電力參數(shù)在線檢驗專業(yè)系統(tǒng)設(shè)計

題目：電力系統(tǒng)多參數(shù)在線檢測系統(tǒng)設(shè)計指引教師：但愿學(xué)生姓名：專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：電氣10-3班完畢日期：5月24日聲明鄭重聲明，此論文（設(shè)計）是本人在有關(guān)教師指引下完畢，沒有抄襲、抄襲她人成果，否則，由此導(dǎo)致一切后果由本人負(fù)責(zé)。本人簽名：

新疆大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書學(xué)生姓名學(xué)號242專業(yè)電氣工程及其自動化班級電氣10-3班論文（設(shè)計）題目電力系統(tǒng)多參數(shù)在線檢測系統(tǒng)設(shè)計論文（設(shè)計）來源教師自擬規(guī)定完畢內(nèi)容1設(shè)計出電力系統(tǒng)電壓、電流、頻率、功率因數(shù)等參數(shù)在線檢測方案。2設(shè)計出完整以51單片機為主控制整體系統(tǒng)圖。3寫出完整系統(tǒng)程序。4完畢畢業(yè)論文書寫。指引教師簽名

摘要隨著電力系統(tǒng)迅速發(fā)展，電網(wǎng)容量不斷增大，構(gòu)造日趨復(fù)雜，電力系統(tǒng)中實時監(jiān)控、調(diào)度自動化顯得尤為重要，而電力參數(shù)數(shù)據(jù)采集又是實現(xiàn)自動化重要環(huán)節(jié)，如何迅速精確地采集系統(tǒng)中各元件電參數(shù)（電壓、電流、功率、頻率等）是實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化一種重要因素?；诖耍敬卧O(shè)計采用單片機80C51實現(xiàn)電力監(jiān)控系統(tǒng)交流采樣,即系統(tǒng)采集是交流電壓和電流，不需變送器進行交直流轉(zhuǎn)換。模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809對三相交流電壓和電流分時進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，把得到數(shù)字量送入單片機進行數(shù)據(jù)解決，然后通過LCD數(shù)碼管顯示電壓和電流，頻率，功率，功率因數(shù)等實時值。文中闡述了該系統(tǒng)實現(xiàn)電參數(shù)測量工作原理，著重簡介了該系統(tǒng)實現(xiàn)過程，在此基本上，詳細(xì)簡介了整個系統(tǒng)軟件開發(fā)過程。核心詞：電力系統(tǒng)；交流采樣；電氣參數(shù)ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofelectricpowersystem，networkcapacityisincreasing，andthegrowingcomplexityofthestructure，electricpowersystemreal-timemonitoringandSchedulingAutomationisparticularlyimportant.Thedataacquisitionoftheelectricparametersisalsoanimportantpartofautomation.Howquicklyandaccuratelyacquisitiontheelectricalparameters(voltage，current，power，frequency，etc.)ofsystemcomponentsisanimportantfactortoachievepowersystemautomation.Basedonthepaperadopts80C51SCMtoachieveACsamplingofelectricparameters.ThattheacquisitionsystemisACvoltageandcurrent，transmitterwithoutAC-DCconversion.TheA/DconverterADC0809makesthree-phaseACvoltageandcurrentbetransformedtodigitalquantityfromanalogquantityatdifferenttimes.TheSCMfinishesdataprocessing.Meanwhile，thereal-timevalueofvoltageandcurrent，frequency，PowerfactoraredisplayedthroughLCDdisplay.Inthearticleelaboratedthissystemtorealizetheelectricalparametersurveyprincipleofwork，introducedemphaticallythissystemrealizedtheprocess，basedonthis，introducedoverallsystem'ssoftwarecompilationprocessandvarioussubroutinesrealizationindetail.Keywords：ElectricPowerSystem；ACsampling；DigitalElectricalParameter目錄1緒論 11.1論文選題背景 11.2論文研究意義 11.3交流電量采集現(xiàn)狀及發(fā)展 11.4課題重要內(nèi)容 22系統(tǒng)總體設(shè)計原理 32.1交流采樣法 32.2交流采樣原理及有關(guān)算法 32.3系統(tǒng)工作過程 43主控芯片有關(guān)內(nèi)容簡介 53.180C51單片機引腳 53.280C51單片機基本構(gòu)成構(gòu)造 63.3中斷系統(tǒng) 83.4復(fù)位電路 103.5ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器 104系統(tǒng)硬件設(shè)計 124.1復(fù)位電路及時鐘電路 124.2電流、電壓采樣電路 134.3功率因數(shù)采樣電路 134.4頻率采樣電路 154.5LCD1602液晶顯示 154.6總體硬件電路 175系統(tǒng)軟件設(shè)計 185.1系統(tǒng)軟件總流程圖 185.2某些功能程序?qū)崿F(xiàn) 185.2.1數(shù)據(jù)采集子程序流程圖 185.2.2數(shù)據(jù)解決程序流程圖 196結(jié)論 26致謝 27參照文獻 28附錄 29系統(tǒng)源程序： 291緒論1.1論文選題背景當(dāng)代社會電能是一種使用最為廣泛能源，其應(yīng)用限度是一種國家發(fā)展水平重要標(biāo)志之一。隨著科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟發(fā)展，對電需求量日益增長，同步對電網(wǎng)運營穩(wěn)定性規(guī)定也越來越高，對電網(wǎng)實時監(jiān)控就顯得非常重要。隨著國內(nèi)電力行業(yè)迅猛發(fā)展，電網(wǎng)供電品質(zhì)越來越受到電力部門以及顧客關(guān)注。在電力監(jiān)控系統(tǒng)中，為了維護電網(wǎng)運營穩(wěn)定和安全，保證顧客用電可靠性，需要電網(wǎng)中各種電參量維持穩(wěn)定值不變。這就需要實時采集各種電參量，用來監(jiān)控以保證電網(wǎng)穩(wěn)定。。1.2論文研究意義在微機技術(shù)發(fā)展初期，電力監(jiān)控系統(tǒng)普遍采用通過變送器直流采樣辦法，即通過變送器整流后直流量。這種辦法軟件設(shè)計簡樸，對采樣值只需作一次比例變換即可得到被測量數(shù)值，因而采樣周期短。由于以上特點，該辦法在微機應(yīng)用初期得到了廣泛應(yīng)用。