基于单片机的电力监控系统交流采样技术的实现.
基于单片机的电网数据采集系统的设计
摘要家庭和实验室中各种对电压要求比较高的电器和设备，在电压产生过高或者过低的波动时会产生误差或者损坏，此时必须对电压进行实时的在线监测。
本系统采用凌阳SPCE061A单片机作为核心控制器件来控制的电压采集系统。
利用霍尔电压传感器来对220伏，50赫兹的电压信号进行数据采集。
经电压调理电路的调理和滤波器的滤波得到适合单片机的直流电压信号，进行采样信号的分析和处理，并与设定的基准值相比较，对其结果用LED实时输出。
本设计涉及语言学、计算机科学、信号处理、模/数电转换等诸多领域，在煤矿、生产制造都可广泛运用，该技术有非常广阔的应用前景。
关键词：单片机，波动，监测，数据采集，滤波AbstractThis design is based on acquisition system with microprocessor controlled voltage. Home and laboratory on the voltage requirements of various electrical appliances and equipment relatively high, too high or too low in voltage fluctuations generated when errors or damaged, it is essential for real-time monitoring of voltage. The system uses Sunplus SPCE061A MCU as the core control device, using Hall voltage sensor on 220 volts, 50 Hz voltage signal data acquisition. The conditioning circuit filter conditioning and filtering by taking into account wave devices for single chip DC voltage signal, sampled signal analysis and processing, and with the reference value set by comparing its results with real-time LED output. The design involves linguistics, computer science, signal processing, analog / digital power conversion and many other fields, in coal mines, production can be widely used, the technology has very broad application prospects.Key word: SCM , volatility , monitoring , data collection , filtering目录1 绪论 (4)1.1电压数据采集的现状 (4)1.2电压数据采集的基本原理 (4)1.3本系统设计的目的 (5)1.4本系统完成的功能 (6)2 模块特性介绍 (8)2.1SPCE061A模块的介绍 (9)2.2SPCE061A单片机的介绍 (11)3 系统的硬件设计 (18)3.1电压传感器的选择和设计 (18)3.2调理电路的设计 (20)3.3二阶滤波器的原理及设计 (22)3.4采样的方式和原理 (24)3.5整个电路的绘制 (25)4 系统软件的设计 (28)4.1编程语言的选择 (28)4.2编程环境的介绍 (29)4.3系统的程序 (31)5 采集系统调试与运行结果分析 (35)5.1数据采集系统硬件的调试 (35)5.2系统测试时出现的问题及解决方法 (36)5.3小结 (36)参考文献 (37)致谢 (38)1 绪论随着科学技术的飞速发展，对数据处理的实时性要求也愈来愈迫切。
基础单片机的电源采样及线路控制系统设计
一
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目技 术
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（ 上接第２ ４ ５ 页） 等待Ｉ Ｄ ５ ２ 的／ ＯＭ端产生的语音段信息结 １ Ｓ ２ １０ Ｅ ｉ 『 ｈ ～槽 内混凝 土达到 Ｈｃ ，导 管内混凝 １ Ｎ 束信号 ，该 信号 位一负脉冲 ，在 负脉 冲的上 升 进行 了正火热 处理试 验。试验结果表 明，采用 ｍ） ，即 沿 ，该段播放 的语 音信 息才能播放结束 ，所 以 正火热处理极大地 改善了材料的冲击韧性 ，其 土 柱与 导管 外 水压 平衡 所需 高 度 （ ｆｈ ＝ ｌ Ｈｗ＊Ｙｗ＊ ＝ ．０ ２ ＝ ．５ ／ｖｃ ９ １／ ４ ３ ７ｍ ｊ 单片机需要检测 到该上 升沿信号才能播放下一 各项性 能均满足标准要求 。 ｌ 故Ｖ＝ｈ ＊ ２ ４ ｌ Ⅱｄ ／ ＋Ｈｃ Ｌ Ｄ／ ＝ ．５ ３ １． ｝ ２ ３ ７ ＊ ．４ 为使正火 热处理不 降低４ ５ ０ 复层的 耐腐蚀 段语音信息 ，否 则播放 的语 音不能连续 。实 际 ； ３／ ＋ ．． ． ．５ ２ ． 操作 中，如果遇到 系统转 换按键控制信号到达 性 能 ，在恒温后的冷却过程 中 ，可使其快速通 ０．２ ４ ０ ５ ５ １ ８ ／ ＝２ ５ｍ３ ０ 中碳元素 随 着砼的上升 ，相应提升和拆卸导管 ，但 时上一段语音还未播放 完成的情况 ，可以马上 过敏化温 度 区间。 由于 复层材料 ４５ ．３ ％，因此 ，在整个正火 要保证管底部 埋入混凝土以 下ｌ ｍ。混凝土 ｊ ～２ 对Ｉ Ｄ ５ ２ 进行复位操 作，这样 可以避免系统 的质量分 数最高为０ ０ ７ Ｓ ２ １０ ｊ ｍ／ 高控 制 ，混凝 土浇注 强度为 产生杂音 。需要特 别注意 的是 ，设计过程 中必 过 程中 ，复层不发生相变 ，其组 织性能也不会 浇 筑速度 按ｌ ｈ ｌ ｍ３ ｈ ３ ／ 。在桥 下游侧搭 设三 角支撑架 ，挂 ５ ｔ 须严格按照预先定制号的语音地 址表 进行语音 发生太大的变化 。 根据试验结果 ，对所有进行冲击试验不合 拉链 葫芦提升导管 。经常检测 井孔 内混凝 土面 控制 ，否则容 易出现语音播放 “ 序”现象 。 乱 格 的筒节以及无法进行检验 的筒节均进行 了正 的位置及时调整导管的埋深 ，采用锤重不小于 ５２ ． 语音放大电路设计 参见 １ 的锥形测深锤进行检测。顶高程 下８０ Ｋｇ ．ｍ尽 语音 提 示采 用 ｌ ｗ 、４ ５ ｏ普 通 扬 声器 输 火 热处理 ，正火热处理的工艺参数 曲线 （ ）。 可能采用振捣器振捣。 出 ，音频放 大电路 采用Ｌ ８运放 ，该集成电 图表 １ Ｍ３６ ４ ．圈堰基层防渗处理 路 ，广泛应用于汽车立体声收录音机 、中功率
51单片机电压电流采样电路设计
51单片机是一种常用的微控制器，广泛应用于各种电子设备中。
在很多电子设备中，需要对电压和电流进行采样和测量，以确保设备正常运行和安全使用。
设计一个稳定、精准的电压电流采样电路对于电子设备的正常运行至关重要。
本文将介绍51单片机电压电流采样电路的设计原理、实现方法和相关注意事项，希望能够为初学者提供一些帮助。
一、设计原理1.1 电压采样原理电压采样是通过模数转换器（ADC）将模拟电压信号转换为数字信号的过程。
在51单片机中，有多个模拟输入引脚可以用于电压采样。
通过选择合适的参考电压和采样精度，可以实现对不同电压范围的准确采样。
1.2 电流采样原理电流采样通常需要借助电流传感器或电流互感器来实现。
通过将电流信号转换为与之成正比的电压信号，然后使用ADC进行采样，可以实现对电流的准确测量。
二、电压采样电路设计2.1 电压采样电路原理图在设计电压采样电路时，需要考虑信噪比、采样精度和参考电压的稳定性。
一般来说，可以通过电阻分压网络将被测电压信号转换为微控制器可以接受的范围内的电压信号。
2.2 电压采样电路实现在实际设计中，可以选择合适的电阻数值和参考电压，使得被测电压在不损失精度的前提下可以被精准采样。
还需要注意电源滤波和去耦电容的设置，以提高电路的稳定性和抗干扰能力。
三、电流采样电路设计3.1 电流采样电路原理图电流采样电路通常需要借助电流传感器或电流互感器来实现。
