基于單片機的工頻電壓電流表的設(shè)計

檢測系統(tǒng)實習(xí)報告題目：基于單片機的工頻電壓（電流）表的設(shè)計姓名：院（系）：專業(yè)：指導(dǎo)教師：職稱：評閱人：職稱：年月摘要在實際中，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行定度的。有效值獲得廣泛應(yīng)用的因素，一方面是由于它直接反映出交流信號能量的大小，這對于研究功率、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，它具有十分簡樸的疊加性質(zhì)，計算起來極為方便。本文具體介紹了一個數(shù)字工頻電壓、電流表設(shè)計，以AT89S52單片機為控制核心，由電壓、電流傳感器模塊，真有效值測量模塊，信號調(diào)理模塊，AD采集模塊及控制、顯示模塊等構(gòu)成。系統(tǒng)采用電壓、電流互感器對輸入信號進行降壓解決，經(jīng)AD736轉(zhuǎn)換得到原信號的真有效值，由TLC549轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后送入單片機內(nèi)進行簡要的數(shù)據(jù)解決并將結(jié)果通過LCD實時顯示，達成了較好的性能指標。關(guān)鍵詞：工頻數(shù)字電壓（電流）表真有效值A(chǔ)D736TLC549AT89S52AbstractInpractice,RMSisthemostwidelyusedparameters.Exceptinspecialcircumstances,voltagemeterreadingsalmostallcarriedoutbytheRMSofsinewave.ThereasonsofRMSiswidelyavailable,ontheonehand,becauseitdirectlyreflectsthesizeoftheexchangeofsignalenergy,whichthestudyofpower,noise,distortion,spectrumpurity,energyconversion,suchasitisveryimportant;Ontheotherhand,ithasaverysimplesuperpositionofthenatureofthecalculationwillbeextremelyconvenient.Thedesignofsingle-chipAtmelCorporationAT89S52ascontrolcore,bythecurrentsensormodule,TrueRMSmeasurementmodules,signalconditioningmodules,ADacquisitionandcontrolmodule,displaymodule.Systemusesacurrentsensorcircuitforstep-downoftheinputsignalprocessing,hasbeenconvertedbytheoriginalAD736TrueRMSsignalbytheTLC549convertintosingle-chipdigitalconductedafterthebriefandtheresultsofdataprocessinginrealtimethroughtheLCDdisplay,achieveabetterperformance.Keyword:Digitalvoltage(current)meterTrueRMSAD736TLC549 AT89S52目錄第一章緒論 1§1.1選題背景及意義 1§1.2系統(tǒng)設(shè)計任務(wù) 1第二章系統(tǒng)總體設(shè)計 2§2.1方案論證與比較 22.1.1電壓、電流變換部分 22.1.2有效值測量部分 2§2.2系統(tǒng)總體設(shè)計 2第三章硬件設(shè)計 4§3.1傳感器電路設(shè)計 43.1.1電壓互感器 43.1.2電流互感器 4§3.2真有效值轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 53.2.1電壓、電流切換電路 53.2.2真有效值測量電路 6§3.3信號調(diào)理電路設(shè)計 