但通過變送器直流采樣辦法存在某些問題，如測量精度直接受變送器精度和穩(wěn)定性影響，設(shè)備復(fù)雜，監(jiān)控系統(tǒng)造價高等。隨著科技發(fā)展，儀器儀表發(fā)展更新越來越進步。作為工業(yè)自動化技術(shù)工具自動化儀表與控制裝置，在高新技術(shù)推動下，正跨入真正數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化時代。微機技術(shù)發(fā)展，使微機系統(tǒng)主頻提高，指令功能變強，模數(shù)轉(zhuǎn)化芯片技術(shù)提高，成本減少，使得交流采樣運用成為也許。由于交流采樣去掉變送器，按一定規(guī)律對被測量瞬時值進行采樣，用一定算法求得被測量，即用軟件功能代替硬件功能，從而減少了系統(tǒng)造價。從以上可見，研制一種電力參數(shù)檢測裝置具備非常重要意義，它能對如電壓、電流、功率因數(shù)和頻率等重要電力參數(shù)進行實時檢測，還要對電力系統(tǒng)中高次諧波進行實時分析，從而使人們采用進一步辦法，保證電能質(zhì)量，保證電力系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟地運營。1.3交流電量采集現(xiàn)狀及發(fā)展電能質(zhì)量原則和技術(shù)是隨著電力系統(tǒng)發(fā)展和顧客需求變化而變化和發(fā)展。大量電力電子設(shè)備使用是新技術(shù)運用，同步也是電能質(zhì)量惡化制造者和受害者。有目共睹，電力質(zhì)量問題是嚴(yán)重。近幾十年來全球范疇內(nèi)因電能質(zhì)量而引起重大電力事故己達20多起，每年電能質(zhì)量擾動和電力環(huán)境污染引起國民經(jīng)濟損失高達300億美元。其實，供電質(zhì)量問題不但對大型公司正常生活影響較大，同步對重大活動，政治活動安全供電影響也較大。咱們需要監(jiān)察分析電力系統(tǒng)動態(tài)和穩(wěn)態(tài)兩大電能質(zhì)量問題，為防止和減少電能質(zhì)量引起故障，需從記錄數(shù)據(jù)方面提供采用辦法根據(jù)。國外對電能質(zhì)量研究起步較早，當(dāng)前關(guān)于電能質(zhì)量控制研究正掀起高潮，從所使用理論到電能質(zhì)量評價指標(biāo)體系建立；從全國性電能質(zhì)量普查、監(jiān)測到顧客終端電氣環(huán)境定義，各種電能質(zhì)量問題分析辦法提出，以及“顧客電力技術(shù)”等電能質(zhì)量控制技術(shù)研究和裝置開發(fā)正進一步進行。1996年，IEEE將每兩年召開一次電力諧波國際學(xué)術(shù)會議(ICHPS)改名為電力諧波與電能質(zhì)量學(xué)術(shù)會議(ICHAP)，把電能質(zhì)量提高到一種新結(jié)識高度。在從事電能質(zhì)量產(chǎn)品公司中，美國FLUKE公司和瑞士LEM公司產(chǎn)品在全球均有廣泛應(yīng)用。國內(nèi)致力于電能質(zhì)量產(chǎn)品研究公司諸多?？傮w來看，國內(nèi)廣泛采用記錄型電壓表監(jiān)測電壓質(zhì)量水平，這些電壓監(jiān)測儀能監(jiān)測電壓合格率，需要人工抄表，缺少記錄分析功能，而諧波和電壓波動、閃變測量則用便攜式測量儀器，分別對變電所各級母線電壓、主變壓器側(cè)諧波電流、電容器組諧波電流進行測量、對大、中型非線性負(fù)荷顧客和電廠以及低壓配電網(wǎng)電流進行測量，然后依照測量數(shù)據(jù)進行匯總、記錄分析，對電網(wǎng)電能質(zhì)量水平進行評估。這種電能質(zhì)量監(jiān)測手段和管理模式存在實時性差、測量指標(biāo)少、工作量大、測量誤差大、效率低等明顯局限性。當(dāng)前，電力參數(shù)檢測儀器正朝著如下方向發(fā)展：(l)、體積小型化、功能多樣化、功耗減小，維持電流減少化、采用新器件更高可靠性、顯示方式普遍更新。(2)、實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化智能、在線監(jiān)測。隨著傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)等發(fā)展，系統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)廣泛采用這些先進科研成果，使在線監(jiān)測逐漸走向?qū)嵱没A段：監(jiān)測裝置可作為接入訪問平臺進入網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)設(shè)備資源和數(shù)據(jù)資源共享及遠(yuǎn)程操作。(3)、虛擬化。虛擬儀器是建立在原則化、系列化、模塊化、積木化硬件和軟件平臺上完全開發(fā)系統(tǒng)，結(jié)合電力系統(tǒng)應(yīng)用，開發(fā)應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)建立高速、高效、大容量、多功能、智能化實時監(jiān)銣系統(tǒng)。1.4課題重要內(nèi)容本課題研究重要內(nèi)容是MCS-51單片機在交流電量參數(shù)測量中應(yīng)用，在該課題中采用MCS-51單片機實現(xiàn)電力參數(shù)交流采樣。通過LED顯示屏顯示頻率、功率、功率因數(shù)、三相電壓和電流實時值。在系統(tǒng)軟件設(shè)計中，采用模塊化設(shè)計辦法使得程序構(gòu)造清晰，便于此后進一步擴展系統(tǒng)功能。系統(tǒng)軟件有如下模塊構(gòu)成：主程序、時鐘中斷服務(wù)程序、鍵盤查詢服務(wù)程序、數(shù)據(jù)采集解決子程序、顯示程序等。此外，咱們還應(yīng)考慮到電網(wǎng)存在諧波，還會有各種瞬時干擾，而采用硬件濾波存在硬件電路復(fù)雜等諸多弊端，因而在此系統(tǒng)中求取電力參數(shù)實行數(shù)字濾波辦法祛除干擾，此外，系統(tǒng)中還應(yīng)采用指令冗余等抗干擾辦法，以使系統(tǒng)具備良好抗干擾性能。

2系統(tǒng)總體設(shè)計原理2.1交流采樣法依照采樣信號不同，可以分為直流采樣和交流采樣兩大類。所謂直流采樣是把交流電壓、電流信號轉(zhuǎn)化為0～5V直流電壓，這種辦法重要長處是算法簡樸，便于濾波，但是由于其投資較大，維護復(fù)雜，無法對信號進行實時采集，因而在電力系統(tǒng)中應(yīng)用受到了限制。交流采樣是把交流量轉(zhuǎn)化為±5V（或0～5V）交流電壓進行采集，交流采樣實時性好、相位失真小、便于維護，隨著計算機和集成電路技術(shù)發(fā)展，交流采樣原有困難如算法復(fù)雜、提高精度難、對A/D速度規(guī)定高等已逐漸得到克服。交流采樣法具備響應(yīng)速度快、投資省、工作可靠和維護簡樸等長處，但交流采樣所得到是信號瞬時值，是隨時間而變化交變量，人們無法直接辨認(rèn)其大小和傳送方向(指功率)，這就需要通過一定算法把信號關(guān)于特性電量計算出來。交流采樣辦法重要有同步采樣、準(zhǔn)同步采樣和異步采樣。同步采樣詳細(xì)作法是將信號一種整周期(或各種周期)進行均勻離散,在每一離散點處取其瞬時值。如被測信號頻率有偏移,常運用鎖相環(huán)電路零檢測環(huán)節(jié)以保證采樣同步。同步采樣對采樣速率N及采樣周期選取既要滿足采樣定理規(guī)定，又要滿足實時解決規(guī)定。同步采樣中由于N次均勻采樣間隔h之和很難與一種周期T或m周期嚴(yán)格相等，它們之間差別，稱作同步誤差。在實際測量中，很小同步誤差也會產(chǎn)生較大測量誤差。為了減小同步誤差對采樣限制，準(zhǔn)同步采樣辦法便應(yīng)運而生。準(zhǔn)同步采樣是在各種周期內(nèi)均勻采樣，然后依照特定數(shù)值求積公式進行遞推運算，它是以較多數(shù)據(jù)及較長運算時間作為代價來減小同步誤差對測量影響，并且在采樣期間規(guī)定信號波形必要穩(wěn)定。