AT89C51单片机数字功率测量仪的设计+程序+电路图(2)

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以前的指针式仪表的测量方法大多数采用直接测量或间接测量，电子线路比较复杂，不便于测量与维护。本文的数字功率测量仪以单片机为核心，不但能达到相应的技术指标而且还缩小了体积，功效，可靠性明显提高。

2 测量仪的总体电路设计

本方案的功率测量仪以AT89C51单片机为核心，采用数字化测量方法，实现对功率的测量。本设计由电压,电流互感器、模拟乘法器、A/D转换和液晶显示器组成。功率是用互感器后的电压和电流通过模拟乘法器获得。再通过A/D转换经液晶显示器显示出来，系统总体框图如图2-1所示:

系统框图

图中给出了整个系统设计的系统框图，系统主要由五个主要部分组成:电流，电压互感器模块、模拟乘法器模块、 A/D转换模块、单片机控制模块、液晶显示模块。

3 各部分电路的设计

3.1 电压,电流互感器

电压互感器的作用是：把高电压按比例关系变换成100V或更低等级的标准二次电压，供保护、计量、仪表装置使用。同时，使用电压互感器可以将高电压与电气工作人员隔离。而电压互感器变换电压的目的，主要是给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器，因此电压互感器的容量很小，一般都只有几伏安、几十伏安，最大也不超过一千伏安。

电流互感器的作用就是用于测量比较大的电流。电流互感器把大电流按一定比例变为小电流，提供各种仪表使用和继电保护用的电流，并将二次系统与高电压隔离。它不仅保证了人身和设备的安全，也使仪表和继电器的制造简单化、标准化，提高了经济效益。输入电流时次级会产生一个与变比相应的输出电流。通过运算放大器将电流信号转换成电压信号，调节反馈电阻Rf的值在输出端得到所要求的电压输出。源'自:751-'论~文'网·www.751com.cn

本文采用的电压传感器如图3-3所示, 电压传感器工作原理为: 不同输入电压通过限流电阻，使一次测流过不同的电流，二次测得到一个与一次相同的电流。经运放或者电阻直接取样，得到不同的输出电压，采用运放取样精度更高。

电压互感器电路图

本文采用的电流互感器如下图3-4所示，图中T2为电流互感器TAI2-200。其工作原理为:次级电流将初级电流衰减，得到小电流，再通过电阻或运放取样得到电压信号。

电压互感器电路图

3.2 模拟乘法器

模拟乘法器是对两个模拟信号（电压或电流）实现相乘功能的的有源非线性器件。主要功能是实现两个互不相关信号相乘，即输出信号与两输入信号相乘积成正比。它有两个输入端口，即X和Y输入端口。集成模拟乘法器的常见产品有BG314、F1595、F1596、MC1495、MC1496、LM1595、LM1596等。

本文采用的是BG314模拟乘法器，它是一种通用性较强的模拟乘法器，它的内部电路图3-5及顶视图如图3-6所示，同类产品还有FZ4，LY481和CB1595/1495等。BG314 内部电路中T1和T2接成2极管形式，其PN结参数对称，对T10-T13起温度补偿作用，图中T3与T4，T5与T6，T14与T15，T16与T17分别构成复合三级管。其目的是为了增加Y变换电路和X变化电路中两组差分对管的放大倍数，T7、T8、T19和T20组成恒流源