nèi)只要這些數(shù)據(jù)不發(fā)生改變，那么程序?qū)⒀h(huán)達(dá)到持續(xù)的運(yùn)行，保證了正常工作，從而減少了誤差；剩下的誤差則是由連續(xù)電壓、電流進(jìn)行量化而產(chǎn)生的，而這又是由A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)所決定的[6]。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，電子技術(shù)也在時代的進(jìn)步潮流中不斷進(jìn)步，而且使得微型處理器技術(shù)也在不斷的發(fā)展[7]，在此期間，為了交流采集的運(yùn)用，A/D轉(zhuǎn)換器也因此被研發(fā)，而且不斷的改進(jìn)，從而使交流采樣更加的被廣泛接受并應(yīng)用。與直流采樣法相比交流采樣法具有如下幾個方面的優(yōu)勢：在硬件結(jié)構(gòu)方面簡化了變送器，降低了成本；電量變送器的精度及變送器的抗干擾能力都是由高精度數(shù)字濾波算法從根本上提高的[8]；電量變送器的適應(yīng)能力很不錯，不需改變硬件，只要調(diào)整程序就能夠改變電量變送器的工作狀態(tài)。1.3電量變送器的作用在對一些交流電壓，交流電流，還有功率問題，頻率問題等因素的監(jiān)控方面，電量變送器取得了關(guān)鍵作用，而且在一些電池的檢測方面，以及電網(wǎng)的自動調(diào)度方面已經(jīng)被人們廣泛使用[9]。它主要從以下兩個角度對其所處系統(tǒng)的性能產(chǎn)生作用：測量速度，是系統(tǒng)快速運(yùn)行的基礎(chǔ)，唯有符合特定時間條件，電量變送器才能發(fā)揮它的功用；測量精度，是系統(tǒng)正確反應(yīng)當(dāng)前狀態(tài)的主要條件，唯有確保特定精度要求，電量變送器才能被賦予其實(shí)際意義。綜上可知電力系統(tǒng)是否能安全穩(wěn)定運(yùn)行，電量變送器的性能在這其中起到了至關(guān)重要的作用。在電力系統(tǒng)日益進(jìn)步形成大功率、龐雜網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)在，為了合理地監(jiān)測、支配并協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式，并且能迅速處理各類對整個系統(tǒng)正常運(yùn)行產(chǎn)生影響的事故以及不正常情況，讓電力系統(tǒng)故障和設(shè)備損壞所產(chǎn)生的損失減少到最低，電量變送器的性能被要求愈來愈高，即：一定要確切地對被測電量的變化做出反應(yīng)，剔除雜音、克服擾亂；一定要迅速反應(yīng)，讓電力系統(tǒng)的保護(hù)控制裝置迅速做出響應(yīng)。1.4論文研究內(nèi)容本論文研究的主要內(nèi)容是基于80C196KC單片機(jī)的電量變送器的硬件組成、軟件編寫，通過對系統(tǒng)中的電壓和電流進(jìn)行交流采樣，然后結(jié)合A/D采樣處理器對結(jié)果的處理后，根據(jù)傅里葉算法研究電量變送器的同步采樣的可行性。第二章總體方案設(shè)計(jì)本論文所研究的電量變送器是采用英特爾公司生產(chǎn)的80C196KC芯片作為中央處理器，硬件總設(shè)計(jì)框圖有五部分構(gòu)成，分別是：中央處理器、信號輸入電路、采樣保持器、極性變換電路、存貯器和外圍接口電路。當(dāng)程序規(guī)劃時，按照軟件定時器0在采樣周期內(nèi)控制采樣，當(dāng)周期采樣結(jié)束后，運(yùn)行軟件定時器1進(jìn)入計(jì)算子程序。為盡量讓系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，縮減主程序被中斷程序中斷的次數(shù)，A/D轉(zhuǎn)換應(yīng)該結(jié)束中斷而選擇外設(shè)事務(wù)服務(wù)器。顯示子程序中各參量的循環(huán)顯示是通過定時器1溢出中斷來控制的。本論文的程序構(gòu)成為主程序及中斷處理程序。經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器處理后得出結(jié)論。