在设计电流采样电路时，需要考虑到电流传感器的灵敏度、线性度和频率特性，以确保采样的准确性和稳定性。
3.2 电流采样电路实现在实际设计中，需要根据被测电流的范围和精度要求选择合适的电流传感器，并通过运算放大器等电路将电流信号转换为微控制器可以接受的范围内的电压信号。
还需要注意电流传感器的电源和接地，以确保电路的正常工作。
四、电压电流采样电路的综合设计4.1 电压电流采样电路整体连接在设计完成电压和电流采样电路后，需要将两者连接到51单片机的模拟输入引脚，并编写相应的程序进行数据采集和处理。
基于单片机的RTU三相交流采样技术
维普资讯
第３ ９卷第 １ ０期 ２０ Ｏ ６年 １ ０月
中 国 电 力
Ｃ相 电 流＋ Ｃ相 电 压 一
Ｕ
号 由 预 处 理 后 的 电 压 信 号 获 取 ． 原 理 如 图 ２所 示 。 其
１ 硬件 原理及功能
用 于 交 流采 样 的单 片 机测 控 系统一 般 由电 源 、 ＣＰ 、 钟 源 晶 振 电 路 、 门 狗 电 路 、 储 器 组 电 路 、 Ｕ 时 看 存 片 选 电 路 、 关 量 检 测 电 路 、 控 输 出 电 路 、 拟 信 开 遥 模 号 处 理 电 路 、 数 转 换 电路 、 信 电路 以及 其 他 辅 助 模 通 电 路 组 成 。 现 只 对 模 拟 信 号 处 理 电 路 和 模 数 转 换 电
ＥＬＥＣＴＲＩ Ｃ Ｐ０Ｗ ＥＲ
Ｖｏ ． ９ ．Ｎｏ ０ ｔ３ ．１
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基 子 荤 片 机 的 Ｕ兰 祖 交 流 粟 棒 接 术 刘 冰 ， 庆 水 Fra bibliotek 郝 丛振 刚
（ 山东 积 成 电子 股份 有 限公 司 ， 山东 济 南 ２ ０ ０ ） ５ １０ 摘 要 ：描 述 一 种 基 于 ８ Ｃ １系列 单 片 机 实 现 三 相交 流采 样 的 典 型 Ｒ Ｕ （ 程 终 端 ） 的基 本 结 构 。介 绍 其 ０５ Ｔ 远
与 算 法
图 １ 电压 、 电流 信 号 预 处 理原 理
Ｆｉ １ Ｓｉｎ ｌ ｒｔｅ ｔ ｎ ｆ ｏｔｇ ｎ ｕ ｒｎ ｇ． ｇ ａ ｅｒ ａｍｅ ｔ ｌ ｅａ ｄｃ ｒ ｔ ｐ ｏｖ ａ ｅ
基于AVR单片机的电网参数监控系统 (1)
基于AVR 单片机的电网参数监控系统AVR -based Superv i si ng Syste m for Para m eters of E l ectri c Po w er G ri d夏 伟 郑诗程 葛芦生(安徽工业大学电气信息学院,安徽马鞍山 243002)摘 要:介绍了一种基于AVR 单片机的数据监控系统,用以监控电网电力各项参数。
通过按键、液晶屏与串口的配合,实现了数据的人机对话,可以根据需要随时修改系统参数。
监控系统充分利用了AVR 的两个独立的串口,通过可靠的串口通信协议,同时实现了与电网电力装置和上位机终端的数据交换。
该监控系统已被成功应用于UPFC 实验装置,完全满足系统要求。
关键词:AVR 单片机 通信协议 监控系统 串口 电网参数中图分类号:TP277 文献标志码:AAbstract :A dat a superv ising syste m based on AVR si ngle chi p co mputer i s presented .The syst em is used t o m on i tor vari ous para meters o f the el ectr i c po w er gri d .The man mach i ne i nteracti on is reali zed by the combi nati on of key button ,LCD and seri a l por,t t hus t he syste m para m eters can be mod i fi ed whenever it is necess ary .Tw o of t he i ndependent seri a lports ofAVR have been f ully used i n t he syste m;t hrough reli abl e ser i a l co mmun i cati on protoco,l data exchange w it h bo t h e l ectric eq u i p ment and t he ter m i nal of host co mputer can be m i ple m ented sm i ultaneousl y .The s yste m has been s uccessf ully operated i n UPFC experm i enta l eq u i p ment andm et the requirement perfectl y .K ey words :AVR si ng l e chi p computer Communicati on protoco l Superv i si ng s yste m Seri a l port Para meter o f el ectr i c po w er gri d修改稿收到日期:2007-11-06。
单片机在电力系统监控中的应用
单片机在电力系统监控中的应用来源：中国测控网作者：周加品余楚中周立波目前，在作为微机保护心脏的微处理器中，一般采用高性能单片机（如Intel公司的87C196CB，87C196CB，78C196NT），数字信号处理器DSP（如TI公司的TMS320F2812）和可编程逻辑器件PLD（如Xilinx公司的XC9572）等来提高继电保护的处理速度，但是，随着继电保护向着多功能、智能化、可视化的方向发展，上述几种单一的芯片已经不能完全满足这些要求，如使用多种通信方式去实现组网调度。
在本文中将介绍一种新型嵌入式微处理器MCF5282以及由它设计出的嵌入式主模板，能够满足多种通信方式的要求，而且其处理速度和实现多通道交直流采样的精度比起上述三类芯片都要高得多，其实时性也更完美。
1 MCF5282微处理器的主要特点MCF5282微处理器是迄今为止Motorola推出的最高集成度的ColdFir系列32位处理器，内含有2KB的高速缓冲存储器Cache、64KB的随机存储器RAM和512KB的闪存Flash，其I/O口总数达到152个，它还采用智能DigitalDNA技术，在66MHz下工作速度为59Dhrystone2.1 MIPS。
此外，MCF5282微处理器还具有新型设备。
快速以太网媒体存取控制（MAC），支持100 Mbps MII，10 Mbps MII和10 Mbps7线实际接口，它使以太网连接从板级扩展到芯片级，这是MCF5282区别于其他类型处理器的特色之一。
QSPI模块，提供带有序列传输性能的串行外围接口。
3个通用异步串行接口模块UART。
I2C系统总线模块。
CAN2.0B标准接口模块。
4个32位的DMA定时/计数器、8个16位通用定时/计数器，4个周期中断定时/计数器。
8路10位A/D转换器模块（QADC）。
DMA控制模块、可对8位、16位、32位的数据进行操作。
2个中断控制模块、每个中断控制模块可管理7级中断，每级又有9个中断源，共可管理126个中断源。
基于单片机的高精度智能交直流电压数据采集系统设计
基于单片机的高精度智能交直流电压数据采集系统设计电压是电子与电力系统中最基本的测量元素之一，快速准确地获取电压值一直是数据采集与电子测量仪器研究的重要内容之一。
传统的指针式电压表具有精度低、可视距离近、功能单一等缺陷，已不适应高速信息化的发展需要。
目前市场上广泛使用的数字电压表智能化程度低，测量电压时需手动切换量程，当量程选择不当时会出现测量精度下降、乃至烧坏电压表的极端情况；而高精度的全量程无档数字电压表一般都采用了DSP、FPGA或CPLD等复杂电路系统，硬件和软件实现成本较高。
为此，笔者设计研制出了一种以单片机为控制主体的智能交流直流电压数据采集系统，具有体积小、精度高、结构简单、使用与读数方便、性价比高、适应范围宽等优点，有效地弥补了上述各种电压表系统的缺点和弊端。
1 系统总体方案该电压数据采集系统主要由电压衰减器、量程转换及放大电路、AC/DC转换电路、A/D 转换电路、主控单片机STC89C52以及LCD显示电路等5个部分组成，其原理框图如图1所示。
