50Hz正弦交流电有效值的测量

《单片机应用实践》课程设计任务书 学生姓名:    杨博     专业班级:    电信1303 班 指导教师:    孟哲        工作单位:    信息工程学院 题  目: 50Hz正弦波有效值测量仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 的设计与实现 初始条件: （1）提供实验室机房及其proteus7.0以上版本软件； （2）《单片机原理与应用》学习。 要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求): （1）选择一本《单片机原理与应用》，认真学习该教程的全部内容，包括汇编语言的理解与应用，51单片机的基本功能与应用； （2）要求用51单片机设计一个测量仪表，能够测量量程200mv~20v的50Hz正弦波交流电的有效值 （3）要求做出仿真，并依照仿真设计实物并对实验结果进行分析和 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf ； （4）要求阅读相关参考文献不少于5篇； （5）根据课程设计有关规范，按时、独立完成课程设计说明书。 时间安排: (1) 分析课题，完成设计构想                          两天； (2) 完成仿真                                        一天； (3) 购买元件并完成实物                              两天； (4) 完成报告书                                      一天； 指导教师签名:                          年      月      日 系主任(或责任教师)签名:                年      月      日 摘要 在实际生产与生活之中，有效值扮演了一个极其重要的角色。由于有效值能够直接反映出交流信号能量的大小，因此在对于其他物理量例如功率、噪声、失真度、能量转换等的研究上发挥着极其重要的作用。 本次课设完成一个50Hz正弦波有效值测量仪表的设计与实现。根据要求，本次课设以STC89C52单片机为控制核心，通过电阻分压网络、基于AD736的有效值检测模块、基于LM324的信号放大模块以及基于TLC549的A/D转换模块完成正弦波有效值测量工作，结果通过LCD显示。 关键词：正弦波；有效值；单片机控制；AD736；TLC549. Abstract In the actual production and life, the effective value plays an extremely important role .Because of the effective value of AC, signal can directly reflect the size of the energy,it’s convenient to study for other physical quantities such as power, noise, distortion, energy conversion and so on. The design and implementation of a 50Hz sine wave effective value measuring instrument is set up in this lesson design. According to the requirements, the class stipulates STC89C52 microcontroller as control core, through the resistance points pressure platform, based on AD736 effective value detection module, based on LM324 signal amplification module and based on TLC549 A / D conversion module to complete sinusoidal RMS measurements. The results through the LCD display. Keywords: sine wave; effective value; single chip microcomputer control; AD736; TLC549. 1.设计原理 1.1 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计 方案一：采用二极管整流电路，再通过峰值检波电路测得峰值，然后根据波形因数求得相应的有效值。 方案二：利用采用有效值检测芯片AD736直接将交流信号转换直流有效值信号。 方案比较：方案一硬件电路较复杂，且能测得的波形有限，对不同的波形还需根据其波形因数采取不同的换算关系，但是元件成本比较低。