电压测量系统的设计

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基于C8051F021的剩余电压测量系统设计

一
２硬件电路设计和关键模块分析
种以单片机Ｃ０１０１８５Ｆ２为核心控制单元的智能
微处理器选用单片机Ｃ０１０１为控制８５Ｆ２作
测量系统，实现了对用电没备剩余电压的测量。
器，控制电压的通断电以及信号采集、显示等工作。
单片机Ｃ０１０１８５Ｆ２的主要特点是：内核和指令系
由单片机系统、相位检测电路、断电控制电路与
驱动电路、电压采集电路、ＬＤ显示、按键输入ＫｉＣ１Ｃｅ — ５的编译环境，程序代码可读性和移植性ｌ等几部分组成。系统工作流程如下：连接测量样品，强。
确定接线无误后，按下开关键，系统先进行初始化，电源指示灯亮，ＬＤ显示交流电压的实时值，操Ｃ作员通过调压旋钮将电压稳定到２０在测量前，２Ｖ；
１系统结构及功能
系统的结构框图如图１示，整个系统主要所
统与ＭＣ一１Ｓபைடு நூலகம்５系列单片机完全兼容；指令执行速
度高达２ＭＩＳ；５Ｐ全部Ｉ、ＲＴＴＧ引脚均允／Ｓ、ＪＡ０许５Ｖ输入；运行程序过程中可进行内部、外部时钟切换以减小单片机功耗等。软件运行环境采用
ｓｓｅｂｒｃｃｅｔｙｔｍｙｐａｔａｔｓ．ｉｌ
ＫｅｗｏｄｓＣ８５Ｆ；ＲｅｉｕａＶｏｍｇ；ｍｅｓｒｍｅｔｙｔｍｙｒ：０１ｓｌｄｌｅａｕｅｎｓｓｅ
★基金项目：中国
长基金项目《电器产品剩余电压检测方法的研究》２１Ｊ０５ｏ（００Ｋ１

基于LabVIEW的电压电流实时监测系统设计

基于LabVIEW的电压电流实时监测系统设计种兴静;高军伟【摘要】为了高效、便捷地进行电压、电流的监测,在LabVIEW编程软件环境下,设计一种基于USB数据采集卡的电压、电流实时监测系统.本系统通过LabVIEW 编程实现电压、电流测量控制程序,通过硬件搭建与软件编程完成系统整体的设计.实验结果证明,电压、电流监测系统可以实时、持续的运行,不仅降低了开发成本,而且测量结果精确,具有良好的实时反应性,可靠性良好.【期刊名称】《自动化与仪表》【年(卷),期】2019(034)006【总页数】4页(P59-62)【关键词】LabVIEW;USB数据采集卡;实时监控【作者】种兴静;高军伟【作者单位】青岛大学自动化学院,青岛266071;青岛大学自动化学院,青岛266071【正文语种】中文【中图分类】TP274LabVIEW 是一种灵活的编程语言，相较于C 语言或者JAVA 语言，LabVIEW 语言是一种图形化的编程语言，程序设计相对比较简单，灵活性很强，利于用户对上位机人机界面的设计。

LabVIEW 可以做运动控制、算法的仿真等，但用的最多的还是Lab-VIEW 数据采集，例如一些板卡的测试以及自动化控制类的数据采集等。

一个VI 程序包括前面板和程序面板。

前面板是用户所能看到的界面，可以实现数据显示、波形显示、数据输入等其他功能，程序面板是前面板运行的一个支持。

通过建立VI 程序来实现一系列的功能，达到用户的要求。

基于LabVIEW 数据采集的功能[1-3]，本文提出了在LabVIEW 2014 编程软件环境下，利用USB 数据采集卡进行实时的监测电压电流变化情况。

在控制器设计过程中，利用LabVIEW 2014 编程软件编写电压电流采集控制程序。

该系统可实现电压电流的准确测量，并将测量数据结果保存到数据库。

实验结果表明，该系统实时响应性良好，测量结果准确。

1 系统总体设计在USB 数据采集卡电压电流监测系统中，USB数据采集卡通过USB 接口与上位机搭建，安装驱动程序，实现上位机与USB 数据采集卡的通讯，LabVIEW 调用动态链接库函数，完成串口通讯[4]。

