基于AVR单片机控制的通用便携光功率计设计
基于单片机的功率计的研究与设计
基于单片机的功率计的研究与设计一、引言随着电力系统的发展和智能化需求的增加,功率计在电力领域中扮演着日益重要的角色。
功率计是用来测量电功率和电能的仪器,广泛应用于各种电气设备的性能测试和电能计量。
随着单片机技术的不断进步,基于单片机的功率计成为研究的热点之一。
本文将围绕基于单片机的功率计的研究与设计展开探讨,主要内容包括功率计的原理、基于单片机的功率计的设计与实现等方面。
二、功率计原理功率计是用来测量电功率和电能的仪器,主要用于测量交流电路中的有功功率、无功功率、视在功率以及功率因数等参数。
功率计主要由电压(电流)传感器、采样电路、信号处理电路和显示器等部分组成。
1. 电压(电流)传感器电压(电流)传感器是功率计中非常关键的元件,它用于将被测电路中的电压(电流)信号转换成对应的电压信号。
常用的电压传感器有互感式和霍尔式两种,其工作原理分别是基于电感和霍尔效应。
电流传感器同样有电阻式和互感式两种,其工作原理是通过感应电流产生对应的电压信号。
2. 采样电路采样电路主要用于将被测电路中的电压(电流)信号进行采样处理,得到对应的数字信号。
采样电路常采用模拟-数字转换芯片(ADC)进行采样和转换,将模拟信号转换成数字信号。
3. 信号处理电路信号处理电路负责对采样得到的数字信号进行处理,包括计算有功功率、无功功率、视在功率以及功率因数等参数。
通过运算放大器、滤波器和微处理器实现信号的处理和计算。
4. 显示器显示器用来将计算得到的功率参数进行显示,包括LED数码管、液晶屏等。
基于单片机的功率计是近年来的研究热点之一,其主要优点是结构简单、体积小、成本低等。
下面将介绍一种基于单片机的功率计的设计与实现方案。
首先需要选型合适的电压(电流)传感器,需要考虑测量范围、输出方式、准确度等因素。
常用的传感器有互感式电流传感器、霍尔式电流传感器等,选用合适的传感器可以确保测量结果的准确性。
采样电路主要包括模拟-数字转换芯片(ADC)、采样保持电路。
基于单片机的光功率计的设计
摘要本文首先对光功率计的组成原理进行了详细的分析,查阅大量资料并比较国内外产品的性能和价格,然后根据生产的实际需要进行低成本研发工作。
在能满足生产的的要求基础上进行总体的设计规划,并给出各个电路的设计和说明,包括光探测器的选择、放大滤波电路的设计、A/D转换、单片机控制、外围电路的设计、液晶显示电路、按键电路等设计。
在选择芯片方面,我们尽量做到IC 集成化,因为集成IC的整体功能更加稳定而且价格相对来说也比较便宜.最后是对系统的各个模块的软件进行编写,我们摒弃用汇编语言开发下位机程序,而改用C语言,这样使得开发效率更高和程序的可读性更强。
其中有下位机MCU 自身的初始化,下位机MCU与外围芯片的通信,下位机与上位机的通信,上位机程序的书写等。
关键词:单片机,智能仪表,光功率计abstractThis paper first light to the composition of the power meter principle of a detailed analysis, consulting a large number of material and the comparison of domestic and foreign products performance and price, and then based on the actual need of the production of the low cost research and development work. In satisfy the production based on the requirements of the overall design planning, and give each circuit design and shows, including the choice of light detectors, amplify filter circuit design, A/D conversion and single-chip microcomputer control, peripheral circuit design, liquid crystal display circuit, key circuit design. In the choice of chips, we try to do IC integration, because the integrated function of the integrated IC more stable and the price is relatively cheap. The last of the system is different models of the software to write, we abandoned in assembly language development a program under the machine, to C language, this makes the efficiency of development in higher and the program more readable. Among them are a machine itself under the initialization of MCU, a machine and peripheral communications chip MCU, superordination machine communication, PC program of writing, etc.Key words: a single-chip microcomputer, intelligent instrument, light power meter1 绪论近年来,光纤通信已成为通信领域发展中的最前沿,它不仅在军用,而且在民用通信中也得到广泛应用。
基于单片机的功率计的研究与设计
基于单片机的功率计的研究与设计随着电力行业的快速发展和智能化的不断提升,功率计作为电力系统中重要的测量仪器,也越来越受到广泛的关注和应用。
