基于單片機(jī)正弦波有效值測(cè)量儀表設(shè)計(jì)

1、 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新與實(shí)踐設(shè) 計(jì) 報(bào) 告題 目： 基于單片機(jī)正弦波有效值測(cè)量儀表設(shè)計(jì)院 （系）： 信息科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 電子信息工程 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 同組成員： 指導(dǎo)老師： 肖洪祥 職 稱： 副教授 設(shè)計(jì)方案（30分）樣機(jī)測(cè)試（40分）設(shè)計(jì)報(bào)告（30分）總 分2012年7月摘 要在實(shí)際中，有效值是應(yīng)用最廣泛的參數(shù)，電壓表的讀數(shù)除特殊情況外，幾乎都是按正弦波有效值進(jìn)行定度的。有效值獲得廣泛應(yīng)用的原因，一方面是由于它直接反映出交流信號(hào)能量的大小，這對(duì)于研究功率、噪聲、失真度、頻譜純度、能量轉(zhuǎn)換等是十分重要的；另一方面，它具有十分簡單的疊加性質(zhì)，計(jì)算起來極為方便。本文詳細(xì)介紹一個(gè)正弦波

2、有效值測(cè)量儀表設(shè)計(jì)，以STC89C52單片機(jī)為控制核心，由交流電壓采集模塊，正弦波轉(zhuǎn)方波模塊，AD轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊等構(gòu)成。系統(tǒng)采用交流電壓輸入信號(hào)，經(jīng)TLC372比較器和LM358放大器進(jìn)行信號(hào)采集，經(jīng)過AD0809進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，然后輸入到89C52單片機(jī)進(jìn)行交流電壓有效值的計(jì)算和測(cè)量，加上CD4049進(jìn)行正弦波轉(zhuǎn)換為方波，輸入到89C52單片機(jī)進(jìn)行頻率的計(jì)算和測(cè)量，結(jié)果用1602液晶顯示正弦波的有效值和頻率。 關(guān)鍵詞：交流電壓 有效值測(cè)量 AD0809 STC89C52Abstract In practice, the effective value is the most widely

3、used parameters, voltage meter except in special circumstances, are almost as effective value of sine wave for calibration. Effective value and widely applied reasons, partly because it directly reflects the AC signal energy, the study of power, noise, distortion, frequency spectrum purity, energy c

4、onversion is very important; on the other hand, it has a very simple superposition property, calculation is very convenient. This paper describes an effective value of sine wave measuring instrument design, using STC89C52SCM as control core, by the AC voltage acquisition module, sine wave to square

5、wave module, the AD conversion module, display module. The system adopts the AC input signal, the comparator TLC372and LM358 amplifier for signal acquisition, through AD0809 data sampling, and then input to the SCM 89C52AC voltage effective value calculation and measurement, and CD4049are converted

6、to square wave sine wave, input to the SCM 89C52frequency calculation and measurement, the results with the 1602 liquid crystal display sinusoidal RMS and frequency. Key words: Ac voltage RMS measurement AD0809 STC89C52目 錄1. 概述 1.1 題目名稱 1.2 功能和指標(biāo)要求 1.3相關(guān)情況概述2.技術(shù)方案 2.1有效值測(cè)量的方法 2.2設(shè)計(jì)思路 2.3總體技術(shù)方案3.硬件設(shè)計(jì)

7、 3.1信號(hào)采集電路 3.2正弦波轉(zhuǎn)方波電路 3.3 ADC0809電路 3.4單片機(jī)最小系統(tǒng)和1602顯示電路 3.5電源電路4.軟件設(shè)計(jì) 4.1 頻率測(cè)量 4.2幅度測(cè)量 4.3軟件測(cè)試1. 概述1.1 題目名稱 基于單片機(jī)的正弦波有效值測(cè)量儀表設(shè)計(jì)。1.2 功能和指標(biāo)要求 1）輸入交流電壓：5V50V；2）正弦頻率：50Hz±5Hz；3）檢測(cè)誤差：2%4）具有檢測(cè)啟動(dòng)按鈕和停止按鈕，按下啟動(dòng)按鈕開始檢測(cè)，按下停止按鈕 停止檢測(cè)；5）顯示方式：數(shù)字顯示當(dāng)前檢測(cè)的有效值。在停止檢測(cè)狀態(tài)下，顯示最后一次檢測(cè)到的有效值；6）顯示分辨率：0.1V7）工作電源：電網(wǎng)AC220V，要求在電網(wǎng)