2.2交流采樣原理及有關(guān)算法工頻參數(shù)計算要用到電壓、電流有效值，而測量系統(tǒng)CPU從A/D轉(zhuǎn)換器讀取數(shù)據(jù)是電壓、電流瞬時值，因而應(yīng)依照電壓、電流瞬時值，計算出電壓、電流有效值、功率等參數(shù)。將電壓有效值公式（2-1）式（2-1）離散化，以一種周期內(nèi)有限采樣電壓數(shù)字量來代替一種周期內(nèi)持續(xù)變化電壓函數(shù)值，則式（2-2）式（2-2）中：為相鄰兩次采樣時間間隔；為第m-1個時間間隔電壓采樣瞬時值；N為1個周期采樣點數(shù)。若相鄰兩采樣時間間隔相等，即為常數(shù)，考慮到，則有式（2-3）式（2-3）就是依照一種周期各采樣瞬時值及每周期采樣點數(shù)計算電壓信號有效值公式。同理，電流有效值計算公式如下：式（2-4）計算單相有功功率公式式（2-5）離散化后為式（2-6）式（2-6）中：、為同一時刻電流、電壓采樣值。功率因數(shù)可由下式求式（2-7）但在實際測量中，上式算法很難實現(xiàn)，因此本文擬采用一種與接線無關(guān)三相功率因數(shù)檢測辦法。對于頻率測量，是將交流信號經(jīng)OP07電壓比較器變成方波后送到80C51P3.2腳（外中斷0），由80C51計數(shù)器0在方波一種周期內(nèi)計數(shù)，然后乘以系統(tǒng)內(nèi)部時鐘就得到方波周期，因此頻率就為。2.3系統(tǒng)工作過程系統(tǒng)交流采樣某一工頻電力參數(shù)過程如下：（1）通過電壓互感器TV和電流互感器TA獲得輸配電線路上電壓、電流交流信號；（2）對電壓、電流交流信號進行選取、采樣/保持；（3）進行A/D轉(zhuǎn)換；（4）單片機對A/D轉(zhuǎn)換信號進行數(shù)據(jù)解決，即采樣數(shù)據(jù)解決，標(biāo)度變換以及輸出等操作；（5）LCD顯示屏來實現(xiàn)系統(tǒng)功能3主控芯片有關(guān)內(nèi)容簡介3.180C51單片機引腳圖3.180C51單片機引腳單片機40個引腳大體可分為4類：電源、時鐘、控制和I/O引腳。⒈電源:VCC-芯片電源，接+5V；VSS-接地端；⒉時鐘:XTAL1、XTAL2-晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端?？刂凭€:控制線共有4根ALE/PROG:地址鎖存容許/片內(nèi)EPROM編程脈沖ALE功能：用來鎖存P0口送出低8位地址PROG功能：片內(nèi)有EPROM芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。PSEN:外ROM讀選通信號。RST/VPD:復(fù)位/備用電源。RST（Reset）功能：復(fù)位信號輸入端。VPD功能：在Vcc掉電狀況下，接備用電源。QUOTEEA/VppEA/VPP:內(nèi)外ROM選取/片內(nèi)EPROM編程電源。EA功能：內(nèi)外ROM選取端。VPPQUOTEVpp功能：片內(nèi)有EPROM芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源VPP。⒋I/O線80C51共有4個8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個引腳。P3口還具備第二功能，用于特殊信號輸入輸出和控制信號（屬控制總線）。3.280C51單片機基本構(gòu)成構(gòu)造1.80C51單片機基本構(gòu)成CPU系統(tǒng):1個8位微解決器CPU，內(nèi)部時鐘電路，總線控制邏輯。內(nèi)部存儲器:4KB片內(nèi)程序存儲器（ROM/EPROM/Flash），128B數(shù)據(jù)存儲器（RAM）和128B特殊功能寄存器SFR（80C51只用到其中21B）I/O接口及中斷定期功能:4個8位可編程I/O（，輸入/輸出）并行接口；5個中斷源中斷控制系統(tǒng)，可編程為2個優(yōu)先級；2個16位定期/計數(shù)器，既可以定期，又可以對外部事件進行計數(shù)；1個全雙工串行I/O接口，用于數(shù)據(jù)串行通信80C51內(nèi)部構(gòu)造中央解決器:CPU是80C51內(nèi)部1個字長為8位中央解決單元，它由運算器、控制器兩某些構(gòu)成。事實上構(gòu)成了單片機核心。運算器:以算術(shù)邏輯單元ALU（ArithmeticLogicUnit）為核心，還涉及累加器A、程序狀態(tài)字寄存器PSW（ProgramStatusWord）、B寄存器、兩個8位暫存器TMP1和TMP2等部件?？刂破?涉及程序計數(shù)器PC、指令寄存器、指令譯碼器、振蕩器、定期電路及控制電路等部件；存儲器:片內(nèi)ROM是程序存儲器；片內(nèi)RAM，可用于存儲輸入、輸出數(shù)據(jù)和中間計算成果，或作為數(shù)據(jù)堆棧區(qū)。I/O口:有4個8位并行I/O口P0～P3，均可并行輸入輸出8位數(shù)據(jù)。有1個串行I/O口，用于數(shù)據(jù)串行輸入輸出。定期器/計數(shù)器:產(chǎn)生定期脈沖，實現(xiàn)單片機定期控制；用于計數(shù)方式，記錄外部事件脈沖個數(shù)。2．80C51單片機存儲器構(gòu)造80C51系列單片機有兩個存儲器：程序存儲器（ROM）和數(shù)據(jù)存儲器（RAM），且各自獨立編址。從顧客使用角度，80C51單片機存儲器可以分為三個存儲空間：片內(nèi)、片外統(tǒng)一持續(xù)編址0000H～0FFFFH共64KB程序存儲器空間。地址從0000H～0FFFFH片外數(shù)據(jù)存儲器空間。地址從00H～0FFH256B片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器空間，其中只有前128B能供顧客作存儲器使用。程序存儲器ROM:程序存儲器涉及片內(nèi)和片外程序存儲器兩個某些；程序存儲器重要用來存儲編好顧客程序和表格常數(shù)；它以16位程序計數(shù)器PC作為地址指針，能尋址64KB。某些核心程序存儲單元。存儲單元0000H～0002H：80C51上電復(fù)位后引導(dǎo)程序存儲單元。80C51上電復(fù)位后CPU總是從0000H單元開始執(zhí)行。數(shù)據(jù)存儲器RAM:數(shù)據(jù)存儲器重要用于存儲運算中間成果、數(shù)據(jù)等，它可以分為片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器兩大某些。片外數(shù)據(jù)存儲器可以擴展到64KB，相應(yīng)地址范疇為0000H～0FFFFH。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器共有256B，在功能上分為兩某些，低128B（地址為00H～7FH）是真正數(shù)據(jù)存儲區(qū)高128B（地址為80H～0FFH）用于特殊功能寄存器。特殊功能寄存器(SFR):SFR是80C51內(nèi)部具備特殊用途寄存器；80C51內(nèi)部共有21個特殊功能寄存器，每個SFR占用1個RAM單元，它們分布在80H～0FFH地址范疇內(nèi)；程序計數(shù)器PC不屬于SFR，它是獨立在21個SFR中，有11個SFR既可以位尋址，也可以進行字節(jié)尋址。PSW格式:CY，進位/借位標(biāo)志。有進位/借位時CY=1，否則CY=0；AC，輔助進位/借位標(biāo)志。低4位向高4位有進/借位時AC=1，否則AC=0；F0，顧客標(biāo)志位，由顧客自己定義；RS1、RS0，當(dāng)前工作寄存器組選取位;OV，溢出標(biāo)志位。有溢出時OV=1，否則OV=0；P，奇偶標(biāo)志位。ACC中成果有奇數(shù)1時P=1，否則P=0。指針類寄存器:堆棧指針SP:8位，用來批示堆棧位置，它總是指向棧頂。