传统的功率计多采用机械测量方式,既不方便,也准确度较低,且无法实现数字化处理,难以满足现代电力系统对于检测需要的要求,这时候单片机的应用就得到了广泛的推广和发展。
本文将重点介绍基于单片机的功率计的研究与设计。
一、研究的目的及意义随着电力系统的不断发展,人们对于能源的管理越来越关注。
而有效控制电能的消耗,就需要对电能进行检测。
而功率计作为电能检测的一种重要的测量仪器,在企业、学校、家庭甚至广大工业领域得到了广泛的应用。
而传统的功率计具有体积大、准确度低、操作不方便等缺点,为此,基于单片机的功率计成为了一种新的解决方案。
基于单片机的功率计采用数字化检测方法,具有测量准确、体积小、操作方便、可靠性好等优点,尤其是数字化处理与数据传输方便,增加了功率计的功能,并能够为现代电力系统的管理与保护提供有力的技术支持。
因此,本文研究基于单片机的功率计的设计与研究,为电力系统的管理提供新的思路和方法。
基于单片机的功率计主要由采集电路、处理电路、显示电路和输出电路四个部分组成。
采集电路主要由电流传感器和电压传感器构成,用于对电路中的电流和电压进行采样和处理,将采集到的数据发送到处理电路。
处理电路主要由单片机、隔离电路和A/D转换芯片构成。
A/D转换芯片用于将模拟信号转换成数字信号,单片机用于收集和处理数字信号。
隔离电路用于保护单片机和电路之间的隔离,保证信号的精度和稳定性。
显示电路主要由显示屏和显示控制电路构成,用于显示功率、电压和电流等数据信息。
输出电路主要由继电器和输出信号电路构成,通过继电器实现对负载的控制,将计算得到的功率通过输出信号电路发送到外部,完成对负载的控制和管理。
基于单片机的功率计广泛应用于工业控制、家庭电器、智能家居等领域。
例如,可以用于监测电热水锅炉的电流和电压,实时计算电能使用情况,提供精准的用电数据;也可以用于家庭中的智能插座,实现对插座的控制和管理,安全、便捷、智能。
基于单片机的数字功率计的设计
基于单片机的数字功率计的设计作者:魏金灵来源:《科学与财富》2016年第19期摘要:第三次产业革命以来,科学技术迅猛发展,伴随着科技的发展,人民生活水平显著提高。
从而导致生产生活中的用电量在大幅提升,能源供给矛盾突出。
所以在生活中及时准确的掌握设备的用电量更加利于我们节约能源。
本系统主要有主控电路和功率计量电路两部分组成。
主控电路的任务是完成功率计算、电量累计、按键监测、显示以及实时时钟等操作,采用宏晶科技的STC12C5A60S2芯片,功率计量电路采用的是ADE7755,是美国AD公司推出的高精度电能测量集成芯片。
软件部分,主要采用C语言编程,使程序模块化,更方便系统管理。
关键词:ADE7755 ;STC12C5A60S2芯片;功率一、引言在某种意义上讲,能源就是人类活动的基本性物质基础,触及到人类生产生活的方方面面。
人类的文明发展史就是一部能源的变迁史。
在当今世界,我们所使用的各种能源,大部分来源于不可再生的化石能源。
现如今,能源与环境突出的矛盾是全世界、全人类共同关心的问题。
我国人口众多,资源相对拥有量低,加上最近三十年的快速发展,能源问题更加突出。
由于现代电子技术逐渐趋于成熟,各种电子元器件的性能参数也越来越完善。
基于单片机控制的各种电子数字化测量仪器相比于传统的仪器仪表表现出更多的优势。
现如今,DSM功率电能测量技术也得到了深入的研究并被普遍采用,因此全面、系统地研究DSM的原理误差和仪器误差就显得非常重要。
二、系统方案确定1、系统基本原理本设计的功率计通过采集用电设备的电压和电流数值来换算设备的功率,主要由以下6个部分组成,分别是电压采集模块、电流采集模块、主控模块、显示模块、人机互动模块、电源模块。
功率计测量的电源为交流电源,电压的幅值是瞬间变化的,控制器对于这种瞬间变化的功率的统计是存在难度的,所以在功率的测量中采用电能计量芯片来完成,即简化了工作量又保证了测量的精度。
由电能计量芯片完成功率的测量后再输出给单片机,单片机通过算法换算之后,得到功率的数值并显示在液晶显示器上。
毕业设计(论文)-基于单片机的功率测量系统的设计
摘要近年来随着计算机在社会各领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用。
本论文详细的阐述了功率测量系统的设计思路和具体设计步骤。
以单片机为核心,着重的介绍了52单片机在系统中的重要地位,以及其外围硬件电路的芯片结构特点、功能和管脚知识。
集测量、显示等功能于一体,设计完整、结构清晰、操作简单。
在本设计中,是采用对电路中电压和电流分别进行采样,再经模数转换器MAX197,将模拟量变为对应的数字量,用液晶显示器显示电压和功率。
本文详细论述了硬件电路的组成。
利用单片机完成整个测量电路的测试控制、数据处理和显示输出。
关键词:单片机,模数转换,功率表,采样,LCD液晶显示器ABSTRACTRecent years, with the penetration of computers in the social sphere, SCM applications are continually deepening.In real-time detection and automatic control of microcomputer application system, the microcontroller is often used as a core component.This paper describes in detail the power measurement system design and detailed design steps.The MCU as the core, focusing on the introduction of the 52 SCM in an important position in the system and its peripheral hardware circuit chip structural features, function and pin knowledge.Set of measurement, display and other functions, design integrity, a clear structure, easy