电压衰减器和放大器将待测模拟信号电压值转换到AC/DC变换器的输入电压范围内，直流电压经衰减放大后不需作AC/DC转换；量程转换电路根据输入到A/D转换器的模拟直流电压大小，由单片机判断后控制继电器对衰减放大电路作相应的调整，确保选择出最佳量程；A/D转换由单片机启动，在软件中对采集到的数据作数字滤波、标度变换和系统误差校准等处理后，根据电压类型标志位在LCD上显示测量值和电压类型。
2 系统硬件设计2．1 电压衰减、放大和量程转换电路电压衰减放大和量程转换电路如图2所示。
电阻R1～R5构成衰减系数分别为1、10、100、1 000、10 000的分压器，将被测输入电压Uin衰减至0～200 mV范围内并送至后端电路放大、AC/DC转换(直流电压不需转换)、A/D转换以及由单片机进行采集、处理与显示。
为了降低测量误差，分压电阻R1～R5均选用误差为±0．5％的精密金属膜电阻。
基于单片机的电力监测仪的研制
基于单片机的电力监测仪的研制作者：胡鹏来源：《电脑知识与技术》2011年第14期摘要：介绍一种基于 89S52 单片机为核心的电力监测仪，该监测仪通过对电网的交流电压、电流进行采样，然后经过单片机进行运算处理可以实时监测电力系统的运行参数，文章详细描述了硬件电路组成和软件的设计，实验结果表明，该监测仪表具有精度高、工作可靠、使用简单等优点。
关键词：电力监控；交流采样；单片机中图分类号：TP368文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)14-3462-02Development of Power Detector Based on SCMHU Peng(Department of Computer Technology and Application, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430074, China)Abstract: In this paper ,introduce a way to design the Power Detector based on the microcontroller AT89S52, this Detector can also figure out the effective number of phase voltage and electric current and power factor ,monitoring the run parameter of the electrical network anytime by adopting phase voltage and electric current of the electrical network. It was detailed to described the total construction principle of the system, hardware electric circuit and the design of the software of the system. The experiments show that the instrument possess such advantages as high accuracy, high reliability, being used easily and so on.Key words: electric power monitor; AC adopting; single chip microcontroller随着电网规模的日益扩大，系统运行方式的频繁变化，使得电力系统稳定性问题越来越突出，为了保证电力系统安全可靠地运行,提高系统的运行经济性，为了更好地了解电力系统运行状况,研制出具有电力参数测量、显示、数字通讯等功能的电力监测仪势在必行。
单片机交流电采样代码
单片机交流电采样代码1.引言1.1 概述概述部分内容：概述部分旨在介绍本篇文章的主题和内容，并对单片机交流电采样进行简要说明。
单片机交流电采样是指利用单片机对交流电信号进行采样和处理的过程，以获取信号的相关信息。
随着科技的发展和应用领域的不断拓展，交流电采样在电力、通信、控制等领域起着重要作用。
通过采样，我们可以获取交流电信号的幅值、相位、频率等参数，进而进行相应的处理和控制。
本文将重点介绍单片机交流电采样原理和代码实现要点。
首先，我们将阐述单片机交流电采样的基本原理，包括采样定理、模数转换和滤波处理等。
然后，我们将详细讲解交流电采样代码的实现要点，包括硬件设计和软件编程等方面的内容。
通过深入学习本文，读者将能够掌握单片机交流电采样的基本原理和实现方法，从而能够在实际项目中灵活应用相关知识。
此外，文章结尾将给出总结和展望，以期对读者有所启发和帮助。
在下一节中，我们将从单片机交流电采样的原理入手，对其进行详细的介绍和解析。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下顺序详细介绍单片机交流电采样代码的实现过程和要点：第二部分将重点讲述单片机交流电采样的原理。
我们将首先解释交流电采样的概念和意义，介绍为什么要对交流电进行采样。
随后，我们将详细讲解单片机采样的原理，包括获取交流电信号、转换为数字量的过程以及相关的采样定理。
第三部分将重点介绍单片机交流电采样代码实现的要点。
我们将详细说明如何通过编程设计实现交流电采样，并给出一些关键的代码片段供读者参考。
同时，我们还将解释程序中的一些关键参数和变量的含义以及其设置方法。
最后，第四部分将给出本文的结论和展望。
我们将对单片机交流电采样代码的实现进行总结，并对可能的改进和扩展方向进行展望，以便读者在实际应用中能够有更多的想法和启发。
通过以上的文章结构，读者将能够全面了解和理解单片机交流电采样代码的实现过程和要点。
同时，我们也希望本文能够为读者提供一些关键的参考和指导，以便他们在实际应用中能够更加灵活和准确地进行交流电采样的编程工作。
基于单片机及FPGA的电力载波通信异常信号监测系统设计
基于单片机及FPGA的电力载波通信异常信号监测系统设计电力载波通信是电力系统中常用的一种通信方式，它利用电力线路传输数据，具有传输距离远、接口丰富、成本低廉等优势。
然而，由于各种原因，电力载波通信系统中会出现各种异常信号，如干扰、噪声等，影响数据的稳定传输。
为了及时发现和解决这些问题，本文设计了一种基于单片机及FPGA的电力载波通信异常信号监测系统。
一、系统概述本系统主要由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括单片机、FPGA、电力载波通信模块等；软件部分包括异常信号监测算法和数据处理算法。
二、系统原理本系统通过电力载波通信模块接收电力线路中的信号，然后经过滤波、解调等处理，将信号传输给FPGA。
FPGA通过异常信号监测算法对信号进行实时分析和判断，若发现异常信号，则通过单片机进行处理，并将处理结果传送给上位机进行显示和记录。
三、系统设计1. 硬件设计本系统选择STM32系列单片机作为控制核心，采用FPGA作为信号处理器，选择适当的电力载波通信模块。
硬件电路包括电力载波通信模块、信号处理模块、显示模块等，这些模块通过合理布局和连接，构成完整的电力载波通信异常信号监测系统。
2. 软件设计异常信号监测算法是本系统的核心部分，它通过对收集到的数据进行实时分析，判断是否存在异常信号。
具体算法包括滤波算法、解调算法、异常信号检测算法等。
这些算法的实现需要在FPGA上进行编程，并与单片机进行通信。
四、系统性能测试为了验证本系统的性能，我们进行了多组实验。
实验结果表明，本系统能够准确识别各种异常信号，并及时告警。
系统在异常信号监测的准确性和实时性方面表现出色，能够满足实际应用需求。
五、系统应用前景基于单片机及FPGA的电力载波通信异常信号监测系统具有广泛的应用前景。
它可以应用于电力系统、铁路系统、石油化工等领域中，提高系统的稳定性和安全性，减少故障发生的概率，对于维护正常运行具有重要意义。
六、结论本文设计了一种基于单片机及FPGA的电力载波通信异常信号监测系统。
MCS51单片机在三相交流电量参数测量中的应用----软件