8、電壓變化±15%范圍內(nèi)能夠正常工作。1.3相關(guān)情況概述 在日常的生產(chǎn)、生活和科研中，工頻電無處不在，所謂工頻就是電力供電系統(tǒng)交流電的頻率，我國國家規(guī)定工頻為50赫茲，即周期為0.02秒，英、美等國規(guī)定的工頻為60赫茲。因此，對(duì)工頻電的測(cè)量也是一個(gè)應(yīng)用廣泛的實(shí)際問題。傳統(tǒng)的測(cè)量儀器在使用時(shí)需要預(yù)先估計(jì)待測(cè)值的測(cè)量范圍，多數(shù)情況下都要從較大量程檔位逐次向小量程檔位切換，增加了操作的復(fù)雜性，且易發(fā)生誤操作損壞儀器。 近年來隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制日新月異更新。在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往作為一個(gè)核心部件來使用。電子計(jì)

9、算機(jī)的飛躍進(jìn)步，單片機(jī)的普及與推廣，為數(shù)字多用表智能化做出了貢獻(xiàn)。 作為重要的測(cè)量工具，工頻有效值多用表的發(fā)展可以說見證了現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和科技進(jìn)步。從傳統(tǒng)的模擬多用表，到現(xiàn)在精確度和靈敏度越來越高的數(shù)字儀表，多用表的發(fā)展可謂是日新月異。目前的工頻有效值多用表的設(shè)計(jì)大概可以分為以下幾類： （1）基于單片機(jī)的數(shù)字工頻有效值多用表，這類儀表中，最有代表性的是89C52系列的。由于8位機(jī)在價(jià)格和性能方面的優(yōu)點(diǎn)，這類儀表可以說是越來越成熟，并且能根據(jù)不同的場合選用不同的核心芯片來滿足實(shí)際的要求。 （2）將傳統(tǒng)測(cè)量方法和現(xiàn)代數(shù)字化測(cè)量方法有機(jī)結(jié)合起來，能適用于工頻交流電特征，同時(shí)也能適用于非工頻電參數(shù)測(cè)量

10、，以提高通用性。在這類系統(tǒng)中，由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)測(cè)量控制、數(shù)據(jù)分析處理、顯示和量程自動(dòng)轉(zhuǎn)化等功能；由CPLD器件和高速A/D芯片組成雙通道高速同步數(shù)據(jù)采集電路，由鎖相倍頻電路實(shí)現(xiàn)工頻周期內(nèi)均勻等樣間隔。2.技術(shù)方案2.1有效值測(cè)量的方法（1） 有效值的定義：時(shí)變量的瞬時(shí)值在給定時(shí)間間隔內(nèi)的均方根值。對(duì)于周期量，時(shí)間間隔為一個(gè)周期。（2）測(cè)量有效值有三種方案：方案一：采用二極管整流電路，再通過峰值檢波電路測(cè)得峰值，然后根據(jù)波形因數(shù)求得相應(yīng)的有效值。方案二：利用單片機(jī)控制A/D對(duì)一個(gè)周期內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行連續(xù)多點(diǎn)采樣，然后在軟件中根據(jù)有效值計(jì)算公式求均方根就可得到有效值。方案三：采用專用有效值檢測(cè)芯片如AD7

11、36直接將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換直流有效值信號(hào)。方案選擇：方案一硬件電路較復(fù)雜，且能測(cè)得的波形有限，對(duì)不同的波形還需根據(jù)其波形因數(shù)采取不同的換算關(guān)系。方案二軟件計(jì)算，編程難度不大，而方案三軟硬件都較簡單，但是資金投入比較大，故設(shè)計(jì)中選用方案二。2.2設(shè)計(jì)思路 本課題主要實(shí)現(xiàn)的是交流電壓有效值和頻率的測(cè)量，我們首先要對(duì)交流電壓進(jìn)行硬件采集，通過電壓比較器TLC372CP及其外圍電路，輸出信號(hào)源的峰值，再通過AD轉(zhuǎn)換輸入單片機(jī)，把采集到的數(shù)據(jù)通過軟件計(jì)算，求均方根即得交流電壓的有效值；第二個(gè)模塊則是測(cè)量頻率，對(duì)頻率的測(cè)量，我們應(yīng)該先把正弦波轉(zhuǎn)換為方波，利用STC89C52自帶的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0，T1來測(cè)量頻