operation.In this design, is the use of circuit voltage and current were sampled, and then the MAX197, the analog content into a corresponding number, using 6-one digital display voltage and power.This article discusses in detail the composition of the hardware circuit.MCU to complete the measurement circuit using the test control, data processing and display output.KEY WORDS:A single-chip microcomputer, modulus conversion, power list, sampling, LCD monitor目录第1章绪论 (1)1.1 研究概述 (1)1.2 设计背景 (1)1.3 设计的意义 (2)1.4 设计要求与目的 (2)第2章系统设计方案选择和论证 (4)2.1 基本方案的选择和论证 (4)2.2 总体方案论证 (8)2.3 本章小结 (9)第3章系统硬件电路设计 (10)3.1 单片机电路测试系统的分析: (10)3.2 电压电流的取样电路 (14)3.3 A/D转化模块 (16)3.4 显示模块的设计 (19)3.5 MAX232芯片简介 (25)3.6 5v电源的设计 (27)3.7 键盘接口的分析 (27)3.8 本章小结 (28)第4章系统软件程序设计 (29)4.1 程序设计 (29)4.2 本章小结 (42)第5章调试过程 (43)5.1调试 (43)5.2 系统结果验证 (43)第六章总结 (44)致谢 (45)参考文献 (46)附录A 汇编源程序 (47)附录B 系统原理图 (51)前言近年来,随着电子技术、计算机技术和半导体技术的飞度发展,给电力系统测量也带来了巨大的革命。
基于单片机的功率计的研究与设计
基于单片机的功率计的研究与设计1. 引言1.1 研究背景随着电力系统的不断发展和变化,对电能质量和功率的监测需求越来越大。
而传统的功率计往往复杂且成本高昂,不能满足实际需求。
基于单片机的功率计成为了一种新的解决方案。
研究基于单片机的功率计,不仅可以满足电力系统监测的实际需求,还可以探索新的技术应用和发展方向。
本研究将深入探讨单片机在功率计中的应用,并结合硬件设计和软件设计,提出一种新的功率计方案。
希望通过本研究,能够为电力系统监测技术的发展做出一定的贡献。
1.2 研究意义功率计是电力系统中重要的测量设备,能够准确测量电路中的功率消耗情况,为电力系统的稳定运行提供支持。
基于单片机的功率计具有体积小、成本低、精度高等优点,因此具有广泛的应用前景。
通过研究基于单片机的功率计,可以提高功率计的测量精度,降低成本,提高可靠性,满足不同应用场景的需求。
此外,研究基于单片机的功率计还可以促进单片机在电力系统中的应用,推动电力系统的智能化发展,提高能源利用效率。
因此,基于单片机的功率计的研究具有重要的意义,对于提升电力系统性能,推动能源行业的发展具有积极的推动作用。
1.3 研究目的研究目的是为了设计一款基于单片机的功率计,实现对电路中功率的精确测量和监控。
通过对功率计的工作原理进行深入研究,结合单片机在功率计中的应用,设计出高效、精准的硬件和软件方案。
研究的目的还包括验证设计的可靠性和准确性,在系统测试中对功率计进行充分的验证和优化,确保其满足实际需求。
通过本研究,旨在为电路设计和电能监控领域提供一种新的解决方案,提高功率测量的准确性和可靠性,为实现智能电力系统和能源管理系统提供技术支持。
通过深入探讨单片机在功率计中的应用及其发展趋势,为未来相关研究和应用提供参考和借鉴。
2. 正文2.1 单片机在功率计中的应用单片机在功率计中的应用非常广泛。
单片机能够通过AD采集电压电流信号,并进行数据处理,从而计算出电力信息。
基于单片机的功率计的研究与设计
基于单片机的功率计的研究与设计随着能源消费的不断增加,能源管理愈发重要,其中电量测量是实现能源管理的一个重要环节。
因此,本文研究了一种基于单片机的功率计的设计方案。
一、设计思路本文设计的功率计主要由电压采集电路、电流采集电路、单片机控制电路、显示电路、以及供电电路等多个部分组成。
其中,电压采集电路和电流采集电路分别对电路信号进行采集,通过单片机控制电路进行处理,最后通过显示电路显示出来。
二、电压采集电路设计电压采集电路主要由降压变压器、电压传感器和运算放大器三部分组成。
其中,降压变压器将交流电降压至可接受的范围,然后通过电压传感器将电路信号转换为电信号,最后通过运算放大器将电信号放大到合适的范围。
四、单片机控制电路设计五、显示电路设计显示电路主要由液晶显示模块、驱动芯片以及对应的支持电路等部分组成。
其中,液晶显示模块通过驱动芯片进行控制,然后通过对应的支持电路将数据传递给驱动芯片进行显示。
供电电路主要由稳压器、滤波电容及电源开关等部分组成。
其中,稳压器可以将输入的电压转换为稳定的工作电压,滤波电容可以在输入阶段消除输入信号中的高频干扰,电源开关可以实现对电路开关的控制。
七、总体设计流程根据上述部分,我们可以得到功率计的总体设计流程。
首先进行的是设计整个系统的电路原理图,在电路原理图的基础上进行PCB电路板的设计,最后进行元件的焊接,完成整个功率计的组装。
八、功能测试经过组装后,需要进行一定的测试。
测试主要包括电压测量、电流测量、功率计算以及数据反馈等功能。
其中,数据反馈是将测试结果通过显示电路显示出来,供用户查看。
九、结论本文研究了一种基于单片机的功率计的设计方案,结合电路原理图、PCB电路板设计、元件焊接等多项工作完成了整个功率计的组装。
测试结果表明,功率计的电压测量、电流测量、功率计算以及数据反馈等功能都实现良好,是一款可靠的功率测量设备。
一种通用光功率计的实现原理
一种通用光功率计的实现原理
徐波
【期刊名称】《电子质量》
【年(卷),期】2006(000)005
【摘要】本文以光功率计的工作原理为基础,简要的分析了一种通用光功率计的实现原理.
