1、 方案与电路设计
一、 方案设计
交直流同步测量技术的研究，包括电流、电压、功率等指标的测量。其中关键在于功率的测量方法。
功率的定义为P=IU cosθ。单位为W，这即为有功功率。角度θ为电流电压的相位角，cosθ为功率因数。
在直流电路中，P=UI；
在交流电路中，P=IE cosθ。
设计方案：对电流电压进行采样，再经模数转换器，模拟量变为相应的数字量，将转化成的数字量再送往单片机中。这即为对电压电流的变量的计算；再把电压电流的采样通过过零比较器，转换成方波然后送往单片机的INT0口和INT1口就可以计算出电压电流之间的角度
2、从而通过软件控制算出采样过来的功率，然后通过按键模块控制和液晶显示模块分别进行控制和显示。
图1-1 同步测量装置框图
主控芯片选择STC90C516RD+单片机。数据采样选择电压互感器和电流互感器，A/D转化模块选择PCF8591芯片，按键模块采用独立式按键，显示模块则用LM1602液晶显示器。
二、硬件电路设计
1、单片机最小系统：
STC90C516RD+是一款超强抗干扰/高速/低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择。内部集成MAX810专用复位电路，当时钟频率在6MHz时，该复位电路是可靠
3、的；当时钟频率在12MHz是，勉强可用。在要求不高的情况下，可在复位脚外接电阻电容复位。
图2-1 单片机最小系统
2、电压电流的取样电路：
1）、对于直流电路：
采用精密的分压电阻将大电流（电压）装换成小电流（电压）。
2）、对于交流电路
选用微型电压互感器，其变化比为2mA/2mA，负载小于等于300欧，2次回路输出直接与A/D转换器相连。
图2-2 电压采样电路
选用微型电流互感器，其变化比为5A/5mA，负载小于等于100欧，2次回路输出直接与A/D转换器相连。
图2-3 电流采样电路
3、A/D转换模块
采用PCF8
4、591数据采集芯片的逐次逼近转换技术实现A/D转换。
在A/D转换周期将临时使用片上D/A和高增益比较器。一个AD转换周期总是开始于发送一个有效读模式地址给PCF8591之后。AD转换周期在应答时钟脉冲的后沿被触发，并在传输前一次转换结果是执行。
一旦一个转换周期被触发，所选通道的输入电压采样将保存到芯片并被转换为对应的8位二进制码。取自差分输入的采样将被转换为8位二进制补码。
转换结果被保存在ADC数据寄存器等待传输。如果自动增量标志被置1，将选择下一个通道。在读周期传输的第一个自己包含前一次读周期的转换结果代码。
图2-4 模数转换模块
4、按键模块：
根据功能需求：电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数，设立5个独立按键即可实现。
图2-5 按键模块电路图
5、显示模块：
1）、1602LCD基本参数
1602LCD基控制器大部分为HD44780。主要技术参数：
显示容量：16×2个字符
芯片工作电压：4.5V-5.5V
工作电流：2.0mA（5.0V）
字符尺寸：2.95×4.35（W×H）mm
图2-6 液晶显示电路图
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