基于单片机的数字电能表

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毕业论文范文题目： 基于单片机的数字电能表，论文范文关键词： 基于单片机的数字电能表
基于单片机的数字电能表毕业论文范文介绍开始：
　　（全文共20014字）
　　前言
　　在当今的数字时代，从大到空间雷达，地球卫星定位系统，移动通信，计算机，医用断层扫描设备，小到家用计算机，数码影像设备，数字录音笔，数码微波炉等设备中，数字技术与数字电路组成的数字系统已经成为这些现代电子系统的重要组成部分。数字电能表正进入一个蓬勃发展的新时期，一方面它开拓了电子测量领域的先河，另一方面它本身正朝着高准确度、智能化、低成本的方向发展。此外，数字电能表在安装工艺、外观设计、安全性、可靠性等方面也在不断改进，日臻完善。
　　近几年来数字式电能表之所以发展如此迅速，是因为它与感应式电能表相比，在性能和功能方面有着明显的优势；感应式电能表的准确度（级）为0.5-2，数字式电能表的准确度（级）为0.01-2.0；感应式电能表的误差曲线线性差，数字式电能表的误差曲线线性较好；感应式电能表的频率范围(Hz)为45-55，数字式电能表的频率范围为40-2000(Hz)；感应式电能表的启动电流为0.003Ib，数字式电能表的启动电流0.001Ib；外磁场对感应式电能表的影响大，外磁场对数字式电能表的影响小；环境温度对感应式电能表的大，对数字式电能表的影响小；感应式电能表的安装要求严格，数字式电能表的安装要求不严格；感应式电能表的过载能力为4倍，数字式电能表的过载能力为4-10倍；感应式电能表的防窃电能力差，数字式电能表的防盗电能力强；感应式电能表的功能单一，数字式电能表的功能完善可扩展。从而决定了数字式电能表的准确度高、频带宽、体积小，适合遥控、遥测功能，得到广泛的运用。
　　国际市场的智能电表在技术上向数字化、智能化、网络化、微型化发展。由于微电子技术的进步，仪器仪表产品进一步与微处理器、PC技术结合，仪器仪表的数字化、智能化水平不断得到提高。面对新的形势，全面提高数字式电能表，尤其是技术含量高的产品的市场竞争力，重点突破多费率表和多功能表的现状，使电能表从数量优势向技术优势转变是电能表产业的发展趋势。目前在用电自动化产品领域的竞争者均为市场发展初期进入市场的生产企业，相互之间的竞争有时并不明显，具备电能计量、数据采集、用电管理和负荷控制技术的综合运用能力，可以保障较高的设备可靠性和稳定性的企业不多。
　　目前，由各种单片机、A/D 转换器构成的数字电能表，已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域，示出强大的生命力。与此同时，由80C51单片机扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表，也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。
　　数字电能表作为数字技术的成功应用，发展相当快。数字电能表以其功能齐全、精度高、灵敏度高、显示直观等突出优点深受用户欢迎。特别是以A／D转换器为代表的集成电路为支柱，使数字电能表向着多功能化、小型化、智能化方向发展。数字电能表应用单片机控制，组成智能仪表；与计算机接口，组成自动测试系统。
　　数字式电能表根据分类方法的不同,通常有1、按规格：单相电子表、三相电子表。2、按接线方式：直接接入式、经互感器接入式。3、按功能：有功电子式电能表、无功有功电子式电能表、有功无功组合电子式电能表、有功多费率电子式电能表、多功能电子式电能表。
　　基于单片机的数字电能表是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求，采用单片机的数字电压表，由精度高、抗干扰能力强，可扩展性强、集成方便，还可与PC进行实时通信。
　　基于单片机的数字电能表与感应电能表相比，具有读数直观、准确，显示范围宽、分辨力高，输入阻抗大，集成度高、功耗小、抗干扰能力强，可扩展能力强等特点，因此在电能测量、电能校准中有着广泛的应用。数字电能表也是诸多数字化仪表的核心与基础。以数字电能表为核心扩展成的各种数字化仪表几乎覆盖了电子电工测量、工业测量、自动化系统等各个领域。
　　本设计为克服感应式电能表的缺点，提高精度，它是用AT89C51单片机来结算出电功率，并经过AT80C51单片机处理数据，用LM016L显示器加以显示的仪表，具有精度高、结构简单、便于控制、价格低廉、抗干扰能力强等优点。本设计主要介绍用AT80C51单片机采集、处理数据以实现单片机电能表的设计方案。
　　本设计经过查找大量的参考资料，多方咨询辅导老师意见，研读各种单片机的运用实例，遵从科学合理的原则，设计出用单片机来实现数字电能表的方案。书中全面介绍了流程框图中各元器件的工作原理、引脚说明及设计方案中的接线图，具有一定的参考价值。
　　本设计主要元器件有：变压器，LF198采样保持器，ADC0809A/D转换器，AT89C51单片机及LM016L显示器。
　　本设计在制作过程中得到了许多同学和老师的大力支持与帮助，他们在本设计的编写中提出了许多建设性的建议和意见，在此表示衷心感谢，特别是殷时荣老师的细心指导，学生受益匪浅，十分感谢。
　　目录
　　摘要 1
　　Abstract 2
　　第1章概述 3
　　 1.1 数字电能表的发展前景. 3
　　 1.2 电路原理图 4
　　第2章工作电源设计 5
　　 2.1 工作电源电路设计 5
　　 2.1.1 各元器件的工作原理与作用 5
　　第3章硬件电路设计 11
　　 3.1 单片机简介与时钟复位电路 11
　　 3.1.1 单片机简介 11
　　 3.1.2 时钟复位电路 15
　　 3.2 电压电流采样输入电路 16
　　 3.2.1 电压采样输入电路 16
　　 3.2.2 电流采样输入电路 17
　　 3.3 采样保持器简介与电路连接 18
　　 3.3.1 常用采样保持器 19
　　 3.3.2 LF198、LF298.、LF398主要性能 20
