智能仪器设计

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1、LIMINGVOCATIONALUNIVERSITY智能仪器仪表课程设计报告智能电压检测仪姓名陈守佳学号班级导师090616011809机电(1)班杨志远目录1•摘要42.智能型电压监测仪的基本结构和工作流程32.1硬件部分32.1.1数字量输入通道32.1.2数码管显示电路：62.1.3通讯部分：72.1.4EEPROM及实时时钟部分82.1.5复位电路及晶振92.2软件部分92.2.1工作流程93.结论111•摘要电力系统中电网电压的测量与监控影响电网系统调节和自动化管理。为实时监控电网电压，本次课程设

2、计就是要设计一个电压监测仪实时监测电网电压值。智能电压监测仪实现的是对220v或380v电压值的监测，在每天的整点时监测电网的电压值，并记录时刻，每天最小电压、最大电压值的发生时刻及运行时间，每天的平均电压值，并具有自动切换量程，自动校准，掉电存储等，能实现与上位机通讯并由上位机设定上下限、设定系统时间及读取数据等。2•智能型电压监测仪的基本结构和工作流程智能型电压监测仪由硬件和软件两大部分组成。2.1硬件部分智能型电压监测仪的硬件部分由单片机主机电路、数字量输入通道、显示部分、通讯接口、实时时钟电路及EE

3、PROM等组成，如下图所示。主机电路仪单片机为核心，用来存储数据和程序并进行一些列的运算和处理，数字量输入通道实现对信号的采集，实时时钟信号为单片机提供准确的整点时间，显示电路用来显示电压值及系统时间，EEPROM用来存储整点电压值，通讯接口用来与上位机通讯，并可通过上位机设定系统时问、设定上下限电压值、读取数据等。2.1.1数字量输入通道数字量输入通道主要用到的是AD736和LM331芯片.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

4、）、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200uA.用它来测量正眩波电压的综合误差不超过±3%。LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器、A/D转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他1•摘要电力系统中电网电压的测量与监控影响电网系统调节和自动化管理。为实时监控电网电压，本次课程设计就是要设计一个电压监测仪实时监测电网电压值。智能电压监测仪实现的是对220v或380v电压值的监测

5、，在每天的整点时监测电网的电压值，并记录时刻，每天最小电压、最大电压值的发生时刻及运行时间，每天的平均电压值，并具有自动切换量程，自动校准，掉电存储等，能实现与上位机通讯并由上位机设定上下限、设定系统时间及读取数据等。2•智能型电压监测仪的基本结构和工作流程智能型电压监测仪由硬件和软件两大部分组成。2.1硬件部分智能型电压监测仪的硬件部分由单片机主机电路、数字量输入通道、显示部分、通讯接口、实时时钟电路及EEPROM等组成，如下图所示。主机电路仪单片机为核心，用来存储数据和程序并进行一些列的运算和处理，数字

6、量输入通道实现对信号的采集，实时时钟信号为单片机提供准确的整点时间，显示电路用来显示电压值及系统时间，EEPROM用来存储整点电压值，通讯接口用来与上位机通讯，并可通过上位机设定系统时问、设定上下限电压值、读取数据等。2.1.1数字量输入通道数字量输入通道主要用到的是AD736和LM331芯片.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

7、功耗低最大的电源工作电流为200uA.用它来测量正眩波电压的综合误差不超过±3%。LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器、A/D转换器、线性频率调制解调、长时间积分器及其他相关器件。LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到4.0V电源电压下都有极高的精度。LM331的动态范围宽，可达lOOdB;线性度好，最大非线性失真小于0.01%，工作频率低到0.1Hz吋尚有较好的线性;变换精度高，数字分辨率可达12位；外接电路简单，只需接入几个外部元

8、件就可方便构成V/F或F/V等变换电路,并且容易保证转换精度。电路屮由AD736对电压采集，输出该交流电的有效值，并给LM331进行频率转换。AD736的输入电压最大为200mV,所以从市电接入时还要进行衰减，可用变压器降压，再用电阻分压到200mV输给AD736,从AD736输出时•最大电压才200mV,LM331可测量的电压值为・5V,必须放大・25倍，可用双运放芯片LM358实现，从LM331出來后就可直接