12、率，T0用作定時(shí)器，工作在模式2（八位自動(dòng)重裝），定時(shí)1秒，T1則用來計(jì)數(shù)，工作在模式1（十六位定時(shí)器），一秒結(jié)束時(shí)輸出T1的值，即為頻率。然后輸出到LCD1602進(jìn)行顯示。2.3總體技術(shù)方案本實(shí)習(xí)的設(shè)計(jì)方案是采用STC89C52單片機(jī)芯片來做控制模塊，把采集到的正弦波幅度經(jīng)過ADC0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字，然后通過軟件編程計(jì)算實(shí)現(xiàn)幅度測(cè)量，把計(jì)算得到的正弦波有效值顯示在1602第一行。在采集正弦波幅度的同時(shí)，我們啟動(dòng)定時(shí)器，采集正弦波的的時(shí)間，通過軟件編程計(jì)算正弦波的頻率，把正弦波的頻率顯示在1602的第二行。STC8952單片機(jī)控制系統(tǒng)幅度采集電路ADC轉(zhuǎn)換1602顯示交流信號(hào)輸入頻率采集電路按

13、鍵控制電源輸入圖2-1 系統(tǒng)總框圖系統(tǒng)概述 本設(shè)計(jì)是基于STC89C52單片機(jī)的數(shù)字電壓表，并且能夠顯示頻率，主要運(yùn)用ADC0809芯片來進(jìn)行電壓從模擬量轉(zhuǎn)化到數(shù)字量，STC89C52單片機(jī)為控制核心，以1602為顯示器件。八位的A/D轉(zhuǎn)換器分辨率為0.0196，當(dāng)輸入電壓為5V時(shí)輸出數(shù)據(jù)為255。該系統(tǒng)主要包括四個(gè)模塊：電源（輸出+12、+5、-12、-5V），A/D轉(zhuǎn)換模塊，單片機(jī)控制模塊和液晶顯示模塊。電源模塊將220V、50HZ交流經(jīng)過變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓，穩(wěn)壓采用7812、7805、7912、7905穩(wěn)壓芯片實(shí)現(xiàn)。A/D模塊采用ADC0809對(duì)電壓進(jìn)行模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后輸

14、入到單片機(jī)，ADC0809采樣所需標(biāo)準(zhǔn)頻率設(shè)定為500KHZ，通過單片機(jī)的ALE端，可以輸出2MHZ頻率，再利用74LS74進(jìn)行四分頻，即可得基準(zhǔn)頻率。主控模塊以單片機(jī)及其外圍電路構(gòu)成控制A/D采樣，進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，最后由液晶輸出顯示。3.硬件設(shè)計(jì)3.1信號(hào)采集電路 我們選用的是TLC372和2個(gè)LM358芯片組成信號(hào)采集電路，TLC372是雙路差動(dòng)比較器，LM358放大器是比較電路的核心器件，LM358是適合于電池供電的低功耗器件，有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益的、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器。兩片LM358配合使用就能夠?qū)⑤斎刖€圈的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成雙極性的電壓信號(hào)輸出，可以用于單片機(jī)控制的存儲(chǔ)器中待機(jī)波

15、形與實(shí)時(shí)采樣波形數(shù)據(jù)的比較辨別。圖3.1信號(hào)采集電路3.2正弦波轉(zhuǎn)方波電路測(cè)量正弦波頻率的方法有很多種，但是我們一般選用過零比較器或施密特觸發(fā)器把正弦波轉(zhuǎn)換為方波，再進(jìn)行方波的頻率測(cè)量。本模塊由8050三極管將要測(cè)量的交流電壓的頻率進(jìn)行放大，經(jīng)過反相器CD4049，對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換為方波，以便單片機(jī)采集信號(hào)并測(cè)量。CD4049是一塊COMS金屬/非金屬氧化物半導(dǎo)體數(shù)字集成電路,通用性非常強(qiáng)，應(yīng)用很廣泛，主要功能是對(duì)數(shù)字信號(hào)倒相、對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，對(duì)不規(guī)則數(shù)字信號(hào)進(jìn)行整形或波形變換，信號(hào)放大等，通過組合和設(shè)置阻容反饋，可以非常容易的制作信號(hào)發(fā)生、信號(hào)緩沖放大、單穩(wěn)觸發(fā)、雙穩(wěn)觸發(fā)、延時(shí)控制裝置

16、等。 圖3.2正弦波轉(zhuǎn)方波原理圖圖3.3正弦波轉(zhuǎn)方波仿真圖3.3 ADC0809電路ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。ADC0809由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。74LS74是一個(gè)雙D觸發(fā)器，將單片機(jī)ALE端的信號(hào)四分頻后，提供給ADC0809做基準(zhǔn)頻率。圖

