自适应电参数测试仪设计
传统的电参数测量使用万用表，但是万用表在使用前要预先进行交直流判断，选择合适的档位以及量程，这样给测量带来许多不便。随着嵌入式技术与传感器技术的发展，交直流自适应电参数测试仪的应用日益广泛。 HM000067
论文描述了一种交直流自适应电参数测试仪的设计，系统包括单片机最小系统模块、交直流自适应模块、电压电流采集模块、真有效值转换模块、量程选择模块、AD转换模块、显示模块和无线传输模块。系统通过输入电路把交直流模拟信号送入由CD4053模拟开关芯片构成的交直流自适应模块，通过交直流自适应模块的判断采用不同的降压、降流电路，然后通过AD0809将模拟信号转换为数字信号再送至AT89C52单片机，通过P0口经LCD1602显示出测量值；其中要将交流信号进行真有效值转换为直流后再AD采样。最后可以将测得数据通过无线传输进行信息的传递。 查看完整请+Q:351916072获取
论文论述的交直流自适应测试仪，无需在测试前进行交直流的判断，也无需进行量程的选择，直接将电信号接入电路便可测得相应电流、电压和功率。本测试仪操作简单，便于家庭使用，并且可以相应改装成智能电表、智能插座等日常家电，还可以将测得数据进行无线传输，符合物联网时代的家电要求，具有很实际很广阔的应用前景。
关键词：交直流；自适应；电参数；单片机；测试仪
2.1 整体的方案设计
图2.1 整体的方案设计框图
本方案是基于单片机的电参数测试仪设计，设计采用交直流自适应模块对输入电信号进行交直流判断，并选择相应的降压降流电路，交流处理电路还要进行一次直流转换。通过量程自动切换模块进行电压电流量程的选择，A/D模块将模拟信号转换成数字信号，再通过单片机的控制和运算，在液晶屏幕上显示所测得的电参数，通过无线输出模块进行无线传输。
2.2 分模块的方案设计查看完整请+Q:351916072获取
2.2.1 控制模块
单片机是一种微型计算机系统，具有功耗低、体积小、功能强、普及性高、性价比好等优点。单片机在仪器的自动化和智能化中应用广泛，在日常的学习和科研中接触频繁，并且可以满足本次的设计需求，所以本设计决定采用以单片机为核心的控制模块。针对单片机的选择下面有两个方案。
方案一，此方案采用凌阳科技研发生产的SPCE061A单片机作为核心控制器，它具有体积小、功耗低、处理速度快、集成度高的优点，比较适合语音处理领域[5]。但是软件设计较为复杂，所以我放弃了这个方案。
方案二，此方案采用ATMEL公司的高性能COMS 8位单片机AT89C52作为核心控制器，兼容标准MCS-51指令系统，在运行速度和抗干扰能力方面都比普通的8051单片机高，而且开发程序是平常使用的Keil C51，编译效率高，适合使用开发，所以我采用了此方案。
2.2.2 降压、降流模块的方案论述
由于本设计的交流电压测量范围为0到250V，交流电流测量范围为0到15A；直流电压测量范围为0到50V，直流电流的测量范围为0到10A。而A/D转换器的采样电压为0到5V，所以需要将交流和直流分别进行降压降流处理，才可以再进行A/D采样。
（1）直流电的降压、降流
直流电电压、电流的测量分为直接式测量和非直接式测量。
直接式测量为测量串接在电路中的精密电阻两端的电压来测得电路中的电流；给负载并联一个大电阻和小电阻的串联电路，用大电阻的分压来降压，测得小电阻的电压，按比例推算电路电压。
非直接式测量可以使用霍尔效应电压传感器，霍尔效应电流、电压传感器是一种先进的、能隔离主电路回路和电子控制电路的电检测元件。利用同一只霍尔电流电压传感器可以检测交流也可以检测直流。电流电压传感器只需外接正负直流电源，被测电流母线一般从传感器中穿过或接于原边端子，然后在副边端再作一些简单的连接即可完成主控制电路的隔离检测，电路设计非常简单。但是不适合在复杂的环境中使用，元件易损坏，另外成本也高[6]。
所以推荐使用直接式测量，直接式测量一般测得的模拟信号比较微弱，需要外接放大电路将信号放大，再通过A/D转换电路将其转换为数字信号。此法具有精度高、简单、成本低等诸多优点。
直流电流采样原理图如图2.2。查看完整请+Q:351916072获取
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 设计的背景 1
