1、南京工程學院課程設計任務書 課 程 名 稱 檢測技術與系統課程設計 院（系、部、中心） 專 業 電氣工程及其自動化 班 級 學 號 姓 名 起 止 日 期 指 導 教 師 許大宇 目錄1、 設計要求.12、 功能要求.13、 原理及方案論證.1 1、電流互感器的選型及工作原理.1 1.1選型及外形.1 1.2工作原理.1 1.3原理接線圖.2 2、AT89C52單片機.3 3、通用A/D轉換器.44、 硬件系統的設計及總體框圖.6 1、系統仿真接線簡圖.6 2、總體框圖.7五、小結.8六、參考文獻.8附錄、單片機程序.8南京工程學院課程設計任務書 課 程 名 稱 檢測技術與系統課程設計 院（系

2、、部、中心） 電力工程學院 專 業 班 級 姓 名 起 止 日 指 導 教 師 許大宇 1課程設計應達到的目的通過對本課程的設計，使學生掌握常見被測量的檢測原理、方法和技術，了解國內外對這些工程量進行測控的系統組建原理，通過對檢測系統的設計與分析，增強學生理解和運用所學知識來解決實際問題的能力,逐步掌握根據具體測控要求、性能指標設計出先進測控系統的方法和技術。2課程設計題目及要求題目：基于電流互感器的單相交流電流測量系統設計要求：（1）電壓測量范圍：05A .AC，檢測精度： 0.1A；（2）根據題意，明確被控對象的功能及性能指標；（3）根據系統要求，選擇合適的電流傳感器（盡量選擇實驗室中已有

3、的傳感器）；（4）設計傳感器測量電路；（5）選擇單片機的品種、型號，設計單片機的外圍測量電路；（6）計算有關的電路參數，有條件的情況下，根據實驗室現有設備進行實驗數據的測取，明確測量電路輸出與被測非電量的關系；（7）畫出系統原理框圖（此部分放在說明書的開始）；（8）畫出系統電路圖；（9）在說明書中詳細說明本系統工作原理及調試結果。3課程設計任務及工作量的要求包括課程設計計算說明書、圖紙、實物樣品等要求(1) 給出設計說明書一份；(2) 有條件的情況下盡量給出必要的實驗數據；(3) 在說明書中附上完整的系統電路原理圖（手畫或用PROTEL畫）。4主要參考文獻1、 李現明，吳皓編著.自動檢測技術.

4、北京：機械工業出版社，20092、 徐仁貴.單片微型計算機應用技術.北京：機械工業出版社.20013、 陳愛弟.Protel99實用培訓教程.北京：人民郵電出版社.20005課程設計進度安排起 止 日 期工 作 內 容第一周一 布置設計任務，熟悉課題，查找資料；第一周二結合測控對象，選擇合適的傳感器，理解傳感器性能；第一周三設計傳感器測量電路，選擇合適的單片機，設計其外圍電路；第一周四設計電路參數，有條件情況下，在實驗室進行實驗，進一步理解測量電路輸入輸出關系；第一周五繼續設計論證電路參數，完善系統設計方案；第二周一查找資料，理解系統各部分工作原理；第二周二理清系統說明要點，著手設計說明書的書

5、寫；第二周三書寫設計說明書，充分理解系統每一部分作用；第二周四完善設計說明書，準備設計答辯。第二周五設計答辯。6成績考核辦法平時表現30%，設計成果40%，答辯表現30%.教研室審查意見：教研室主任簽字： 年 月 日院（系、部、中心）意見：主管領導簽字： 年 月 日一、設計目的 基于電流互感器的單相交流電流測量系統的設計（通過單片機對電流的測量）二、功能要求1、數字電流表在平常工作環境中能良好工作；2、能測05A電流，檢測精度0.1A；3、A/D轉換器的使用和數據采集系統的設計4、電流表能數字顯示，且由單片機處理采集數據并驅動LED顯示三、原理及方案論證1、電流互感器的選型及工作原理1.1選型