MCS51单片机在三相交流电量参数测量中的应用----软件摘要随着电力系统的快速发展，电网容量不断增大，结构日趋复杂，电力系统中实时监控、调度的自动化显得尤为重要，而电力参数的数据采集又是实现自动化的重要环节，如何快速准确地采集系统中各元件的电参数（电压、电流、功率、频率等）是实现电力系统自动化的一个重要因素。
基于此，此次设计采用单片机AT89C51实现电力监控系统的交流采样,即系统采集的是交流电压和电流，不需变送器进行交直流转换。
模数转换器AD574A 对三相交流电压和电流分时进行模数转换，把得到的数字量送单片机进行数据处理，然后通过LED数码管显示电压和电流，频率，功率，功率因数等的实时值。
文中论述了该系统实现电参数测量的工作原理，着重介绍了该系统的实现过程，在此基础上，详细介绍了整个系统的软件开发过程。
关键词：电力系统；交流采样；单片机；电参数测量The application of MCS51 single-chip microcomputer inthe measurement of three-phase ACpower parameters—SoftwareAbstractWith the rapid development of electric power system, network capacity is increasing, and the growing complexity of the structure, electric power system real-time monitoring and Scheduling Automation is particularly important. The data acquisition of the electric parameters is also an important part of automation. How quickly and accurately acquisition the electrical parameters (voltage, current, power, frequency, etc.) of system components is an important factor to achieve power system automation.Based on this,the paper adopts AT89C51 SCM to achieve AC sampling of electric parameters. That the acquisition system is AC voltage and current, transmitter without AC-DC conversion。
浅析单片机在电力系统监控中的应用
浅析单片机在电力系统监控中的应用[摘要]随着电子技术的快速发展，高速发展的信息技术的依托下，我国各行各业也在逐步发展。
电力系统现代自动化水平的提高以及高频开关电源结构的日趋复杂，促使人们采用新的控制手段来迅速反映模块变化，以大幅度提高开关电源模块稳定运行水平。
由于单片机控制系统具有体积小、造价低，功能强等优势，已广泛应用于电力、智能测控、工农业等行业的发展过程中，尤其在电力控制监控中有着举足轻重的作用。
在电力系统的运行控制中，加入单片机来控制电力系统操作安全性能高，电力系统运行稳定，这也是人们一直不断研究探讨的的主要所在。
而在单片机中MCF5282微处理器是迄今为止Motorola推出的最高集成度的ColdFir系列32位处理器[1]。
因此，本文根据目前MCF5282单片机在电力系统监控中的应用进行分析探讨，以供参考。
【关键词】单片机；MCF5282微处理器；电力系统监控；应用引言随着电力系统应用中继电保护正在向着多功能、智能化、可视化的方向发展。
传统的微处理器上采用高性能的单片机、数字信号处理器DSP和可编程序逻辑器件等已经不能满足现阶段多功能，智能化以及可视化的发展，因此，MCF5282微处理器的应用和发展刚好适应其发展要求，由它设计出的嵌入式主模板，能够满足多种通信方式的要求，其处理速度快、实时性强、精度比较高等优势的展现，在电力系统监控中起到很大的作用。
MCF5282单片机因其特点的优势可以作为线路保护、母线保护、变压器保护和发电机保护等多种保护类型的微机保护装置，其保护电压等级可以达到110kV，并以太网连接从板级扩展到芯片级，这是MCF5282区别于其他类型处理器的特色之一。
因此，根据MCF5282的发展潜力而言，对其在电力系统监控中的应用研究是当今电力发展的重要课题，并且要继续发扬其优势，做好单片机在电力系统监控中的应用发展。
一、MCF5282微处理器特点MCF5282微处理器内含有2KB的高速缓冲存储器Cache、64 KB的随机存储器RAM和512KB的闪存Flash，其I／0口总数达到152个。
最新-基于单片机的电力监控系统交流采样技术的实现 精
基于单片机的电力监控系统交流采样技术的实现摘要系统采用8031单片机实现电力参数的交流采样，通过显示器显示频率、电压、电流的实时值，在过压30、欠压30时进行声光报警，并能定时打印电压、电流及频率值。
实践证明，采用交流采样方法进行数据采集，通过算法运算后获得的电压、电流、有功功率、功率因数等电力参数有较好的精确度和稳定性。
关键词单片机交流采样频率跟踪电力监测随着电力系统的快速发展，电网容量的扩大使其结构更加复杂，实时监控、调芳的自动化显得尤为重要；而在电力调度自动化系统中，电力参数的测量是最基本的功能。
如何快速、准确地采集各种电力参数显得尤为重要。
在实现自动化的过程中，最关键的环节是数据采集。
根据采集信号的不同，可分直流采样和交流采样两种。
直流采样，顾名思义，采样对象为直流信号。
它是把交流电压、电流信号经过各种变送器转化为0～5的直流电压，再由各种装置和仪表采集。
此方法软件设计简单，对采样值只需作一次比例变换即可得到被测量的数值。
但直流采样仍有很大的局限性无法实现实时信号的采集；变送器的精度和稳定性对测量精度有很大影响；设备复杂，维护难等。
交流采样是将二次测得的电压、电流经高精度的、变成计算机可测量的交流小信号，然后再送入计算机进行处理。
由于这种方法能够对被测量的瞬时值进行采样，因而实时性好，相位失真小。
它用软件代替硬件的功能又使硬件的投资大大减小。
随着微机技术的不断发展，交流采样必将以其优异的性能价格比，逐步取代传统的直流采样方法。
本系统采用8031单片机实现电力参数的交流采样。
通过显示器显示频率、电压、电流的实时值，在过压30、欠压30时进行声光报警，并能定时打印电压、电流及频率值。
实践证明，采用交流采样方法进行数据采集，通过算法运算后获得的电压、电流、有功功率、功率因数等电力参数有着较好的精确度和稳定性。
一、交流采样原理若将电压有效值公式离散化，以一个周期内有限个采样电压数字量来代替一个周期内连续变化的电压函数值，则式中Δ为相邻两次采样的时间间隔；为第-1个时间间隔的电压采样瞬时值；为1个周期的采样点数。
探讨单片机在电力系统监控中的应用
探讨单片机在电力系统监控中的应用摘要：电力系统是我国经济发展和社会服务的保障性系统，强化电力系统的安全运行，对于我国经济发展和社会服务能力的提升具有重要的帮助。
对电力系统进行监控是提升系统运行安全和质量的有效措施，而在监控中利用的技术越先进，监控的效果便越好。
单片机作为一种集成电路芯片，在目前的社会生活中得到了广泛的应用，将其在电力系统监控中进行使用，能够有效的提升监控系统的控制质量，进而提升监控的效果。
本文就单片机在电力系统监控中的具体应用进行分析，主要是探讨其应用原理以及应用实践效果。
关键词：单片机；电力系统；监控随着技术的发展，我国电力系统的建设正在逐渐的走向智能化和多样化，而在电力系统智能化和多样化发展的过程中，其安全问题一直是发展需要考虑的重点。
为了提高系统运行的安全，积极的进行系统监控意义重大，而要对智能化系统实施有效监控，必须要利用智能化的手段。
单片机是一种功能完善的微型计算机系统，利用此系统，不仅可以实施监控的智能化，而且可以有效的提升监控控制效果，从而保证监控目的的进一步实现，所以说将单片机利用到电力系统的监控当中价值巨大。
1 单片机概述单片机又称单片微控制器,相当于一个微型的计算机，只是和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。
概括的来讲：一块芯片就成了一台计算机。
单片机的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。