方案二设计精度比较高，能够符合设计要求，但是资金投入比方案一要大。综合考虑选择方案二。 1.2设计流图 图1.2 设计流程图 2硬件电路设计 2.1信号衰减选择与有效值测量模块 信号衰减选择主要通过电阻的分压作用实现，如图2.1.1所示。 图2.1.1 信号衰减选择电路 有效值测量模块以AD736芯片为核心，根据初始信号的大小选择不同衰减倍数后输入AD736，初始信号在0—200mV内不衰减，200mV—2V内衰减10倍，2V—15V内衰减100倍。 AD736是经过激光修正的单片精密真有效值AC/DC转换器。其主要特点是准确度高、灵敏性好（满量程为200mVRMS）、测量速率快、频率特性好（工作频率范围可达0～460kHz）、输入阻抗高、输出阻抗低、电源范围宽且功耗低。最大的电源工作电流为200μA，用它来测量正弦波电压的综合误差不超过±3%。 AD736各引脚功能如下： +Vs：正电源端，电压范围为2.8～16.5V； -Vs：负电源端，电压范围为-3.2～-16.5V； COM：公共端；    Vo：输出端； CF：输出端滤波电容，一般取10μF； Cc：低阻抗输入端，用于外接低阻抗的输入电压（≤200mV），通常被测电压需经耦合电容Cc与此端相连，通常Cc的取值范围为10～20μF。当此端作为输入端时，第2脚VIN应接到COM； VIN：高阻抗输入端，适合于接高阻抗输入电压，一般以分压器作为输入级，分压器的总输入电阻可选10MΩ，以减少对被测电压的分流。该端有两种工作方式可选择：第一种为输出AC+DC方式。该方式将1脚（Cc）与8脚（COM）短接，其输出电压为效流真有效值与直流分量之和；第二种方式为AC方式。该方式是将1脚经隔直电容Cc接至8脚，这种方式的输出电压为真有效值，它不包含直流分量。 CAV：平均电容。它是AD736的关键外围元件，用于进行平均值运算。其大小将直接响应到有效值的测量精度，尤其在低频时更为重要。多数情况下可选33μF。 有效值测量模块电路如图2.1.3所示，AD736有多种典型应用电路，包括低输入阻抗方式、高输入阻抗方式下的双电源供电电路和9V单电源供电电路。本方案采用高输入阻抗下的双电源供电方式，该电路中的+Vs与COM、-Vs与COM之间均并联一只0.1μF的电容以便滤掉该电路中的 高频干扰。 CC与COM之间并联一个10μF的电容起隔直作用。若将图中1脚与8脚短接而使Cc失效，则所选择的就是AC+DC方式；去掉短路线，即为AC方式。R为限流电阻， D1、D2为双向限幅二极管，超过压保护作用，选IN4148高速开关二极管。 图2.1.2 AD736结构及引脚图 图2.1.3 有效值测量电路 2.2 A/D转换模块 A/D转换模块的核心是TLC549芯片，TLC549是TI公司生产的一种低价位、高性能的8位A/D转换器，采用了CMOS工艺，它以8位开关电容逐次逼近的方法实现A/D转换，其转换速度小于 17us，最大转换速率为 40000HZ，4MHZ典型内部系统时钟，电源为 3V至 6V。它能方便地采用三线串行接口方式与各种微处理器连接，构成各种廉价的测控应用系统。 TLC549各引脚功能如下： REF+：正基准电压输入 2.5V≤REF+≤Vcc+0.1。 REF－：负基准电压输入端，-0.1V≤REF-≤2.5V。且要求：（REF+）－（REF-）≥1V。 VCC：系统电源3V≤Vcc≤6V。 GND：接地端。 /CS：芯片选择输入端，要求输入高电平 VIN≥2V，输入低电平 VIN≤0.8V。 DATA OUT：转换结果数据串行输出端，与 TTL 电平兼容，输出时高位在前，低位在后。 ANALOGIN：模拟信号输入端，0≤ANALOGIN≤Vcc，当 ANALOGIN≥REF+电压时，转换结果为全“1”(0FFH)，ANALOGIN≤REF-电压时，转换结果为全“0”(00H)。 I/O CLOCK：外接输入/输出时钟输入端，同于同步芯片的输入输出操作，无需与芯片内部系统时钟同步。 图2.2.1 TLC549引脚图 有效值在输入TLC549前需经过同相放大器，计算其放大倍数设置为10倍。当/CS变为低电平后， TLC549芯片被选中， 同时前次转换结果的最高有效位MSB （A7）自 DATA OUT 端输出，接着要求自 I/O CLOCK端输入8个外部时钟信号，前7个 I/O CLOCK信号的作用，是配合 TLC549 输出前次转换结果的 A6-A0 位，并为本次转换做准备：在第4个 I/O CLOCK 信号由高至低的跳变之后，片内采样/保持电路对输入模拟量采样开始，第8个 I/O CLOCK 信号的下降沿使片内采样/保持电路进入保持状态并启动 A/D开始转换。转换时间为 36 个系统时钟周期，最大为 17us。直到 A/D转换完成前的这段时间内，TLC549 的控制逻辑要求：或者/CS保持高电平，或者 I/O CLOCK 时钟端保持36个系统时钟周期的低电平。由此可见，在自 TLC549的 I/O CLOCK 端输入8个外部时钟信号期间需要完成以下工作：读入前次A/D转换结果；对本次转换的输入模拟信号采样并保持；启动本次 A/D转换开始。