上，并且可以测的系统的母线电压既系统的供电电压为与给定值近似相等，这是由于采样电路引起的误差，不可避免，只能减少不能消除。和两个功能相反的寄存器构成了的其中个对应的寄存器，同样的是和这两个功能相反的寄存器就组成了的另外个寄存器。而用来对进行控制，使它工作在我们需要的方式的寄存器是，而用来控制的两个寄存器和的动作则是。所以由上面可以知道，在我们进行程序仿真的时候，为了防止上次的仿真对本次的仿真造成影响，在开始时我们就要对里面所有的寄存器进行初始化，这样我们才能确定的运行状态和和的动作。显示部分在这次设计中，我们选择图液晶这个液晶显示器是个用在工业中显示字符的显示器，个字符是它所能起显示出来的极限。字符型液晶又是的另个称呼，如图所示。个字母个数字还有不同的符号等这些都能被它显示出来。很多个之类的点阵位构成了，而每个要显示的东西都能被这些点阵位显示出来，而且这些位里面无论是横着的位还是竖之间的位都有定的距离，这样就有了了字符之间的行间距的用处，但是也正因为是这样的，所以显示出来的图形的效果就不是很好了用自定义，显示效果也不好。的意义是指它能显示的东西是,也就是说它可以让需要显示的东西变为两行，而在每行中都有十六个用来显示数据的模块来显示内容。在当前，我们所知道的的大多数液晶显示器都是根据来设计的，虽然型号可能不相同，但是大多数的运行原理是相同的，所以这些显示器的控制程序都可以用那控制的程序。控制系统电路设计如图所示为系统控制电路系统电路原理图。又组成复位电路，由数据手册知单片机为高电平复位，单片机上电时，电容和组成的电路中电容缓慢充电，使端保持个几个微秒的高电平，使单片机上电复位，当电容充满电后脚电平通过下拉电阻将电平拉低为零，单片机开始进入运行状态，复位完成。当单片机在运行的过程中，通过按下按键也可以形成个高电平状态，使单片机手动复位。电路中为了计时方便计算，本设计的晶振选用无源外部晶振。配合两个起振电容,。形成晶体谐振电路为单片机提供个的稳定的时钟源。为了方便起振，起振电容选用。电压电流的信号通过过零比较电路后，直接送到单片机的和口。这样单片机就能及时的捕捉到传感器信号。液晶接口电路如图右所示。本设计中液晶主要用于功率因数和电压电流信号的动态显示。由于液晶显示以及程序设计灵活，可以省去数码管显示的繁琐操作。同时液晶显示显得更人性化。加上现在液晶成本低廉，在本设计中是个很好的选择。图中单片机的口作为液晶显示的数据端口。由于单片机设计者为了满足多电平的兼容性。在这次设计中，口作为显示电路的输出口，因为输出口电路的是集电极开路，所以可以当做液晶的数据端口。以保证单片机输出时，液晶数据口接收到的信号为高电平。由于的导通电流为所以需在电路上加上限流电阻，因电源电压为，所以在此为保证灯的亮度，选择的电阻限流，此电路用做显示中断进入成功。控制电路液晶电路图控制器最小系统存储电路设计本次电路中使用位非遗失性铁电随机存储器，它是种串行非易失性记忆体，它的逻辑结构为位，接口为工业标准的两线接口，与串行的功能操作相似，不同之处在于铁电存储器比写的速度快的多，无延时,如图所示。图存储电路图在本次设计中，采用工业上传统的二线接口，通过协议进行通信，由于本次设计中拥有大量的需要单片机控制的电路，所以使用此种存储器可以有效的解决单片机口不够用的情况。在本次电路中，将单片机的和分别用来读写，可以充分利用单片机资源，先使用协议将此款存储器的读写函数写出来，当有数据需要存储的时候，调用写命令，将数据写入到指定的存储单元，当要读存储器的数值的时候，调用读命令将对应存储单元的数值赋给个变量即可，另外在本设计中使用此款存储电路用来存储前次的功率因数，并且在数据显示的过程中，将存储的功率因数显示到屏幕中去。电容投切电路设计在本次设计中，核心部分就是无功补偿的电容器投切电路的设计，并且核心控制程序也是关于无功补偿的程序设计。电容投切原理根据设计的要求每次投切都需保证功率因素∮能从达到左右，所以此装置设计了几乎每种可能的需要无功补偿的情况。把功率因素从到的所有情况都整理出来，计算出电容值，用来确定电容容量的方便运算，本设计中定时器工作于方式，采用位定时的方式。计数最大值为。定时器初值计算方法为由于选用的位定时法。当通过外部中断控制定时器开启时，定时器开始定时计数，直等到另外个中断来停止计数器，在这个时间段内，定时向上累加的值便是两个下降沿的时间差，由于系统的时钟是没计数次，便可以方便的计算出系统的两个信号对应的相位差。每次使用定时器后需要使定时器清零，如下使用外部中断可以方便控制定时器的使能的值，从而方便的控制定时器是否开始计数，是否清零，使用这种办法测量两个方波信号的相位差，具有很明显的优势，并且系统占用的自然较少，且精度较高。