7§3.4A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 7§3.5單片機及顯示電路設(shè)計 9第四章軟件設(shè)計 10§4.1LCD1602液晶顯示程序 10§4.2A/D轉(zhuǎn)換程序 10§4.3主程序設(shè)計 12第五章系統(tǒng)調(diào)試及誤差分析 13§5.1系統(tǒng)調(diào)試及測試結(jié)果 135.1.1AD736測試結(jié)果 135.1.2OP07測試結(jié)果 135.1.3TLC549測試結(jié)果 135.1.4工頻電壓測量精度 145.1.5工頻電流測量精度 14§5.2誤差分析 14§5.3改善方法 15結(jié)束語 16致謝 17參考文獻 18附錄 19附錄一完整電路圖 19附錄二程序清單 20第一章緒論§1.1選題背景及意義 在平常的生產(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，對工頻電的測量也是一個應(yīng)用廣泛的實際問題。傳統(tǒng)的測量儀器在使用時需要預(yù)先估計待測值的測量范圍，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，增長了操作的復(fù)雜性，且易發(fā)生誤操作損壞儀器。近年來隨著計算機在社會領(lǐng)域的滲透，單片機的應(yīng)用正在不斷地走向進一步，同時帶動傳統(tǒng)控制日新月異更新。在實時監(jiān)測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往作為一個核心部件來使用。電子計算機的奔騰進步，單片機的普及與推廣，為數(shù)字多用表智能化做出了奉獻。作為重要的測量工具，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)計大約可以分為以下幾類：（1）基于單片機的數(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位機在價格和性能方面的優(yōu)點，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際的規(guī)定。（2）將傳統(tǒng)測量方法和現(xiàn)代數(shù)字化測量方法有機結(jié)合起來，能合用于工頻交流電特性，同時也能合用于非工頻電參數(shù)測量，以提高通用性。在這類系統(tǒng)中，由單片機實現(xiàn)測量控制、數(shù)據(jù)分析解決、顯示和量程自動轉(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，由鎖相倍頻電路實現(xiàn)工頻周期內(nèi)均勻等樣間隔?！?.2系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)題目：基于單片機的工頻電壓（電流）表的設(shè)計1.設(shè)計任務(wù)：（1）基本任務(wù)（必做）：了解工頻電壓有效值的檢測原理，設(shè)計及制作電路，實現(xiàn)對50Hz，220V交流電壓有效值的檢測及顯示；（2）擴展部分（選做）：實現(xiàn)對50Hz，220V交流電流有效值的檢測及顯示。2.性能指標：誤差：±5%第二章系統(tǒng)總體設(shè)計§2.1方案論證與比較2.1.1電壓、電流變換部分由于系統(tǒng)測量的是220V交流電有效值以及0~5A工頻電流有效值，需將大電壓、大電流變換為小電壓、電流后才干進行測量。變換電路有以下兩種方案：方案一：采用串聯(lián)電阻分壓，該方法精度不高，輸入輸出無隔離，電阻損耗的功率較大。方案二：采用電壓互感器，電壓互感器運用的是電磁感應(yīng)的原理，轉(zhuǎn)換精度高，輸入輸出處在隔離狀態(tài)，控制電壓比容易。經(jīng)上述比較，方案二明顯優(yōu)于方案一，故本文選用方案二，采用電壓互感器作為電壓變換電路。2.1.2有效值測量部分測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：運用單片機控制A/D對一個周期內(nèi)的信號進行連續(xù)多點采樣，然后在軟件中根據(jù)有效值計算公式，運用傅里葉變換等算法積分求平均得到有效值。方案三：采用專用有效值檢測芯片如AD736直接將交流信號轉(zhuǎn)換直流有效值信號。