第三章電量變送器的硬件構(gòu)成本論文所研究的電量變送器是采用英特爾公司生產(chǎn)的80C196KC芯片作為中央處理器，硬件總設(shè)計(jì)框圖有五部分構(gòu)成，分別是：中央處理器、信號輸入電路、采樣保持器、極性變換電路、存貯器和外圍接口電路，具體框圖如圖（3.1）所示：圖3.1硬件總框圖3.180C196KC芯片80C196KC芯片屬于CHMOS16位單片機(jī)，性能較高，是由英特爾公司生產(chǎn)的，它的主要性能特點(diǎn)如下：80C196KC采用寄存器一寄存器和“水平窗口”、“垂直窗口”結(jié)構(gòu)，其中“水平窗口”可直接尋址專用寄存器的個數(shù)增多，而“垂直窗口”的作用則是把片內(nèi)的的RAM（512字節(jié)）中的任意局部映射到00H~0FFH空間中的頂部，因此中央處理器可以訪問512字節(jié)的寄存器空間，這樣一方面解決了一般結(jié)構(gòu)中具有的累加器瓶頸效應(yīng)，讓操作速度及數(shù)據(jù)吞吐能力都大大提高，另一方面對于所有中斷服務(wù)程序局部變量所指定的專用寄存器[10]，去掉了中斷服務(wù)過程中保護(hù)及恢復(fù)寄存器現(xiàn)場所需要的軟件費(fèi)用，大大簡化了程序設(shè)計(jì)。80C196KC芯片可使用多達(dá)24MHz的晶體振蕩頻率，當(dāng)2分頻后，就能得到內(nèi)部狀態(tài)周期且每個指令的執(zhí)行時間相對不長，可用于復(fù)雜的計(jì)算。8通道A/D轉(zhuǎn)換器，可根據(jù)具體需要選擇10位或8位轉(zhuǎn)換方式以加快轉(zhuǎn)換過程。16位監(jiān)視定時器，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)軟件或硬件故障時，監(jiān)視定時器會做出反應(yīng)讓系統(tǒng)復(fù)位，為系統(tǒng)恢復(fù)故障開辟的一條途徑，使系統(tǒng)的抗干擾力得到提高。4個軟件定時器，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的定時中斷。外設(shè)事務(wù)服務(wù)器PTS（PeripheralTransactionServer），它能提供與直接存貯器訪問（DMA）類似的響應(yīng)，而不執(zhí)行中斷服務(wù)程序，也就是不執(zhí)行中斷調(diào)用、保護(hù)現(xiàn)場（PUSHA、POPA）返回指令，使中斷服務(wù)的開銷極大的降低，對于大量的數(shù)據(jù)傳輸，連續(xù)多通道A/D轉(zhuǎn)換器和外圍交易服務(wù)器的可批量處理，避免了系統(tǒng)定期中斷主程序采取頻繁斷裂，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高。3.2信號輸入電路電壓（電流）互感器、運(yùn)放轉(zhuǎn)換器及多路轉(zhuǎn)換器共同構(gòu)成了信號輸入電路[11]。電網(wǎng)信號通過互感器以后被降成弱電，通過運(yùn)放和多路選擇器構(gòu)成的多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)正常信號和故障信號對不同通道、不同放大倍數(shù)的選擇，最終使得進(jìn)入采保的信號幅值范圍在—2.5V~2.5V之間。具體電路如圖（3.2）所示。圖3.2信號輸入電路3.3采樣保持器6個采樣保持器根據(jù)CPU發(fā)出的控制信號實(shí)現(xiàn)6個通道信號采樣和保持采樣保持器電路圖如圖（3.3）所示。圖3.3采樣保持器3.4極性變換電路信號經(jīng)采樣保持器后的輸出是雙極性的，而80C196KC的A/D轉(zhuǎn)換器只能對0~+5V的正信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換。因此需要極性變換電路把信號轉(zhuǎn)換為0~+5V之間的信號。極性變換電路圖如圖（3.4）所示。極性變換后輸入電壓（VIN）與輸出電壓（VOUT）之間有如下關(guān)系：VOUT=—（—2.5+VIN）=2.5—VIN（3—1）圖3.4極性變換3.5存貯器和外圍接口電路80C196KC芯片沒有內(nèi)部ROM且RAM不足，所以需要對其做出擴(kuò)展，這時要使用8279可編程顯示接口，來對系統(tǒng)程序計(jì)算結(jié)果和表征系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行顯示，擴(kuò)展電路如圖（3.5）所示。圖中各接口的端口地址譯碼是由可編程邏輯器件GAL（GenericArrayLogic）實(shí)現(xiàn)的，對于許多邏輯功能都能用它來實(shí)現(xiàn)，簡化了硬件電路，其具體作用為：被重新分配給該設(shè)備的邏輯功能，且它還擁有硬件加密單元，可以被用來避免電路設(shè)計(jì)被復(fù)制和非法復(fù)制。