【总页数】5页(P3-7)
【作者】徐波
【作者单位】中国电子科技集团公司第41研究所,蚌埠,233006
【正文语种】中文
【中图分类】TH74
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1.通用管理信息系统的具体实现原理及技术 [J], 肖午光;吴锡琪
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4.基于AVR单片机控制的通用便携光功率计设计 [J], 邓得力;
5.电子产品通用生产测试系统实现原理 [J], 李登希
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基于51单片机的光功率计的设计
基于51单片机的光功率计的设计郭子剑;郭丽【摘要】通过光电传感器将待测光信号变化转变为模拟信号,对模拟信号进行AD处理分析得到光信号的参数特性并在51单片机上通过串口通讯输出。
%The optical signal is converted into the analog signal by the photoelectric sensor. The analog filter is used to remove noises. The CS5550 chip converts the analog signal into digital signal. MCS-51 makes some revisions to the digital data and analysis before sending them to UART.【期刊名称】《山西电子技术》【年(卷),期】2011(000)006【总页数】4页(P26-28,34)【关键词】光功率计;AD转换;单片机【作者】郭子剑;郭丽【作者单位】中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京100083;中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TM933.31 背景概述1.1 光功率定义光功率是光在单位时间内所做的功。
光功率常用单位是毫瓦(mW)和分贝(dB),其中两者关系为1mW=0dB,而小于1mW的分贝为负值。
例如,在光纤收发器或交换机说明书中,有其产品的发光和接收光功率,通常发光小于0dB。
接收端所能够接收的最小光功率称为灵敏度,能接收的最大光功率减去灵敏度的值称为动态范围,发光功率减去接收灵敏度是允许光纤损耗值。
1.2 使用分贝做单位主要有两个好处(1)数值较小,便于记录。
电路放大倍数通常数量级较大,有些大型电路甚至达到万级以上。
用分贝表示时,先转化为对数,数值较小,便于记录。
(2)运算方便。
基于虚拟仪器AVR单片机的功率测试系统的研发
基于虚拟仪器AVR单片机的功率测试系统的研发袁虎成;吕凤玉;贺成柱【摘要】对农业机械田间作业功耗测试方法进行了研究。
为得到不同工作载荷下的功耗,开发了一套结构紧凑、成本低、可置于农机驾驶室的功率测试系统。
硬件上,采用高精度扭矩转速传感器作为前端采集设备, AT90CAN128嵌入式单片机系统作为信号采集器,通过9芯串口上传数据并存储在工业平板电脑中。
软件上,以符合ANSI标准的C语言开发工具ICCAVR编写信号采集器程序,用LabWindows/CVI开发上位机通信与数据处理程序,形成一套完整的多点功率实时测试系统。
经测试表明,系统可靠性高,可广泛应用于农业机械中。
%The test methods of power consumption in field operations of agricultural machinery are studied. In order to measure the power consumption under different operating load,a compact,low cost power testing system is developed,which can be placed in the cab of agricultural machinery. Forthe hardware,the high precision torque and speed sensor is used as the front end collection device,the embedded microcontroller systemAT90CAN128 is used as the signal acquisition unit;the data are uploaded and stored into industrial tablet through 9-core serial port. For the software, the signal acquisition program is written with C language developing tool ICCAVR that conforms ANSI standard, The communication and data processing programs in host computer is developed using LabWindows/CVI; thus the integral real time testing system for multiple points of power is formed. The test shows that the system is highly reliable and can be widely used in agricultural machinery.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2016(037)005【总页数】4页(P64-66,70)【关键词】虚拟仪器;嵌入式单片机;C编译器;数据采集器;扭矩传感器;功率测试;串口通信;LabVIEW;PLC【作者】袁虎成;吕凤玉;贺成柱【作者单位】甘肃省机械科学研究院,甘肃兰州730030;甘肃省机械科学研究院,甘肃兰州 730030;甘肃省机械科学研究院,甘肃兰州 730030【正文语种】中文【中图分类】TH-3;TP27目前,农业机械作为典型的机电液一体化产品,具有专业化程度和智能化程度高等特点,产品设计开发前重要参数的确定将直接影响产品性能的好坏。
