单片机功率因数的测量实习报告

1、西安科技大学综合实验报告学院:电气与控制工程学院专业名称 :测控技术与仪器 0801设计题目 :功率因数的测量姓名:学号:指导教师 :功率因数的测量1. 系统功能功率因数是供用点网络的一个重要参数，它是衡量电力系统是否经济运行 的一个重要指标，所以准确测量功率因数在电力系统中具有重要的意义。在正弦 电路中，可以通过测量电压、电流间的相位差，计算出功率因数，并根据电流滞 后或者超前电压，判断出负载是感性还是电容性的，但在波形严重失真的电力系 统或非正弦电路中，由于电压、电流波形发生畸变，谐波电压、电流间也产生无 功功率，因此用测量相位差的方法无法准确地测量功率因数。所以，功率因数的精确测量在电力

2、系统的运行、调度中是非常重要的。2. 测量原理与设计2.1测量原理对于某一正弦信号，周期性地出现过零点，测出过零点的时间即可以测出 该信号的相角。通过电压互感器和电流互感器得到低压交流信号，然后通过整形电路将交 流信号转换为TTL方波脉冲。相位差的计算原理是利用输入两路信号过零点的时 间差，以及信号的频率来计算2路信号的相位差。两路信号的相位差：t 360 = N / Fk 360 ,其中，匚N为两路信号TT的上升沿分别触发计数器的差值，Fk为单片机时钟频率，T为输入信号的周期。2.2系统硬件设计下图是以STC-51单片机为核心的功率因数测量系统硬件结构图。该测量系统主 要由电流互感器、电压互

3、感器、整形修正电路、单片机、LED显示器和通信接口等组成。2.3输入整形电路输入整形电路如下图所示，主要功能是完成信号的隔离、波形变换和相角修正。为了消除测量端电压、电流互感器结构上的差异而产生的输出电压、电流附加移相角，需要采用电压、电流活儿变送器隔离（其跟随电网电压或负载电流 的变化时间仅为1us）,以保证相角差的实时测量精度。在LM393的输入端加了两个IN4108稳压二极管将输入信号控制在-0.7V +0.7之间，经过零比较器将正弦信号转变成方波；用C0和触发器CD4854去除高频信号，滤除谐波干扰；通过2个施密特整形触发器，得到TTL方波信号。2Dhi:LJIWi-OKunfiil:

4、 w. lu6K3. 软件程序 #in clude<reg51.h>#in elude <stdio.h>#in elude <math.h>#in elude vintrin s.h>sbit SCL=P0A3;/移位sbit RCL1=P0A1; RCL1,RCL2位锁存sbit RCL2=P0A2;sbit SDATA=P0A0； / 数据位codeun sig nedcharIed1 =0xc0,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77.0x38,0x39;09,r,l,cun sig

5、nedcharcodeled2 =0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef,0xf7,a1a50xb8,0xb9;/un sig ned char a1,a2,a3,a4,a5; un sig ned char Data_595;un sig ned int n _LED,yy;un sig ned int coun t_zhe ng,zhe ng; un sig ned int count_yu,yu;floatshijia ncha=0;floatxia ngjiao,g on glv yin shu;bitdata test_be

6、g in=0;bitbit_v 仁0;bitbit_v2=0;#define k00 0x8000#define k01 0x4000#define k02 0x2000#define k03 0x1000#define k10 0x0800#define k11 0x0400#define k12 0x0200#define k13 0x0100#define k20 0x0080#define k21 0x0040#define k22 0x0020#define k23 0x0010void timecha( ) yu=TL1; count_zheng=zheng; count_yu=y

7、u;shijiancha=(count_zheng*200+(count_yu-56)*12/11.0592; void xiangweicha( ) if(shijiancha<=5000) if(shijiancha=0) a5=10; /阻性elsea5=11; /感性xiangjiao=shijiancha*18/1000; xiangjiao=(xiangjiao/180)*3.1415926;if (xiangjiao<=0.04) gonglvyinshu=1; elsegonglvyinshu=cos(xiangjiao);elseif (shijiancha>