圖3.5貯存器和外圍接口電路3.6實(shí)驗(yàn)顯示結(jié)果對連續(xù)兩個周期、6個通道的采樣值進(jìn)行計(jì)算（雙通道的信號作為電流，單通道的信號作為電壓），得到存放在RAM內(nèi)的各信號幅值、有效值和有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率如表（3.1）所示，經(jīng)標(biāo)度變換、轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)后的結(jié)果如表（3.2）所示。對市電用萬用電表測量得有效值為220V，幅值為，頻率為50Hz，電路實(shí)際功率因數(shù)為：，則理論上有功功率為：138361（W），無功功率為：44309（Var）。與表（3.2）對比：表3.1計(jì)算結(jié)果（十六進(jìn)制數(shù)）周期相電流/電壓幅值有效值有功無功功率因數(shù)頻率第一周期A電流6194H44FFH352AE8FFH10E7515BH3B87A11FH電壓61A6H450CHB電流617FH44F0H電壓61B2H4515HC電流6175H44EAH電壓6197H4510H第二周期A電流6153H44D1H3518229FH10DCE500H3B9電壓6185H44F5HB電流6174H44E9H電壓61A8H450DHC電流6179H44ECH電壓6198H4504H表3.2經(jīng)標(biāo)度變換、轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)后的計(jì)算結(jié)果周期相電流/電壓幅值有效值有功無功功率因數(shù)頻率第一周期A電流312.25220.788139375(W)44311(Var.)0.95249.9999電壓312.475220.950B電流311.988220.600電壓312.625221.063C電流311.963220.525電壓312.288221.000第二周期A電流311.438220.213139183(W)44205(Var.)0.953電壓312.063220.663B電流311.85220.513電壓312.5220.963C電流311.913220.550電壓312.3220.850幅值最大絕對誤差為：312.625—311.127=1.498相對誤差為：（1.498/311.127）×100%=0.48%有效值最大絕對誤差為：221.063—220=1.063相對誤差為：（1.063/220）×100%=0.48%有功功率最大絕對誤差為：139375—138361=1014相對誤差差為：（1014/138361）×100%=0.73%無功功率最大絕對誤差為：44311—44039=272相對誤差為：（272/44039）×100%=0.62%功率因數(shù)和頻率與實(shí)測值基本沒有誤差。對各電量的測量結(jié)果表明本電量變送器能較準(zhǔn)確的測量各電量。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出，本論文所研究的電量變送器不論在理論和還是硬件方面都是正確的，它能測量出對電量的有效值、幅值、有功無功功率、功率因數(shù)和頻率。第四章電量變送器的軟件設(shè)計(jì)當(dāng)程序規(guī)劃時，按照軟件定時器0在采樣周期內(nèi)控制采樣，當(dāng)周期采樣結(jié)束后，運(yùn)行軟件定時器1進(jìn)入計(jì)算子程序。為盡量讓系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，縮減主程序被中斷程序中斷的次數(shù)，A/D轉(zhuǎn)換應(yīng)該結(jié)束中斷而選擇外設(shè)事務(wù)服務(wù)器。顯示子程序中各參量的循環(huán)顯示是通過定時器1溢出中斷來控制的。本論文的程序構(gòu)成為主程序及中斷處理程序。4.1主程序采樣周期、系統(tǒng)初始化、PTSA/D模式設(shè)置、頻率賦初值、中斷設(shè)置和相關(guān)寄存器清零構(gòu)成了主程序[12]，框圖如圖（4.1）。圖4.1主程序框圖4.2軟件定時器0中斷軟件定時器0中斷程序通過PTS周期的方式是由預(yù)定的采樣周期來運(yùn)行ACH0通道的A/D轉(zhuǎn)換，其原理框圖如圖（4.2）。