基于单片机下的数字电压表设计毕业论文

河南理工大学万方科技学院本科毕业论文基于单片机下的数字电压表设计毕业论文目录前言 (1)1 设计任务与分析 (3)1.1 设计任务简介及背景 (3)1.1.1 单片机简介 (3)1.1.2 背景及发展情况 (3)1.2 设计任务及要求 (5)1.3 设计总体方案及方案论证 (5)1.4 数据输入模块的方案与分析 (7)1.4.1 芯片选择 (6)1.4.2 实现方法介绍 (6)1.4.3 输入模块流程图 (10)1.5 A/D模块的方案与分析 (10)1.5.1 芯片的选择 (11)1.5.2 实现方法介绍 (11)1.5.3 A/D模块流程图 (13)1.6 数据处理及控制模块 (13)1.6.1 芯片选择 (14)1.6.2 实现方法介绍 (14)1.6.3 数据处理及控制模块流程图 (14)1.7 显示模块 (15)1.7.1 芯片选择 (15)1.7.2 实现方法介绍 (15)2 硬件设计 (16)2.1 数据输入模块原理图 (17)2.2 A/D模块原理图 (18)2.3 控制模块原理图 (20)2.4 显示模块原理图 (21)3 软件设计 (23)3.1 主程序流程图 (23)3.2 子程序介绍 (24)3.2.1 初始化程序 (24)3.2.2 中断子程序 (24)3.2.3 档位选择子程序 (25)4 主要芯片 (29)本科毕业论文4.1 AT89C52的功能简介 (29)4.1.1 AT89C52芯片简介 (29)4.1.2 引脚功能说明 (29)4.2 ICL7135功能简介 (31)4.2.1 ICL7135 芯片简介 (31)4.2.2 引脚功能说明 (32)4.3 LCD1602功能简介 (35)4.3.1 LCD1602芯片简介 (35)4.3.2 引脚功能说明 (35)4.4 CD4052的功能介绍 (38)4.4.1 CD4052芯片简介 (38)4.4.2 引脚功能说明 (39)4.5 CD4024的功能介绍 (39)4.5.1 CD4024芯片简介 (39)4.5.2 引脚功能说明 (40)4.6 OP07的功能介绍 (40)4.6.1 OP07的功能简介 (41)4.6.2 引脚功能说明 (41)结论 (42)致谢 (44)参考文献 (45)河南理工大学万方科技学院本科毕业论文前言数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。

基于单片机的电流电压测量系统设计

基于单片机的电流电压测量系统设计目录1 前言 (2)1.1 电子测量概述 (2)1.2 数字电压表的特点 (2)1.3 单片机的概述 (3)2 系统方案的选择与论证 (4)2.1 功能要求 (4)2.2 系统的总体方案规划 (4)2.3 各模块方案选择与论证 (5)2.3.1 控制模块 (5)2.3.2 量程自动转换模块 (5)2.3.3 A/D转换模块 (5)2.3.4 显示模块 (6)2.3.5 通信模块 (6)3 系统的硬件电路设计与实现 (7)3.1 系统的硬件组成部分 (7)3.2 主要单元电路设计 (7)3.2.1 中央控制模块 (7)3.2.2 量程自动转换模块 (8)3.2.3 A/D模数转换模块 (13)3.2.4 显示模块 (14)3.2.5 通信模块 (15)3.2.6 电源部分 (16)4 系统的软件设计 (16)4.1 软件的总体设计原理 (16)4.1.1 A/D转换程序设计 (17)4.1.2 数字滤波程序设计 (18)4.1.3 量程自动转换的程序设计 (20)5 系统调试及性能分析 (22)5.1 调试与测试 (22)5.2 性能分析 (22)6 结束语 (23)6.1 设计总结 (23)6.2 设计的心得 (23)7 致谢词 (24)附录 (25)附录1 参考文献 (25)附录2 系统总电路图 (26)附录3 源程序 (27)1 前言1.1 电子测量概述从广义上讲，但凡利用电子技术来进行的测量都可以说是电子测量；从狭义上来说，电子测量是在电子学中测量有关电量的量值。

与其他一些测量相比，电子测量具有以下几个明显的特点：①测量频率范围极宽，这就使它的应用范围很广；②量程很广；③测量准确度高；④测量速度快；⑤易于实现遥测和长期不间断的测量，显示方式又可以做到清晰，直观；⑥易于利用电脑，形成电子测量与计算技术的紧密结合。