17、3.4 ADC0809轉(zhuǎn)換電路 3.4單片機(jī)最小系統(tǒng)和1602顯示電路 系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)作為主控制器，LCD1602液晶顯示電壓有效值和頻率。AT89C52具有功能強(qiáng)、體積小、成本低、功耗小等特點(diǎn)，它可單獨(dú)地完成現(xiàn)代工業(yè)控制所要求的智能化控制功能，能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。系統(tǒng)顯示采用常用的字16字X2行的字符型液晶模塊，其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等諸多優(yōu)點(diǎn)，使得在各類儀表和低功耗系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。與數(shù)碼管相比該模塊還有位數(shù)多、顯示內(nèi)容豐富、程序簡單等優(yōu)勢(shì)。應(yīng)用接口電路如圖所示，包括單片機(jī)、復(fù)位電路、晶振電路、LCD1602,

18、按鍵控制電路。LCD1602由單片機(jī)P3.5控制RS端，由P3.4控制E使能端，RW接地，由單片機(jī)P0口進(jìn)行輸出數(shù)據(jù)控制。 如圖所示，我們?cè)O(shè)置S2為啟動(dòng)鍵，當(dāng)S2被按下，則系統(tǒng)開始采樣信號(hào)，并計(jì)算交流電壓的有效值；S3為停止鍵，當(dāng)S3被按下，則將最終的正弦波有效值顯示在液晶的第一行，第二行顯示正弦波的頻率。 當(dāng)測(cè)量電壓超出我們需要測(cè)量的范圍時(shí)，則給P3.7口一個(gè)低電平啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。當(dāng)按下復(fù)位鍵，系統(tǒng)則回復(fù)最初的等待測(cè)量狀態(tài)。圖3.5 單片機(jī)最小系統(tǒng)和1602液晶顯示(1)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)STC89C52單片機(jī)內(nèi)部帶有時(shí)鐘電路，因此，振蕩電路比較簡單，只需要在片外通過XTAL1和XTAL2引腳接入定

19、時(shí)控制元件（晶體振蕩器和電容），即可構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。本設(shè)計(jì)選擇的內(nèi)部振蕩電路的外部電路如圖所示。圖3.6 晶振電路 振蕩頻率為12MHz，時(shí)鐘發(fā)生器是一個(gè)2分頻觸發(fā)器電路，它將振蕩器的信號(hào)頻率FOSC除以2，向CPU提供了兩相時(shí)鐘信號(hào)。ADC0809正常工作需要提供10KHz到1MHz范圍的外部時(shí)鐘，如果單獨(dú)設(shè)計(jì)時(shí)鐘產(chǎn)生電路，會(huì)增加電路的復(fù)雜程度。AT89S52單片機(jī)的地址鎖存器允許信號(hào)ALE輸出頻率為系統(tǒng)頻率的1/6，經(jīng)D觸發(fā)器二分頻后可獲得1/12系統(tǒng)時(shí)鐘頻率。如果單片機(jī)時(shí)鐘頻率采用12MHz，則ALE引腳的輸出頻率為2MHz，再經(jīng)二分頻后為1MHz，符合ADC0809對(duì)時(shí)鐘頻率

20、的要求。如果單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為6MHz，雖然二分頻后得到的時(shí)鐘頻率滿足要求，但是其單片機(jī)的工作速度較慢，所以單片機(jī)的時(shí)鐘頻率采用12MHz的。（2）復(fù)位電路設(shè)計(jì) 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是將程序計(jì)數(shù)器PC初始化為0000H，使得單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。在運(yùn)行中，外界干擾等因素可使單片機(jī)的程序陷入死循環(huán)狀態(tài)。為擺脫困境，可將單片機(jī)復(fù)位，以重新啟動(dòng)。復(fù)位也使得單片機(jī)退出低功耗工作方式而進(jìn)入正常工作狀態(tài)。 復(fù)位電路雖然簡單，但其作用非常重要，一個(gè)單片機(jī)能否正常運(yùn)行，首先要檢測(cè)是否能復(fù)位成功。在復(fù)位電路中，RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)振