单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。
各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”。
因此，在电力网络监控中利用单片机，可以有效的实行监控的智能化，下图为单片机的基本工作原理图。
2 传统电力系统监控的弊端2.1灵活性不足传统电力系统监控的突出弊端之一就是灵活性不足。
从电力系统监控来看，传统电力监控系统实施的是人机合一的监控模式，这种监控模式实际上就是利用人工和设备的双重作用来达到监控的效果。
基于STM32单片机的电力数据采集系统设计
基于STM32单片机的电力数据采集系统设计发表时间：2019-05-22T11:16:40.517Z 来源：《河南电力》2018年21期作者：廖锦鸿[导读] 介绍了一种基于STM32单片机的低功耗、高性能的电力数据采集系统，阐述了系统的工作原理及其软硬件设计。
（广东电网茂名电白供电局）摘要：介绍了一种基于STM32单片机的低功耗、高性能的电力数据采集系统，阐述了系统的工作原理及其软硬件设计。
STM32单片机内部包含丰富的功能模块，无需外扩芯片，系统即可利用 STM32 自带的ADC对输入信号进行多通道同步模数转换，利用灵活的静态存储器控制器 FSMC扩展 NAND FLASH 存储数据，并利用 STM32单片机先进的标准通信接口实现基于MODBUS协议的RS485 远程通信，克服了传统电力数据采集器受限于有限的存储空间和通信接口、精度不高、实时性差等缺点。
实际运行表明，此系统采集电力数据的实时性和可靠性大为提高，并且系统具有成本低、体积小的特点。
关键词：ST M32；电力数据采集；模数转换；远程通信1 引言模拟量与开关量采集模块、通讯模块以及上位机人机交互模块组成。
首先电压、电流等模拟信号经信号调理电路调理后，经模数转换器ADC转换为数字信号，再由STM32进行数据处理；开关量信号则通过I／O口输入，STM32通过中断或查询方式进行读取。
电力数据经采集处理后，由液晶屏进行显示，同时进行储存以便对历史数据进行查询。
为了使数据显示更加直观以及远程监控，通过RS485与上位机通信。
2系统硬件设计 2.1 STM32片上资源本系统采用了ST公司基于Cortex—M3内核的32位增强型闪存微控制器STM32F103ZE作为控制核心，Cortex-M3内核是专门设计于满足集高性能、低功耗、实时应用、具有竞争性价格于一体的嵌入式领域的要求。
该芯片最高工作频率可达到72MHz，具有512K字节的闪存以及64K字节的SRAM，丰富的片上资源大大简化了系统硬件，同时大大降低了系统功耗。
基于51单片机的电表电量采集系统程序
#include <reg51.h>//AD7135 直接与单片机相连采用查询的方法多路#include<absacc.h> #include <intrins.h>#define ucharunsigned char#define uintunsigned int#define ulongunsigned long#define ADP2#define ADP0#define CD4051P1#define fosc12// 晶振频率#define time02000// 定时2000us#define jishu1000// 假设AD 输入电压与对应瞬时功率的基数//1V 对应1000w uint idata jisuandu;// 临时变量，用于计算电度数uint idata time0_0;// 临时变量，用于计算定时sbit STAT7135= P1^7;// 7135的启动端sbit busy= P2^6;// 7135 的忙端sbit st= P2^5;// 7135 的选通端sbit CS7221= P1^5;// 7221的片选sbit DIN7221 = P1^4;// 7221 的数据端sbit CLK7221 = P1^6;// 7221的时钟端sbit SDA=P3^1;//2416 的数据端1/ 15sbit SCL=P3^0;//2416的时钟端//sbit en_24c16=P3^4;uchar DISPBUF[8]={0,1,2,3,4,5,6,7};/显/ 示缓冲区uchar ADBUF[40]=0;//AD缓冲区(万千百十个) *8uchar TIME[2]=0;// 用于定时uchar BUF[5]=0;// 数据处理缓冲区void delay(uint n);// 延时子程序void Initial7221(void);//MAX7221 初始化void WR7221(uchar addr,uchar Data);//MAX7221 写程序void Max7221Display(uchar *buffer);//MAX7221 显示程序void time2ms(void);// 定时器0 初始化程序void time0_int(void);// 定时器0 中断服务程序void ICL7135(void);//ICL7135 8路信号AD 转换程序void SAVE(void);//电量存储转电度程序void start_bit(void);//IIC 开始条件void stop_bit(void);//IIC 停止条件void mast_ack(void);//IIC 应答bit write_8bit(uchar ch);//IIC 写8 位数据uchar read24c16(uint address,uchar *shu);//IIC 读字节数据uchar write24c16(uint address,uchar ddata);//IIC 写字节数据uchar page_wr(uint firstw_ad,uint counter,uchar *firstr_ad);//IIC 页写2/ 15 uchar page_rd(uint firstrd_ad,uint count,uchar *firstwr_ad);//IIC 页读main(){//while(page_wr(0,120,0)==0);Initial7221(); Max7221Display(&DISPBUF[0]);delay(40);time2ms();while (1){if(TIME[1]%10==0){ICL7135();SAVE();}}}void WR7221(uchar addr,uchar Data){uchar i; CS7221= 0;for (i=0;i<8;i++){CLK7221 = 0;DIN7221 = (addr&(0x80>>i)) ? 1:0;_nop_();_nop_();CLK7221 = 1;_nop_();_nop_();}for (i=0;i<8;i++){CLK7221 = 0;DIN7221 = (Data&(0x80>>i)) ? 1:0;3/ 15_nop_();_nop_();CLK7221 = 1;_nop_();_nop_();// 初次使用时清电量数// 初始化7221// 开机默认显示0~7//xx// 启动定时器//5 秒时间到// 启动8路AD转换// 存储电能//MAX7221 的写子程序// 片选有效// 写8 位地址// 时钟低// 先发高位依次到低位// 时钟高上升沿锁数据// 写8 位数据// 时钟低// 先发高位依次到低位4/ 15// 时钟高上升沿锁数据}CS7221= 1;//片选无效}voidInitial7221(void)//MAX7221 初始化{WR7221(0x0A,0x0A);//亮度地址0AH,0x00~0x0F,0x0F最亮WR7221(0x0B,0x07);//扫描LED个数地址0BH,0x00~0x07最, 多扫描8 个数码管WR7221(0x0C,0x01);//工作模式地址0x0C. 0x00:关断;0x01:正常WR7221(0x09,0xFF);//编码模式地址0x09. 