电参数测量系统设计文献综述

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1、文献综述电参数测量系统设计1前言本课题主要研究的是基于DSP芯片和单片机的交流电参数测量系统的设计与应用。该设计是以单片机为核心的对电量进行测量的系统。该系统具有结构简单、操作方便、成本低廉等特点，着重介绍其硬件和软件设计方法。利用单片机的控制运算功能，以软件代替硬件电路，用软件计算分析出各种有效值，使硬件电路大大简化。电能是人们日常生活和工业生产中的主要能源之一，在现代社会中起着越来越重要的作用。电能和其他商品一样，要经过生产、销售和消费。点能表是计量电能的一种仪表，其准确度关系到电能生产者和消费者的切身利益，影响着电能管理的效率和科学化水平。于是，电量测量仪随之而产生，成为计量单位和供

2、电部门重要的测试仪器。电量测量仪器的发展经历了以下三个阶段:指针式仪表，数字测量仪表，智能仪器，本文设计基于AT89C52单片机的智能电量测量仪器。电量测量与各个学科、各个行业的关系十分密切。电量测量是获取信息的重要手段，在工农业生产、科学技术研究、国防现代化建设等各个领域有极为广泛的应用。电量测量技术和电子仪器早已成为一种各行各业所需的通用技术和通用设备。同时它还是一个把电子、计算机、通信与控制等电子信息专业知识综合应用在测量科学技术中，而形成的一个独具特色的学科。其特点是综合性强、实践性突出、应用面广泛。我们通过对电量测量的学习，不仅能获得电子测量技术和仪器方面的基础知识和掌握一门通用

3、技术，而且可以培养综合应用能力与实践能力[1-5]。2主题2.1研究背景及意义　单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器，常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机

4、控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种具有特殊结构的微处理器。DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下的一些主要特点：（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。　　（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。　　（3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。　　（4）具有低开销

5、或无开销循环及跳转的硬件支持。　　（5）快速的中断处理和硬件I/O支持。　　（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。　　（7）可以并行执行多个操作。　　（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。DSP芯片的优点有：大规模集成性、稳定性好、精度高、可编程性、高速性能、可嵌入性以及接口和集成方便。DSP的芯片的缺点有：成本较高、高频时钟的高频干扰、功率消耗较大等。DSP芯片的主要应用领域有：信号处理、图像处理、仪器、声音语言、控制、军事、通讯、医疗、家用电器等[6-9]。2.2国内外研究现状国内单片机的使用现状，基本上还以51系列为主的。其实这很普遍，51系列单片机在国

6、内的根基非常深厚，普通学校的教学一般还是以51作为基本教材，51系列芯片本身也在不断的变化和发展。随着市场的分工和产品设计所需求，PIC单片机在国内相关行业中的认知度提高的很快，其使用范围和市场占有率也随之迅速上升。计算机系统的发展已明显地朝三个方向发展；这三个方向就是：巨型化，单片化，网络化。以解决复杂系统计算和高速数据处理的仍然是巨型机在起作用，故而，巨型机在目前在朝高速及处理能力的方向努力。单片机在出现时，Intel公司就给其单片机取名为嵌入式微控制器（embeddedmicrocontroller）。单片机的最明显的优势，就是可以嵌入到各种仪器、设备中。这一点是巨型机和网络不可能做

7、到的。数字单片机的技术进步反映在内部结构、功率消耗、外部电压等级以及制造工艺上。在这几方面，较为典型地说明了数字单片机的水平。在目前，用户对单片机的需要越来越多，但是，要求也越来越高。下面分为三个方面说明单片机的技术进步状况。（1）内部结构的进步单片机在内部已集成了越来越多的部件，这些部件包括一般常用的电路，例如：定时器，比较器，A/D转换器，D/A转换器，串行通信接口，Watchdog电路，LCD控制器等。有的单片机为