随着科学技术和生产的发展，测量任务越来越复杂，工作量加大，测量速度测量准确度要求越来越高，这些都对测量仪器和测试系统提出了更高的要求。

各种电压电流采样电路设计

各种电压电流采样电路设计电压电流采样电路是一种用于测量电路中电压和电流的电子设备。

它们广泛应用于各种领域，如电力系统监测、电子设备测试和工业自动化等。

本文将介绍几种常见的电压电流采样电路设计。

电压采样电路用于测量电路中的电压信号。

以下是一种基于运算放大器的电压采样电路设计。

1.电阻分压电路电阻分压电路是最简单的电压采样电路之一、它由两个电阻器组成，将电压信号分成两部分。

一个电阻器连接到待测电压源的正极，另一个连接到负极。

通过测量电压信号之间的差异，可以计算出电源的电压。

2.差分放大电路差分放大电路是一种常见的电压采样电路。

它由两个输入端（正和负）和一个输出端组成。

正输入端连接到待测电压源的正极，负输入端连接到负极，输出端连接到运算放大器的输出。

通过测量输出电压和输入电压之间的差异，可以计算出电压信号。

3.内部反馈放大电路内部反馈放大电路是一种高精度的电压采样电路。

它包括一个运算放大器和一个反馈电阻器。

待测电压通过反馈电阻器连接到运算放大器的非反相输入端，直接连接到反相输入端。

输出信号通过反馈电阻器连接到非反相输入端。

通过调整反馈电阻器的阻值，可以实现电压采样的精度控制。

电流采样电路用于测量电路中的电流信号。

以下是一种基于电阻器的电流采样电路设计。

1.电流到电压转换电路电流采样的一种常见方法是使用电流到电压转换电路。

它将待测电流通过一个电阻器，使其转换为相应的电压信号。

输出电压信号可以通过运算放大器放大，然后通过数模转换器进行数字化。

2.霍尔效应传感器霍尔效应传感器是一种常用的电流采样电路。

它利用霍尔效应原理，将电流转换为相应的电压信号。

霍尔效应传感器受到的电流通过一个电阻器，使其转换为电压。

输出电压信号可以通过运算放大器放大，然后通过数模转换器进行数字化。

3.电阻分压法电阻分压法是一种简单的电流采样电路设计。

它通过将待测电流分成两部分，在每一部分中使用一个电阻器。

输出电压信号可以通过运算放大器放大，然后通过数模转换器进行数字化。

基于STM32和ICL7135的数字电压表设计

基于STM32和ICL7135的数字电压表设计一、引言数字电压表是电子技术领域中常见的测量仪器，用于测量电路中的电压值。

随着科技的不断发展，数字电压表逐渐取代了传统的模拟电压表，成为实验室和工程师必备的测量工具。

基于STM32和ICL7135的数字电压表设计，具有精准的测量能力、可编程性强、数据处理速度快等优点，被广泛应用于各种领域。

二、STM32介绍STM32是STMicroelectronics公司推出的一系列基于ARM Cortex-M内核的32位单片机，广泛应用于工业控制、通信、汽车电子等领域。