0x00~0xFF:哪一位为1，哪一位就支持编码}void Max7221Display(uchar *buffer)//MAX7221 显示子程序{uchar i;for (i=0;i<8;i++)//MAX7221 的8 个数码管显示{WR7221(i+1,*(buffer+i));// 调MAX7221 的写子程序}}void delay(uint n)// 延时程序{uint i,j;for (i=0;i<n;i++)for (j=0;j<1140;j++);}void time2ms(void)//T0 定时器初始化{TMOD=0x01;// T0 工作方式 1/* 2ms 定时设置*/time0_0 = 65536-time0*fosc/12;// 计算初值// 装定时器0 初值TL0=(time0_0%256);TR0=1;//启动定时器0ET0=1;//打开定时器0xxEA=1;//打开总中断}/* 定时器0 中断服务子程序，定时用于AD转换5/ 151s约转换3次，8 路信号约3s时间为了时间充裕5s 采集一次电能信号*/void time0_int(void) interrupt 1{// 重装定时器0 初值TL0=(time0_0%256);TIME[0]++;if (TIME[0]==250)//250*2ms=500ms=0.5s时间到{TIME[0]=0;//到0.5s时TIME[0]清0TIME[1]++;//TIME[1]加 1 内存的0.5 秒的整数倍}}void ICL7135(void)//启动8 路AD转换{uchar i,j;STAT7135=1;//7135启动端使能启动AD转换CD4051=CD4051&0xf0;//设置CD4051的第一路信号输入ADfor (j=0;j<=7;j++)//8 路循环测量{i=CD4051&0xf0;//读P1 口的状态保护高位CD4051=j|i;//通过j 调节多路开关的转换STAT7135=1;//7135启动端使能启动AD 转换i=busy;//读7135 的正在转换忙端do{i=busy;}while(busy==0);//忙端为0时等待直到开始转换do{i=busy;}while(busy==1);// 忙端为 1 时正在转换等待STAT7135=0;//7135禁止AD 转换do{i=ADP2;}while((ADP2&0x010)!=0x010);//读7135 的D5，直到D5为1if ((ADP2&0x010)==0x010)//D5为1开始读AD转换结果{//STAT7135=0;ADBUF[j*5]=ADP0&0x0f;//读7135 的万位do{i=ADP2;}while((ADP2&0x08)!=0x08);//读7135的D4，直到D4为1ADBUF[1+j*5]=ADP0&0x0f;//读7135 的千位6/ 15do{i=ADP2;}while((ADP2&0x04)!=0x04);//读7135的D3，直到D3为1ADBUF[2+j*5]=ADP0&0x0f;//读7135 的百位do{i=ADP2;}while((ADP2&0x02)!=0x02);//读7135的D2，直到D2为1ADBUF[3+j*5]=ADP0&0x0f;//读7135 的十位do{i=ADP2;}while((ADP2&0x01)!=0x01);//读7135的D1，直到D1为1ADBUF[4+j*5]=ADP0&0x0f;//读7135 的个位//ADBUF[0]=j+1;// 路号//Max7221Display(&ADBUF[j*5]);// 当频率慢时可以显示AD 转换的结果}}}void SAVE(void)//电能处理保存{uchar k,i;ulong kk,kk1,kk2;if (TIME[1]<120)//小于 1 分钟时120*0.5=60s简单加{for (k=0;k<=7;k++)//8 路电能循环存储{while (page_rd(k*5,5,&BUF[0])==0);//读原来的电能各路 5 位数字for(i=0;i<=4;i++){BUF[i]=BUF[i]+ADBUF[i+k*5];/本/ 次的电能和原来的电能求和}while (page_wr(k*5,5,&BUF[0])==0);// 存新的总电能}}if (TIME[1]==120)//等于 1 分钟时做电度数的处理{TIME[1]=0;for (k=0;k<=7;k++)//8 路电能循环转换成电度数存储{while (page_rd(k*5,5,&BUF[0])==0);//读原来的电能各路 5 位数字for (i=0;i<=4;i++){BUF[i]=BUF[i]+ADBUF[i+k*5];/本/ 次的电能和原来的电能求和}while (page_wr(k*5,5,0)==0);//清寄存的电能kk=(ulong)BUF[0]*100+(ulong)BUF[1]*1000+(ulong)BUF[2]*100+(ulong)BUF [3]* 10+(ulong)BUF[4];// 把电能转化为千瓦时即度while(page_rd(100+k*2,2,&BUF[0])==0);//读上次余数kk=kk*jishu+(ulong)BUF[0]*100+(ulong)BUF[1];//7/ 15(jishu*1000)/(100*12*60)=jishu/7200kk1=kk/7200;// 取电度数kk2=kk%7200;//kk1 为电度数kk2余数// 分两部分存储电度的余数100为界BUF[1]=(uchar)(kk2%100);while(page_wr(100+k*2,2,&BUF[0])==0);//电度的存余数while (page_rd(50+k*5,5,&BUF[0])==0);//读原来电度数kk1=kk1+(ulong)BUF[0]*100+(ulong)BUF[1]*1000+(ulong)BUF[2]*100+(ulon g)B UF[3]*10+(ulong)BUF[4];// 原来的电度和新的电度数相加// 万BUF[1]=(uchar)((kk1%100)/1000);//千BUF[2]=(uchar)(((kk1%100)%1000)/100); /百/BUF[3]=(uchar)((kk1%100)/10);//十BUF[4]=(uchar)((kk1%100)%10);/个/while(page_wr(50+k*5,5,&BUF[0])==0);//存新电度数DISPBUF[0]=k+1;/显/ 示户号DISPBUF[1]=0xf;//显示 2 个 FDISPBUF[2]=0xf;DISPBUF[3]=BUF[0];/显/ 示此时电度数DISPBUF[4]=BUF[1];DISPBUF[5]=BUF[2];8/ 15DISPBUF[6]=BUF[3];DISPBUF[7]=BUF[4];Max7221Display(&DISPBUF[0]);/送/ 显示delay(20);// 延时}}}/* ------------------------调用方式：void start_bit(void) 函数说明：开始位----------------------------- */void start_bit(void){SCL=1;_nop_(); SDA=1;_nop_();SDA=0;_nop_();SCL=0;_nop_();}/* -------------------------调用方式：void stop_bit(void) 函数说明：停止位----------------------------- */void stop_bit(void){SDA=0;_nop_(); SCL=1;_nop_();9/ 15SDA=1;_nop_();}/*调用方式：void mast_ack(void)函数说明:主答函数------------------- */ void mast_ack(void){SCL=0;_nop_(); SDA=0;_nop_();SCL=1;_nop_();SCL=0;_nop_();SDA=1;_nop_();}/* ---------------调用方式：write_8bit(uchar ch)函数说明：写一个字节( 8 位)数据---- */ bit write_8bit(uchar ch){uchar i=8; bit fan_w;SCL=0;_nop_();while (i--){SDA=(bit)(ch&0x80);_nop_(); ch<<=1;10/ 15SCL=1;_nop_();SCL=0;_nop_();}SDA=1;_nop_(); SCL=1;_nop_();fan_w=SDA;SCL=0;_nop_();return(fan_w);}/* -------------------------调用方式：uchar read24c16(uint address,uchar *shu) 函数说明：读24c16 指定地址数据(字节读) */uchar read24c16(uint address,uchar *shu){uchar data rdata; uchari=8;EA=0;//避免与串口通讯等xx 冲突start_bit();if (write_8bit(0xA0)!