进行稳定的采样，本课题采用磁场传感器，该巨磁电阻传感器不仅可用来探测直流和交流而且还可保证上下级隔离而不相互干扰。应用单片机作为智能控制，对数据进行计算和处理。以及采用高精度位的采样芯片来减少采样误差，并使用芯片得到稳定的供电电压和电流。二〇二年十月二十六日星期第章系统概述硬件总体设计该系统主要由电压和电流数据采集模块转换模块模块显示模块电源模块整流放大模块。三相电压电流互感采样电路运用了整流电路降压稳压的特点得到稳定的单相电压和电流，电压互感器输入电压为交流输出电压为交流，精度为，供应电源由交流供电再经过变压与整流稳压电路输出相应电压，工作温度为，满足要求，输出的信号整流后能够被芯片识别。三相交流电中每相电流为交流，这电流要求比较大，大电流在电路中作用功耗大，应该降压成小电流，然后再进行整流，整流后进行变换，转为的电压送给芯片进行转换，转换后送给单片机处理，采用汉字西文点阵点阵的方式输出显示。电路模块如图所示。图整体硬件电路系统各模块硬件电路设计单片机最小系统电路单片机有个引脚，共分为端口线电源线和控制线三类。其中有个专用于主电源引脚，个外接晶振的引脚，个控制或与其它电源复用的引脚，以及条输入输出引脚。下面按引脚功能分为个部分叙述各个引脚的功能。电源引脚和脚接电源正端脚接地线。外接晶振引脚和二〇二年十月二十六日星期脚接外部石英晶体的端。在单片机内部，接至片内振荡器的反相放大器的输入端。当采用外部时钟时，对于型单片机，该引脚接地对于单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。脚接外部石英晶体的另端。在单片机内部，接至片内振荡器的反相放大器的输出端。当采用外部时钟时，对于型单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。对于型单片机，该引脚悬空不接。控制信号或与其它电源复用引脚控制信号或与其它电源复用引脚有和等种形式。脚即为，为备用电源，所以该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机复位到初始状态。当发生故障，降低到低电平规定值或掉电时，该引脚可接上备用电源为内部供电，以保证中的数据不丢失。脚当访问外部存储器时，允许地址锁存信号以每机器周期两次的信号输出，用于锁存出现在口的低位地址。脚片外程序存储器读选通输出端,低电平有效。当从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期两次有效，以通过数据总线口读回指令或常数。当访问外部数据存储器期间，信号将不出现。脚为访问外部程序储器控制信号，低电平有效。当端保持高电平时，单片机访问片内程序存储器子系列为。当超出该范围时，自动转去执行外部程序存储器的程序。当端保持低电平时，无论片内有无程序存储器，均只访问外部程序存储器。对于片内含有的单片机，在编程期间，该引脚用于接的编程电源。输入输出引脚口口口及口口脚脚统称为口。当不接外部存储器与不扩展接口时，它可作为准双向位输入输出接口。当接有外部程序存储器或扩展口时，口为地址数据分时复用口。它分时提供位双向数据总线。对于片内含有的单片机，当编程时，从口输入指令字节，而当检验程序时，则输出指令字节。口脚脚统称为口，可作为准双向接口使用。对于子系列单片机，和还有第功能口用作定时器计数器的计数脉冲输入端用作定时器计数器的外部控制端。对于编程和进行程序校验时，口接收输入的低位地址。二〇二年十月二十六日星期口脚脚统称为口，般可作为准双向接口。当接有外部程序存储器或扩展接口且寻址范围超过个字节时，口用于高位地址总线送出高位地址。对于编程和进行程序校验时，口接收输入的位地址。口脚脚统称为口。它为双功能口，可以作为般的准双向接口，也可以将每位用于第功能，而且口的每条引脚均可定义为第功能的输入输出或第功能。单片机最小系统是由包括晶振复位电路电源和单片机组成。其电路图如图所示。图单片机最小系统二〇二年十月二十六日星期电源电路直流稳压电源是电子设备中最基本最常用的仪器之。它作为能源，可保证电子设备的正常运行。直流稳压电源般由电源变压器整流电路滤波电路和稳的测量和生物检测上也得到应用。磁场传感器不仅可用来探测直流和交流而且还可保证上下级隔离。随着半导体集成技术的发展，目前已把薄膜传感器和集成线路板结合在起，从而实现了小型化集成化，提高了灵敏度和降低了成本。另外电流探测原理，目前已经用作隔离器开关电源和无刷直流电机系统。隔离器主要是把高电压及高电流情况下的初级信号通过电压频率转换并传给下级，在下级再通过频率二〇二年十月二十六日星期电压转换成为电压或电流信号，因此上下级而不相互干扰。图电流互感采样及转换电路电压互感采样及转换电路电压采样电路采样现场三相电压大小并显示。三相电通过电压互感器变压，然后通过桥式整流电路整流。输出时按其匝数比与次侧和二次侧比的关系选择大约的输出，而后又接入磁场传感器输出，可以输入到转换器的电压值。如图所示。