　　 3.3.3 采样保持器LF198电路连接 20
　　 3.4 模数转换器与ADC0809电路连接 21
　　 3.4.1 模数转换器介绍 21
　　 3.4.2 模数转换器ADC0809电路连接 24
　　 3.5 液晶显示器简介与LM016电路连接 25
　　 3.5.1 液晶显示器介绍 25
　　 3.5.2 LM016电路连接 28
　　第4章软件电路设计 30
　　 4.1 主流程图 30
　　 4.2 系统初始化 30
　　 4.3 系统子程序模块 31
　　 4.3.1 电量测量功能模块 31
　　第5章系统调试 34
　　 5.1 软硬件调试 34
　　 5.1.1 硬件调试 34
　　 5.1.2 软件调试 34
　　 5.1.3 软硬联调 34
　　 5.2 误差的定性分析及改进措施 35
　　总结 37
　　致谢词 38
　　参考文献 39
　　附录 40
　　摘要
　　本文设计基于AT89C51单片机的电子式电能表,是一种实现电能测量的电路。本设计中采用了LF198采样保持器、ADC0809逐次型A/D转换器、AT89C51单片机以及LM016L显示器。其原理是用户用电的电压电流经变换器变换后输入采样保持器LF198，然后经过A/D转换器ADC0809转换成数字电路。最后AT89C51单片机运用单片机自身的各个控制端口和编程语言实现数据的调用，计算出用户的用电量后及时经显示器显示出用户实际用电量。该电路设计新颖、功能强大,可保证用户对当前用电量的有效查看，测量范围交流0-±380伏，实用性强。使用LM016L模块显示，准确明朗。可以手动复位，具有一定的灵活性。正文着重给出了软硬件系统的各部分电器件的连接和器件功能的说明。
　　关键词：电能测量，ADC0809，AT89C51，LM016L模块显示
　　Abstract
　　 This article based on AT89C51 microcontroller electronic energy meter,that is a power measurement circuit.This design uses a LF198 sample and hold,ADC 0809 successive A/D converter,AT89C51 microcontroller and LM016L display.The principle is the voltage and current that transformed by the converter input sample and hold device LF198,and then converted to a digital circuit A/D converter ADC0809.Last AT89C51 microcontroller use itself control port and programming language to realize the data call,, calculate the user’s electricity consumption timely,and output by the display showing the user the actual electricity consumption.The circuit design is innovative、powerful and can ensure an effective view of the current electricity consumption,measuring range AC 0-±380V，and practical.LM016L module accurate,that is clear.It can be manually reset,with a certain degree of flexibility.Text focuses on the description of the various parts of the hardware and software system,electrical connections and device functions.
　　KEY WORDS:energy measurement ,ADC0809,AT89C51,LM016L Module displays
　　第一章概述
　　1.1 数字电能表的发展前景
　　作为测量电能的专用仪器电能表，自诞生至今已有100多年的历史。随着电力系统及其相关产业的发展以及电能管理系统的不断完善，电能表的结构和性能也经历了不断地更新、优化的发展过程：由初期的感应式电能表，发展到后来的感应式脉冲电能表，直至现在的纯电子式电能表。感应式电能表是利用处于交变磁场的金属圆盘中的感应电流与有关磁场形成力的原理制成的。感应式脉冲电能表仍采用感应系电能表的测量机构作为工作元件，有光电传感器完成电能脉冲转换，然后经电子电路对脉冲进行处理，从而实现对电能的测量。纯电子式电能表的原理是采用电子电路来实现电能的计量，所以电子式电能表的共同特点是采用乘法器，根据所依托的乘法器为模拟的还是数字的，分为模拟乘法器型电子电能表和数字式乘法型电子电能表，在运用乘法器的基础上最后用单片机为控制中心实现数据的调用和输出，从而实现灵活，高效的电子式电能表。
　　随着电能管理的现代化，对电能表的准确率和高效率越来越高，由于微电子单片机具有运用方便、处理信息强、集成度高，所以功能容易扩展，容易满足电能表设计中的许多要求。因此本文设计了一种基于AT89C51单片机的电子式电能表，AT89C51单片机集合采样保持器LF198、A/D转换器ADC0809和显示器LM016L，再运用单片机自身的编程语言实现数据的调用、输出和电能的计算，一个基于单片机的数字电能表就很容易实现了。

以上为本篇毕业论文范文 基于单片机的数字电能表的介绍部分。

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