方案一硬件電路較復(fù)雜，且能測得的波形有限，對不同的波形還需根據(jù)其波形因數(shù)采用不同的換算關(guān)系。方案二軟件算法過于復(fù)雜，編程難度較大，而方案三軟硬件都較簡樸，故設(shè)計中選用方案三。§2.2系統(tǒng)總體設(shè)計系統(tǒng)運用電壓/電流互感器和I/V變換電路將工頻電壓/電流轉(zhuǎn)換為弱電壓。由模擬開關(guān)選擇電壓或者電流通道，由此得到的仍然是交流信號，然后進行有效值轉(zhuǎn)換，即可得直流信號。由于信號幅值偏小，通過放大電路后，進行A/D轉(zhuǎn)換，所得數(shù)字信號送入單片機進行數(shù)據(jù)解決，然后顯示。系統(tǒng)總體框圖如圖2-1所示。單片機信號調(diào)理顯示有效值轉(zhuǎn)換模擬單片機信號調(diào)理顯示有效值轉(zhuǎn)換模擬開關(guān)電壓信號電流電流信號按鍵圖2-1系統(tǒng)總框圖第三章硬件設(shè)計§3.1傳感器電路設(shè)計3.1.1電壓互感器電壓傳感器電路如圖3-1所示，圖中T1為電流型電壓互感器TV19。TV19匝數(shù)比為1000:1000，輸入電流0-5mA，非線性度<0.1%。電壓互感器工作原理為：不同的輸入電壓通過限流電阻，使一次側(cè)流過不同的電流，二次側(cè)得到一個與一次相同的電流。經(jīng)運放或電阻直接取樣，得到不同的輸出電壓，采用運放取樣精度更高。圖中運算放大器與電阻構(gòu)成I-U轉(zhuǎn)換電路，由于運算放大器的輸入阻抗非常高，可以認為二次電流I2所有流入反饋電阻R2。同時運算放大器的增益很高，因此，根據(jù)U=IR得電流傳感器電路的輸出端電壓為U0=I2*R2。D1、D2為限幅二極管，在過載的情況下可以有效的保護后級運放不被損壞。C為相位補償電容，可以克制高頻域的突起現(xiàn)象。圖3-1電壓互感器電路運放輸出電壓和互感器輸入電壓關(guān)系為：U0=(Ui/R1*R2)。由于輸入電流<5mA，選擇輸入限流電阻R1=47KΩ，當輸入電壓為220V時，電流I=220/47K=4.68mA，由此求得的電阻功率P=U*I=1.03W，故R1選擇功率為2W的碳膜電阻。考慮到后級AD736輸入電壓有效值<200mV，故選擇取樣電阻R2=40Ω。由于電壓互感器次級有線圈，運放選用高輸入阻抗運放TL082。3.1.2電流互感器電流傳感器電路如圖3-2所示，圖中T2為電流互感器TA12-200。TA12-200性能參數(shù)如下：變比2023:1，輸入電流0~5A，輸出電流0~2.5mA，非線性度≤0.2%，相移≤5’。其工作原理為：次級電流將初級電流衰減了2023倍，得到0~2.5mA的小電流，再通過電阻或運放取樣得到電壓信號。運放工作原理同電壓互感器，輸出電壓U0=I*R3圖3-2電流互感器電路考慮到后級AD736的輸入電壓<200mV，選擇取樣電阻R3=100Ω，可求得可以測量的初級電流為0~4A?！?.2真有效值轉(zhuǎn)換電路設(shè)計3.2.1電壓、電流切換電路由于系統(tǒng)規(guī)定同時對電壓、電流進行測量，故需對電壓互感器和電流互感器的信號進行通道選擇和切換。本設(shè)計采用模擬開關(guān)CD4053實現(xiàn)通道切換，即在電壓、電流互感器后設(shè)立一CD4053，通過單片機輸出控制信號來控制通道切換，選擇某路信號進行有效值轉(zhuǎn)換，應(yīng)用電路如圖3-3所示。CD4053是三路二選一模擬開關(guān)，可由三位控制位分別選擇三路輸出，其真值表如表3-1所示。本設(shè)計中只用了一路，單片機P0.3口與A相連，由控制位A選擇輸出。表3-1CD4053真值表InputStatesOnChannelsENABC0000X0,Y0,Z00001X0,Y0,Z10010X0,Y1,Z00011X0,Y1,Z10100X1,Y0,Z00101X1,Y0,Z10110X1,Y1,Z00111X1,Y1,Z11***NONE圖3-3模擬開關(guān)與真有效值轉(zhuǎn)換電路3.2.2真有效值測量電路系統(tǒng)的核心是測量交流電壓、電流的有效值，因此有效值測量的精度將直接影響系統(tǒng)最終的精度。有效值測量集成電路視其測量范圍和精度有多種規(guī)格可選，較通用的有Analog公司的AD536、AD636、AD736及AD737等。