=0){ stop_bit();EA=1;return(0);}if (write_8bit(address)!=0){ stop_bit();EA=1;return(0);}start_bit();if (write_8bit(0xA1)!=0){11/ 15 stop_bit();EA=1;return(0);}while (i--){rdata<<=1; SCL=1;_nop_();if (SDA) rdata|=0x01;SCL=0;_nop_();}stop_bit();EA=1;*shu=rdata;return(1);}/* ---------------------------调用方式：void write24c16(uint address,uchar ddata)函数说明：写数据到24c16 的指定地址(字节写) */ uchar write24c16(uint address,uchar ddata){EA=0;//避免与串口通讯等中断冲突start_bit();if (write_8bit(0xA0)!=0){ stop_bit();EA=1;return(0);}if (write_8bit(address)!=0){ stop_bit();EA=1;return(0);}if (write_8bit(ddata)!=0){12/ 15stop_bit();EA=1;return(0);}stop_bit();EA=1;return(1);}/* ---------------------------调用方式：void page_wr(uint firstw_ad,uint counter,uint data *firstr_ad)函数说明：页面写函数，firstw_ad 为写入字节单元的首地址，*firstr-ad 为被写入数据所在首地址指针counter 为写入数据字节数----------------------------- */uchar page_wr(uint firstw_ad,uint counter,uchar *firstr_ad){uchar data *ufirstr_ad;ufirstr_ad=firstr_ad;start_bit();if (write_8bit(0xA0)!=0){stop_bit();return(0);}if (write_8bit(firstw_ad)!=0){stop_bit();return(0);}while (counter--){if (write_8bit(*ufirstr_ad)!=0){stop_bit();return13/ 15(0);}ufirstr_ad++;}stop_bit();return(1);}/* ---------------------------调用方式：void page_rd(uint firstrd_ad,uint count,uint firstwr_ad) 函数说明：页面读函数，firstrd-ad 为所读字节首地址，count 为读字节数*ufirstwr-ad 为读出数据存储首地址指针*/uchar page_rd(uint firstrd_ad,uint count,uchar *firstwr_ad){uchar j=8; uchar data *ufirstwr_ad;ufirstwr_ad=firstwr_ad;start_bit();if (write_8bit(0xA0)!=0){stop_bit();return(0);}if (write_8bit(firstrd_ad)!=0){stop_bit();return(0);}start_bit();if (write_8bit(0xA1)!=0){ stop_bit();return(0);}while (count--){uchar i=8;14/ 15while (i--){(*ufirstwr_ad)<<=1;SCL=1;_nop_();if (SDA) (*ufirstwr_ad)|=0x01;SCL=0; _nop_();}ufirstwr_ad++; mast_ack();}while (j--){(*ufirstwr_ad)<<=1;SCL=0;_nop_();_nop_();SCL=1;if (SDA) (*ufirstwr_ad)|=0x01;}stop_bit(); return(1);}15/ 15。
利用单片机定时器实现信号采样和PWM控制
将捕获／比较寄存器ＣＣＲ０和ＣＣＲｌ定义为比较模式， 它们的输出单元ＯＵＴＯ和ＯＵＴｌ分别对应单片机引脚Ｐ１．０ （ＴＡ０）和Ｐ１．２（ＴＡｌ）。进入比较模式后，如果定时器ＣＣＲｘ
１． １描述方法对电路结构的影响
用ＶＨＤＬ语言进行电路设计，其最终综合出的电路的 复杂程度除取决于该设计所要求功能的难易程度外，还受 设计工程师对电路描述方法和设计规则理解程度的影响。 最常见的使电路复杂化的原因之一是设计中存在许多本 不必要的类似锁存器的结构而导致电路复杂、工作速度 低，且由于时序问题而导致不可预料的后果。
摘 要：从描述方法、设计规则、时序等方面分析了用硬件描述语言ＶＨＤＬ在ＥＤＡ设计中容易 出现问题的原因，并提出了相应的解决方案。
关键词：ＶＨＤＬ语言数字系统设计问题
ＶＨＤＬ语言作为一个系统设计语言的工业标准已被广 大的硬件设计者所接受。但因其具有庞大、繁琐以及易于出 错的特性…［２１，且在实际设计过程中，每个设计工程师对语 言规则、电路行为的理解程度和编程风格不同，造成同样的 系统功能综合出来的电路结构往往大相径庭，其电路的复 杂程度和时延特性也差异较大，有时某些臃肿的电路还会 产生难以预料的问题。因此，有必要对在ＶＨＤＬ设计中如 何简化电路结构及优化电路设计的问题进行深入探讨。 １设计问题探讨
图１波形变化图
一１５—
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
万方数据
如果在选定的输入引脚上发生选定脉冲的触发沿，则定时 器计数的值将被复制到ＣＣＲｘ中。根据这一原理，选定Ｐ２．０ 为输入引脚，设置ＣＣＴＬ２为捕获模式，所测温度值由模拟 量经测量电路转换为脉冲后，Ｐ２．０捕捉脉冲下降沿，进入 中断Ｔ２，得到与温度值一致的单位时间内的脉冲数，存入 ＣＣＲ２作进一步处理。
基于单片机监测交流电压报警系统设计
1、系统的硬件电路 (3)1.1、电源电路 (3)1.2、模拟量输入电路 (3)1.2.1、上拉电阻 (4)1.4、单片机处理电路 (6)1.4.1、at89c51简介 (6)1.4.2、复位电路 (9)1.5、软件环境 (10)1.6、报警电路 (11)2、交直流电压对照表 (12)3、软件设计 (13)3.1、TLC1543进行采样、A/D转换的程序 (14)3.2、制报警器的程序 (16)3.4、总的程序 (18)4、结束语 (22)参考文件： (23)前言本次单片机课程设计，我所选的题目是关于民用电压异常报警的。
具有一定的实用功能，且生产方便。
该报警系统对交流电路进行实时的采样 ,一旦电压高于或低于设定的正常阈值 ,系统就会触发报警动作 ,提醒人们做出相应措施。
系统在设计上采用了AT89C51 单片机作为控制器 ,采用了 TI公司的新产品串行口A/D转换芯片 TLC1543作为接口芯片。
使系统具有体积小 ,功能强 ,功耗小 ,设计电路简单易于调试等特点。
摘要:本文是单片机的一个设计性实验 ,以AT89C51作为核心控制元件，是一个用于监测民用220V交流电压的系统,该系统能实时采样并对交流电压正常 ,如果所测量的电压偏高 ,或偏低做出相应的灯光显示和声音报警。