基于单片机的功率计的研究与设计
基于单片机的功率计的研究与设计随着社会的发展和科技的进步,电力消耗日益增多,能源效率成为了人们关注的焦点。
为了准确测量和监控电器设备的功率消耗,基于单片机的功率计应运而生。
基于单片机的功率计是一种利用单片机作为核心控制器,通过测量电流、电压和功率因数等参数来计算功率消耗的设备。
它可以广泛应用于家庭、工业、商业等领域,帮助用户了解和控制电力消耗,提高能源的利用效率。
该功率计的设计需要考虑到以下几个方面:1. 数据采集模块:通过传感器采集电流值和电压值。
一般使用电流互感器和电压互感器来测量交流电路中的电流和电压。
传感器将采集到的模拟信号转换为数字信号,通过单片机的模拟转换模块实现。
2. 数据处理模块:单片机对采集到的电流和电压数据进行处理,根据功率计算公式计算功率消耗。
还可以根据用户的需求计算功率因数、频率等指标。
单片机可以通过串口或无线方式将测量结果传输给上位机或显示器。
3. 显示与控制模块:功率计可以配备LCD屏幕或LED数码管,显示测量结果。
用户可以通过按钮或旋钮设置功率计的参数,如电流、电压范围、测量精度等。
也可以通过显示屏或数码管显示其他参数,如功率因数、频率等。
4. 数据存储与传输模块:功率计可以内置存储器,将测量结果保存下来。
用户可以通过串口或无线方式将数据传输到电脑或网络中,方便用户进行数据分析和管理。
基于单片机的功率计的研究与设计需要考虑电路设计、软件编程和测试验证等多个方面。
在电路设计方面,需要考虑功率计的稳定性、精确度和抗干扰能力。
在软件编程方面,需要设计合理的算法和界面,实现各种功能。
在测试验证方面,需要进行大量实验和数据对比,确保测量结果的准确性和可靠性。
基于单片机的功率计具有体积小、成本低、功能强大、易于使用等优点,已经逐渐取代了传统的机械式和电子式功率计。
随着技术的不断发展,功率计的性能将进一步提升,为节能减排和可持续发展做出更大的贡献。
单片机功率计毕业设计
单片机功率计毕业设计单片机功率计毕业设计是一个涉及电子工程、嵌入式系统和传感器技术的综合性项目。
以下是一个简要的单片机功率计毕业设计的概要:项目概述:设计一个基于单片机的功率计,用于测量电气设备或电子设备的功率消耗。
该系统将通过传感器测量电流和电压,并计算功率值,然后通过显示屏或通信接口输出结果。
主要组成部分:1.传感器模块:采用电流传感器和电压传感器,用于实时测量电流和电压值。
2.信号处理模块:包括模数转换器(ADC)用于将传感器采集的模拟信号转换为数字信号,便于单片机处理。
3.单片机控制模块:使用单片机进行数据处理和功率计算。
通过编程,计算电流、电压乘积得到功率值。
4.显示模块:选择合适的显示器,如数码管、LCD屏幕等,显示功率值。
5.通信接口(可选):可以添加串口或其他通信接口,将测得的功率值传输到计算机或其他设备进行进一步分析或记录。
6.电源模块:提供适当的电源电压和电流,确保系统正常运行。
功能和特性:实时监测电气设备功率消耗。
显示功率值并具有一定的用户界面。
可以记录功率数据或通过通信接口传输到其他设备。
可能的拓展功能:添加功率曲线绘制功能,实时显示功率的波形变化。
设计具有高精度和稳定性的功率测量算法。
可以与物联网(IoT)平台进行集成,实现远程监测和控制。
注意事项:在设计过程中,需要考虑功率计的精度、响应时间、电源供应稳定性等因素。
此外,对于使用的传感器和单片机,需要根据具体要求选择合适的型号和规格。
最后,确保设计符合相关电气安全标准和规定。
基于单片机的功率计的研究与设计
基于单片机的功率计的研究与设计引言在电力系统中,功率计是一种广泛应用的设备。
它用于测量电路中的功率、电压、电流等参数,为电力系统的运行和管理提供重要数据支持。
随着单片机技术和数字电路技术的不断发展,基于单片机的功率计逐渐成为研究的热点之一。
本文旨在探讨基于单片机的功率计的研究与设计,为电力系统的安全运行和管理提供便利。
一、基于单片机的功率计的原理1.1 功率计的原理功率计是用于测量电路中功率的仪器。
在交流电路中,功率计通常通过测量电压和电流的相位差来计算功率。
理想情况下,功率计的测量结果应该是精确的,以确保电路工作的稳定和安全性。
基于单片机的功率计通常使用数字电路和模数转换技术,通过采集电路中的电压和电流信号,然后通过单片机进行数据处理和计算,最终得出功率值。
单片机可以通过编程实现信号的采集和处理,并将结果显示在液晶屏上,方便用户观察和管理。
2.1 系统框图设计基于单片机的功率计的设计一般包括电源模块、信号采集模块、单片机控制模块、显示模块等部分。
电源模块主要提供电路工作所需的稳定电源;信号采集模块用于采集电路中的电压和电流信号;单片机控制模块通过计算和控制实现功率计的功能;显示模块用于展示测量结果。
2.2 信号采集电路设计信号采集电路是功率计的关键部分,它通过电流传感器和电压传感器实现对电路中电压和电流信号的采集。
传感器将模拟信号转换成数字信号,并将其送入单片机进行处理和计算。
在设计过程中,需要考虑传感器的精度和抗干扰能力,以及信号放大和滤波电路的设计。
2.3 单片机程序设计单片机程序设计是基于单片机的功率计设计的关键环节。
程序设计需要实现对电压和电流信号的采集、数据的处理与计算、最终结果的显示等功能。
在设计过程中,需要充分考虑代码的优化和稳定性,以确保功率计的准确性和可靠性。
2.4 显示模块设计基于单片机的功率计通常采用液晶屏或数码管来显示测量结果。
显示模块的设计需要考虑显示效果、显示精度和可视角度等因素。
基于单片机的功率计的研究与设计
基于单片机的功率计的研究与设计随着电力行业的不断发展和现代工业的快速发展,实时监测电能量已经成为保证供应电力质量和合理使用电力资源的重要手段。
功率计是电力行业中用于测量电能质量和功率参数的重要仪器。
但传统的功率计数量众多、精度有限、不便于携带等局限,使得基于单片机的功率计研究具有重要现实意义。
本文旨在对基于单片机的功率计进行详细的研究与设计。
一、功率计的基本原理功率计的基本原理是基于电力理论中的三相互交叉电压、电流和功率参数测量原理。
电压、电流通过采样电路后进行AD转换,处理得到相应的电压、电流值。
然后再通过简单的数学运算,即可得到输出的功率参数。