圖4.2軟件定時器0中斷4.3PTSA/D模式當(dāng)PTS通道被A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷映射到時，PTS就需要出現(xiàn)A/D模式，即當(dāng)PTS模式出現(xiàn)后，A/D轉(zhuǎn)換將再次開始，而上回的結(jié)果要被存放于存貯器表格中。在PTS通道選通前必須進(jìn)行模式控制塊初始化模A/D式下，其控制塊格式如表（4.1）。它包含4個寄存器：PTSCOUNT、PTSCON、S/D和REG寄存器，其中PTSCON的作用是設(shè)置工作方式；A/D轉(zhuǎn)換的次數(shù)由PTSCOUNT來設(shè)置；S/D指向一個用于存放A/D命令和轉(zhuǎn)換結(jié)果的表格；REG主要作用為存放一個暫存寄存單元（暫存A/D表格中命令）的地址[13]。在一個PTSA/D周期中，下列動作應(yīng)該在中央處理器不干預(yù)的情況下自動完成：表4.1PTSA/D控制塊不用不用REG（HI）REG（LO）S/D（HI）S/D（LO）PTSCONPTSCOUNTREG指向的暫存寄存器中應(yīng)裝入S/D寄存器所指的A/D表格中的一個字（A/D命令）。2）S/D寄存器的值增2，把A/D-RESULT寄存器的內(nèi)容裝到由S/D寄存器所指向的單元中。3）把暫存單元內(nèi)的A/D命令裝入A/D-COMMAND寄存器，啟動一次新的A/D轉(zhuǎn)換。4）由PTSCON寄存器中的值決定S/D寄存器的需值增加，且要指向表格中一個新的A/D命令。5）PTSCOUNT的值減1，直到減至零，否則持續(xù)A/D轉(zhuǎn)換，并且可以在允許的情況下申請一次END-OF-PTS中斷。因此在PTSA/D模式下，在變電器采樣中，每一個采樣點(diǎn)有6個通道，其中僅有一個通道需要CPU的處理，CPU簡稱處理器，可以有效的解釋計(jì)算機(jī)中的一些數(shù)據(jù)，而剩下的通道不需要CPU的處理從而減少了成本，CPU的作用是可以有效的預(yù)防一些由于外界因素而造成的影響，其最終的結(jié)果最后被保存在計(jì)算機(jī)中的寄存器內(nèi)部，其中在寄存器中是以數(shù)字格式的地址值而保留。而為了避免計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)受到干擾與破壞，需要把循環(huán)所收集的數(shù)據(jù)放在不同的地址中，從而使所收集的數(shù)據(jù)不發(fā)生相互干擾現(xiàn)象，從而有效的防治了數(shù)據(jù)的破壞，可以使計(jì)算機(jī)更好的保存數(shù)據(jù)，而這些模式的進(jìn)行需要中斷程序的保護(hù)，但由于程序不斷的循環(huán)，直到說收集的數(shù)據(jù)快到達(dá)到飽和時，下一周期的數(shù)據(jù)與上一周期的數(shù)據(jù)可以雙向保存，從而有效的節(jié)省了計(jì)算機(jī)的空間。其程序框圖如圖4.3。圖4.3PTS中斷程序4.4軟件定時器1中斷軟件定時器在每個周期具有一定的規(guī)律性，在每個周期延遲中需要采集一些數(shù)據(jù)，再進(jìn)入計(jì)算機(jī)的下一個程序，在這個過程中需要采集兩個不一樣的點(diǎn)，進(jìn)入計(jì)算機(jī)的下一個程序后然后再進(jìn)行一定的周期采樣這一程序，經(jīng)過計(jì)算機(jī)精密的計(jì)算后，再進(jìn)行下一周期的采樣與采集，其中的軟件定時器起到了重要的作用，它在計(jì)算機(jī)中需要開放軟件定時器，其中軟件定時器起到了中斷的作用,最后PTS結(jié)束中斷，然后持續(xù)進(jìn)行，直到關(guān)閉了軟件定時器，從而停止了循環(huán)停止了采樣，其中再進(jìn)行周期運(yùn)算時，需要用到很多周期信號，在每一個周期中采用上一周期的數(shù)據(jù)，最后可以在計(jì)算機(jī)中查看所有數(shù)據(jù)。程序框圖如圖（4.4）。圖4.4軟件定時器l中斷程序4.5定時器1溢出中斷16位定時器l每經(jīng)過8個狀態(tài)周期計(jì)數(shù)增1，當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)0FFFFH時產(chǎn)生溢出中斷并重新開始下一輪的計(jì)數(shù)，通過設(shè)定定時器1的溢出次數(shù)，可以使顯示器循環(huán)顯示A相電流、電壓，B相電流、電壓，C相電流、電壓，無功功率、有功功率,功率因數(shù)、頻率。