关键词:单片机;交流电压监测;程序;报警Abstractthis article is a single chip design experiment, with AT89C51 as the core control device, is a for monitoring civil 220V ac voltage of the system, the system can real-time sampling and ac voltage normal, if the measurement of voltage on the high side, or low make corresponding light display and alarm.Keywords: SCM, Ac voltage monitoring; Program; alarm1、系统的硬件电路系统分为 5 个部分:电源电路(电路略) 、模拟量输入电路、A/D 转换电路、单片机处理电路和报警电路。
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基于单片机的电力监控系统交流采样技术的实现摘要：系统采用8031单片机实现电力参数的交流采样，通过LED显示器显
示频率、电压、电流的实时值，在过压30%、欠压30%时进行声光报警，并能定时打印电压、电流及频率值。
实践证明，采用交流采样方法进行数据采集，通过算法运算后获得的电压、电流、有功功率、功率因数等电力参数有较好的精确度和稳定性。
关键词：单片机交流采样频率跟踪电力监测
随着电力系统的快速发展，电网容量的扩大使其结构更加复杂，实时监控、调芳的自动化显得尤为重要；而在电力调度自动化系统中，电力参数的测量是最基本的功能。
如何快速、准确地采集各种电力参数显得尤为重要。
在实现自动化的过程中，最关键的环节是数据采集。
根据采集信号的不同，可分直流采样和交流采样两种。
直流采样，顾名思义，采样对象为直流信号。
它是把交流电压、电流信号经过各种变送器转化为0～5V的直流电压，再由各种装置和仪表采集。
此方法软件设计简单，对采样值只需作一次比例变换即可得到被测量的数值。
但直流采样仍有很大的局限性：无法实现实时信号的采集；变送器的精度和稳定性对测量精度有很大影响；设备复杂，维护难等。
交流采样是将二次测得的电压、电流经高精度的CT、PT变成计算机可测量的交流小信号，然后再送入计算机进行处理。
由于这种方法能够对被测量的瞬时值进行采样，因而实时性好，相位失真小。
它用软件代替硬件的功能又使硬件的投资大大减小。
随着微机技术的不断发展，交流采样必将以其优异的性能价格比，逐步取代传统的直流采样方法。
本系统采用8031单片机实现电力参数的交流采样。
通过LED显示器显示频率、电压、电流的实时值，在过压30%、欠压30%时进行声光报警，并能定时打印电压、电流及频率值。
实践证明，采用交流采样方法进行数据采集，通过算法运算后获得的电压、电流、有功功率、功率因数等电力参数有着较好的精确度和稳定性。
一、交流采样原理
若将电压有效值公式
离散化，以一个周期内有限个采样电压数字量来代替一个周期内连续变化的电压函数值，则
式中：ΔTm为相邻两次采样的时间间隔；um为第m-1个时间间隔的电压采样瞬时值；N为1个周期的采样点数。
若相邻两采样的时间间隔相等，即ΔTm为常数ΔT，考虑到
N=(T/ΔT)+1，则有
式（1）就是根据一个周期各采样瞬时值及每周期采样点数计算电压信号有效值的公式。
同理，电流有效值计算公式如下：
计算一相有功功率的公式
离散化后为
式中：im、um为同一时刻的电流、电压采样值。
功率因数可由下式求得：
cosφ=P/UI
二、系统硬件组成
本系统的硬件部分由电源、主机、数据采集电路、键盘输入电路、显示器和打印机输出电路共6部分组成。
系统总体框图如图1所示。
1.主机
主机由单片机8031、地址锁存器74LS373、外接4KB的程序存储器2732和8KB的数据存储器6264构成。
2.数据采集电路
系统数据采集电路如图2所示。
由图2可见，前向数据采集通道由传感器、双四选一多路开关4052、采样保持器LF398、八选一多路开关4051、模数转换器AD574、光隔及由电压比较器LM339、锁相环4046、分频器4020构成的频率跟踪电路和用于控制采样保持器的单稳触发器4528组成。
由于采集的对象为电压、电流等模拟量，所以必须经A/D转换器变成数字量以后，才能送入8031进行处理。
本系统选用AD574，该芯片使用逐次逼近法将-5～+5V模拟电压转换为数字量。
转换时间为25μs，非线性误差小于±0.5LSB。
系统的采样时间间隔为0.5s。
采样时，在1个信号周期内对一相电压、电流等时间间隔准确采样16点并把结果存入片外数据存储器相应的存储页内（A相电压：DPH=80H，A相电流：DPH=83H；C相电压：DPH=84H，C 相电流：DPH=85H）。
三相全采完后，对采到的数据进行数字滤波。
计算有效值后和上限、下限值进行比较，若有超标则进行声光报警。
对频率的采样是将交流电信号经LM339电压比较器变成方波后送到8031的P3.2脚（外中
断0），由8031计数器0（工作在方式1计数初值为0）在方波保持高电平的时间内对8031（采用12MHz晶振）的内部时钟进行计数。
采样期间在每一相16点电压、电流采样完毕后，8031读入计数值存入相应的存储页（DPH=86H）内，数据处理阶段将其转换为频率值后送8279进行显示。
3.键盘和显示器电路
采用带字驱动和位驱动的LED显示器进行显示。
键盘上共设置了8个键，其中：0键用于功能切换；1，2，3三键为双功能键，分别用于显示A，B，C三相电压或电流；4键用于随机打印。
4.打印机接口电路
8031直接带一个TPμP微型打印机，用软件能使其在规定时间自启动并按设计格式打印指定数据。
三、软件设计
在系统的软件设计中，采用模块化设计方法，使得程序结构清晰，便于今后进一步扩展系统的功能。
系统软件有以下模块构成：主程序、时钟中断服务程序、键盘中断服务程序、数据采集处理子程序、显示程序、打印程序等。
主程序主要完成系统初始化，装置自检等任务。
系统的初始化部分包括CPU各端口输入输出设置、中断设置、外围驱动、译码电路的初始化、数据RAM的初始化等。
系统的数据采集处理子程序的功能是在定时中断服务程序中完成的。
在定时中断服务程序中主要进行三相交流电压、电流的采集，数字滤波、采样数据存储，标度变换以及报判断与输出等操作。
打印程序由定时中断服务程序团龄闰打印请求标志，主程序查询到该标志时，执行打印准备和启动程序，即将打印数据装配成ASCII字符标准格式存入到外部RAM 的打印缓冲器中。
由于篇幅所限，本处不再一一介绍。
数据采集子程序：
SMP：MOV R0，#00H ；相数选择初始化
MOV R2，#80H ；u1存放页地址送R2
RET：MOV TL0，#00H
MOV TH0，#00H
SETB TR0
MOV A，R0
MOV P0，A ；选中三相中的一相进入4052
MOV R7，#00H ；采样点数寄存器初始化MOV R1，21H ；当前采样点的页内地址指针AD12：CLR P1.2 ；选通当前相的电压信号SH：JNB 00H，SH ；查询S/H标志位
CLR 00H ；准备好，清标志
CLR P1.6
MOV P2，#DFH ；启动A/D转换
AD1：JB P1.7，AD1 ;未完，等待
SETB P1.6 ；R/C置位，准备读
LCALL DATA ；读入转换结果存入相应页SETB P1.2 ；切换到电流信号
CLR P1.6
MOV P2，#DFH ；启动A/D转换
AD2：JB P1.7，AD2 ；未转换完，等待
INC R2 ；页地址+1，到存放该相电流的页面SETB P1.6
LCALL DATA ；读入结果
INC R7 ；下一采样点
INC R1
INC R1 ；采样点存放单元地址
CJNE R7，#10H，AD12 ；该相未完，继续LCALL FRQCY
INC R0 ；置下一相采样标志
INC R2 ；下一相电压存储页
MOV R1，21H ；下一相存储页地址指针
CJNE R1，#03H，RTE ；三相未采完
ADD 21H，#1FH ；三相全采完，下次采样各页内地址指针
RET
另外，在电力系统的实际运行中，电网存在谐波，还会有各种瞬时干扰，如投切电容器和开关合闸、掉闸等都会产生干扰；而采用硬件滤波存在硬件电路复杂等诸多弊端，因此本系统求取电力参数采用数字滤波方法祛除干扰，用软件代替硬件，实践证明具有较好的滤波效果。
此外，系统中还采用指令冗余、软件陷阱等抗干扰措施，以使系统具有良好的抗干扰性能。
结束语
本文提出的交流采样方法解决了直流采样硬件复杂、实时性差等问题。
经实践证明交流采样方法能够快速、准确地采集各种电力参数，具有一定的应用价值。