在实际的测量电力系统的功率因数的时候，这也是种最为简单最为方便的方法，特别是对于在系统中对于控制器成本要求比较高的环境中，这也可以很大程度上节约成本。电容投切程序设计电容控制透气程序是本次程序设计中的核心程序，其中包括电容的智能增减，电容投切多少的问题。在计算投切的过程中需要理论依据，为补偿前的功率因数，是补偿后的功率因素，是系统的功率，则计算需要补偿的电容可以用式和式计算得到公式通过用公式就可以通过测量出需要补偿的电容值，在实际的计算中将电容的值分别设计为,八组电容值，计算出电容后，用得到的电容除以就可得到个数值,将这个直接赋给控制端便可以得到相应的电容值。在程序设计中，通过两个定时器中断测得的这两个等效方波的时间差可以通过读取定时器的和来实现，计算公式如下当计算出两个方波的时间差以后，因为单片机的定时周期是，而工频电压电流信号的周期为,所以可以通过以下算式算出相位差例如当电感取用的时候，此时可以通过仿真然间求得补偿前的功率因数为，补偿完成后的功率因数为而此系统的电流为，电压为，则系统需要补偿的电容为而在仿真中，我们选择进行投切，防止些误差。所以，在仿真中我们需要补偿的电容如下表表需求补偿电容值电感功率因数补偿前补偿后需求电容值系统建模与仿真结果分析通过第章和第章设计，本文完成了系统硬件电路和软件系统的设计。在本章节，本文将通过建模仿真。完成本设计的系统调试，已验证本设计软硬件设计是否满足设计要求。系统仿真环境介绍仿真软件又称作为工具，而其中个很有名的软件就是，在这个软件里面我们可以从最开始的布置原理图，到调试下所需要的程序和让些外面的硬件与单片机组合起来进行仿真，最后到设计个板，也就是说这个软件可以真正的让个虚拟的概念变为个真正的电子器件，完成了由虚变实的的过程，而且也是当前仿真软件领域中唯的个合的平台，它将原理电路软件，板布置软件，模仿现实仿真这个非常有用的软件组合起来了，并且,等等单片机都能被这个软件的处理器支持。而且，也在不断的进步中，它在年的时候，又在软件里面添加了些功能，比如数字信号处理，等系列的处理器。基于强大的仿真功能和多编译环境的兼容性。本文选用作为本系统的建模仿真环境。系统建模系统的模型如图所示，般系统都是感性负载，系统可以用个电阻和电感串联起来表示，模拟正常系统的运行，系统有交流源电阻，电感，电容构成。在系统中，在节点处，补偿电容，实际中是电容投切电路，通过改变电容大小可以方便测量出系统的功率因数，由于系统的要求电压为，电流为，所以在系统中，由于要求系统电流为，所以当补偿完成后，系统的相当于阻性负载,则可以取电阻为，而功率因数通过计算，当系统的电感为时，系统的功率因数为，当系统的电感为时，系统的功率因数为,满足系统的从功率因素补偿到的要求。这样系统是跟实际情况相类似的，不过在仿真中没有现实中的霍尔传感器，所以系统中用个变压器来侧系统的电压来换算得到系统的电压电流的相位，所以串联到系统中的变压器的后级会对系统有定的影响，但是由于本系统采用的是循环扫描组电容的方法，挑选组最恰当的电容投切到系统中，不会影响系统的功率因数校正。详细的仿真图见图中所示，电压电流均用变压器来采取，然后通过换算得到系统的功率因数脚。图传系统建模电路图图传感器建模仿真图根据无功补偿的工作原理，本设计在建模仿真中，通过并联电容可以轻松的改变系统的功率因数，也可以通过电压表和电流表清楚的知道系统各个节点的电压电流值。基于单片机的无功补偿设计的建模图如图所示。根据硬件原理图，我们可以在软件中调出同样型号的器件组成仿真系统。仿真建模原理图详见附录。建立好原理图后，将预先编译通过的程序代码中的文件下载如单片机中即完成整个系统的建模。系统仿真结果分析通过上节的分析可以知道，通过液晶可以轻松的知道，当前的运行状况，通过不断的改变系统中的电感值，可以很方便的看到系统当前的运行状态，以及系统的工作情况。下面分别介绍系统的欢迎界面，在闪烁两次后，进入到系统测量显示程序中，通过改变电感值，分别设计在欢迎界面的仿真界面。如下图，图，图，图，图，图，图。图欢迎界面图电感的时候补偿显示图电感的时候补偿显示图电感的时候体的分配。通过计算功率因数，把计算出来的数字和我们原来设定好的数字比较下，根据比较的结果，送到单片机里面，让单片机自己运行需要几组电容器。为了防止其他器件的干扰和电路里面可能出现的电流电压的震荡，所以我们用来投切器件用固态继电器。而固态继电器为双向可控硅输出，零电压开启，零电流关断输入回路与输出回路之间有光电隔离很好的保证了抗干扰性。的控制电压大概是到伏特的直流电压,因此，要让