基于单片机交流电参数测试仪系统设计_单片机单相交流电参数测量仪器

**单片机设计介绍，基于单片机交流电参数测试仪系统设计

文章目录

• 一 概要
• 二、功能设计
• 三、 软件设计
• • 原理图
• 五、 程序
• 六、 文章目录

一 概要

 &emsp；基于单片机交流电参数测试仪系统设计的概要主要涵盖了系统的整体架构、功能实现、硬件组成以及软件设计等方面。以下是对这些方面的详细概述：

一、系统整体架构

该测试系统以单片机为核心控制器，负责数据采集、处理以及结果显示。整体架构包括前端处理网络、电参量测量模块、单片机键盘及显示电路等模块。这些模块协同工作，实现交流电参数的全面测量。

二、功能实现

该系统的主要功能包括实时测量交流电的电压和电流值，以及计算并显示有功功率、电能、功率因数和频率等参数。此外，系统还具备LCD实时显示功能，能够直观地展示各电参量的数值。同时，系统还设计了大电流检测报警及电能不足报警功能，以确保设备的安全运行。

三、硬件组成

单片机：作为系统的核心控制单元，负责数据采集、处理以及结果显示。它接收来自前端处理网络的信号，并控制其他硬件模块的工作。
模数转换器：用于将交流电信号转换为单片机可以处理的数字信号，以便进行后续的数据处理和分析。
显示模块：如LCD显示屏，用于实时显示测量得到的电压、电流、功率等参数。
报警模块：包括蜂鸣器和指示灯等，用于在电流过大或电能不足时发出警报，提醒用户注意。
电源模块：为整个系统提供稳定的电源供应，确保系统的正常运行。
四、软件设计

软件设计主要涉及数据采集、数据处理、控制输出以及人机交互等方面。首先，通过模数转换器采集交流电信号，并将其转换为数字信号。然后，利用单片机对数字信号进行处理，计算出各电参量的数值。接着，通过显示模块将结果实时显示出来。同时，软件还设计了报警逻辑，当检测到异常情况时触发报警模块发出警报。此外，软件还提供了人机交互界面，方便用户进行参数设置、数据查看等操作。

综上所述，基于单片机交流电参数测试仪系统设计是一个综合性的项目，涉及硬件、软件和算法等多个方面。通过合理设计系统架构、选择适当的硬件设备和编写可靠的软件程序，可以实现对交流电参数的全面测量和监控，为电力系统的安全运行提供有力保障。

二、功能设计

实时测量交流电的电流和电压值，显示在数码管和虚拟终端上。

三、 软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图

五、 程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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六、 文章目录

目 录

摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25