实际距离/c m测量结果/c m误差/c m
1030-
2030-
2530-
30300
45450
95950
1251250
2502511
2852850
3003000
3553550
4004011
4154150
42030不确定
43030不确定
5 结束语
本文所设计的超声波测距仪，利用超声波实现无接触式空气测距，并充分考虑到测量环境温度对超声波传递速度的影响，通过温度补偿的方法对超声波传递速度予以校正，因此具有结构简单、体积小、精度高，制作成功率高等特点，适合学生作为第二课堂活动制作项目，具有较强的实用价值。
参考文献
弯曲刚度
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作者简介：张建强(1971-)，男，陕西礼泉人，实验师，主要从事电子技术实践教学及信号与信息处理研究；吉诗杰，男，讲师，研究方向：信号与信息处理。 收稿日期:2009-04-28(9177)
D o:i10.3969/.j issn.1671-1041.2009.05.015
基于AT89C51单片机的电网参数检测
马亚慧，吴申平，蔡 燕
(天津工业大学计算机技术与自动化学院，天津300160)
摘要：系统采用AT89C51单片机作为处理器核心实现对电网参数的
测量，文中给出了系统的工作原理硬件结构及软件流程。在硬件方面重点介绍了采样电路、模数转换电路、显示电路。软件方面将整套软件分成频率检测模块、数据采样模块、电参数计算模块、按键中断模块等几部分。
关键词：电网参数；采样；检测
中图分类号:TP368.1 文献标识码:A
E lectric power para m eter detection based
on AT89C51
M A Ya-hu,i W U Shen-p ing,CAN Yan
(Schoo l of Contro lTheory and Contro l Engineeri ng,
T i anjin P olytechnic University,Ti anji n300160,Chi na)
Abstrac:t Based on t aking AT89C51as t he core processor,the sys-t e m m i ple m ent ed t he measure mento f t he power paramet er,Th i s pa-per present ed t he w or k ing pri n ciple of the sy st em,hard w are struc-t ure and so ft w are fl o w.W it h regard t o the hardware ma inl y introduce t he sampling c ircui,t analog-d i g it a l convers ion c ircui,t d isplay c ircui.t About soft ware itw ill be div i d ed i n to frequency det ecti o n modul e,t he data sampling modul e,elec tri c par ameter calcul a ti o nm odu l e,key in-t erruptmodule.
Key w or ds:the power para meters;sa m pling;det ect
网约车管理系统
0 引言
随着电力系统自动化水平的日益提高，电力系统参数的获取和管理变得越来越重要。单片机技术的日益成熟，应用单片机来完成对电网参数的测量，不仅成本低，而且可靠性高，具有很大的优越性。本文以AT89C51单片机为核心处理单元的硬件设计方案，开发了一种新型的电力参数检测系统。1 电参数测量原理
在电力系统的电参数测试中，电压、电流、频率和功率是四个最基本的检测量，利用采样值可直接计算出这四个量。在此基础上，根据公式可间接求取其它基本电量，如：功率因数、有功功率、无功功率等。
1.1 电压电流有效值的计算原理
对于周期为T的电压信号u(t)，在数字化测量系统中，首先必须对u(t)进行等间隔取样，获得一时间离散信号序列后，再通过数值积分来求取u(t)的有效值。在一个信号周期T内
以 T=T
N
等间隔取样N点，由于u(t)是周期信号，经过数学计算得到便于微处理机实现的公式:
U=
1
N
n-1
n=0
u2(n)(1)
由于公式简单，即使采用C语言编写程序也非常方便，因此式(1)是数字化测量系统中求解有效值普遍采用的公式。
同理，针对周期为T的电流信号i(t)，也可推导出便于微处理机实现的离散化公式:
I=
1
N
n-1
n=0
i2(n)(2)
1.2 电网频率的确定
在交流电网中，因频率(f)均为正弦周期信号，其倒数即为电网周期(T)，故求出其周期即可。
1.3 电网平均功率的算法原理
在交流电网中，因电压u(t)、电流i(t)均为周期信号，如果电网质量较好，则u(t)、i(t)可看成或近似看成正弦波。则
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P =
1
2U m I m
=U I co s (3)式中,U 、I 为电压、电流的有效值。
用微机测量平均功率，是根据u(t)、i(t)的采样值来计算P 。每隔微小时间间隔(相对于T 而言)T s (采样周期)对u (t)、i(t)采样一次，随即算出瞬间电压与电流之积，然后对测量时间段T 内所有离散采样上电压与电流乘积求和并取平均，便估算出积分式(3)所表示有功功率的近似值。
2 硬件电路设计 硬件模块设计
2.1 采样电路的设计
操口红1)电流变送器和电压变送器