8、;15000)&&(shijiancha<=20000) a5=12; / 容性 xiangjiao=(20000-shijiancha)*18/1000; xiangjiao=(xiangjiao/180)*3.1415926;if (xiangjiao<=0.04) gonglvyinshu=1;elsegonglvyinshu=cos(xiangjiao); gonglvyinshu=gonglvyinshu*1000;void part( )unsigned int zhongjian; zhongjian=gonglvyinshu;if(zhongjian

9、<1000)a1=0;a2=zhongjian/100;a3=(zhongjian/10)%10;a4=zhongjian%10;if(zhongjian=1000)a1=1;a2=0;a3=0;a4=0;a5=10;void Dtat_Out(unsigned int n_LED,unsigned char Data_595) unsigned char y;RCL2=1; / 输出锁存时钟RCL1=1;RCL2=0; / 段码清零 for(y=0;y<8;y+)SCL=0; / 数据输入时钟SDATA=0;SCL=1;RCL2=1;RCL1=0; / 发送位选信号 for(y=

10、0;y<16;y+)SCL=0;if(n_LED&0x0001)=0x0001) SDATA=1; if(n_LED&0x0001)!=0x0001) SDATA=0; n_LED>>=1;SCL=1;RCL1=1;RCL2=0; / 发送段选 for(y=0;y<8;y+)SCL=0;if(Data_595&0x80)=0x80) SDATA=1; if(Data_595&0x80)!=0x80) SDATA=0; Data_595<<=1;SCL=1;RCL2=1;for(yy=0;yy<500;yy+); / 延时

11、void xianshi()Dtat_Out(k10,led1a5); /r,l ， c;Dtat_Out(k20,led1a4);Dtat_Out(k21,led1a3);Dtat_Out(k22,led1a2);Dtat_Out(k23,led2a1);void exint0( ) interrupt 0bit_v1=1;void exint1( ) interrupt 2bit_v2=1;void int_t1( ) interrupt 3zheng+;void initial( )TH1=56;TL1=56;TMOD=0X20; / 8 位自动重装ET1=1; / 允许 T1 中断IT

12、0=0;IT1=0;EX0=1;EX1=1;EA=1; /CPU 开中断void main(void)initial( );while(1)if (bit_v1&&!test_begin)TR1=1; / 允许 T1 开始计数 test_begin=1; if(test_begin&&bit_v2)TR1=0;/ T1 停止级数timecha( ); xiangweicha( ); part( ); xianshi();initial( );test_begin=0;zheng=0;yu=0;4. 实习心得 在这四周中，我学到了很多，对我们专业的认识也进一步加深

13、了。从一个 刚入门的学习者 ,渐渐的爱上了这各专业 , 虽然说我对于测控这个专业的知识还 有很多要学习和提高 , 但是在这一周中我还是感受到这各专业的魅力所在 .在拿到这个课题时，我和我的合作伙伴对这个课题感到比较轻松，脑海中一下子出现了许多设计念头， 于是我们就分头去寻找这方面的资料， 通过图书馆 的书籍资料， 网络上的虚拟资料。 在软件的设计过程中， 我们首先需要确定所要 实现的硬件功能， 和根据选择的芯片和硬件电路连接设计软件编程， 而这些都是 我们这学期学过的。 在软件编写过程中， 一开始， 我们的程序出现很多警告和错 误，经过细心检查和同学们的帮助， 最终调试成功， 而且我发现我们的

14、错误大多 数都是由于粗心大意，还有基础知识功底不扎实造成的，所以在今后的学习中， 我们必须打好基础。而我们的硬件选择，是根据实验室现有的芯片的电路设计的，和这学期实 验课所学的硬件连接，利用的是 PROTEL 软件画成。原理图绘画不难，因为我 们已经不是第一使用这个软件了。 并且我们还认真学习了， 硬件图中各种芯片的 功能和连接线路， 还了解与其相关的各种知识。 虽然没有设计很多功能， 但这也 让我深深地体会到自己理论知识的不扎实和薄弱的实践能力， 和两人之间的互相 合作，互相帮助对于一个设计团队来说是很重要的，这也是学好习的助推器。通过本次课设，我不仅进一步认识了自己的专业，同时也让我感到团队合 作的重要性。 其实如