1.2 设计的意义 1
1.3 国内外的发展状况和趋势 2
1.4 本文的主要工作 3
第2章 总体方案的设计 4
2.1 整体的方案设计 4
2.2 分模块的方案设计 4
2.2.1 控制模块 4
2.2.2 降压、降流模块的方案论述 5
（1）直流电的降压、降流 5
（2）交流电的降压、降流 6
2.2.3 交直流自适应模块 7
2.2.4 交直流转换模块 8
2.2.5 量程自动选择模块 8
2.2.6 A/D转换模块 9
2.2.7 显示模块 10
2.2.8 无线传输模块 11
2.3 本章小结 12
第3章 系统硬件电路设计 13
3.1 控制电路的设计 13
3.1.1 复位电路 13
3.1.2 时钟电路 14
3.2 电压电流的取样电路设计 14
3.2.1 直流电降压、降流电路设计 14
3.2.2 交流电降压、降流电路的设计 15
3.3 交直流自适应电路设计 16
3.3.1 CD4053简介 16
3.3.2 硬件电路的设计 16
3.4 交直流转换电路设计 18
3.4.1 AD637的使用说明 18
3.4.2 硬件电路的设计 18
3.5 量程自动切换电路设计 19
3.5.1 基本原理 19
3.5.2 10倍放大电路 19
3.5.3 欠量程识别电路 20
3.5.4 换程控制电路 21
3.5.5 应用电路 22
3.6 A/D转换电路设计 23
3.7 显示电路设计 23
3.8 无线通讯电路设计 24
3.8.1 单片机与PTR2000接口电路的设计 24
3.8.2 PC机与PTR2000接口电路的设计 25
3.9 本章小结 25
第4章 系统软件设计 26
4.1 主程序设计 26
4.2 自动量程程序设计 27
4.3 显示程序设计 28
4.4 无线通讯程序设计 28
4.5 本章小结 29
第5章 系统的调试与误差分析 30
5.1 硬件调试 30
5.2 软件调试 30
5.3 误差的主要来源及影响 31
5.4 减少及消除误差的措施 31
第6章 总结与展望 33
参考文献 34
致 谢 35查看完整请+Q:351916072获取
论文描述了一种交直流自适应电参数测试仪的设计，系统包括单片机最小系统模块、交直流自适应模块、电压电流采集模块、真有效值转换模块、量程选择模块、AD转换模块、显示模块和无线传输模块。系统通过输入电路把交直流模拟信号送入由CD4053模拟开关芯片构成的交直流自适应模块，通过交直流自适应模块的判断采用不同的降压、降流电路，然后通过AD0809将模拟信号转换为数字信号再送至AT89C52单片机，通过P0口经LCD1602显示出测量值；其中要将交流信号进行真有效值转换为直流后再AD采样。最后可以将测得数据通过无线传输进行信息的传递。 查看完整请+Q:351916072获取
论文论述的交直流自适应测试仪，无需在测试前进行交直流的判断，也无需进行量程的选择，直接将电信号接入电路便可测得相应电流、电压和功率。本测试仪操作简单，便于家庭使用，并且可以相应改装成智能电表、智能插座等日常家电，还可以将测得数据进行无线传输，符合物联网时代的家电要求，具有很实际很广阔的应用前景。
关键词：交直流；自适应；电参数；单片机；测试仪
2.1 整体的方案设计
图2.1 整体的方案设计框图
本方案是基于单片机的电参数测试仪设计，设计采用交直流自适应模块对输入电信号进行交直流判断，并选择相应的降压降流电路，交流处理电路还要进行一次直流转换。通过量程自动切换模块进行电压电流量程的选择，A/D模块将模拟信号转换成数字信号，再通过单片机的控制和运算，在液晶屏幕上显示所测得的电参数，通过无线输出模块进行无线传输。
2.2 分模块的方案设计查看完整请+Q:351916072获取
2.2.1 控制模块
单片机是一种微型计算机系统，具有功耗低、体积小、功能强、普及性高、性价比好等优点。单片机在仪器的自动化和智能化中应用广泛，在日常的学习和科研中接触频繁，并且可以满足本次的设计需求，所以本设计决定采用以单片机为核心的控制模块。针对单片机的选择下面有两个方案。