STM32系列单片机具有丰富的外设、低功耗、高性能等特点，适合用于数字电压表的设计中。

三、ICL7135介绍ICL7135是美国Intersil公司生产的一款精密数字A/D转换器，具有16位精度、4½位显示能力、3.5位/秒的转换速率等特点。

ICL7135广泛应用于仪器仪表、电能表、工业控制等领域，是设计数字电压表的理想芯片之一。

1. 系统框图基于STM32和ICL7135的数字电压表主要由STM32单片机、ICL7135芯片、显示模块、按键模块等组成，系统框图如下图所示。

```（插入系统框图）```2. 系统设计（1）STM32与ICL7135的连接将ICL7135的数字输出端与STM32的GPIO口连接，用于传输A/D转换后的数据；将ICL7135的模拟输入端与待测电压相连接，用于进行电压测量；将ICL7135的控制端与STM32的GPIO口连接，用于控制ICL7135的工作模式。

通过这样的连接方式，实现了STM32与ICL7135的数据交换和控制。

（2）数字显示模块设计数字显示模块采用LED数码管进行显示，由驱动芯片控制LED数码管的显示。

通过STM32的GPIO口与LED驱动芯片连接，实现对LED数码管的驱动和控制。

（3）按键输入模块设计按键输入模块用于设置测量范围、校准电压表、切换工作模式等操作。

3.5-2电压测量装置系统框图的绘制(精)

图 6 伺服电机（电机转矩-角位移）结构图
图 7 伺服电机（角位移-控制电压）结构图
图 7 绳轮结构图
图 8 测量电位器结构图
式中，�是绳轮半径；�是指针位移。
绳轮传动机构：�� Θ� ��；对应结构图如图 8 所示。
测量电位器：�� ；对应结构图如图 9 所示。
图 10 电压测量装置框图
图 11 电压测量装置框图（简图）
电压测量装置系统框图的绘制
电压测量装置物理模型
图 1 电压测量装置原理图
经调制、放大以后，驱动两相伺服电动机运转，并带动测量指针移动，直至 �� 。这时指针指示的电压值即是待测量的电压值。电压测量装置各环节物理模型分析
�� 是指示的电压测量值。如果�� 不同于�� ，就产生了误差电压� � �� ，
图 1 所示为一电压测量装置，也是一个反馈控制系统。 �� 是待测量电压，
系统由比较电路、机械调制器、放大器、两相伺服电动机及指针机构组成。首先，考虑负载效应分别列写各元部件的运动方程，并在零初始条件下进行拉氏变换，于是有：比较电路：�� ；对应结构图如图 2 所示。放大器：�� ；对应结构图如图 3 所示。调制器：�~ ��
电压测量装置框图绘制
式中，�� 是电位器传递系数。根据各元部件在系统中的工作关系，确定其输入量和输出量，根据各元
部件的方框图，用信号线按信号流向依次将各元部件的方框连接起来，便得到系统结构图（框图），如图 10 所示，若两相伺服电动机直接用控制电压— —角位移关系式表示，则系统框图可简化如图 11 所示。

基于高线性光耦HCNR201的电压电流测量电路设计

基于高线性光耦HCNR201的电压电流测量电路设计模拟信号量值采集的精确度和稳定度决定了整个项目的运行可靠程度，然而，现场环境恶劣，干扰严重，为了对模拟信号的线性转换而不把现场的各种噪声干扰引入到控制系统，必须将被测模拟信号与控制系统之间进行良好的线性隔离。

一般情况下，直流隔离措施可采用专用隔离运算放大器（ISO124 系列）加配一个高精度隔离直流电源，通过电气耦合的方式来实现被测模拟信号与控制系统的线性隔离，但这种方法成本较高而且温漂较大。

本文采用线性光耦HCNR201 实现了被测模拟信号与控制系统之间的线性隔离。

线性光耦的隔离原理与普通光耦没有太大差别，只是将改变了普通光耦的单发单收模式，增加一个用于反馈的光电二极管并且增大了线性区域。

两个光电二极管都是非线性的，但其非线性特性都是一样的，所以可以通过反馈通路的非线性来抵消直通通路的非线性，从而实现了信号的线性传递。

HCNR201 的工作原理HCNR201 是Avago 公司推出的高线性光耦器件，通过外接不同的分立器件，可以实现交直流电流和电压的光电隔离转换电路，其内部结构如图1 所示。

HCNR201 由高性能的AlGaAs 型发光二极管及两个具有严格比例关系的光电二极管PD1 和PD2 构成。