考慮到成本等因素，系統(tǒng)選用的是AD736，應(yīng)用電路如圖3-3所示。該器件是按有效值隱含運算而設(shè)計，能計算任意復(fù)雜波形的高精度真有效值--直流轉(zhuǎn)換器件，其精度優(yōu)于0.3%，波峰因素≤5，相對穩(wěn)定期間快，是當前集成真有效值轉(zhuǎn)換器性能較好的一種。AD736有效值測量原理如下:一個交變信號的有效值定義為（1）這里，為信號的有效值，T為測量時間，是一個時間的函數(shù)，但不一定是周期性的。對等式兩邊進行平方得：（2）右邊的積分項可以用一個平均來近似（3）這樣式（2）可以簡化為：（4）等式兩邊除以得：（5）這個表達式就是測量一個信號真實有效值的基礎(chǔ)。AD736也是采用的這一原理。圖中CC為低阻抗輸入端耦合電容一般取值為10～20uF；CF為輸出端濾波電容一般取10uF；CAV為平均電容，它是AD736的關(guān)鍵外圍元件，用于進行平均值運算。其大小將直接影響到有效值的測量精度，特別在低頻時更為重要。多數(shù)情況下可選33uF?！?.3信號調(diào)理電路設(shè)計前級AD736的輸出信號最大幅值為200mV，后級TLC549的分辨率為5V/256即19.5mV，且具有±0.5LSB的誤差，所以要想達成題目規(guī)定的測量誤差±5%，就需要把AD736的輸出信號放大到400mV以上才行。由于AD的輸入電壓越大，轉(zhuǎn)換精度越高，考慮到TLC549參考電壓為+5V，且輸入工頻電壓具有±15%的誤差，采用同相放大電路，放大倍數(shù)設(shè)立為21倍。應(yīng)用電路如圖3-4所示，由OP07、R1、R2組成同向放大器，放大倍數(shù)A=1+R2/R1=21,對輸入信號進行21倍的同向放大以保證系統(tǒng)的測量精度規(guī)定。圖3-4信號調(diào)理電路§3.4A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計TLC549是美國德州儀器公司生產(chǎn)的8位串行A/D轉(zhuǎn)換器芯片，可與通用微解決器、控制器通過CLK、CS、DATAOUT三條口線進行串行接口。具有4MHz片內(nèi)系統(tǒng)時鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時間最長17μs，TLC549為40000次/S?？偸д{(diào)誤差最大為±0.5LSB，典型功耗值為6mW。采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準轉(zhuǎn)換范圍，VREF-接地，VREF+－VREF-≥1V，可用于較小信號的采樣。其應(yīng)用電路如圖3-5所示，CS、DO、CLK分別與AT89S52單片機的P0.0、P0.1、P0.2口相接。圖3-5A/D轉(zhuǎn)換電路TLC549均有片內(nèi)系統(tǒng)時鐘，該時鐘與I/OCLOCK是獨立工作的，無須特殊的速度或相位匹配。其工作時序如圖3-6所示。圖3-6TLC549操作時序一組通常的控制時序為：

（1）將CS置低。內(nèi)部電路在測得CS下降沿后，再等待兩個內(nèi)部時鐘上升沿和一個下降沿后，然后確認這一變化，最后自動將前一次轉(zhuǎn)換結(jié)果的最高位(D7)位輸出到DATAOUT端上。

（2）前四個I/OCLOCK周期的下降沿依次移出第2、3、4和第5個位(D6、D5、D4、D3)，片上采樣保持電路在第4個I/OCLOCK下降沿開始采樣模擬輸入。

（3）接下來的3個I/OCLOCK周期的下降沿移出第6、7、8(D2、D1、D0)個轉(zhuǎn)換位。 （4）最后，片上采樣保持電路在第8個I/OCLOCK周期的下降沿將移出第6、7、8(D2、D1、D0)個轉(zhuǎn)換位。保持功能將連續(xù)4個內(nèi)部時鐘周期，然后開始進行32個內(nèi)部時鐘周期的A/D轉(zhuǎn)換。第8個I/OCLOCK后，CS必須為高，或I/OCLOCK保持低電平，這種狀態(tài)需要維持36個內(nèi)部系統(tǒng)時鐘周期以等待保持和轉(zhuǎn)換工作的完畢。假如CS為低時I/OCLOCK上出現(xiàn)一個有效干擾脈沖，則微解決器/控制器將與器件的I/O時序失去同步；若CS為高時出現(xiàn)一次有效低電平，則將使引腳重新初始化，從而脫離原轉(zhuǎn)換過程?！?.5單片機及顯示電路設(shè)計系統(tǒng)采用AT89S52單片機作為主控制器，LCD1602液晶顯示電壓和電流有效值。