21、蕩周期以上，若使用頻率為6MHz的晶振，則復(fù)位信號(hào)要持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過4us才能完成復(fù)位操作。故本設(shè)計(jì)使用12MHz的晶振。其電路如圖所示。圖3.7 復(fù)位電路3.5電源電路 整流電路采用單相全波整流電路，器件選用二極管構(gòu)成的整流橋堆。濾波電路采用電容濾波，即在整流電路的負(fù)載上并聯(lián)一個(gè)電容，電容為50V，2200F的極性大電容。本電路主要由220V交流電壓，經(jīng)18V變壓器輸入到電路中，經(jīng)過LM7812、LM7912、LM7805、LM7905四個(gè)穩(wěn)壓芯片的壓降，各輸出±12V和±5V直流電壓。供電部分有四組電壓輸出，其電路結(jié)構(gòu)基本一樣。有變壓器、橋式整流、濾波和穩(wěn)壓等部分組成。圖

22、3.8電源原理圖圖3.9 電源仿真圖如圖，輸出電壓為±12V、+5.01V、-5.02V4.軟件設(shè)計(jì) 4.1 頻率測(cè)量 軟件測(cè)頻的原理歸結(jié)成一句話，就是“在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)”。被測(cè)信號(hào)，通過輸入通道的放大器放大后，進(jìn)入整形器加以整形變?yōu)榫匦尾?，并送入主門的輸入端3。由晶體振蕩器產(chǎn)生的基頻，按十進(jìn)制分頻得出的分頻脈沖，經(jīng)過基選通門去觸發(fā)主控電路，再通過主控電路以適當(dāng)?shù)木幋a邏輯便得到相應(yīng)的控制指令，用以控制主門電路選通被測(cè)信號(hào)所產(chǎn)生的矩形波，至十進(jìn)制計(jì)數(shù)電路進(jìn)行直接計(jì)數(shù)和顯示。若在一定的時(shí)間間隔T內(nèi)累計(jì)周期性的重復(fù)變化次數(shù)N，則頻率的表達(dá)式為式： （1）圖1說明了測(cè)頻的原理及

23、誤差產(chǎn)生的原因。時(shí)基信號(hào) 待測(cè)信號(hào) 丟失（少計(jì)一個(gè)脈沖） 計(jì)到N個(gè)脈沖 多余（比實(shí)際多出了0.x個(gè)脈沖）圖4.1測(cè)頻原理在圖4.1中，假設(shè)時(shí)基信號(hào)為1KHZ，則用此法測(cè)得的待測(cè)信號(hào)為1KHZ×5=5KHZ。但從圖中可以看出，待測(cè)信號(hào)應(yīng)該在5.5KHZ左右，誤差約有0.5/5.59.1%。這個(gè)誤差是比較大的，實(shí)際上，測(cè)量的脈沖個(gè)數(shù)的誤差會(huì)在±1之間。假設(shè)所測(cè)得的脈沖個(gè)數(shù)為N，則所測(cè)頻率的誤差最大為=1（N-1）*100%。顯然，減小誤差的方法，就是增大N。本頻率計(jì)要求測(cè)頻誤差在1以下，則N應(yīng)大于1000。通過計(jì)算，對(duì)1KHZ以下的信號(hào)用測(cè)頻法，反應(yīng)的時(shí)間長于或等于10S，。由

24、此可以得出一個(gè)初步結(jié)論：測(cè)頻法適合于測(cè)高頻信號(hào)。頻率計(jì)數(shù)器嚴(yán)格地按照公式進(jìn)行測(cè)頻4。由于數(shù)字測(cè)量的離散性，被測(cè)頻率在計(jì)數(shù)器中所記進(jìn)的脈沖數(shù)可有正一個(gè)或負(fù)一個(gè)脈沖的量化誤差，在不計(jì)其他誤差影響的情況下，測(cè)量精度將為： 應(yīng)當(dāng)指出，測(cè)量頻率時(shí)所產(chǎn)生的誤差是由N和T倆個(gè)參數(shù)所決定的，一方面是單位時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)越多時(shí)，精度越高，另一方面T越穩(wěn)定時(shí)，精度越高。為了增加單位時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)脈沖的個(gè)數(shù)，一方面可在輸入端將被測(cè)信號(hào)倍頻，另一方面可增加T來滿足，為了增加T的穩(wěn)定度，只需提高晶體振蕩器的穩(wěn)定度和分頻電路的可靠性就能達(dá)到。上述表明，在頻率測(cè)量時(shí)，被測(cè)信號(hào)頻率越高，測(cè)量精度越高。 圖4.2 頻率測(cè)量流程圖