当发光二极管中流过电流IF 时，其所发出的光会在光电二极管中PD1、PD2 感应出正比于LED 发光强度的光电流IPD1、IPD2，其中IF、IPD1、IPD2 满足以下关系：(1) (2) (3)式中K1、K2 分别为发光二极管PD1、PD2 的电流传输比，其典型值为0.48，范围为0.36～0.72；K3 为该光耦的传输增益，其典型值为1，范围为0.95～1.05。

图1 HCNR201 内部结构图光电二极管PD1 接入输入回路，用于检测和稳定AlGaAs 型发光二极管的发。

基于MSP430单片机的交流电压测量设计

基于MSP430单片机的交流电压测量设计东南大学仪器科学与工程学院许欢摘要：在单片机的一些测量中，有时候需要我们直接测量交流信号，现介绍一种基于msp430单片机实现的交流电压的测量方法。

关键字：MSP430单片机，交流电压，测量，中断日常生活及学习中，我们一般需要之间测量交流信号，测量交流信号的方法有很多，而在应用单片机的测量中，我们常常用来测量直流电压，现在将介绍一种基于 msp430单片机实现的交流电压的测量方法。

系统的构成主要分硬件设计和软件设计两块来介绍。

硬件设计:为了保证硬件电路设计的通用性，采用单级性电压测量的方法，将输入的双极性电压转换成单级性电压进行测量。

整个电路主要包括极性转换电路和输入处理电路。

其中，极性转换电路主要由放大电路实现，在此我采用MCP 601放大芯片。

MCP601芯片：（Microchip 公司的一款高性能的放大芯片）Vcc 管脚：电源管脚 GND 管脚：接地管脚 VIN-管脚：负输入端管脚 VIN+管脚：正输入端管脚 OUT 管脚：输出管脚极性转换电路设计：在进行A/D 转换时，我们一般会采用芯片的工作电压作为 A/D 转换的参考电压。

由于一般芯片的工作电压都为正电压，而我们在这里要测量交流电压，所以要对输入的交流信号进行极性转换，将双极性变成单级性。

下图为极性转换电路：如图所示，该芯片共有 8个管脚,在极性转换电路中，ADOUT 为输出信号。

输出信号是在输入信号 ADIN 的基础上叠加了一个直流分量，调节上面的Vref 的值就可以改变直流分量的值。

如果调节Vref 使直流分量的值为1.5V ，并且此时输入信号是幅值为 1.5V 的交流正弦信号，那么输出信号就为最大值为3V ,最小值为0V 的单级性正弦信号。

在极性转换电路基础上我们将很容易设计出我们要的输入电路。

输入处理电路：在极性转换电路基础上，输入处理电路需要将 220V 的交流电压信号变为幅值为1.5V 左右的交流信号，此外，还需要为MCP 601提供适当的参考电压信号。

交流输入电压、电流监测电路设计

交流输入电压、电流监测电路设计
引言
电子设备只有在额定电压、电流下才能长期稳定工作，因此需要设计相应的监测、保护电路，防止外部输入电压或者负载出现异常时造成设备损毁。

工频交流电压、电流的大小，通常是利用它的有效值来度量的。

有效值的常用测量方法是先进行整流滤波，得出信号的平均值，然后再采用测量直流信号的方法来检测，最后折算成有效值。

但是由于供电主回路中存在大量的非线性电力、电子设备，如变压器、变频器、电机、UPS、开关电源等，这些设备工作时会产生谐波等干扰。

大型电动设备启动、负载突然变化、局部短路、雷电等异常情况出现时，供电主回路中会出现浪涌。

当这些情况发生时，供电线路上已不是理想的正弦波，采用平均值测量电路将会产生明显的测量误差。

利用真有效值数字测量电路，可以准确、实时地测量各种波形的电压、电流有效值。

下面介绍的监测电路安装于配电箱中，与外围保护电路一起实现对电子设备保护的功能。

真有效值数字测量的基本原理
电流和电压的有效值采集电路原理基本相同，下面以电压真有效值为例进行原理分析。

所谓真有效值亦称真均方根值(TRMS)。

众所周知，交流电压有效值是按下式定义的：
分析式(1)可知，电路对输入电压u 进行平方取平均值开平方运算，就能获得交流电压的有效值。

因这是由有效值定义式求出的，故称之为真有效值。

若将式(1)两边平方，且令，还可以得到真有效值另一表达式URMS=
式(3)中，Avg 表示取平均值。

这表明，对u 依次进行取绝对值平方/除法
取平均值运算，也能得到交流电压有效值。

式(3)比式(2)更具有实用价值。

由于。

380v电压检测电路

380v电压检测电路电力系统中，电压的稳定性是确保电器设备正常运行的重要保证。

而为了监测电压的稳定性，设计一套高效可靠的电压检测电路就成为了必要的任务之一。