數(shù)據(jù)指針DPTR:16位，它是80C51內(nèi)部唯一供顧客使用16位寄存器。DPTR使用靈活，即可用作16位寄存器，對外部數(shù)據(jù)存儲空間64K范疇進行訪問，也可拆成兩個8位寄存器DPH和DPL使用。接口類寄存器;并行I/O口P0、P1、P2、P3均為8位，通過對這4個寄存器讀寫，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)從相應(yīng)口輸入輸出。串行口數(shù)據(jù)緩沖器SBUF；串行口控制寄存器SCON；電源控制寄存器PCON。中斷類寄存器:中斷容許寄存器IE，中斷優(yōu)先級寄存器IP定期/計數(shù)類寄存器：定期/計數(shù)器T0，由兩個8位計數(shù)初值寄存器TH0、TL0構(gòu)成，在構(gòu)成16位計數(shù)器時，TH0存儲高8位，TL0存低8位；定期/計數(shù)器T1。由兩個8位計數(shù)初值寄存器TH1、TL1構(gòu)成，在構(gòu)成16位計數(shù)器時，TH1存儲高8位，TL1存低8位。定期/計數(shù)器工作方式寄存器TMOD；定期/計數(shù)器控制寄存器TCON。3.80C51單片機并行I/O接口80C51內(nèi)部有4個8位并行I/O接口，分別稱為P0、P1、P2和P3口。并行I/O接口特點:都具備“數(shù)據(jù)鎖存器+輸入緩沖器+輸出驅(qū)動電路”典型構(gòu)造；I/O接口復(fù)用功能，P0、P2口總線復(fù)用80C51單片機在作并行總線擴展時，P0口可作為數(shù)據(jù)/地址總線使用，分時作地址、數(shù)據(jù)傳送：先傳送低8位地址，然后傳送8位數(shù)據(jù)信號；P2口用來傳送高8位地址信號。P3口功能復(fù)用。并行I/O口應(yīng)用特性:P0～P3口作通用輸入/輸出口使用時硬件連接。P0～P3口都能用于輸入或輸出操作。并且對每個接口都可將一某些管腳定義為輸入，另一某些管腳定義為輸出。由于P0～P3口內(nèi)部構(gòu)造不同，因此在作通用輸入/輸出口使用時，其外部硬件電路也不相似：（1）P0口既可用作通用I/O口，也可作為地址/數(shù)據(jù)總線使用。當(dāng)單片機系統(tǒng)需要擴展片外存儲器或者需要擴展具備地址/數(shù)據(jù)線芯片時，P0口只能用作地址/數(shù)據(jù)線，而不能再作通用I/O口使用。P0口作為地址/數(shù)據(jù)總線使用時，無需外接上拉電阻。P0口用作通用I/O接口使用時，必要外接上拉電阻。（2）P1口只能作為通用I/O口使用，沒有第二功能。P1口在作為通用輸出口使用時，不需要再外接上拉電阻。（3）當(dāng)P2口作為通用I/O口使用時，不需要外接上拉電阻。當(dāng)系統(tǒng)有外部擴展存儲器或I/O接口時，P2口作為地址高8位信號線，此時P2口只能作地址線用，而不能作通用I/O口。（4）P3口除可作為通用I/O口使用外，還具備第二功能。當(dāng)某些口線作第二功能使用時，不能再把它當(dāng)作通用輸入/輸出口使用。其他未用口線仍可作通用輸入/輸出口線使用。P3口作通用I/O口使用時，不需要外接上拉電阻。準(zhǔn)雙向口輸入操作，由于P0～P3口是準(zhǔn)雙向口構(gòu)造，因此在進行輸入操作時，必要先向相應(yīng)口鎖存器寫“1”，以保證輸入數(shù)據(jù)對的。讀引腳與讀鎖存器:讀引腳就是讀芯片引腳上數(shù)據(jù)端口處在輸入狀態(tài)時單片機進行讀引腳操作。MOV類傳送指令進行讀操作就是讀引腳。鎖存器,許多涉及到I/O端口操作，事實上只是對口鎖存器中所存儲內(nèi)容進行“讀出—修改—寫入”操作。4.時鐘與時序時鐘電路為單片機工作提供基準(zhǔn)步調(diào)，這樣，當(dāng)單片機執(zhí)行指令時，就能按照“從程序存儲器中取出指令代碼→譯碼→完畢指令功能”順序有條不紊地進行。80C51單片機內(nèi)部有一種振蕩器，其XTALI端和XTAL2端外接石英晶體和微調(diào)電容，其中電容C1、C2對振蕩頻率有穩(wěn)定作用；振蕩器頻率選取范疇為1.2～12MHz。單片機也可以使用外部時鐘。3.3中斷系統(tǒng)當(dāng)CPU正在解決某事件時外界發(fā)生了更為緊急祈求，規(guī)定CPU暫停當(dāng)前工作，轉(zhuǎn)而去解決這個緊急事件。解決完畢后，再回到本來被中斷地方繼續(xù)本來工作，這樣過程稱為中斷。實現(xiàn)這一功能部件稱為中斷系統(tǒng)，請示CPU中斷祈求源稱為中斷源。中斷系統(tǒng)是使解決機對外界異步事件具備解決能力而設(shè)立。功能越強中斷系統(tǒng)，其對外界異步事件解決能力越強。89C51單片機有5個中斷源，當(dāng)中斷源同步向CPU祈求中斷時，就存在CPU優(yōu)先響應(yīng)哪個中斷源問題。它可分為兩個中斷優(yōu)先級，即高檔優(yōu)先級和低檔優(yōu)先級；可實現(xiàn)兩級中斷嵌套。顧客可以用關(guān)中斷指令（或復(fù)位）來屏蔽所有中斷祈求，也可以用開中斷指令使CPU接受中斷申請。即每一種中斷源優(yōu)先級都可以由程序來設(shè)定。1.中斷源在89C51單片機中，有5個中斷源：兩個外部（P3.2）和（P3.3）輸入中斷源、兩個定期器T0和T1溢出中斷和一種串行發(fā)送/接受中斷。(1)外部中斷源：和80C51外部中斷0和外部中斷1中斷祈求信號分別有P3.2和P3.3引腳輸入。并容許外部中斷源以低電平負(fù)邊沿兩種中斷取法方式來輸入中斷祈求信號。祈求信號有效電平可由定期器控制寄存器TCONIT0和IT1設(shè)立，如圖3.2所示圖3.2定期器控制寄存器TCON各位定義80C51會在每個機器周期S5P2時對和線上中斷祈求信號進行一次檢測，檢測方式和中斷觸發(fā)方式選用關(guān)于。若80C51設(shè)定為電平觸發(fā)方式（即IT0=0或IT1=0），則CPU檢測到上低電平時就可認(rèn)定其上中斷祈求有效；若設(shè)定為邊沿觸發(fā)方式（即IT0=1或IT1=1時），則CPU會在相繼兩個周期內(nèi)兩次檢測線上電平才干擬定其上中斷祈求與否有效。由于外部中斷信號每個機器周期被采樣一次，有引腳和輸入信號應(yīng)至少保持一種機器周期，即12個振蕩周期。如果外部為邊沿觸發(fā)方式，則引腳出輸入信號搞電平低電平至少各保持一種周期，才干保證CPU檢測到電平調(diào)變；而如果采用電平觸發(fā)方式，外部中斷源應(yīng)始終保持中斷祈求有效，直到得到響應(yīng)為止。2.中斷控制CPU對中斷源開放和屏蔽，以及每個中斷源與否被容許中斷，都受中斷容許寄存器IE控制。每個中斷源優(yōu)先級設(shè)定，則由中斷優(yōu)先級寄存器IP控制。寄存器狀態(tài)可通過程序由軟件設(shè)定。(1)中斷開放和屏蔽80C51沒有專門開中斷和關(guān)中斷指令，中斷開放和關(guān)閉是通過中斷容許寄存器IE進行兩級控制。所謂兩級控制是指有一種中斷容許總控制位EA，配合各中斷源中斷容許控制位共同實現(xiàn)對中斷祈求控制。這些中斷容許控制位集成在中斷容許寄存器IE中，如表3.1所示為中斷容許寄存器各位定義。表3.1中斷容許寄存器IE現(xiàn)對IE各位闡明如下：EA(IE.7)為CPU中斷總?cè)菰S位，EA=0，CPU關(guān)中斷，禁止一切中斷。EA=1,CPU開放中斷，而每個中斷源與否開放還是屏蔽分別由各自容許位擬定?！粒↖E.6）保存位。ET2（IE.5）為定期器2中斷容許位，僅用于52子系列單片機中，ET2=1容許定期器2中斷，否則禁止中斷。ES（IE.4）為串行口中斷容許位。ES=1，容許串行口接受和發(fā)送中斷；ES=0禁止串行口中斷。ET1（IE.3）為定期器1（T1溢出中斷）中斷容許位。ET1=1，容許T1中斷，否則禁止中斷。EX1(IE.2)為外部中斷1（）中斷容許位。EX1=1容許外部中斷1中斷；否則禁止中斷。ET0(IE.1)為定期器0（T0溢出中斷）中斷容許位。ET0=1容許T0中斷，否則禁止中斷。EX0(IE.0)為外部中斷0（）中斷容許位。