基于C8051F120单片机的电力监测仪的设计与研究

发布时间：2017-06-25 14:08

  本文关键词：基于C8051F120单片机的电力监测仪的设计与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着非线性电器元件的应用以及电力电子技术的发展，使用电负荷不断增加，不对称、冲击性、非线性负荷容量不断增长，电网电压、电流波形发生畸变越来越严重。另外，，由于大量基于计算机系统的控制设备和精密仪器的广泛应用，使人们对电能质量的要求也越来越高。因此，目前的电力监测仪表已逐渐不能满足系统性能的要求，智能电力监测仪是以微处理器应用和网络通信技术为核心的智能化仪表，其多功能化足以满足智能电网的各种需求。该文的研究正是在此背景下展开的。 根据电力监控仪的技术要求和功能特点,该文对电力监测仪的相关理论和技术进行了研究。在快速傅里叶算法的基础上提出了计算电量的参数方法，采用实现实时测量电参数的交流采样技术，设计了基于C8051F120的电力监控仪系统，为电能质量的治理提供了可靠的依据。 论文给出了总体设计方案、详细的硬件原理设计和软件设计。硬件部分以C8051F120单片机为主控制单元，完成数据的处理、数据存储及显示等功能。此外，还设计了一些外围辅助电路，包括电压电流采样调理电路、人机界面液晶触摸屏、数据存储、实时时钟、串行通讯以及电源模块等部分。软件设计采用模块化程序设计方法,使得程序结构清晰,易于维护和扩展功能,减少错误的可能性。软件部分主要包括初始化模块、AD采集模块、串口通讯模块以及FFT算法模块等，详细介绍了各个模块的程序设计流程。 建立了基于FFT原理的电力监测仪的Matlab/Simulink仿真模型，详细分析了各个仿真模块并通过数据的对比验证了该仿真模型的正确性。通过该仿真模型可以检测电力参数FFT算法的正确性，并对该算法以及整个电力监测系统的进一步优化提供了验证平台。 最后,经过测试,本设计的样机工作正常，能够精确地监测各种电力参数，满足设计要求,能够实现对电力系统的谐波分析。
【关键词】：C8051F120 FFT 谐波分析 电力参数 电力监测
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP368.1;TM930
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 选题的意义和背景8-9
• 1.2 国内外发展现状9-10
• 1.3 智能仪表的特点及前景10-11
• 1.4 论文的主要工作任务11-14
• 1.4.1 课题任务概述11
• 1.4.2 主要工作任务11-14
• 第二章 基于傅里叶变换的谐波功率算法14-22
• 2.1 傅里叶变换原理14-19
• 2.1.1 连续信号傅里叶变换14-15
• 2.1.2 离散傅里叶变换（DFT）15-16
• 2.1.3 快速傅里叶变换16-19
• 2.2 电参数的计算方法19-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第三章 电力监测仪的硬件电路设计22-42
• 3.1 硬件电路结构框图22-23
• 3.2 部分硬件电路设计23-27
• 3.2.1 电压采集和调理电路23-24
• 3.2.2 电流采集和调理电路24-25
• 3.2.4 RS485 通信电路25-26
• 3.2.5 电源电路26-27
• 3.3 液晶屏设计27-33
• 3.3.1 触摸屏参数28-29
• 3.3.2 传输协议29-31
• 3.3.3 界面效果31-33
• 3.4 单片机系统设计33-41
• 3.4.1 单片机的选取33-35
• 3.4.2 C8051F120 与 C8051 单片机的异同点35
• 3.4.3 C8051F120 单片机的外围电路35-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 电力监测仪的软件设计42-54
• 4.1 软件程序流程42-43
• 4.2 AD 采集模块43-46
• 4.2.1 定时器的设置44-45
• 4.2.2 A/D 转换45-46
• 4.3 485 通信模块46-48
• 4.4 FFT 算法48-52
• 4.4.1 任意信号初相角48
• 4.4.2 电压电流信号初相角48-49
• 4.4.3 其他参数49
• 4.4.4 FFT 算法流程图和子函数程序片段49-52
• 4.5 本章小节52-54
• 第五章 电力监测仪的 MATLAB 仿真54-60
• 5.1 仿真模型基本结构54
• 5.2 电力系统波形发生器54-55
• 5.3 单片机模块55-57
• 5.3.1 采样56
• 5.3.2 定时器56-57
• 5.3.3 计数器57
• 5.4 仿真结果分析57-59
• 5.5 本章小结59-60
• 第六章 测试结果分析60-62
• 6.1 硬件电路测试60
• 6.2 电参数测试60-62
• 第七章 结论62-64
• 参考文献64-66
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果66-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 韩晓雷;钱东平;;基于RS485总线的设备吊装应力测试系统的实现[J];煤矿机械;2008年12期

  本文关键词：基于C8051F120单片机的电力监测仪的设计与研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：482379