本文将介绍一种基于电压分压和运算放大器原理的380v电压检测电路。

1. 电压分压原理为了将高电压的信号降低至低电压范围内，我们需要利用电阻进行电压分压。

电压分压原理是基于欧姆定律，即根据电压和电阻的关系，通过选择适当的电阻比例来实现电压的降低。

2. 电压检测电路设计根据380v电源的电压范围，我们选择合适的电阻比例来实现电压的分压。

假设电压分压比例为1:10，即输入为380v时，输出为38v。

为了保护下游电路，我们在输出端使用稳压二极管进行稳定，确保输出电压的稳定性。

为了精确测量输出电压，我们需要将电压转换为可测量的电流信号。

这里我们引入运算放大器。

运算放大器具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点，能够放大微弱的电压信号，并转化为输出电流信号。

具体电路设计如下：•使用两个电阻进行电压分压，产生38v的输出信号。

•在输出端添加稳压二极管，确保输出电压的稳定性。

•引入运算放大器对输出信号进行放大，输出为电流信号。

•通过适当的校准和调整，使输出电流与输入电压成线性关系。

3. 电路工作原理当输入电压为380v时，经过电压分压电路，输出电压为38v。

然后，稳压二极管稳定输出电压，确保输出电压的稳定性和可靠性。

接下来，输出电压经过运算放大器进行放大转换。

运算放大器将输出电压信号转化为电流信号，并输出到下游电路进行测量和监测。

4. 电路的优势和应用•电路简单，构造容易，成本低廉。

•稳压二极管保证输出电压的稳定性，使得检测结果准确可靠。

•运算放大器的使用使得输出结果更容易与其他设备进行集成和分析。

这种380v电压检测电路在工业自动化、电力系统监测等领域具有广泛的应用前景。

通过对电压稳定性的监测和控制，可以确保电器设备的正常运行，提高工作效率和可靠性。

同时，该电路结构简单，成本低廉，适用于大规模应用。

基于单片机的直流电压检测系统设计课程设计说明书.

山东建筑大学课程设计说明书题目：基于单片机的直流电压检测系统设计课程：单片机原理及应用B课程设计院（部）：信息与电气工程学院专业：通信工程班级：通信111姓名：张安珍学号：2011081342指导教师：张君捧完成日期：2015年1月目录摘要......................................................... I I 正文.. (1)1 设计目的和要求 (1)3 设计内容和步骤 (2)单片机电压测量系统的原理 (2)3.2 单片机电压测量系统的总体设计 (3)3.2.1 硬件选择 (4)3.2.2 软件选择 (4)3.3 硬件电路的设计 (4)输入电路模块设计 (4)LM7805稳压电源电路介绍 (5)3.3.3 显示模块电路设计 (5)3.3.4 A/D转换设计 (7)3.3.5 单片机模块的简介 (9)系统软件的设计 (12)主程序的设计 (12)3.4.2 各子程序的设计 (14)总结与致谢 (16)参考文献 (17)附录一系统整体电路图 (18)附录二 A/D转换电路的程序 (19)附录三 1602LCD显示模块的程序 (21)摘要随着电子科学技术的发展，电子测量成为广大电子工作者必须掌握的手段。

对测量的精度和功能的要求也越来越高，而电压的测量甚为突出，因为电压的测量最为普遍。

本设计在查阅了大量前人设计的数字电压表的基础上，利用单片机技术结合A/D转换芯片ADC0832构建了一个直流数字电压表。

本文首先简要介绍了单片机系统的优势，然后详细介绍了直流数字电压表的设计流程，以及硬件系统和软件系统的设计。

本文介绍了基于89S51单片机的电压测量系统设计，介绍1602LCD液晶的功能和ADC0832的转换原理。

该电路设计简单，方便。

该设计可以测量0~5V的电压值，并在1602LCD液晶上显示出来。

本系统主要包括三大模块：主程序模块、显示模块、A/D转换模块，绘制点哭原理图与工作流程图，并进行调试，最终设计完成了该系统的硬件电路，在软件编程上，采用了c语言进行编程，开发了显示模块程序，A/D转换程序。

电压交流有效值测量电路设计仿真与实现武汉理工

