用电设备功率测试仪毕业设计

石家庄铁道大学四方学院毕业设计用电设备功率测试仪Electrical Equipment Power TestInstrument毕业设计任务书题目用电设备功率测试仪设计学生姓名学号班级0809-3 专业电子信息工程承担指导任务单位石家庄铁道大学导师姓名导师职称一、主要内容设计一个用电设备的用电环境和功率检测的检测装置，用以测出用电器的瞬时功率、电流、负载的性质及功率因数，以及用电环境的电压、电流、频率等。

二、基本要求1．设计一个检测装置，使用电器通过此设备接通电源时可在设备上读出所需参数。

连接图如图1. 图1 2．当用电设备接上该装置工作时，用电设备可正常工作，屏幕上可根据功能按钮选择显示用电设备功率、工作电压、电流、工作时间、累计电能、负载的功率因数电源频率等信息3．具有过载保护和漏电保护。

4．完成硬件电路图设计，程序设计，电路版图设计，设计说明书正文不少于1万字，查阅文献资料不少于15篇，其中外文文献2篇以上，翻译与课题有关的外文资料不少于3000汉字。

三、主要技术指标（或研究方法）1.工作电压AC220V、频率50Hz，电流0.5-5A，精度1.0级。

2.功耗：≤1.0W，工作电压范围在在70％～120％的额定电压范围内，能正常工作，且保持准确度符合等级要求,并能承受400V电压而不损坏。

3.可累积负载工作时间，以及负载所有电能累积。

4.最大负载功率1200VA。

四、应收集的资料及参考文献电工与电子技术单片机编程与控制技术模数转换技术及应用Lcd应用指南电力电子技术五、进度计划第1周：开题，完成开题报告。

第2周——第3周：资料收集，文献阅读。

第4周——第8周：系统设计，电路实现，程序仿真。

第9周——第11周：期中检测，系统综合调试。

第12周：系统统调完成。

第13周——第14周：设计说明书撰写。

第15周——第16周：答辩环节。

教研室主任签字时间年月日毕业设计开题报告题目用电设备功率测试仪设计学生姓名刘猛学号20086383 班级0809-3 专业电气工程系一、本课题的研究背景近年来，随着冶金工业、化学工业和电气化铁路的发展，以及直流输电、大功率单相整流技术在工业部门和用电设备上的广泛应用，电力系统的污染也日益严重。

目前,各国都十分重视电能质量的管理，我国已先后颁布了五个有关电能质量的国家标准。

《电力法》正式颁布实施后，有关部门又制定了相应的《电能质量监督管理办法》。

功率测试仪可对各种工况的工业用电设备、工频各线制电路可进行不断电综合测量，同时完成交流电流、交流电压、有功功率、无功功率、功率因数、电网频率等项目的测定。

功率测试仪是为工矿企业开展节能工作和用电设备维护而设计的专项仪表。

该仪表采用微机技术，汇集诸多电能测试项目、快速采样、高精度，使该仪表的功能庞大、质量优越，且能自动打印出实测数据帮助用户科学地、正确地开展工作。

功率测试仪小巧便携、使用可靠、测量方便，极大地方便了工矿企业节能工作和用电设备维护的管理。

二、国内外研究现状电子式电能表的发展历程可以概括为:20世纪90年代初期的以机电一体为主的工业多费率电能表;中期的电子式电能表;中后期IC卡电能表、电力载波仪表等.目前随着电子技术的发展,主要是芯片的发展,电能计量产品百花齐放.2000年初，电力供应紧张，国家试行并加大两部制电价和分时计费的应用范围,上海市推行黑白表也使得多费率电能表得以迅速发展,促进了电子式多费率电能表的使用.2002年,国家发展改革委正式发布推荐使用分时计费的产业政策.在市场的推动下,电子式电能表发展迅猛.由于电子式电能表具有数字通信接口,促使电能计量及用电管理自动化系统得到了大量使用（负荷控制系统、远程抄表系统）,各类抄表系统的可靠性、实用性有了较大提高.近年电力需求紧张,使负荷控制得到了一定的发展.即使将来电力充足,从节能环保角度而言,负荷控制产品仍然具有实际意义.随着电力部门对用电政策的调整,国家逐步推行分时电价等政策,国内民用电能表的市场需求正在悄悄地从以感应式电能表为主体向以电子式电能表为主导转变,具体表现为从普通功能型电能表向长寿命、多费率、多功能、高科技型电能表方向过渡.从这一角度考虑,研究该课题也是有很重要的现实意义的。