6、及外形 電流的測量選用TVA1421型立式穿芯小型精密交流電壓，電流互感器，這種通用型互感器是由兩個相同副線圈構成的電流互感器，測量精度高，采用范圍寬，也較靈活。1.2工作原理其工作原理與變壓器相同，基本結構也是鐵心和原、副繞組。特點是容量很小且比較恒定，正常運行時接近于空載狀態。電壓互感器本身的阻抗很小，一旦副邊發生短路，電流將急劇增長而燒毀線圈。為此，電壓互感器的原邊接有熔斷器，副邊可靠接地，以免原、副邊絕緣損毀時，副邊出現對地高電位而造成人身和設備事故。 測量用電壓互感器一般都做成單相雙線圈結構，其原邊電壓為被測電壓（如電力系統的線電壓），可以單相使用，也可以用兩臺接成V-V形作三相使用

7、。實驗室用的電壓互感器往往是原邊多抽頭的，以適應測量不同電壓的需要。供保護接地用電壓互感器還帶有一個第三線圈，稱三線圈電壓互感器電壓互感器。三相的第三線圈接成開口三角形，開口三角形的兩引出端與接地保護繼電器的電壓線圈聯接。 、正常運行時，電力系統的三相電壓對稱，第三線圈上的三相感應電動勢之和為零。一旦發生單相接地時，中性點出現位移，開口三角的端子間就會出現零序電壓使繼電器動作，從而對電力系統起保護作用。 線圈出現零序電壓則相應的鐵心中就會出現零序磁通。為此，這種三相電壓互感器采用旁軛式鐵心（10KV及以下時）或采用三臺單相電壓互感器。對于這種互感器，第三線圈的準確度要求不高，但要求有一定的過勵

8、磁特性（即當原邊電壓增加時，鐵心中的磁通密度也增加相應倍數而不會損壞）1.3原理接線圖2. AT89C52單片機 AT89C52 是美國ATME 公司生產的低電壓，高性能CMOS 8 位單片機，片內含8k bytes 的可反復擦寫的只讀程序存 儲器（PEROM）和256 bytes 的隨機存取數據存儲器（RAM ），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術生產， 與標準MCS-51 指令系統及8052 產品引腳兼容，片內置通用8 位 央處理器（CPU）和Flash 存儲單元，功能強大AT89C52 單片機適合于許多較為復雜控制應用場合。2.1 主要性能參數 ·與MCS-51

9、 產品指令和引腳完全兼容 ·8k 字節可 擦寫Flash 閃速存儲器 ·1000 次擦寫周期 ·全靜態操作：0Hz24MHz ·三級加密程序存儲器 ·256 ×8 字節內部RAM ·32 個可編程I O 口線 ·3 個16 位定時計數器 ·8 個 斷源 ·可編程串行UART 通道 ·低功耗空閑和掉電模式 2.2功能特性概述 AT89C52 提供以下標準功能：8k 字節Flash 閃速存儲器，256 字節內部RAM，32 個I O 口線，3 個16位定時計數器，一個6 向量兩級 斷結構，

10、一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C52 可降至0Hz 的靜態邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節電工作模式。空閑方式停止CPU 的工作，但允許RAM，定時計數器，串行通信口及中斷系統繼續工作。掉電方式保存RAM 中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。3、通用A/D轉換器 ADC0832 是美國國家半導體公司生產的一種 8 位分辨率、雙道 A/D 轉換芯片。由于它體積小，兼容性強，性價比高而深受單片機愛好者及企業歡迎，其目前已經有很高的普及率。3.1 ADC0832 具有以下特點： 8 位分辨率； 雙通道 A/D轉換； 輸入輸出電平與 TTL/

11、CMOS 相兼容； 5V 電源供電時輸入電壓在 05V 之間； 工作頻率為 250KHZ，轉換時間為 32S； 一般功耗僅為 15mW； 8P、14PDIP（雙列直插）、PICC 多種封裝； 商用級芯片溫寬為0°C to +70°C，工業級芯片溫寬為- 40°C to +85°C；3.2芯片接口說明： CS 片選使能，低電平芯片使能。 CH0 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/-使用。 CH1 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/-使用。 GND 芯片參考 0 電位（地）。 DI 數據信號輸入，選擇通道控制。 DO 數據信號輸出，轉換數據輸出。 CLK 芯

12、片時鐘輸入。 Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復用）。 4、 硬件系統的設計及總體框圖1、 系統仿真接線簡圖 系統仿真接線圖 本設計中用到AT89C52單片機、八位ADC AD0832、六位八段顯示數碼管LED，通用運放 UA741 、必要的電阻、電容元件等。系統原理方框圖電路仿真見上圖所示。2、 設計的總體框圖交流電源電流互感器AD轉換采樣 電路AT89C51LED顯示 開始寫AD0832設置狀態設置狀態讀AD0832讀數×5除256讀數×5除25610mA量程0.1A量程C程1A量程10A量程顯示譯碼讀數×105、 小結 兩周的課程設計結束了，在這次的