EX0=1容許外部中斷0中斷，否則禁止中斷。3.4復(fù)位電路任何單片機在工作之前都要有個復(fù)位過程，對單片機來說，復(fù)位則是在程序執(zhí)行邁進行一種準(zhǔn)備工作。顯然，準(zhǔn)備工作不需要太長時間，因而復(fù)位時間不超過5ms。復(fù)位方式:80C51單片機有一種復(fù)位信號引腳RST/VPD，只要在該引腳上保持2個機器周期以上高電平，單片機就會被復(fù)位。復(fù)位后，單片機從程序存儲器0000H單元開始執(zhí)行程序。當(dāng)單片機運營出錯或進入死循環(huán)后，為掙脫困境，也可以運用復(fù)位操作重新啟動。單片機復(fù)位后不變化片內(nèi)RAM中內(nèi)容。復(fù)位辦法:上電復(fù)位，打開電源后運用RC充電自動完畢。上電復(fù)位兼手動復(fù)位，既可以上電復(fù)位，又可以運用按鍵閉合使單片機復(fù)位引腳保持2個機器周期以上高電平完畢手動復(fù)位功能。3.5ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)CMOS工藝8通道，8位逐次逼近式A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器。其內(nèi)部有一種8通道多路開關(guān)，它可以依照地址碼鎖存譯碼后信號，只選通8路模仿輸入信號中一種進行A/D轉(zhuǎn)換。圖3.3ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器1重要特性\o"編輯本段"編輯1）8路輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即辨別率為8位。2）具備轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。3）轉(zhuǎn)換時間為100μs(時鐘為640KHz時)，130μs（時鐘為500KHz時）。4）單個+5V電源供電。5）模仿輸入電壓范疇0～+5V，不需零點和滿刻度校準(zhǔn)。6）工作溫度范疇為-40～+85攝氏度。7）低功耗，約15mW。2內(nèi)部構(gòu)造\o"編輯本段"編輯ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部構(gòu)造如圖所示，它由8路模仿開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型A/D轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、邏輯控制和定期電路構(gòu)成。外部特性（引腳功能）ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖所示。下面闡明各引腳功能：IN0～IN7：8路模仿量輸入端。2-1～2-8：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模仿輸入中一路。ALE：地址鎖存容許信號，輸入端，高電平有效。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一種正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復(fù)位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換）。EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出端，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一種高電平（轉(zhuǎn)換期間始終為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出容許信號，輸入端，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一種高電平，才干打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時鐘脈沖輸入端。規(guī)定時鐘頻率不高于640KHz。REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。VCC：電源，單一+5V。GND：地。3工作過程一方面輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模仿輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，批示轉(zhuǎn)換正在進行。直到A/D轉(zhuǎn)換完畢，EOC變?yōu)楦唠娖剑続/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，成果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換成果數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳送A/D轉(zhuǎn)換后得到數(shù)據(jù)應(yīng)及時傳送給單片機進行解決。數(shù)據(jù)傳送核心問題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換完畢，由于只有確認(rèn)完畢后，才干進行傳送。為此可采用下述三種方式。（1）定期傳送方式對于一種A/D轉(zhuǎn)換器來說，轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標(biāo)是已知和固定。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時間為128μs，相稱于6MHzMCS-51單片機共64個機器周期?？蓳?jù)此設(shè)計一種延時子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用此子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換必定已經(jīng)完畢了，接著就可進行數(shù)據(jù)傳送。（2）查詢方式A/D轉(zhuǎn)換芯片有表白轉(zhuǎn)換完畢狀態(tài)信號，例如ADC0809EOC端。因而可以用查詢方式，測試EOC狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換與否完畢，并接著進行數(shù)據(jù)傳送。（3）中斷方式把表白轉(zhuǎn)換完畢狀態(tài)信號（EOC）作為中斷祈求信號，以中斷方式進行數(shù)據(jù)傳送。不論使用上述哪種方式，只要一旦擬定轉(zhuǎn)換完畢，即可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送。一方面送出口地址并以信號有效時，OE信號即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機接受。