《模拟电子技术基础》课程设计目录摘要....................................... .. (1)1.电路方案论证与选择1.1系统基本方案 (2)1.2各模块方案论证与选择1.2.1直流稳压可调电源模块 (2)1.2.2电压衰减模块 (2)1.2.3 AC-DC转换模块 (4)1.2.4数字显示模块 (6)2.电路仿真 (7)3.焊接与调试3.1材料清单 (12)3.2过程描述 (13)4.参数测量及验证 (14)5.心得体会 (15)6.参考文献 (15)7.实物图 (16)课程设计任务书学生姓名：专业班级：电信12级指导教师：刘守军工作单位：信息工程学院题目: 电压交流有效值测量电路设计仿真与实现初始条件：可选元件：集成运算放大器、电阻、电位器、电容若干，直流电源，或自备元器件。

可用仪器：示波器，万用表，直流稳压源，函数发生器要求完成的主要任务:（1）设计任务根据要求，完成电压交流有效值测量电路的仿真设计、装配与调试，鼓励自制正弦信号发生器和稳压电源。

（2）设计要求①输入电压峰值10＜v ，允许误差为±2％，采用LED分段显示，分段区间自定，可加入音响指示；②选择电路方案，完成对确定方案电路的设计。

③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图，确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现系统功能。

④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书。

⑤选做：利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。

时间安排：1、前半周，完成仿真设计调试；并制作实物。

2、后半周，硬件调试，撰写、提交课程设计报告，进行验收和答辩。

指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要模拟电子技术课程设计是继《模拟电子技术基础》理论学习和实验教学之后又一重要的实践性教学环节。

它的任务是在学生掌握和具备电子技术基础知识与单元电路的设计能力之后，让学生综合运用模拟电子技术知识，进行实际模拟电子系统的设计、安装和调测，利用Multisim等相关软件进行电路设计，提高综合应用知识的能力、分析解决问题的能力和电子技术实践技能，让学生了解模拟电子技术在工业生产领域的应用现状和发展趋势。

电气测量系统设计与分析

电气测量系统设计与分析电气测量系统在工业、科研和生活中扮演着重要角色，它用于测量电力、电流、电压以及其他电能参数。

本文将探讨电气测量系统的设计原则和分析方法。

第一部分：电气测量系统概述电气测量系统是通过各种传感器和仪器测量和记录电气信号的系统。

它常用于工业领域的自动化控制，如电力系统、机械制造以及航空航天等。

一个完整的电气测量系统通常由测量传感器、信号处理单元以及数据记录和分析模块组成。

第二部分：电气测量系统的设计原则1. 准确性：电气测量系统的设计应确保测量结果的准确性。

这意味着需要选择合适的传感器，并对其进行校准和校验。

此外，还需要考虑环境因素对测量结果的影响，并采取合适的补偿措施。

2. 稳定性：电气测量系统应具备稳定性，即在不同的工作条件下，测量结果应能保持一致。

为了实现稳定性，可以采用温度补偿、滤波和信号放大等技术。

3. 可靠性：电气测量系统应具备良好的可靠性，能够在长时间工作和恶劣环境下保持正常运行。

为了提高可靠性，可以采用冗余设计、故障检测和容错措施。

4. 可扩展性：电气测量系统应具备可扩展性，能够满足不同应用场景的需要。

通过合理的架构设计和接口标准化，可以方便地添加或替换不同类型的测量设备。

第三部分：电气测量系统的分析方法1. 频谱分析：频谱分析用于研究电气信号的频率分布情况。

通过将信号转换到频域，可以得到信号的频谱特性，进而进行故障诊断、信号优化等工作。

2. 校准和校验：电气测量系统的准确性需要通过校准和校验来保证。

校准是将测量设备与已知准确度的标准进行比较，而校验是检查系统功能是否满足要求。

3. 数据处理和分析：电气测量系统通常会产生大量数据，需要进行有效的数据处理和分析。

这包括数据清洗、特征提取、故障诊断等过程，以便从数据中获取有用的信息。

4. 故障诊断和预测：电气测量系统的分析还可以应用于故障诊断和预测。

通过监测和分析电气信号的状态变化，可以提前发现潜在故障，并采取相应措施，提高系统的可靠性和安全性。

