智能交流电压表的软件设计学士学位论文.doc

南昌航空大学学士学位论文 PAGE 61 PAGE 1 第1章 绪 论 1.1 课题概述 智能化微机测量和控制技术的迅速发展和广泛应用已经渗透到国民经济的各个部门。不但国防技术、航空、航天、铁路、冶金、化工等产业，就连在日常生活中也得到广泛的应用。我要设计的是可通信型智能交流电压表，并进行智能仪器/仪表的相关研究。 1.2 课题背景及意义 智能化微机测量和控制技术的迅速发展和广泛应用己经渗透到国民经济的各个部门。不但国防技术、航空、航天、铁路、冶金、化工等产业，就连在日常生活中也得到广泛的应用。特别是智能交流电压表的应用，在国民生活中起着至关重要的地位，所以设计出一个智能交流电压表，给社会经济发展和人民生活便利创造条件。 在电网调度自动化设备中，需要配置多只测量、显示上述电工参数的镶嵌式面板表。如电压表、电流表、功率表等等，其一般均为指针式面板表，精度低，可视距离近，需要人工抄录，浪费人力资源，数据管理不便，容易出错。相比之下，智能交流电压表的应用有以下优点：1、智能交流电压表采用的是LED数码管显示电压值，显示值更加准确，数值可以直接显示出来，再也不要读量程估数值出来。而且精度更高，可以显示到小数点后两位。2、智能交流电压表可以对电压值进行监控，与PC机进行通信，通过PC显示出当前的电压值，并用图形相应的显示，对观测电压值更加直观。3、智能交流电压表对实时的电压值可以进行存储，不必要人工的进行抄录，节省了人力。4、智能交流电压表对采取的电压值可以进行数据管理和分析， 实现数字化管理。5、智能交流电压表结构简单、体积小、费用低、信息处理简单可靠，易于小型化与集成化，并且可以进行实时控制。因此，智能交流电压表的应用已越来越引起人们的重视。在日常生活等方面已经有了广泛的应用，正因为智能交流电压表具有诸多的优点，所以研究和设计智能交流电压表有着重大的意义。 1.3 国内外发展状况 近年来，随着微电子技术的迅速发展和超大规模集成电路的出现，特别是单片机的出现，正在引起测量、控制仪表领域新的技术革命。随着自动测量和微机技术的发展，智能测量的理论已经成熟，智能交流电压表的应用也非常广泛。智能交流电压表属于智能仪器/仪表，智能仪器/仪表是计算机技术和测量仪器移植的产物，是含有微计算机或微处理的测量仪器。由于它拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能，有着智能作用（表现为智能的延伸或加强等），因而被称为智能仪器。总的来说，可以从对传统仪表的改进和新型仪表的出现，两个方面来归纳智能仪器发展概况。 传统的手持式万用表，在采用单片微机控制之后，功能更加多样，使用更加方便、可靠，而且准确度大为提高。如读数为4.5位的万用表，除可测量传统的直流电压、电流及电阻外;对交流电压及电流测量可为真有效值响应；测频率时，范围可扩展到10Hz~1MHz；有的万用表还可在数字显示器下面外加光条显示器，以提高对被测信号波动变化倾向的判断能力。 到80年代初期，高性能的数字万用表，读数已达7.5~8.5位，其分辨率直流电压可达0.01V，交流电压可达0.1V。其24小时准确度，交流电压可达±0.01%,真有效值响应、频率覆盖可从音频（20KHz）至低频（1Hz），波形因数（峰值/有效值）可达5：1。其数据处理功能一般包括：百分误差、绝对误差、最大值及最小值、峰峰值、平均值、有效值、方差及标准差等。有的仪器可以在数日内进行采样时间间隔可调的自动跟踪测量及自动存储数据等。在内藏微计算机的作用下，高性能的数字万用表还采用了不开盖式的自动校准技术，使仪器的准确度及稳定度进一步提高。与之相适应，80年代初期出现了商品型可携带式精密数字万用表可程控校准仪。它允许在一般的实验室环境下实现对6.5到8.5位数字多用表进行不开盖的可控制自动化数字校准。 随着科学技术的快速发展，智能交流电压表在仪器仪表中的应用越来越广。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的测量与监控技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，智能交流电压表作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求。 第2章 系统组成及工作原理 2.1系统设计要求与技术指标 设计一交流电压表，下位机以单片机作为控制核心，选用LED数码管显示电压值， 上位PC机对电压值进行监控，对所记录电压值进行显示、保存，并形成相应图形予 以直观显示，表明当前电压情况。通过智能交流电压表，达到了监控交流电压有效值变化的目的。测量范围：0V~750V。工作任务包括：1、掌握数字智能交流电压表的工作原理 2、掌握单片机编程。完成下位机软件设计、调试。3、掌握单片机与PC的串口通信技术，完成上位机软件设计、