AT89S52具有功能強、體積小、成本低、功耗小等特點，它可單獨地完畢現(xiàn)代工業(yè)控制所規(guī)定的智能化控制功能，能在軟件的控制下準確、迅速、高效地完畢程序設(shè)計者事先規(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，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)碼管相比該模塊尚有位數(shù)多、顯示內(nèi)容豐富、程序簡樸等優(yōu)勢。應(yīng)用接口電路如圖3-7所示，涉及單片機、復(fù)位電路、晶振電路、LCD1602。單片機P2.0～P2.2口作為LCD的控制口，P1口為LCD的并行數(shù)據(jù)口,AT89S52對TLC549轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行運算解決后通過LCD實時顯示出來。圖3-7單片機與顯示電路第四章軟件設(shè)計§4.1LCD1602液晶顯示程序LCD1602是一種用點陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，其最多可以顯示2行，每行16個字符。模塊內(nèi)部自帶字符發(fā)生存儲器（CGROM）,字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是（41H），顯示時模塊把代碼41H發(fā)給液晶模塊，我們就能在液晶上看到字母“A”1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令，豐富的指令可以完畢液晶的時序控制、工作方式式設(shè)立和數(shù)據(jù)顯示等。向LCD寫指令時，將RS端選中為指令寄存器，R/W選中為寫模式，P2.2腳發(fā)出高低電平的跳變，即可將指令碼通過P1口送給LCD。寫數(shù)據(jù)時，只需將RS端改為數(shù)據(jù)寄存器即可。其操作時序如圖4-1所示。圖4-1LCD1602操作時序§4.2A/D轉(zhuǎn)換程序TLC549是8位串行AD，與單片機只有三個接口：CS、CLK、DO。CS是片選信號，CLK是數(shù)據(jù)操作時鐘，DO是串行數(shù)據(jù)輸出口。程序流程圖如圖4-2所示。NNY結(jié)束選中TLC549，CS置低CS置高是第8位？初始化,CS為高,CLK為低,移位計數(shù)位01.4us后，置CLK為高讀DO，置CLK為低圖4-2AD轉(zhuǎn)換流程圖A/D轉(zhuǎn)換，TLC549操作子程序如下所示：unsignedcharTLC549_ADC(){ uchari; ucharad_data; CS=1; CLK=0; CS=0; _nop_(); _nop_(); for(i=0;i<8;i++) { ad_data<<=1; ad_data|=DO; CLK=1; _nop_(); CLK=0; } CS=1; for(i=17;i>0;i--)_nop_(); return(ad_data);}§4.3主程序設(shè)計系統(tǒng)上電復(fù)位后，從主程序開始執(zhí)行。主程序需將A/D轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)進行運算解決，轉(zhuǎn)換位十進制數(shù)，并送到LCD顯示。程序中為提高測量精度，對A/D采樣得到的數(shù)據(jù)采用均值濾波的算法，即求多次采樣數(shù)據(jù)的平均值。程序中，還應(yīng)根據(jù)實際測量結(jié)果的誤差，在軟件中進行補償。主程序流程圖如圖4-3所示。開始開始顯示電壓求平均值求平均值A(chǔ)D轉(zhuǎn)換AD轉(zhuǎn)換電流檔電壓檔SEL=0？初始化顯示電壓求平均值求平均值A(chǔ)D轉(zhuǎn)換AD轉(zhuǎn)換電流檔電壓檔SEL=0？初始化 Y N圖4-3主程序流程圖第五章系統(tǒng)調(diào)試及誤差分析§5.1系統(tǒng)調(diào)試及測試結(jié)果在系統(tǒng)整體調(diào)試時，若調(diào)試不成功，由于整體焊接已經(jīng)完畢，很難檢查到底哪部分有錯誤。