4系統(tǒng)硬件設(shè)計此系統(tǒng)是以80C51為主控制器，系統(tǒng)把取樣采集電路得來兩路信號分別通過放大、整流，再通過A/D轉(zhuǎn)換芯片，實時把模仿量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，再經(jīng)單片機分析解決，進行數(shù)值積分，可得到變壓器副邊電壓值、電流值、電源頻率以及該系統(tǒng)功率因?qū)崟r數(shù)，并送到外部顯示單元顯示。系統(tǒng)整體方框圖如圖4.1所示：圖4.1系統(tǒng)整體方框圖硬件設(shè)計詳細(xì)涉及單片機最小系統(tǒng)某些（鍵盤、顯示）、信號采集某些、數(shù)模轉(zhuǎn)換某些。下面將各某些詳細(xì)簡介如下：4.1復(fù)位電路及時鐘電路復(fù)位電路和時鐘電路是維持單片機最小系統(tǒng)運營基本模塊。復(fù)位電路普通分為兩種：上電復(fù)位（圖4.2）和手動復(fù)位（圖4.3）。圖4.2上電復(fù)位圖4.3手動復(fù)位高頻率時鐘有助于程序更快運營，也有可以實現(xiàn)更高信號采樣率，從而實現(xiàn)更多功能。但是對系統(tǒng)規(guī)定較高，并且功耗大，運營環(huán)境苛刻?？紤]到單片機自身用在控制，并非高速信號采樣解決，因此選用適當(dāng)頻率即可。適當(dāng)頻率晶振對于選頻信號強度精確度均有好處，本次設(shè)計選用12.000MHZ無源晶振接入XTAL1和XTAL2引腳。并聯(lián)2個22pF陶瓷電容協(xié)助起振。80C51單片機最小系統(tǒng)如圖4.4所示。圖4.4單片機最小系統(tǒng)4.2電流、電壓采樣電路依照電流在電路中特點，電流采樣電路可采用串聯(lián)在電路回路中電阻分壓來實現(xiàn)。電流互感器變比為1000/1電流互感器，可以把實際為100A電流轉(zhuǎn)變?yōu)?.1A電流，變換成適當(dāng)值通過運算放大器OP27解決后經(jīng)ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模仿信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號接入單片機80C51P0口。如圖4.5所示圖4.5電流采樣電路依照電壓在電路中特點，電壓采樣電路運用可采用并聯(lián)在電源兩端來實現(xiàn)。變比為220/5電壓互感器，可把實際為220V電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?V電壓，電壓互感器變換成適當(dāng)值通過運算放大器OP27解決后經(jīng)ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模仿信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號接入單片機80C51P0口。如圖4.6所示圖4.6電壓采樣電路4.3功率因數(shù)采樣電路功率因數(shù)是電網(wǎng)上相應(yīng)相電壓與相電流相位差滬余弦值，功率因數(shù)測量可運用定期器得到反映電網(wǎng)頻率和相位差時間來實現(xiàn)，其理論公式為:頻率：相位差：功率因數(shù)對于對稱三相電路，線電壓滯后相電壓，因而可以通過檢測相應(yīng)于和時間差，其表達式為，依照此式可擬定負(fù)載性質(zhì),當(dāng)時，負(fù)載成感性；當(dāng)，負(fù)載呈容性，周期:故相位差可進一步表達為式中和由測量電路測得，即可實現(xiàn)功率因數(shù)測定。測量電力系統(tǒng)功率因數(shù)硬件電路構(gòu)成如圖4.7所示，、、是三個過零電壓比較器，信號和經(jīng)二極管限幅后，分別進入比較器和。對于和測量，普通需要兩個定期計數(shù)器和它P3口兩個引腳P3.6及P3.3作為信號輸入口。由于運用片內(nèi)RAM而無需進行外部擴展，因此不用信號。置P3.6工作于第一功能I/O狀態(tài)。P3.3工作在第二功能狀態(tài)，定期/計數(shù)器T1工作計數(shù)速率為1MHz,T1工作在方式1，最大計時寬度為,對于50Hz，交流周期為20ms，完全滿足計時條件。通過電壓互感器和電流互感器得到低壓交流信號，然后通過整形電路將交流信號轉(zhuǎn)換為TTL方波脈沖。相位差計算原理是運用輸入兩路信號過零點時間差，以及信號頻率來計算2路信號相位差。兩路信號相位差:其中，為兩路信號上升沿分別觸發(fā)計數(shù)器差值，F(xiàn)KQUOTEFk為單片機時鐘頻率，T為輸入信號周期。測得相位差后，功率因數(shù)即為，如圖4.7所示圖4.7功率因數(shù)采樣電路4.4頻率采樣電路頻率測量可運用單片機捕獲功能，外部輸入信號通過整形放大濾波分頻等解決后，可將輸出方波信號送入單片機，圖4.8所示是其頻率測量電路。事實上，當(dāng)一定頻率信號從IN端輸入電路中時，經(jīng)二極管限幅，再經(jīng)RC濾波，然后送入到由LM358運放構(gòu)成比較器中，即可輸出方波信號。該方波信號最后可輸入到單片機中T1計數(shù)器引腳,運用T1計數(shù)器讀取單位時間輸入脈沖信號個數(shù)，即相應(yīng)頻率。如圖4.8所示圖4.8頻率采樣電路4.5LCD1602液晶顯示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、符號等點陣型液晶模塊它有若干個5X7或者5X11等點陣字符位構(gòu)成，每個點陣字符位都可以顯示一種字符。每位之間有一種點距間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距作用，正由于如此因此她不能顯示圖形。如圖4.9所示圖4.9LCD1602液晶顯示屏（1）管腳功能：1602采用原則16腳接口，其中：第1腳：VSS為電源地第2腳：VDD接5V電源正極第3腳：V0為液晶顯示屏對比度調(diào)節(jié)端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一種10K電位器調(diào)節(jié)對比度）。第4腳：RS為寄存器選取，高電平1時選取數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選取指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端。第7～14腳：D0～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。（2）1602LCD特性+5V電壓，對比度可調(diào)內(nèi)含復(fù)位電路提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等各種功能有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器DDRAMn內(nèi)建有192個5X7點陣字型字符發(fā)生器CGROM8個可由顧客自定義5X7字符發(fā)生器CGRAM（3）功能引腳闡明表4.11602管腳接口闡明1602LCD采用原則14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口，各引腳接口闡明如表4.1

4.6總體硬件電路由以上單元電路組合而成系統(tǒng)總體硬件電路如圖4.10所示圖4.10系統(tǒng)總體硬件電路

5系統(tǒng)軟件設(shè)計5.1系統(tǒng)軟件總流程圖在系統(tǒng)軟件設(shè)計中，采用模塊化設(shè)計辦法，使得程序構(gòu)造清晰，便于此后進一步擴展系統(tǒng)功能。系統(tǒng)軟件有如下模塊構(gòu)成：主程序、時鐘中斷服務(wù)程序、數(shù)據(jù)采集解決子程序、顯示程序等。主程序重要完畢系統(tǒng)初始化，裝置自檢等任務(wù)。系統(tǒng)初始化某些涉及CPU各端口輸入輸出設(shè)立、外圍驅(qū)動、譯碼電路初始化、數(shù)據(jù)RAM初始化等。系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集解決子程序功能是采集各相電壓值、電流值。在定期中斷服務(wù)程序中重要進行頻率測量。系統(tǒng)總流程圖如下圖5.1所示圖5.1系統(tǒng)軟件流程圖5.2某些功能程序?qū)崿F(xiàn)5.2.1數(shù)據(jù)采集子程序流程圖設(shè)計原理：依照離散化公式可知，由一種周期內(nèi)不同步刻電壓、電流采樣值及每周期采樣點數(shù)可計算出電壓、電流、有功功率等值。工頻交流電原則頻率為50Hz，周期為20ms。