1. 系统框图设计本系统主要由单片机、功率采集电路、显示模块、校准电路和串口通信模块等几部分构成。
其中功率采集电路模块主要完成电压、电流采样等功能,通过AD转换器将采样信息传输给单片机实现功率计的基本测量功能。
显示模块采用LCD1602液晶显示器,实时显示功率测量值。
校准模块主要负责对功率计的校准操作,包括电压、电流、功率因数等参数。
串口通信模块主要负责与上位机进行通信,实现功率测量数据的存储和远程控制等功能。
2. 电路设计功率采集电路主要包括电压采集电路和电流采集电路两部分。
电压采集电路主要由电压互感器和模数转换器构成,模数转换器选择的是精度高的AD7715芯片。
电流采集电路主要通过电流互感器采集电路的信号,然后通过运放放大再进行AD转换。
本电路选择了ina139p芯片实现。
3. 程序设计程序主要有采集、计算、显示、存储、校准等模块组成,其中主要是对电压、电流采样信号进行计算处理,最终结果通过LCD实时显示出来。
同时程序还支持校准操作,可以对电压、电流和功率因数等重要参数进行校准。
三、实验结果及分析经过实验证明,本功率计具有功率测量范围宽、测量精度高、量程可调、仪表显示清晰等优点。
并且通过进行校准操作,可以保证其测量的准确性和稳定性。
同时,本功率计还支持串口和上位机进行通信,实现数据的存储和远程控制等功能。
基于单片机的功率计的研究与设计
基于单片机的功率计的研究与设计1. 引言1.1 研究背景随着社会的不断发展和进步,电力领域的需求也日益增长。
而功率计作为电力领域中一种重要的测量仪器,在工业生产、通讯、家庭用电等方面都有着广泛的应用。
传统功率计的使用过程存在着测量精度低、操作繁琐等问题,因此需要一种更加智能化、高效的功率计。
基于单片机的功率计应运而生,利用单片机的高速、高精度等特点,可以更准确地测量电力参数,实现自动化控制,具有广阔的应用前景。
目前关于基于单片机的功率计的研究还比较匮乏,相关理论研究和实践案例相对较少。
本研究旨在深入探讨基于单片机的功率计的原理和实现方法,通过对系统设计和实验验证,进一步探究其在电力领域的应用价值和潜力。
通过本研究,将为电力领域的发展和应用提供新的思路和方法,促进电力领域的技术升级和产业发展。
1.2 研究意义功率计是电力系统中重要的测量设备之一,用于测量电路中的功率参数。
基于单片机的功率计可以实现高精度、高效率的功率测量,具有成本低、易维护、可靠性高等特点。
本研究旨在探究基于单片机的功率计的研究与设计,通过对功率计的原理、单片机的应用、系统设计与实现、实验验证及数据分析等方面进行深入研究,为提高电力系统的运行效率和安全性提供技术支持。
研究意义在于推动功率计技术的发展和应用,促进电力系统的智能化和自动化发展,满足不同领域对功率计的需求,对于提高电力系统的能源利用效率、节约成本、保证电力质量具有重要意义。
通过本研究,可以为相关领域的研究人员提供参考和借鉴,促进功率计技术的进步和创新,为电力系统的可持续发展做出贡献。
1.3 研究目的研究目的主要是通过基于单片机的功率计的研究与设计,实现对电力系统中功率参数的准确测量和监测。
具体来说,通过该研究可以实现以下几个方面的目的:1. 提高功率计的测量精度和稳定性:利用单片机技术的优势,对功率计进行智能化设计和优化,提高其测量精度和稳定性,确保数据的准确性。
2. 实现功率参数的远程监测:通过单片机的应用,可以实现功率参数的数据远程传输和监测,便于用户随时随地对系统功率情况进行实时监控。
基于单片机的功率计的设计
摘要随着时代的快速发展和技术的不断革新,特别进入21世纪以来,互联网技术和电子信息技术在我国有质的飞越。
人类的生产和生活也已经跨入崭新的数字化时代。
在众多的工业仪器仪表中,功率表始终在其中占据着举足轻重的地位,它被广泛的应用于电工以及电子技术等诸多领域。
本文主要应用51系列单片机作为核心,首先进行电压和电流信号的采样,其次经过A/D 转换电路得到对应的数字信号,将该数字信号送至已经编写好程序的单片机进行计算和处理,将输入的电压、电流和处理后的功率值显示在LCD液晶屏上。
其中单片机部分的设计是整个系统中最重要的部分,其工作流程是完成整体电路的测量、信号转换、计算、输出显示,同时还可单独显示被测量的电压和电流值,以及本次设计中需要测量电子元器件的功率值。
关键词:51单片机A/D转换电路电压/流采样LCD1602 功率计ABSTRACTWith the rapid development of the times and innovation of the technology,especially since entering the 21st century,Internet technology and electronic information technology in our country has to fly over.Human’s production and life has entered the new digital era.In the numerous industrial instrumentation,power meter always occupies a pivotal position in it.It is widely used in electrical and electronic technology,and many other fields.This paper is mainly based on the single chip microcomputer as the core, with the appropriate external circuitry, by sampling the voltage and current, through the digital analog conversion, the analog signal into digital signal into the microcontroller, through the program, and then through the 1602 LCD display current, voltage to be measured and the power of the original. SCM is the core part of the whole design is the design of the whole