多功能电量测试仪的设计

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1、多功能电量测试仪的设计3.1系统硬件的总体设计如图3.1所示为本文所设计的微机电量变送器的原理框图，三相电网电压、电流信号（共6路信号）通过电压、电流互感器后变成0-5V的小电量信号。这6路信号通过多路开关分时的与AD转换器接通，AD转换器会按顺序循环的对6路电网信号进行AD转换。转换后的信号会被送如8051单片机中进行数据处理。按键用来控制单片机向数码管传输哪一种电量参数。RAM用来存放当前的电能值。数码管显示AD转换器多路开关电压互感器8051单片机电流互感器存储器扩展按键图3.1微机电量变送器原理框图有些电量变送器的设计中，在多路开关的后面还连接有采样

2、保持器。这是为了保证在AD转换器转换完成之前，输入AD转换器中的模拟量不变，以免出现转换误差。由于，本次设计所采用的AD转换器具有很高的转换速率，而且采样的对象为50HZ的工频信号，信号频率并不大。所以可以不需要添加采样保持器，以节省成本和简化电路。如果对转换精度有特别高的要求，亦可再添加。3.2系统CUP的介绍3.2.180C51简介80C51单片机属于MCS-51系列单片机，由Intel公司开发，其结构是8048的延伸，改进了8048的缺点，增加了如乘（MUL）、除（DIV）、减（SUBB）、比较（PUSH）、16位数据指针、布尔代数运算等指令，以及串行

3、通信能力和5个中断源。采用40引脚双列直插式DIP（DualInLinePackage），内有128个RAM单元及4K的ROM。80C51有两个16位定时计数器，两个外中断，两个定时计数中断，及一个串行中断，并有4个8位并行输入口。80C51内部有时钟电路，但需要石英晶体和微调电容外接，本系统中采用12MHz的晶振频率。由于80C51的系统性能满足系统数据采集及时间精度的要求，而且产品产量丰富来源广，应用也很成熟，故采用来作为控制核心。3.2.280C51的管脚介绍80C51单片机的管脚图如图3.2所示图3.28051单片机引脚分布图MCS-51是标准的40

4、引脚双列直插式集成电路芯片：P0.0-P0.7P0口8位双向口线（在引脚的39-32号端子）。P1.0-P1.7P1口8位双向口线（在引脚的1-8号端子）。P2.0-P2.7P2口8位双向口线（在引脚的21-28号端子）。　　P3.0~P3.7P3口8位双向口线（在引脚的10-17号端子）。　这4个I/O口具有不完全相同的功能。P0口有三个功能：1、外部扩展存储器时，当做数据总线。（如图1中的D0~D7为数据总线接口）2、外部扩展存储器时，当作地址总线。（如图1中的A0~A7为地址总线接口）3、不扩展时，可做一般的I/O使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出

5、时应在外部接上拉电阻。P1口只做I/O口使用：其内部有上拉电阻。P2口有两个功能：1、扩展外部存储器时，当作地址总线使用。2、做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻。P3口有两个功能：除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻），还有一些特殊功能，由特殊寄存器来设置。ALE/PROG地址锁存控制信号：在系统扩展时，ALE用于控制把P0口的输出低8位地址送锁存器锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。PORG为编程脉冲的输入端：通过编程脉冲输入将编写好的程序输入到片内ROM中。PSEN外部程序存储器读选通信号：在读外部ROM时PSEN低电平有效，以实现外部ROM单元的

6、读操作。1、内部ROM读取时，PSEN不动作；2、外部ROM读取时，在每个机器周期会动作两次；3、外部RAM读取时，两个PSEN脉冲被跳过不会输出；4、外接ROM时，与ROM的OE脚相接。EA/VPP访问和序存储器控制信号：1、接高电平时，CPU读取内部程序存储器（ROM），扩展外部ROM：当读取内部程序存储器超过0FFFH（8051）1FFFH（8052）时自动读取外部ROM。2、接低电平时：CPU读取外部程序存储器（ROM）。RST复位信号：当输入的信号连续2个机器周期以上高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作，当复位后程序计数器PC=0000

7、H，即复位后将从程序存储器的0000H单元读取第一条指令码。　　XTAL1和XTAL2外接晶振引脚。当使用芯片内部时钟时，此二引脚用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。　　VCC：电源+5V输入　　VSS：GND接地。3.3数据采集电路数据采集电路可以分为模拟信号输入电路和A/D转换电路。3.3.1模拟信号输入电路通常接触的电流电路中的参数会有交流较高和电流较大的情况，因此用仪用的互感器把高压限号或者电流信号变换成低压信号和小电流信号来进行测量是必要的，互感器还有可以电气隔离的作用。电网中的电压和电流通过互感器之后会分别变为一

8、个100V的电压和5A的小电流。即便如此，电流和电压