图电压互感采样及转换电路采样系统系统要求转换精度高，转换误差小，要求采用二进制的高精度的芯片，所以有两种方案可供选择方案用片位并行集成芯片，位并行集成芯片的转换速度快，而且精度高，缺点是其占用大量的单片机端口，外围电路较复杂。方案二采用片位高精度采集芯片，其优点是采样精度高,而且占用单片机的端口资源较少，外围电路也比较简单，采用单电源供电,内含位逐次逼近寄存器,功耗小。转换电路运用了芯片，把由电二〇二年十月二十六日星期压电流互感采样电路得到的模拟量转换为二进制的位精度的数字信号，采样电路里用了，是单通道数字控制模拟电子开关，有三个二进制控制输入端和输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值为的数字信号可控制峰值至的模拟信号。由和组合在起，形成分别对三路电压和电流的采样，然后把采样的信号送给进行转换，转换后的信号送给单片机进行处理。本系统考虑到对数据采样的速度和采样精度要求，而且串行芯片占用单片机的端口资源较少，外围电路也比较简单，容易实现，所以最终决定选择方案二来实现对输入电压的采样。图采样电路显示模块电路要求输出采用汉字西文点阵点阵的方式显示的电路。故采用液晶显示模块。带中文字库的是种具有位位并行线或线串行多种接口方式，内部含有国标级二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块其显示分辨率为,内置个点汉字，和个点字符集二〇二年十月二十六日星期利用该模块灵活的接口方式和简单方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示行点阵的汉字，也可完成图形显示。低电压低功耗是其又显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。其基本特性有低电源电压显示分辨率点内置汉字字库，提供个点阵汉字简繁体可选内置个点阵字符时钟频率显示方式半透正显驱动方式，视角方向点背光方式侧部高亮白色，功耗仅为普通的通讯方式串行并口可选内置转换电路，无需外加负压无需片选信号，简化软件设计工作温度,存储温度。图显示电路二〇二年十月二十六日星期的存储器扩展电路芯片扩展选用芯片，地址信号连接到锁存器输出端上，如图所示。是种位的高速静态随机存取存储器,其基本特征是高速度存取时间为分别以为标志。低功耗运行时间为,空载时为。与兼容。管脚收出与标准的的芯片例如，芯片兼容。完全静态无须时钟脉冲与定时选通脉冲。有条地址线条数据线条电源线条接地线和条控制线片选信号写允许信号和输出允许信号条控制线低电平有效。这个控制信号的组合控制芯片的工作方式。图存储器扩展电路二〇二年十月二十六日星期实时时钟模块数字时钟芯片，用于显示时间日期，具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟电路，包括的结构工作原理及其在实时显示时间中的应用。它可对年月日周日时分秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。的引脚排列,其中为后备电源，为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。和是振荡源，外接单片机晶振电路。是复位片选线，通过把输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。当为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对进行操作。如果在传送过程中置为低电平，则会终止此次数据传送，引脚变为高阻态。上电运行时，在之前，必须保持低电平。只有在为低电平时，才能将置为高电平。为串行数据输入输出端双向。为时钟输入端。图实时时钟电路二〇二年十月二十六日星期第三章系统软件设计在系统的软件设计中，采用模块化设计方法，使得程序结构清晰，便于今后进步扩展系统的功能。系统软件有以下模块构成主程序时钟中断服务程序数据采集处理子程序显示程序等。主程序主要完成系统初始化，装置自检等任务。系统的初始化部分包括各端口输入输出设置外围驱动译码电路的初始化数据的初始化等。系统的数据采集处理子程序的功能是采集各相电压值电流值。在定时中断服务程序中主要进行频率测量。另外，我们还应考虑到电网存在谐波，还会有各种瞬时干扰，而采用硬件滤波存在硬件电路复杂等诸多弊端，因此在此系统中求取电力参数实行数字滤波方法祛除干扰，此外，系统中还应采用指令冗余等抗干扰措施，以使系统具有良好的抗干扰性能。二〇二年十月二十六日星期总结通过本次论文，回顾了以前所学，深化了理解，对单片机的功能有了更深的认识，尤其是上课老师的深入，让以前仅停留在认识原理的层面，到现在的根本原理的把握。实验中借鉴了些好的论文和方案，通过课程的学习，有了定的收获。本设计是采用个单片机系统来进行对电流检测控制系统的设计与制作，并有效的进行控制输出，系统采用方式显示检测电流电压值。通过设计这个系统，对单片机有了更加深入的认识和了解，同时在设计过程中我也更好地掌握了单片机原理及接口技术方面的理论知识。结合老师也在课堂中多次讲些集中的难点，使自己在单片机