依照80C5112MHz主頻和ADC080925μs轉(zhuǎn)換速度，采樣周期定為400μs，即一種周期內(nèi)采16個點。在1個信號周期內(nèi)對一相電壓、電流等時間間隔精確采樣16個點并把成果存入片外數(shù)據(jù)存儲器相應(yīng)存儲頁內(nèi)。數(shù)據(jù)采集流程圖如下圖5.2。圖5.2數(shù)據(jù)采集流程圖5.2.2數(shù)據(jù)解決程序流程圖電壓解決模塊:將電壓有效值公式（5-1）式（5-1）離散化，以一種周期內(nèi)有限個采樣電壓數(shù)字量來代替一種周期內(nèi)持續(xù)變化電壓函數(shù)值，則式（5-2）式（5-2）中：為相鄰兩次采樣時間間隔；為第m-1個時間間隔電壓采樣瞬時值；N為1個周期采樣點數(shù)。若相鄰兩采樣時間間隔相等，即為常數(shù)，考慮到,則有式（5-3）式（5-3）就是依照一種周期各采樣瞬時值及每周期采樣點數(shù)計算電壓信號有效值公式。依照式（5-3），咱們畫出電壓解決程序流程圖如圖5.3：圖5.3電壓解決流程圖電流解決模塊:同電壓計算辦法同樣，咱們可以得到電流有效值公式（5-4）式（5-4）咱們畫出電流解決流程圖如圖5.4：圖5.4電流解決流程圖頻率測量模塊:對于頻率測量，本設(shè)計擬采用中斷方式。下面畫出頻率測量流程圖，如圖5.5圖5.5頻率測量流程圖對頻率測量是將交流信號經(jīng)OP07電壓比較器變成方波后送到80C51P3.2腳（外中斷0），由89C51計數(shù)器0（工作方式1計數(shù)初值為0）在中斷觸發(fā)后對80C51（采用12MHz晶振）內(nèi)部時鐘進行計數(shù)。設(shè)立中斷觸發(fā)方式為邊沿觸發(fā)方式，因此當(dāng)方波由高電平變?yōu)榈碗娖綍r觸發(fā)中斷，隨后先停止計數(shù)器計數(shù)，讀出計數(shù)器計數(shù)值，隨后將計數(shù)器清零，等待下次計數(shù)。用計數(shù)值乘以單片機內(nèi)部時鐘周期就得到被測方波計數(shù)內(nèi)周期，因此要測量工屢屢率就是。下一步啟動計數(shù)器，開始下一次計數(shù)，直到中斷結(jié)束。該辦法存在這一定誤差，由于在中斷第一次被觸發(fā)后，計數(shù)器內(nèi)值有也許是個隨機值，用該值計算所得頻率就有也許偏高或偏低。因此在測量多次后，對所有成果進行數(shù)字濾波，去掉偏大值和偏小值就可以克服該缺陷。功率因數(shù)測量模塊:在三相電網(wǎng)功率因數(shù)測量中，普通假設(shè)電網(wǎng)是三相平衡，此時任意一相功率因數(shù)就相稱于三相系統(tǒng)功率因數(shù)。由于測量單相功率因數(shù)需要中性點（如果采用三相四線制），在某些應(yīng)用場合有很大不便，因而本設(shè)計擬通過采樣三相中一相電流以及此外兩相線電壓之間相位差來得到三相系統(tǒng)功率因數(shù)檢測辦法。由于運用該辦法測量功率因數(shù)接線方式有12種，每種接線方式相位關(guān)系又不同樣，因此功率因數(shù)計算以及超前滯后判斷辦法也有些差別。本設(shè)計運用電網(wǎng)三相電壓、電流間相位角關(guān)系，通過直接檢測相電流相鄰方波信號上升沿時間差以及相電流和線電壓相鄰兩個方波上升沿時間差，來擬定功率因數(shù)以及功率因數(shù)超前滯后狀況，從而得到了一種與接線無關(guān)三相功率因數(shù)檢測辦法。1工作原理設(shè)三相電壓分別為、、，電流分別為、、，假設(shè)電網(wǎng)三相平衡，則它們表達式如下：上式中，表達每相電壓幅值，表達每相電流幅值，ω表達角頻率，φ表達相電流滯后相電壓相角（功率因數(shù)角）。由此可以得到：其中，表達負(fù)Ａ相電流，表達負(fù)B相電流，表達負(fù)C相電流?？梢?，采用其中一相相電流和此外兩相線電壓之間相位差來測量功率因數(shù)接線方式有１２種，分別為：，；，；，；，；，；，；，；，；，；，；，；，。下面以、I型接線和、II型接線兩種接線方式來討論φ計算。(1)I型接線φ計算設(shè)α為滯后相角，由于滯后相角為φ，而滯后相角為，因此有。針對三種負(fù)載狀況，α表達式如下：在電路設(shè)計中，若把Ａ相相電流和線電壓采樣信號放大后，再進行上升沿過零觸發(fā)，即可得到反映相位方波信號。針對純阻性負(fù)載、容性負(fù)載和感性負(fù)載，通過上升沿過零觸發(fā)后可得到相電流和線電壓方波信號，從上到下分別為相電流與線電壓正弦波、上升沿過零觸發(fā)后方波、純阻性負(fù)載電流與電壓上升沿時間差、容性負(fù)載電流與電壓上升沿時間差、感性負(fù)載電流與電壓上升沿時間差。τ為相電流與線電壓上升沿時間差，τ寬度隨φ變化而變化設(shè)Ｔ為正弦波周期，則τ和Ｔ滿足下面表達式：顯然，。依照α與φ關(guān)系，可以得到：因而，針對Ａ。相電流和線電壓接線方式，超前滯后判斷和相位角絕對值｜φ｜計算表達式如下：，超前；，滯后；（5-5）(2)II型接線計算設(shè)α為滯后相角，由于滯后相角為φ，而滯后相角為，因此。針對三種負(fù)載狀況，有如下表達式：同理，此時τ和Ｔ滿足下面表達式：顯然，°。依照α與φ角關(guān)系，可以得到：因而，針對Ａ相電流和線電壓接線方式，超前滯后判斷和相位角絕對值｜φ｜計算表達式如下：，超前；，滯后；（5-6）(3)與接線無關(guān)功率因數(shù)測量原理采用同樣分析辦法，可以發(fā)現(xiàn)，；，；，；，；，等五種接線方式相對位置波形圖與，接線方式同樣，其他計算同式（4.5）；而，；，；，；，；，等五種接線方式相對位置波形圖與，接線方式同樣，其他計算同式（5-6）。因而，直接檢測相電流兩個相鄰方波信號上升沿時間差，即可得到周期Ｔ；檢測相電流線電壓相鄰兩個上升沿過零觸發(fā)方波上升沿時間差，即可得屆時間τ；依照τ落在周期Ｔ范疇可擬定接線方式是屬于Ｉ型還是Ⅱ型，然后參照相應(yīng)計算公式可以很容易算出相位角φ以及超前滯后狀況，從而得到三相系統(tǒng)功率因數(shù)。依照上述原理，咱們畫出功率因數(shù)測量模塊流程圖如圖5.6。T0選用計數(shù)功能，工作方式1，測量相電流兩個相鄰方波信號上升沿時間差，記為TT1選用技術(shù)功能，工作方式1，測量相電流線電壓相鄰兩個上升沿過零觸發(fā)方波上升沿時間差，記為τ。圖5.6功率因數(shù)測量流程圖

6結(jié)論本論文對交流采樣長處、原理和算法等方面作了全面分析，設(shè)計出了以AT89C51單片機為核心部件電力監(jiān)控交流采樣系統(tǒng)?？傮w工作涉及有系統(tǒng)總體軟件設(shè)計、各模塊程序設(shè)計和程序?qū)崿F(xiàn)及最后軟硬件結(jié)合上機調(diào)試。軟件設(shè)計時，依照系統(tǒng)總規(guī)定和硬件設(shè)計時選取芯片，查閱有關(guān)資料，研究有關(guān)算法，擬定了系統(tǒng)總軟件流程。在各功能模塊設(shè)計中，逐漸細(xì)化算法，分析各種算法優(yōu)缺陷，結(jié)合自己軟件編寫能力擬定了最后模塊軟件編寫流程圖。軟件編程，程序用匯編語言完畢。本論文運用單片機設(shè)計了測量交流電壓和電流實時值系統(tǒng)。但由于單片機工作環(huán)境惡劣，因此咱們必要要考慮其抗干擾能力。竄入單片機測量系統(tǒng)干擾，其頻譜往往很寬，并且具備隨機性，采用硬件抗干擾辦法，只能抑制某個頻率段干擾，仍有某些干擾會侵入系統(tǒng)。因而還需要采用軟件抗干擾辦法。軟件抗干擾技術(shù)所研究重要內(nèi)容，其一是采用軟件辦法抑制疊加在模仿輸入信號上噪聲影響，如數(shù)字濾波技術(shù)；其二是由于干擾而使運營程序發(fā)生混亂，導(dǎo)致程序亂飛或陷入死循環(huán)時，采用使程序納入正軌辦法，如軟件冗余、軟件陷阱“看門狗”技術(shù)。致謝歷時四個月畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了。在畢業(yè)設(shè)計整個過程中，我查閱了好多資料和書籍，深化了此前所學(xué)知識，同步又學(xué)到了諸多新知識。畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)四年所學(xué)知識綜合運用，也是理論走向?qū)嵺`第一步，為我此后走上工作崗位奠定了基本。一方面要衷心感謝但愿教師耐心指引。從最初論文選題、信息收集到論文撰寫工作都是在但愿教師全面而詳細(xì)指引下進行。在做畢業(yè)設(shè)計前期，但愿教師耐心指點，讓我明白總體框架，而后又不厭其煩指出設(shè)計中局限性和解決辦法，以及特別細(xì)心修改論文，教師這種踏實工作作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度備受感激。在此，特向但愿教師表達我深深敬意。同步，感謝新疆大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院為我創(chuàng)造良好學(xué)習(xí)條件，使我在最后畢業(yè)設(shè)計中學(xué)到了知識，使我能順利完畢畢業(yè)設(shè)計；感謝科學(xué)技術(shù)學(xué)院各位教師對我曾經(jīng)培養(yǎng)和關(guān)懷；感謝給過我協(xié)助所有朋友們，祝你們前程似錦！鑒于本人水平有限，難免浮現(xiàn)某些錯誤，但愿各位教師賜教，在此向人們表達由衷感謝。參照文獻［1］李廣第單片機基本．北京:北京航空航天大學(xué)出版社,1994［2］李廣第智能儀表設(shè)計原理及應(yīng)用．北京:北京國防工業(yè)出版社，1994［3］李朝青單片機原理與接口技術(shù)．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994［4］李華MCS-51系列單片機實用接口技術(shù).北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1993［5］王長胤單片機扳機原理與應(yīng)用．武漢．武漢大學(xué)出版社．1993［6］周明天、汪文勇著TCP/IP網(wǎng)絡(luò)原理與技術(shù)［Ｍ］．清華大學(xué)出版社，1993［7］竇振中單片機外圍器件實用手冊――存儲器．北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1998［8］孫傳友、孫曉斌感測技術(shù)基本．高等教誨出版社．[9]洪慧娜、李曉明電力系統(tǒng)基波交流采樣頻率修正“三點”算法[J].高電壓技術(shù)，[10]張輝宜、周秀麗基于實時操作系統(tǒng)電力參數(shù)檢測技術(shù)[J].中華人民共和國儀器儀表，

附錄系統(tǒng)源程序：ORG0000HLJMPMAINORG00DFHLJMPPLMAIN：MOVTMOD，#15HMOVIEOOH;關(guān)中斷SMPA：MOVR0,#00H;A相電壓、電流采樣子程序,相數(shù)選取初始化MOVR2，#80H;RTEA：MOVA，R0MOVP2，AMOVR7,#00HMOVR1，21HAD12A：MOVR0，00HMOVA，R0SHA：JNB00H，SHANOPNOPNOPCLRP2.0MOVP3,#3FH;起動A/D轉(zhuǎn)換AD1A：JBP1.3，AD1ASETBP2.0LCALLDATAMOVR0,0CH；切換到電流信號MOVA，R0MOVP2，ACLRP2.0MOVP3,#3FH;啟動A/D轉(zhuǎn)換AD2A：JBP1.3，AD2A;INCR2;SETBP2.0LCALLDATAINCR7INCR1INCR1CJNER7，#10H，AD12NOPNOPNOPINCR0INCR2SMPB：MOVR0,#80H;B相電壓、電流采樣子程序相數(shù)選取初始化MOVR2，#82H；RTEB：MOVA，R0MOVP2，AMOVR7，#00HMOVR1，21HAD12B：MOVR0，80HMOVA，R0SHB：JNB00H，SHBNOPNOPNOPCLRP2.0MOVP3，#3FHAD1B：JBP1.3，AD1BSETBP2.0LCALLDATAMOVR0，20HMOVA，R0MOVP2，ACLRP2.0MOVP3，#3FHAD2B：JBP1.3，AD2B；INCR2；SETBP2.0LCALLDATAINCR7INCR1INCR1CJNER7，#10H，AD12NOPNOPNOPINCR0INCR2SMPC：MOVR0，#40H；B相電壓電壓、電流采樣子程序相數(shù)選取初始化MOVR2，#84H；RTEC：MOVA，R0MOVP2，AMOVR7，#00HMOVR1，21HAD12C：MOVR0，40HMOVA，R0SHC：JNB00H，SHCNOPNOPNOPCLRP2.0MOVP3，#3FHAD1C：JBP1.3，AD1CSETBP2.0LCALLDATAMOVR0，0A0HMOVA，R0MOVP2，ACLRP2.0MOVP3，#3FHAD2C：JBP1.3，AD2C；INCR2；SETBP2.0LCALLDATAINCR7INCR1INCR1CJNER7，#10H，AD12NOPNOPNOPINCR0INCR2MOVR1，21HCJNER1，#03H，RTECMOVIE,9FH;開中斷LCALLPLPL：MOVTMOE，#15H；頻率測量子程序：MOVTH0，#FFHMOVTL0，#80HMOVTH1，#00HMOVTL1，#00HSETBTR0SETBTR1LP1：JBCTF0，LP2AJMPLP1：循環(huán)等待LP2：CLRTR1CLRTR0：停止計時CLRTF0：清標(biāo)志位CLRTF1：清標(biāo)志位MOVR0，#50HMOV@R0，TL0:INCR0:MOV@R0，TH0:LCALLNDIV42NDIV42：MOVR5，0MOVR2，0MOVR3，51HMOVR4，50HMOVR6，#FFHMOVR7，#80HMOVA，R1PUSHAMOVB，#00HNDV421：MOVA，R2CLRCSUBBA，R7NOPNOPNOPMOVR1，AMOVA，R5SUBBA，R6NOPNOPNOPLJMP0000HJCNDV422MOVR5，AMOVA，R1MOVR2，AINCBSJMPNDV421NDV422：PUSHBMOVB，#10HNDV423：CLRCMOVA，R4RLCAMOVR4，AMOVA，R3RLCAMOVR3，AMOVA，R2RLCAMOVR2，AXCHA，R5RLCAXCHA，R5MOVF0，CCLRCSUBBA，R7MOVR1，AMOVA，R5SUBBA，R6NOPNOPNOPLJMP0000HJBF0，NCV424JCNDV425NCV424：MOVR5，AMOVA，R1MOVR2，AINCR4NDV425：DJNZB，NDV423NOPNOPNOPLJMP0000HPOPACLROVJNZNDV426SETBOVNDV426：XCHA，R2MOVR7，AMOVA，R5MOVR6，APOPAMOVR1，ARETU：MOVR7,10H；電壓電流計算子程序：MOVR1，#80HMOVAL，[80H];MOVBL，[80H];MULAB;NOPNOPNOPLJMP0000HADD[80H]，AL;電壓INCR1INCR1DECR7CJNER7，#0H，UNOPNOPNOPLJMP0000HMOVR2，80HLJMPNDIV31MOVR0，80HLJMPFSQRNOPNOPNOPLJMP0000HI：MOVR7，10H;MOVR1，#881HMOVAL，[81H];MOVBL，[81H];MULAB;NOPNOPNOPLJMP0000HADD[81H]，AL;//電流INCR1INCR1DECR7CJNER7，#0H，INOPNOPNOPLJMP0000HMOVR2，81HLJMPNDIV31MOVR0，81HLJMPFSQRNDIV31：MOVA，R2MOVB，R7DIVABNOPNOPNOPLJMP0000HPUSHAMOVR2，BMOVB，#10HNDV311：CLRCMOVA，R4RLCAMOVR4，AMOVA，R3RLCAMOVR3，AMOVA，R2RLCAMOVR2，AMOVF0，CCLRCSUBBA，R7JBF0，NDV312JCNDV31