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。

基于单片机的电池电压检测方案设计

基于单片机的电池电压检测方案设计电池是电子设备中常用的能量供应装置，而电池的电压是电池当前状态的重要指标之一。

设计一种基于单片机的电池电压检测方案，能够及时准确地获取电池的电压状态，对于延长电池寿命、保障设备安全具有重要意义。

一、方案设计目标1. 实现对电池电压的实时监测，提前预警电池状态。

2. 利用单片机实现对电池电压的准确测量和处理。

3. 设计一套电池电压检测方案，能够灵活应用在不同类型、不同规格的电池上。

二、方案设计思路1. 采用单片机进行数据采集和处理，以减小电路复杂度，提高测量精度。

2. 使用模拟转换芯片进行电压信号的模拟-数字转换，提高测量精度和稳定性。

3. 设计一套合理的电池电压检测算法，减小温度、电流等外界因素对测量结果的影响。

4. 灵活设置电池电压报警阈值，能够根据不同应用场景对电压状态进行定制化监测。

三、方案设计详解1. 单片机选择单片机作为方案的核心部件，需具备足够的计算能力和IO引脚用于数据采集和输出。

常见的单片机包括STC89C52、STM32、Arduino等，具体选择应根据实际应用需求来定。

2. 模拟-数字转换电池电压是一个模拟信号，需要通过模拟-数字转换芯片将其转换成数字信号，以供单片机进行处理。

常见的模拟-数字转换芯片有MCP3208、ADS1115等，具有多路输入、高分辨率和内部参考电压等特点，能够满足电池电压检测的需求。

3. 电池电压检测算法电池电压的检测需要考虑到多种因素的影响，如温度、负载电流等。

需要设计一套合理的检测算法，能够在保证测量精度的减小外界因素的干扰。

常见的电池电压检测算法包括移动平均滤波、二次差分滤波等，根据具体情况选择合适的算法。

4. 报警系统设计电池电压状态良好与否，对于设备运行的安全性有着直接的影响。

需要设计一套完善的报警系统，能够在电池电压低于预设阈值时及时报警，以便进行相关的处理和维护。

报警系统可以通过单片机的IO口控制蜂鸣器、LED灯等进行报警提示，也可以与其他设备进行通讯，实现远程监测和控制。

电力系统中的低电压测量与保护方案设计

电力系统中的低电压测量与保护方案设计低电压是电力系统中的常见问题之一。

在电力系统中，低电压可能由于电源负载过重、电源电压下降、线路损耗等原因而发生。

低电压不仅会影响电力设备的稳定运行，还可能对用户的生产和生活造成不便。

因此，针对低电压问题，我们需要设计相应的测量与保护方案，保障电力系统的安全稳定运行。

在测量低电压方面，我们需要使用适当的测量仪器来准确测量电压值。

常用的测量仪器包括数字电压表和电力负荷管理系统。

数字电压表可以直接测量电力系统中的电压值，并将测得的数据显示出来。

而电力负荷管理系统则可以实时监测电力系统中的电压情况，并将数据上传至中央控制室进行分析和处理。

通过合理选择和使用测量仪器，我们可以及时准确地获取低电压的数据，为下一步的保护方案设计提供依据。

在低电压保护方案的设计中，我们需要综合考虑系统的安全性、可靠性和经济性。

首先，我们可以通过配置适当的保护装置来监测低电压事件，并采取相应的措施进行保护。

常见的保护装置包括欠压继电器和故障自动切换装置。

欠压继电器可以通过监测电力系统中的电压，当电压低于设定值时，及时发出警报或进行自动断电，以防止低电压对电力设备造成损坏。

而故障自动切换装置可以在低电压事件发生时自动切换到备用电源，确保用户的供电不会中断。

这些保护装置的合理配置和使用可以大大提高电力系统的安全性和可靠性。

此外，我们还可以通过加装电容补偿装置来提高电力系统的低电压问题。

电容补偿装置可以根据电力系统中的负载变化情况，自动调整电容补偿容量，提高系统的功率因数和电压稳定性，从而有效地解决低电压问题。

电容补偿装置的使用可以降低电力系统的线路损耗、提高电力设备的运行效率，并节约能源。

除了上述的测量与保护方案，我们还应该积极开展电力系统的维护与管理工作。

定期对电力设备进行巡检和维护，检查设备的运行状态，及时处理设备故障和隐患，确保设备的正常运行。

另外，我们还可以利用科学的电力负荷管理技术，合理分配电力资源，优化电力系统的运行状况，减少低电压事件的发生。