circuit, measurement, conversion, display and output can be realized only on current and voltage measurements show, has been measured on electronic devices power.And measure the power value of the electronic components in the design.Keyword: 51 MCU A/D converter sampling voltage current power meterLCD1602 Dynamometer摘要 ............................................................. ABSTRACT .. (I)目录 ........................................................... I I 前言 .......................................................... I II 1绪论.. 01.1设计方案 01.2 设计内容 (1)2 功率计的工作原理与结构 (2)2.1 功率表的定义 (2)2.2 功率计的工作原理 (2)2.3 功率计的结构框图 (3)3功率计的硬件设计 (4)3.1 电流电压的采样 (4)3.2 A/D转换模块 (5)3.3 单片机处理模块 (6)3.4 液晶显示模块电路 (9)3.5 按键电路 (10)3.5 电源模块电路 (11)3.6 报警电路系统 (11)4 功率计的硬件测试及问题 (13)4.1 采样电路测量 (13)4.2 按键电路的调试 (13)4.3 功率计的误差分析 (13)4.4 解决办法 (14)4.5 提高测量范围 (14)5 软件的调试 (15)5.1 整体软件流程图 (15)5.2 软件程序的调试 (16)5.3 数据的校正 (16)结论 (17)参考文献 (18)致谢 (19)附录1 整体电路图 (20)附录2 程序 (21)由于现代电子技术逐步的走向成熟,于此相关的计算机技术和各式各样的电子元器件在工业和学习当中也得到了广泛而深入的应用,同时对于各种电子元器件的性能和参数要求也变得越来越高,这就推动了电子测量技术的飞速前进。
基于单片机的功率计的研究与设计
基于单片机的功率计的研究与设计一、绪论随着电气设备的不断发展,越来越多的电子产品加入到我们的生活中。
而这些电子产品的功率管理和监测成为了重要的问题。
功率计是一种用于测量电路或设备功率消耗的仪器。
在工业生产中,对于功率管理和节能更加重视,因此研究和设计一种基于单片机的功率计具有重要的意义。
二、研究目的本研究旨在设计一种基于单片机的功率计,实现对电路或设备功率消耗的实时监测和数据记录。
通过分析功率消耗情况,提高电器设备的效率和节能水平,减少资源的消耗,为工业生产和生活带来更大的便利。
三、研究内容1.功率计的原理及种类分析2.基于单片机的功率计设计方案分析3.系统硬件设计及关键器件选型4.系统软件设计及算法实现5.系统测试和性能评估四、功率计的原理及种类分析功率计按照测量原理可以分为传统功率计和数字功率计。
传统功率计主要通过电流表和电压表测量功率,有着测量范围广、测量精度高的特点。
但是传统功率计测量速度较慢,不适用于实时监测。
而数字功率计基于数字电子技术,可以实现实时测量和数据记录。
在数字功率计中,基于单片机的功率计因其性能稳定、功耗低、成本低等优点逐渐受到关注。
通过单片机可以实现功率的测量、计算和实时显示功能,满足实际需求。
五、基于单片机的功率计设计方案分析本设计方案选用STM32系列单片机作为主控芯片,搭配功率传感器和显示模块,实现对功率的实时监测和显示。
六、系统硬件设计及关键器件选型1.主控芯片选型本设计选用STM32F103单片机作为主控芯片,该单片机性能稳定、功耗低、集成丰富的外设,并且具有丰富的开发资源和社区支持。
2.功率传感器选型功率传感器是功率计的核心部件,影响着功率计的测量精度和稳定性。
本设计选用了LDC1000非接触式电感式传感器,该传感器具有高精度、低漂移、非接触式测量等特点,适用于功率测量的需求。
3.显示模块选型为了实现对功率的实时显示,本设计选用了7段数码管作为显示模块,通过单片机控制实时显示功率值。
基于AVR单片机控制的通用便携光功率计设计
基于AVR单片机控制的通用便携光功率计设计作者:邓得力来源:《神州·上旬刊》2013年第02期摘要:本文提出了一种基于ATmega16的数字光功率计系统设计方案,采用的模/数转换元件是AD公司的AD7705模数转换器。
文章介绍了自动量程转换和数据采集系统的功能及其实现。
关键词:AVR单片机光功率计通用便携数字光功率计是一种由单片机控制的、可测量光信号强弱的便携式仪器,是光纤通信干线铺设、设备维护、科研和生产使用的重要仪器。
针对传统的光功率计存在测量精度低,测量范围窄,便携性差等问题。
开发了一种由AVR单片机控制的通用便携光功率计,具有量程可自动转换,测量精度高,通用性强,携带方便的特点,非常适合在光信息、光通信领域使用。
一、系统原理光功率就是光在单位时间内所做的功。
该数字光功率计由微处理器、光电探测器、I/V变换器、量程自动转换、A/D转换、液晶显示等部分组成,其系统原理如图1所示。
微处理器采用AVR系列ATmega16单片机,它是基于增强型AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。
在外设方面,它具有一个可编程的UART和独立于片内振荡器的看门狗定时器等资源,支持SPI接口,允许ATmega16与其他外设或AVR单片机进行高速的同步数据传输。
系统采用硅光电池作为光电探测器,它被设计用于把入射到它表面的光能转化为电能,因此,可用作光电探测器和光电池,被广泛用于实验室和野外便携式仪器等的探测器。
在该系统中,硅光电池工作于零偏状态。
自动量程转换部分通过运算放大器和多路选择开关CD4051来完成。
反馈信号通过CD4051选择不同的量程,进行自动量程转换,以输出合适的电压信号。
数据采集部分通过16位精度的A/D转换器AD7705完成将模拟电压信号转换成数字信号。
数据经AVR单片机ATmega16处理后转换成光功率数据,在1602液晶屏幕上显示出来。