為此，我們采用了邊焊接邊調(diào)試的方法，即將系統(tǒng)提成若干模塊，每個模塊完畢后就進行測實驗證，最后再進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。調(diào)試過程中，用到的儀器設(shè)備如下：直流穩(wěn)壓電源、函數(shù)信號發(fā)生器、示波器、萬用表等。5.1.1AD736測試結(jié)果在本設(shè)計中真有效值轉(zhuǎn)換芯片AD736是系統(tǒng)的核心，其精度將直接影響系統(tǒng)整體測量精度。為驗證其精度，對AD736模塊進行實驗測試，測試結(jié)果如表5-1所示。表5-1AD736測試結(jié)果輸入電壓有效值(mV)103050100120150180200輸出電壓有效值(mV)9.8130.0550.09100.50120.94150.01180.98201.3平均誤差0.59%5.1.2OP07測試結(jié)果OP07構(gòu)成了后級同相放大電路，其理論設(shè)計放大倍數(shù)為A=21。實際測試結(jié)果如表5-2所示。表5-2OP07測試結(jié)果輸入直流電壓(mV)5080100130150180200輸出直流電壓(V)1.051.672.092.723.153.774.18平均放大倍數(shù)20.935.1.3TLC549測試結(jié)果A/D轉(zhuǎn)換精度關(guān)系到測得電壓值精度，TLC549是8位串行A/D，參考電壓為+5V，其分辨率F=5/256=19mV。測試結(jié)果如表5-3所示。表5-3TLC549測試結(jié)果輸入直流電壓(V)0.000.401.662.563.154.104.574.90測得電壓值(V)0.010.411.642.543.134.094.594.93平均誤差±1.2%5.1.4工頻電壓測量精度系統(tǒng)所有模塊焊接完畢后，就可以進行聯(lián)調(diào)，由于工頻電網(wǎng)電壓存在±15%的誤差，在不同時間段測試結(jié)果如表5-4所示。采用3位半萬用表測得值作為標準值。表5-4電壓測量結(jié)果萬用表測得值(V)215217219221216217系統(tǒng)測得值(V)216218218223217219平均誤差0.46%5.1.5工頻電流測量精度電流測量時，選用功率為300W左右的電熱杯作負載，F(xiàn)LUKE鉗形電流表測得值作為標準值。測試結(jié)果如表5-5所示。表5-5電流測量結(jié)果鉗形表測得值(A)1.501.551.541.561.571.53系統(tǒng)測得值(A)1.491.531.541.551.561.54平均誤差0.44%§5.2誤差分析從測試結(jié)果可知，電壓測量誤差為，電流測量誤差為，小于題目規(guī)定的±5%，分析誤差來源，重要有以下因素：電壓互感器、電流互感器存在非線性誤差。電壓互感器輸入限流電阻R1工作時功率達成1W，發(fā)熱量較大，致使其溫度升高電阻變小，而運放采樣輸出電壓Uv=(Ui/R1)*R2，從而是輸出電壓變高，測得電壓有效值變大。AD736轉(zhuǎn)換誤差及OP07放大電路誤差。TLC549參考電壓波動會引起AD轉(zhuǎn)換誤差，以及分辨率有限和±0.5LSB誤差。電路板為手工焊接，電磁兼容性考慮不周和外界的電磁干擾?！?.3改善方法本設(shè)計雖然完畢了題目規(guī)定的功能與性能指標，但仍有許多地方可以改善。例如：輸入的工頻電壓中存在豐富的高頻諧波分量，為達成更高的精度可考慮在電壓互感器后設(shè)立一低通濾波器，保存50HZ基頻信號，濾除高頻諧波分量；由于電流測量范圍為0~5A，當負載電流較小時，為保證較高的測量精度，可在電流互感器后設(shè)立一程控放大電路以切換量程，提高小電流的測量精度。結(jié)束語通過20天得團結(jié)協(xié)作，我們圓滿完畢了本次實習(xí)任務(wù)，作品達成了題目規(guī)定的各項性能指標。本次實習(xí)是為畢業(yè)設(shè)計做好準備、打好基礎(chǔ)，通過這次實習(xí)，我們熟悉了一個課題或項目的完畢過程，從查找資料，擬定方案，設(shè)計電路，軟件編寫，焊接電路，系統(tǒng)調(diào)試到最后的報告撰寫，每一個過程我們都學(xué)到了很多，收獲了很多，理論設(shè)計和動手實踐能力得到了很大提高。