25、頻率測(cè)量模塊程序：#include<reg52.h>#include<intrins.h>#include"LCD1602_8.H"unsigned char k8;unsigned int num;unsigned char i;unsigned long x,t;void main(void)lcd_init();TMOD=0x25;/T0計(jì)數(shù)T1定時(shí)TH0=0x00;/計(jì)數(shù)值清零TL0=0x00;TH1=0x06;/250us TL1=0x06;while(1) x=(t<<16)+TH0*256+TL0;while(x/10)ki

26、=x%10;x/=10;i+;ki=x;lcd_pos(4,1);for(i=7;i!=0;i-)lcd_wdat(ki+48);lcd_wdat(ki+48); lcd_wdat(' '); lcd_wdat('H'); lcd_wdat('z');void t0(void) interrupt 1 using 1t+;void t1(void) interrupt 3 using 3num+;if(num=4000) TR0=0;TR1=0;4.2幅度測(cè)量有效值測(cè)量方法： 交流電是幅度隨時(shí)間變化而變化的正弦波，電壓有效值就是電壓的均方根值，它

27、的計(jì)算方法是先平方、再平均、然后開方。工頻交流電是50Hz,每個(gè)周期為 20mS,可以在固定的時(shí)間間隔T (如200uS)取電壓即時(shí)值 U, 然后累加 U*U 的值,一段時(shí)間后(整倍周期數(shù))把累加值取平均值再開方就可以得到這段時(shí)間內(nèi)的電壓有效值了。 公式如下： （1）這里，為信號(hào)的有效值，T為測(cè)量時(shí)間，是一個(gè)時(shí)間的函數(shù)，但不一定是周期性的。對(duì)等式兩邊進(jìn)行平方得： （2）右邊的積分項(xiàng)可以用一個(gè)平均來近似 （3）這樣式（2）可以簡化為： （4）等式兩邊除以得： （5）圖4.3 幅度測(cè)量流程圖幅度測(cè)量模塊程序：#include<reg52.h>#include<intrins.h&

28、gt;#include"LCD1602_8.H"unsigned char k8,j8;unsigned int num,a ,fudu;unsigned char i;unsigned long x,t,z; float s; void xianshi() fudu=8; s=fudu*0.135; a= s*1000; j0= a/10000; j1=a%10000/1000; j2=a%1000/100; j3=a%100/10; j4=a%10; lcd_pos(2,0);lcd_wdat(j0+48); lcd_pos(3,0);lcd_wdat(j1+48);l

29、cd_pos(4,0);lcd_wdat('.'); lcd_pos(5,0); lcd_wdat(j2+48);lcd_pos(6,0); lcd_wdat(j3+48); lcd_pos(7,0); lcd_wdat(j4+48);lcd_pos(8,0);lcd_wdat(' '); lcd_pos(9,0);lcd_wdat('V'); void t0(void) interrupt 1 using 1t+;void t1(void) interrupt 3 using 3num+;if(num=3720) TR0=0;TR1=0; vo

30、id main(void)lcd_init();TMOD=0x25;/T0計(jì)數(shù)T1定時(shí)TH0=0x00;/計(jì)數(shù)值清零TL0=0x00;TH1=0x06;/250usTL1=0x06;ET0=1;ET1=1;EA=1;IE=0x8a;TR0=1;TR1=1;TCON=0x50;PT1=1;/T1優(yōu)先級(jí)最高 while(1)xianshi(); 圖4.4 程序總流程圖4.3軟件測(cè)試通過軟件仿真，輸入不同的交流電壓和不同的頻率，我們都可以在LCD1602上面看到測(cè)試得到的結(jié)果，通過計(jì)算可以得到測(cè)量結(jié)果的絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差，根據(jù)此結(jié)果，我們可以知道我們?cè)O(shè)計(jì)的電路的準(zhǔn)確度與實(shí)習(xí)要求的準(zhǔn)確度相差多大。圖4

31、.5 總仿真圖軟件仿真，當(dāng)我們輸入20V 50Hz交流電時(shí)，結(jié)果圖4.5 總仿真示例1軟件仿真，當(dāng)我們輸入15V 45Hz交流電時(shí)，結(jié)果如圖 圖4.6 總仿真示例2表4.1 仿真數(shù)據(jù)處理表4.1仿真電壓數(shù)據(jù)輸入電壓（V）真實(shí)有效值（V）顯示有效值(V) 絕對(duì)誤差（V）實(shí)際相對(duì)誤差（%）1510.60810.2600.3483.2801611.31510.9350.3803.3581712.02211.6100.4123.4271812.72912.2850.4443.4881913.43712.9600.4773.5492014.14413.6350.5093.5982114.85114.2900.5613.77