本文设计的数字光功率计采用ATmega16来控制系统的整体工作。
基于AVR单片机控制的通用便携光功率计设计
基于AVR单片机控制的通用便携光功率计设计
基于AVR单片机控制的通用便携光功率计设计摘要:本文提出了一种基于atmega16的数字光功率计系统设计方案,采用的模/数转换元件是ad公司的ad7705模数转换器。
文章介绍了自动量程转换和数据采集系统的功能及其实现。
关键词:avr单片机光功率计通用便携
数字光功率计是一种由单片机控制的、可测量光信号强弱的便携式仪器,是光纤通信干线铺设、设备维护、科研和生产使用的重要仪器。
针对传统的光功率计存在测量精度低,测量范围窄,便携性差等问题。
开发了一种由avr单片机控制的通用便携光功率计,具有量程可自动转换,测量精度高,通用性强,携带方便的特点,非常适合在光信息、光通信领域使用。
一、系统原理
光功率就是光在单位时间内所做的功。
该数字光功率计由微处理器、光电探测器、i/v变换器、量程自动转换、a/d转换、液晶显示等部分组成,其系统原理如图1所示。
微处理器采用avr系列atmega16单片机,它是基于增强型avr risc结构的低功耗8位cmos微控制器。
在外设方面,它具有一个可编程的uart和独立于片内振荡器的看门狗定时器等资源,支持spi接口,允许atmega16与其他外设或avr单片机进行高速的同步数据传输。
系统采用硅光电池作为光电探测器,它被设计用于把入射到它表面的光能转化为电能,因此,可用作光电探测器和光电池,被广。
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基于AVR单片机控制的通用便携光功率计设计摘要:本文提出了一种基于atmega16的数字光功率计系统设计方案,采用的模/数转换元件是ad公司的ad7705模数转换器。
文章介绍了自动量程转换和数据采集系统的功能及其实现。
关键词:avr单片机光功率计通用便携
数字光功率计是一种由单片机控制的、可测量光信号强弱的便携式仪器,是光纤通信干线铺设、设备维护、科研和生产使用的重要仪器。
针对传统的光功率计存在测量精度低,测量范围窄,便携性差等问题。
开发了一种由avr单片机控制的通用便携光功率计,具有量程可自动转换,测量精度高,通用性强,携带方便的特点,非常适合在光信息、光通信领域使用。
一、系统原理
光功率就是光在单位时间内所做的功。
该数字光功率计由微处理器、光电探测器、i/v变换器、量程自动转换、a/d转换、液晶显示等部分组成,其系统原理如图1所示。
微处理器采用avr系列atmega16单片机,它是基于增强型avr risc结构的低功耗8位cmos微控制器。
在外设方面,它具有一个可编程的uart和独立于片内振荡器的看门狗定时器等资源,支持spi接口,允许atmega16与其他外设或avr单片机进行高速的同步数据传输。
系统采用硅光电池作为光电探测器,它被设计用于把入射到它表面的光能转化为电能,因此,可用作光电探测器和光电池,被广
泛用于实验室和野外便携式仪器等的探测器。
在该系统中,硅光电池工作于零偏状态。
自动量程转换部分通过运算放大器和多路选择开关cd4051来完成。
反馈信号通过cd4051选择不同的量程,进行自动量程转换,以输出合适的电压信号。
数据采集部分通过16位精度的a/d转换器ad7705完成将模拟电压信号转换成数字信号。
数据经avr单片机atmega16处理后转换成光功率数据,在1602液晶屏幕上显示出来。
本文设计的数字光功率计采用atmega16来控制系统的整体工作。
以硅光电池作为光电传感器,使用lm324将信号放大,通过16位精度的a /d转换器ad7705将模拟信号转换成数字信号。
粗测数据的信号反馈,可使单片机控制cd4051选择不同的量程,以重新选择量程并进行a/d转换。
最后用1602液晶显示光功率的大小。
二、自动量程转换
实现高精度的测量,一般通过控制输入信号的衰减/放大倍数来实现。
就光功率计而言,一般输入信号都比较小,所以其量程切换基本上都是放大倍数的切换。
在该系统中,量程自动转换主要由多通道开关cd4051和集成运放lm324组成。
两者连接图如图2所示。
cd4051是单8通道数字控制模拟电子开关,有3个二进制控制输入端a,b,c和inh输入端,3个二进制信号选通8通道中的一通道,可连接该输入端至输出。
前端采集的数据通过16位精度的a/d转换器ad7705将模拟信
号转换成数字信号。
粗测数据的信号反馈,可使单片机的pb4和pb3管脚控制cd4051选择4个不同的通道,对应不同方法的倍数,以重新选择合适的量程,输出合适的电压信号进行a/d转换。
三、数据采集
数据采集采用16 b a/d转换器件ad7705完成。
ad7705是ad公司推出的低功耗16位模/数转换器,适用于测量低频模拟信号。
它的特点是功耗低,精度高,动态范围广,可自校准,非常适用于工业控制、科研应用。
由于使用spi接口,占用的引脚少,因此控制起来也很方便。
ad7705采集到的电压信号通过spi接口和atmega16进行通讯以传输数据。
atmega16作为主机对ad7705进行控制,使用的i/o口资源分别为mosi,mosi,sck,ss和ad7705通信。
模拟电压转换成数字信号,经atm-ega16处理后换算成光功率数据,在1602液晶屏幕上显示出来。
四、数据分析
通过实验室标准光功率计对该光功率计进行了校准,为了减小误差,修正系统的线性度,在数据处理上采用了分段函数法。
主要分为3段,在不同的阶段采用不同的修正系数。
表1是系统数据对照表。
表中的标指标准光功率计,测指测试光功率计,单位为mw。
由数据可看出,误差较小,可满足实验室的一般实验需求。
本文提出了一种基于atmega16的数字光功率计系统实现方案,采用的模/数转换元件是ad公司的ad7705模数转换器。
文中详细介绍了自动量程转换和数据采集系统的功能及具体实现。
该光功率
计已经用于光电实验教学,作为辅助测量仪器,效果良好。
参考文献:
[1]李泓等编著,《avr单片机入门与实践》,北京航空航天大学出版社2008年版.
[2]李长林等编著,《avr单片机应用设计》,电子工业出版社2005年版.
[3]李勋、耿德根编著,《avr单片机应用技术》,北京航空航天大学出版社2006年版.
作者简介:邓得力(1990.10—),男,山东菏泽人,曲阜师范大学电气信息与自动化学院测控技术与仪器专业本科生。