方案一，此方案采用凌阳科技研发生产的SPCE061A单片机作为核心控制器，它具有体积小、功耗低、处理速度快、集成度高的优点，比较适合语音处理领域[5]。但是软件设计较为复杂，所以我放弃了这个方案。
方案二，此方案采用ATMEL公司的高性能COMS 8位单片机AT89C52作为核心控制器，兼容标准MCS-51指令系统，在运行速度和抗干扰能力方面都比普通的8051单片机高，而且开发程序是平常使用的Keil C51，编译效率高，适合使用开发，所以我采用了此方案。
2.2.2 降压、降流模块的方案论述
由于本设计的交流电压测量范围为0到250V，交流电流测量范围为0到15A；直流电压测量范围为0到50V，直流电流的测量范围为0到10A。而A/D转换器的采样电压为0到5V，所以需要将交流和直流分别进行降压降流处理，才可以再进行A/D采样。
（1）直流电的降压、降流
直流电电压、电流的测量分为直接式测量和非直接式测量。
直接式测量为测量串接在电路中的精密电阻两端的电压来测得电路中的电流；给负载并联一个大电阻和小电阻的串联电路，用大电阻的分压来降压，测得小电阻的电压，按比例推算电路电压。
非直接式测量可以使用霍尔效应电压传感器，霍尔效应电流、电压传感器是一种先进的、能隔离主电路回路和电子控制电路的电检测元件。利用同一只霍尔电流电压传感器可以检测交流也可以检测直流。电流电压传感器只需外接正负直流电源，被测电流母线一般从传感器中穿过或接于原边端子，然后在副边端再作一些简单的连接即可完成主控制电路的隔离检测，电路设计非常简单。但是不适合在复杂的环境中使用，元件易损坏，另外成本也高[6]。
所以推荐使用直接式测量，直接式测量一般测得的模拟信号比较微弱，需要外接放大电路将信号放大，再通过A/D转换电路将其转换为数字信号。此法具有精度高、简单、成本低等诸多优点。
直流电流采样原理图如图2.2。查看完整请+Q:351916072获取
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 设计的背景 1
1.2 设计的意义 1
1.3 国内外的发展状况和趋势 2
1.4 本文的主要工作 3
第2章 总体方案的设计 4
2.1 整体的方案设计 4
2.2 分模块的方案设计 4
2.2.1 控制模块 4
2.2.2 降压、降流模块的方案论述 5
（1）直流电的降压、降流 5
（2）交流电的降压、降流 6
2.2.3 交直流自适应模块 7
2.2.4 交直流转换模块 8
2.2.5 量程自动选择模块 8
2.2.6 A/D转换模块 9
2.2.7 显示模块 10
2.2.8 无线传输模块 11
2.3 本章小结 12
第3章 系统硬件电路设计 13
3.1 控制电路的设计 13
3.1.1 复位电路 13
3.1.2 时钟电路 14
3.2 电压电流的取样电路设计 14
3.2.1 直流电降压、降流电路设计 14
3.2.2 交流电降压、降流电路的设计 15
3.3 交直流自适应电路设计 16
3.3.1 CD4053简介 16
3.3.2 硬件电路的设计 16
3.4 交直流转换电路设计 18
3.4.1 AD637的使用说明 18
3.4.2 硬件电路的设计 18
3.5 量程自动切换电路设计 19
3.5.1 基本原理 19
3.5.2 10倍放大电路 19
3.5.3 欠量程识别电路 20
3.5.4 换程控制电路 21
3.5.5 应用电路 22
3.6 A/D转换电路设计 23
3.7 显示电路设计 23
3.8 无线通讯电路设计 24
3.8.1 单片机与PTR2000接口电路的设计 24
3.8.2 PC机与PTR2000接口电路的设计 25
3.9 本章小结 25
第4章 系统软件设计 26
4.1 主程序设计 26
4.2 自动量程程序设计 27
4.3 显示程序设计 28
4.4 无线通讯程序设计 28
4.5 本章小结 29
第5章 系统的调试与误差分析 30
5.1 硬件调试 30
5.2 软件调试 30
5.3 误差的主要来源及影响 31
5.4 减少及消除误差的措施 31
第6章 总结与展望 33
参考文献 34
致 谢 35查看完整请+Q:351916072获取
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