在實習(xí)過程我們小組分工明確，既有自己獨立完畢的模塊又緊密配合，因此得以順利完畢課題。實習(xí)成果不是單一知識的結(jié)晶，實習(xí)碰到了好多難題，學(xué)過的一些知識點有所遺忘，我們完畢課題的同時也鞏固了理論知識。通過實習(xí)理論聯(lián)系實際，以前一些不甚理解的理論也變得容易理解了。與此同時我們也學(xué)到了一些寶貴的經(jīng)驗教訓(xùn)，例如：這次實習(xí)的課題是工頻電壓表的設(shè)計，由于事前對220V電壓重視不夠，在電路測試階段不小心將工頻電壓用表筆短接，導(dǎo)致電路板部分模塊燒壞，不得不重新焊接；再有，學(xué)電磁兼容課時布線的規(guī)定都很了解，但在本次實習(xí)時卻沒有用上，電路走線不夠規(guī)范，以致模塊之間互相干擾，最后不得以把電路分在兩塊板上。這些讓我們明白了手工焊接硬件電路最后的效果也許會理論設(shè)計有較大區(qū)別，需要細致調(diào)試。我們想有了這些教訓(xùn)，以后我們小組都不會再犯類似錯誤。這次做實習(xí)的經(jīng)驗也會使我們終身受益，我們感受到做論文是要真真正正專心去做的一件事情，是真正的自己研習(xí)和研究的過程。希望這次的經(jīng)驗?zāi)茏屛覀冊谕髮W(xué)習(xí)中驅(qū)策我們繼續(xù)前進。致謝時光急忙如流水，轉(zhuǎn)眼二十天的暑期實習(xí)即將結(jié)束，實習(xí)論文的的完畢也隨之進入了尾聲。從開始進入設(shè)計到論文的順利完畢，一直都離不開老師、同學(xué)給我們小組熱情的幫助，在這里請接受我們真摯的謝意!在本次實習(xí)設(shè)計過程中，XXX專家對本次實習(xí)課題從構(gòu)思、資料收集到最后報告撰寫的各個環(huán)節(jié)給予細心指引與教導(dǎo)，使我們對工頻電壓表的設(shè)計有了深刻的結(jié)識，在此表達衷心感謝。X老師嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識、積極進取的科研精神以及誨人不倦的師者風(fēng)范是我們終生學(xué)習(xí)的楷模。此外，要向帶國賽小組仍要在百忙之中抽時間對本次實習(xí)進行檢查、評審的XXX老師表達感謝！同時，也要感謝XXX、XXX老師，他們在本次實習(xí)的硬件調(diào)試階段給出了許多寶貴意見和建議。老師們高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學(xué)精神將永遠激勵著我們。最后感謝XX學(xué)院給我們提供充足的實習(xí)經(jīng)費和這么好的硬件實習(xí)環(huán)境，使得本次實習(xí)得以順利結(jié)束，并極大提高了我們的理論和動手能力，為以后的畢業(yè)論文設(shè)計打下了堅實的基礎(chǔ)。參考文獻[1]劉春生，真有效值A(chǔ)C/DC轉(zhuǎn)換器AD736及其在RMS儀表電路中的應(yīng)用， 國外電子元器件，2023，9。[2]熊光宇，真RMS-DC變換器AD736/AD737，1995，6。[3]雷葆華，梁金海，劉俊，數(shù)字式自動量程工頻有效值多用表，應(yīng)用科技，2023,1。[4]梁琴，AD637高精度真有效值數(shù)字電壓表的設(shè)計，應(yīng)用研究，2023，11。[5]楊米俠，萬建軍，基于TLC549的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計，電子元器件應(yīng)用，2023， 9。[5]趙新民，王祁，智能儀器設(shè)計基礎(chǔ)，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1999。[6]楊代華等，單片機原理及應(yīng)用，武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2023。[7]張永瑞等，電子測量技術(shù)基礎(chǔ)，西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1994。[8]費業(yè)泰，誤差理論與數(shù)據(jù)解決(第五版)，北京：機械工業(yè)出版社，2023，6。