三、设计进行的主要工作一、开题，完成开题报告。

二、资料收集，文献阅读。

三、系统设计，电路实现，程序仿真。

四、期中检测，系统综合调试。

五、系统统调完成。

六、设计说明书撰写。

七、答辩环节。

四、采用的方法、手段本课题所研制的功率测量仪所采用的方法是以单片机为核心，采用了交流采样计算技术，能完成对电压、电流取样，利用芯片进行测量，以软件代替了传统仪器中的大量硬件，将多种测量功能集于一身，用一台仪器就可以测量电流电压有效值、有功功率、频率，功率因数，电能等电参数。

用软件和小硬件，相结合实现设备所应实现的功能。

五、预期达到的结果使用电器通过此设备接通电源时可在设备上读出所需参数。

当用电设备接上该装置工作时，用电设备可正常工作，屏幕上可根据功能按钮选择显示用电设备功率、工作电压、电流、工作时间、累计电能、负载的功率因数电源频率等信息。

具有过载保护和漏电保护。

指导教师签字时间年月日毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要本设计的得主要目的是设计一款简单的用电设备功率检测的仪器，为了实现设备的用电的电参数的测量。

可以测量出用电设备功率、工作电压、电流、工作时间、累计电能、负载的功率因数电源频率等信息。

本设计所采用的方法是以 STC89C52 单片机为核心，采用了交流采样计算技术，能完成对电压、电流取样，利用CS5463进行测量，以软件代替了传统仪器中的大量硬件，将多种测量功能集于一身，用一台仪器就可以测量电流电压有效值、有功功率、频率，功率因数，电能等电参数。

需要经CS5463接受信号并把信号进行处理计算，在把信号传给STC89C52在经过相应的处理传给显示器，把所需要的信号显示出来。

本设计设计完后的结果，经测试可以根据按键的按下可以显示用电设备相应的信息，如功率、工作电压、电流、工作时间、累计电能、负载的功率因数电源频率等信息。

用电设备功率测试仪可对各种工况的工业用电设备、工频各线制电路可进行不断电综合测量，同时完成交流电流、交流电压、有功功率、无功功率、功率因数、电网频率、工作时间等项目的测定。

还有过载和漏电保护，可以保证电路的安全和人身的安全。

可以为我们的应用提供很大的方便。

此设备电源方便是5V的电源，可以用电池来提供，也可以通过USB来供应电。

关键字：电压；功率；电参数；AbstractThe design of the main purpose is to design a simple electrical equipment power detection apparatus, in order to realize the equipments used in electric parameter measurement. Can measure the electrical equipment power, voltage, current, time, accumulative total electric energy, the load power factor power frequency and other information.This design uses the method is the STC89C52 microcontroller core, adopting AC sampling computing technology, can finish on the voltage, current sampling, the use of CS5463measurement, software instead of traditional instruments in a large number of hardware, various measurement functions in a body, with one instrument can measure the current and voltage effective value, reactive power, power factor, frequency, power and other electrical parameters. Required by the CS5463receive signals and the signals are processed to calculate, the signal is sent to the STC89C52 after corresponding treatment to the display, to the needs of the signal display.This design after the design results, the test can be based on the key press can be displayed with the electrical equipment corresponding to the information, such as power, voltage, current, time, accumulative total electric energy, the load power factor power frequency and other information.Electrical equipment power test instrument for various operating conditions of industrial electric equipment, power of each line circuit for power measurement, at the same time alternating current, AC voltage, active power, reactive power, power factor, frequency, time of project determination. And overload and leakage protection circuit, can guarantee the safety and personal safety. We can provide great convenience to the application. This equipment power supply convenient is the 5V power source, batteries can be used to provide, can also use a USB to supply electricityKeyword: V oltage; power; electric parameter;目录第1章绪论 (1)1.1 课题研究的背景 (1)1.2 研究课题的意义 (1)1.3 研究课题的主要内容 (2)第2章总方案设计 (3)2.1 功能要求 (3)2.2 设计思路 (3)2.3 方案选择 (3)2.3.1 控制模块的选择 (3)2.3.2 按键方案的选择 (3)2.3.3 芯片方案的选择 (3)2.5 总体设计框图 (4)第3章系统硬件设计 (6)3.1 概述 (6)3.2 主控模块 (6)3.2.1 STC89C52芯片的简介 (6)3.2.2 主控模块电路原理图 (9)3.3 CS5463处理模块 (9)3.3.1 CS5463芯片简介 (9)3.4 LCD1602显示模块 (10)3.5 MAX232芯片简介 (11)3.6 漏电保护器和过载保护器设计 (12)3.6.1 漏电保护器的特点 (12)3.6.2 应注意的几个问题 (12)3.6.3 电流型漏电保护器的额定值 (13)3.6.4 应用范围和方法 (13)3.6.5 漏电保护的工作原理 .................................. 错误！未定义书签。