13、課程設計中不僅檢驗了我所學習的知識，也培養了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設計過程中，和同學一起相互探討，相互學習。體現出自己單獨設計的能力以及綜合運用知識的能力，體會了學以致用，突出自己勞動成果的喜悅心情，從中發現自己平時學習的不足和薄弱環節，從而加以彌補。在此感謝我們的許大宇老師，老師嚴謹細致，一絲不茍的作風一直是我們學習工作中的榜樣，您開朗的個性和寬容的態度，幫助我們很順利的完成了這次的課程設計。同時感謝幫助過我們的同學，謝謝你們對我的幫助和支持，讓我感受到同學的友誼。6、 參考文獻1、 李現明，吳皓編著.自動檢測技術.北京：機械工業出版社，20092、

14、徐仁貴.單片微型計算機應用技術.北京：機械工業出版社.20013、 陳愛弟.Protel99實用培訓教程.北京：人民郵電出版社.2000附錄單片機程序：#include<reg52.h>/包含相應的頭文件#include<intrins.h>#include<math.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar axs6,azs6,ac10,dc6;void ITOAZ(int num,uchar *p); void ITOAX(int num,uchar *p);float U,U

15、1;sbit CS=P34;/定義數模轉換器硬件對應引腳sbit CLK=P35;sbit DO=P36;sbit DI=P37;/*讀寫AD0832函數*/*/unsigned char ReadADC(unsigned char channel) unsigned char j; unsigned char Temp=0; DI=1; _nop_(); _nop_(); CS=0;/拉低CS端 _nop_(); _nop_(); CLK=1;/拉高CLK端 _nop_(); _nop_(); CLK=0;/拉低CLK端,形成下降沿1 _nop_(); _nop_(); CLK=1;/拉高C

16、LK端 DI=(channel>>1)&0x1; _nop_(); _nop_(); CLK=0;/拉低CLK端,形成下降沿2 _nop_(); _nop_(); CLK=1;/拉高CLK端 DI=channel&0x1; _nop_(); _nop_(); CLK=0;/拉低CLK端,形成下降沿3 DI=1;/控制命令結束 _nop_(); _nop_(); for(j=0;j<8;j+) /處理讀入8位數據 CLK=0;_nop_(); Temp=(Temp<<1)|DO; _nop_(); CLK=1; CS=1; CLK=0; DI=1;r

17、eturn(Temp); /返回轉換值/*/*/*顯示轉換函數*/*/延時函數void delay(uint n)uint a;uchar i;for(a=n;a>0;a-)for(i=0;i<2;i+); /將浮點數轉成函數void ITOC(float f,uchar *c)float zs,xs;int bxs,bzs,i,k=0;xs=modf(f,&zs); /分離整數部分與小數部分函數 if(P3=0XFE) bxs=(int)(xs*100)+0.5); else bxs=(int)(xs*100)+0.5); /小數點后兩位有效數字ITOAX(bxs,axs

18、); /把小數部分轉換成字符串存入axs數組bzs=(int)zs; /把整數部分轉成整型ITOAZ(bzs,azs); /把整數部分轉換成字符串存入azs數組 for (i=0;axsi!='s'i+) /把最終結果存入c數組ci=axsi; ci='.'for(k=0,i=i+1;azsk!='s'k+,i+) ci=azsk; if(U<0) ci='-' else ci=0xff;ci+1='s'/將整型數轉換成對應的void ITOAZ(int num,uchar *p) uchar w,i=0;

19、dow=num%10; /將整型數各位分離，并轉換成對應的字符存入a中pi=w; num=num/10;i+;while(num); pi='s'/將小數數部分轉換成對應的void ITOAX(int num,uchar *p) uchar w,i=0; dow=num%10; /將整型數各位分離，并轉換成對應的字符存入a中pi=w; num=num/10;i+; while(num); while(i<2) pi=0;i+; pi='s' w=pi;/顯示譯碼函數void decode(uchar *n,uchar *dn) uchar i;for(i=0; ni!='s'i+) switch( ni) case 0: dni=0x3F;break; case 1: dni=0x06;bre