[9]LowCost，LowPower，TrueRMS-to-DCConverterAD736Corp，Analog Device，USA，1995附錄附錄一完整電路圖附錄二程序清單#include<reg51.h>#include<intrins.h>#include<string.h>#include<stdarg.h>#include<stdio.h>sbitLCD_RS=P2^0; //定義P2.0口為LCD的RS腳sbitLCD_RW=P2^1; //定義P2.1口為LCD的RW腳sbitLCD_EN=P2^2; //定義P2.2口為LCD的EN腳sbitCS=P0^0;sbitDO=P0^1;sbitCLK=P0^2;sbitMUXO=P0^3;sbitMUXI=P0^4;#defineLCD_DATAP1 //定義P4口為LCD的數(shù)據(jù)線#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharuintVolt=0;uintCurt=0;ucharVoltage[6];ucharCurrent[6];voidDelay(uintt);voidLCD1602_Init();voidLCD1602_Write(uchardat,ucharcd);voidLCD1602_SetPos(ucharx,uchary);/*向LCD屏幕上輸出一串字符函數(shù)*/voidLCD1602_Print(ucharx,uchary,unsignedchar*pszFormat,...){ ucharstr[17]; //定義數(shù)組str,記錄要顯示的字符，字符串以'\0'結(jié)尾 ucharn,i; /*以下4行所用函數(shù)定義于stdarg.h中實現(xiàn)的功能是將pszFormat指向的內(nèi)容給str*/ va_listva; va_start(va,pszFormat); vsprintf(str,pszFormat,va); va_end(va); LCD1602_SetPos(x,y); //設(shè)立LCD的行列地址 n=strlen(str); //記錄str長度 for(i=0;i<n;i++) { LCD1602_Write(str[i],1);//向LCD寫入要顯示的字符 }}/*延時函數(shù)*/voiddelay(uintk){uinti,j;for(i=0;i<k;i++){for(j=0;j<200;j++);}}/*LCD初始化函數(shù)*/voidLCD1602_Init(){ LCD_EN=0;//給LCD使能端一個高低電平跳變 Delay(15); /*三次顯示模式設(shè)立*/ LCD1602_Write(0x30,0);//F1顯示模式設(shè)立 Delay(1); LCD1602_Write(0x30,0);//F2 Delay(1); LCD1602_Write(0x30,0);//F3 Delay(1); LCD1602_Write(0x01,0);//clear，清顯示屏 Delay(1); LCD1602_Write(0x0c,0);//開顯示、光標，光標閃爍 Delay(1); LCD1602_Write(0x3c,0);//8位總線，雙行顯示 // Delay(1);}/*LCD顯示地址設(shè)立*/voidLCD1602_SetPos(ucharx,uchary){ if(x==0)LCD1602_Write(0x80+y,0);//第一行，地址碼+0x80 elseif(x==1)LCD1602_Write(0xC0+y,0);//第二行，地址碼+0xc0}/*向LCD寫數(shù)據(jù)或指令*/voidLCD1602_Write(uchardat,ucharcd){ uchari; LCD_RS=cd; //cd=1,選中數(shù)據(jù)寄存器，cd=0選中指令寄存器 LCD_RW=0; //RW低電平進行寫操作 LCD_EN=1; LCD_DATA=dat;//將數(shù)據(jù)或指令送給LCD for(i=80;i>2;i--);//延時// Delay(1); LCD_EN=0;//EN端由高電平跳變?yōu)榈碗娖?，LCD執(zhí)行命令 LCD_RW=1; for(i=80;i>2;i--);//延時// Delay(1);}unsignedcharTLC549_ADC()//ADC轉(zhuǎn)換程序{ uchari