在定時器1溢出中斷處理程序中必須重新開放中斷以保證能準(zhǔn)確地按預(yù)定的采樣率進(jìn)行采樣[14]。程序框圖如圖（4.5）。圖4.5定時器1溢出中斷4.6傅里葉算法原理傅里葉算法是以周期函數(shù)為基礎(chǔ)，把信號分解為整數(shù)倍基頻的分量之和，然后采用一組正交函數(shù)，作為樣品函數(shù)，將樣品函數(shù)與周期函數(shù)進(jìn)行積分變換即可求出與樣品函數(shù)頻率相同的分量的虛、實(shí)部。設(shè)周期函數(shù)的時域表達(dá)式為：（4—1）將樣品函數(shù)與周期函數(shù)作積分變換，則可得到：（4—2）（4—3）其中：T=1/f為函數(shù)的周期，XkRe，XkIm分別為第k次諧波分量的實(shí)部和虛部。所以，第k次諧波向量可表示為：（4—4）相應(yīng)的幅值和相角分別為：（4—5）（4—6）當(dāng)表達(dá)信號x（t）的坐標(biāo)原點(diǎn)被確定以后，x（t0）及三角函數(shù)因其周期性的特點(diǎn)，不管t0取任意值，各分量的實(shí)、虛部XkRe，XkIm將始終保持不變，因而計(jì)算出來的各分量的相位也是保持不變的，而且因?yàn)橄辔痪哂邢鄬π訹15]，通常是對不于某一坐標(biāo)原點(diǎn)來定義的，所以，當(dāng)不同信號擁有共同的坐標(biāo)原點(diǎn)時，不同時間點(diǎn)的t0計(jì)算出的相量表達(dá)式相角具有絕對可比性。4.7A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的處理80C196KC的A/D轉(zhuǎn)換為10位，其精度為：5/1024=0.0048828V，轉(zhuǎn)換的結(jié)果是比例式的，當(dāng)輸入電壓與VREF之比為1時，10位的轉(zhuǎn)換結(jié)果全為l，一般情況下，A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果為：（4—7）根據(jù)式（4—7）的轉(zhuǎn)換公式及極性變換電路，可得實(shí)際輸入的電壓與A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果之間存在著這樣的關(guān)系：輸入電壓=（1FFH—A/D結(jié)果）（4—8）其中，IFFH對應(yīng)于電壓為2.5V的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。暫時不考慮因子5/1024，令電壓輸入值為UIN，A/D結(jié)果為Uad，則：UIN=2.5-Uad（4—9）在電量變送器中基本要按照上式進(jìn)行預(yù)處理，使得采樣結(jié)果的每一個采樣值都要被執(zhí)行一次減法運(yùn)算，以便計(jì)算量隨采樣信號的數(shù)量和每周期采樣點(diǎn)數(shù)的增加而增大。下面從傅里葉算法出發(fā)，推導(dǎo)一種不需對每一采樣值進(jìn)行處理的方法。對式（4—9）作傅里葉變換：（4—10）（4—11）從上述兩式可以看到，將采樣值按式（4—9）處理后再經(jīng)傅里葉計(jì)算所得的結(jié)果與直接將采樣值進(jìn)行傅里葉計(jì)算所得的結(jié)果僅僅相差一個符號，因此在計(jì)算程序中不必對采樣結(jié)果進(jìn)行預(yù)處理而直接使用它們來計(jì)算虛、實(shí)部，只是計(jì)算所得的虛、實(shí)部與實(shí)際值相反，故在程序中只要對計(jì)算所得的虛、實(shí)部取反即可得到實(shí)際的虛、實(shí)部。第五章結(jié)論我所做的論文是基于單片機(jī)的電量變送器，其中比較老式的有微機(jī)式電量變送器，它已經(jīng)得到了人們的普遍認(rèn)可，而我認(rèn)為其中有一定的缺陷，我所做的電量變送器采用了80C196KC單片機(jī)為核心，它可以有效的預(yù)防微機(jī)式的響應(yīng)延遲，受到自然因素影響大等缺點(diǎn)，可以有效的提高變電器的精度，在供能方面可以更持久，更加高效，而且也滿足了人們?nèi)粘Ｉ钪杏秒姷男枰１疚乃O(shè)計(jì)的電路中，包含了可以自行中斷還有診斷等功能，以及預(yù)防各種自然因素等特殊因素的影響的作用，其中我所做的變電器是由純手工制成，從而可避免機(jī)器化大量生產(chǎn)產(chǎn)生的一些不必要的誤差，制作簡單，能提高其可靠性，雖然在生產(chǎn)上更加復(fù)雜，但