电流变送器和电压变送器是将交流电信号转换成直流电信号，输出的直流量与其输入电量成比例，经A /D 转换接口电路进入主机。
2)数据采样
通过电量变送器后交流大电压、大电流被变换成直流小电压、小电流。这样，运行人员可随时用键盘启动对信号的采样及A /D 转换，以开始数据采集过程。采样的时间间隔由单片机内的硬件定时器确定，即由定时器的定时中断信号启动片内的A /D 转换器开始新一轮A /D 转换。2.2 模数转换单元的设计
考虑到本测试仪的模拟输入量以及本测试仪的成本，本系统的A /D 转换电路采用逐次逼近式A /D 转换器ADC0809。
图1是本系统中ADC0809与单片机AT 89C51的接口电路示意图。在A /D 转换期间,EOC 维持低电平，当A /D 转换结束时,EOC 变成高电平。ADC0809的START 端收到下降沿后，并不立即进行A /D 转换，而是延迟10us 后，才开始A /D 转换,EOC 变为低电平。
图1 ADC0909与AT89C52接口电路
2.3 按键电路的设计
键盘是电网参数检测系统重要输入设备，在本系统中，采用串行口和一片74LS08结合扩展出一个键盘选择接口,AT 89C51的P1.0~P1.3作为键输入线。74LS08与AT 89C51的计数器T 0相接。且单片机复位时，把计数器T0置为最有大值0FFFFH，故当有键按下时,T 0口由高电平跳变为低电平时，计数器T0计数，并溢出中断。此时,A T89C51顺序扫描P1.0~P1.3看是否产生低电平信号，产生低电平的端口即为该端口上的按键已被按下，即可执行相应按键的显示输出程序。
3 软件部分设计
本系统软件采用模块程序设计法。将整套软件分成频率
检测模块、数据采样模块、电参数计算模块、按键中断模块、显示模块等几部分。对这些功能模块分别进行独立计算、编程、测试和查错，最后装配在一起进行统一调试。主程序模块控制流程图如图2所示。
图2 主程序模块控制流程图
3.1 频率采样的软件设计
由变压器TR 取得U CA 线电压信号后，信号由比较器(L M 339)转换成相应的方波信号。再将该信号通过CC4013(边缘触发器)进行二倍频处理。在方波信号上升沿出发脉冲信号，触发AT89C51定时器T 1。
当出现下降沿时停止计数，中
断服务子程序读出所测T1数值，由公式f s =1T =1
N T s
可求
得频率。3.2 电压、电流采样的软件设计
由电压变送器、电流变送器传出的电压、电流信号(直流)可直接与A /D 转换器相连，两路信号分别接ADC0809的IN0和I N 1。由于A /D 每次只能进行一次数据采集，但采集通道却有两个，因此可将u(t),i(t)采用依次交叉采集的方法，按时间顺序循环一次得到2个采集数据，并存入相应内存单元中，以备使用。每循环一次得到一对数据，暂时保存在两个内存单元中，等待处理。
4 结论
在完成其试验样机的硬件设计基础上，编写了电网参数检测系统的应用控制程序，并对系统做了较为全面的调试，解决了一些调试中遇到的问题，具有一定的借鉴价值。考虑到安全可靠的需要，以及电网的条件会因场地、时间的不同而存在差异，故离该系统实际应用还相距甚远，还需要对该电网参数检测系统进行进一步的改进和理论完善，才能将其应用到实际中去。
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科研设计成果
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Jou r n a,l 2004作者简介：马亚慧，女，硕士研究生，研究方向:DSP 控制开关磁阻电机;
吴申平，男，学士；蔡燕，女，副教授。收稿日期:2009-03-23(9139)
D o :i 10.3969/.j issn .1671-1041.2009.05.016
过程控制综合实验测控装置的研制
方 红，葛一楠
(成都大学电子信息工程学院，成都610106)
摘要：介绍了一套我们自己研制的过程控制综合实验测控装置。该装
置以昌辉S W P 智能仪表为核心，采用模块化设计，可方便的组合成各种实验。该系统通过RS 485总线，利用开物controX 2000组态软件，可对实验进行实时监控。
关键词：过程控制;S W P 智能仪表；实验装置；研制中图分类号:TP 274 文献标识码:A
Research on t he process control co mprehensive
experim ent survey device
FANG H ong ,GE Y -i nan
(Schoo l of Electronic I nfo r m a tion ,Chengdu
University ,Chengdu 610106,Chi na)
Abstrac :t it introduces an process control co m pr ehensive experm i ent
survey dev i c e researched by ourselves .It is based on C hanghui S WP s m art meter ,adopt s modul e des i g n and can be co m bined in diff erent experm i ents eas ily .T he syste m uses Ka w i u cntroX 2000confi g urati o n soft w ar e thr ough RS 485filed t o mon it or t he experm i ent in real tm i e .Key words :process contro;l S WP
囊袋
smart m et er ;
experm i ent
dev i c e ;research
0 引言
过程控制作为自动化技术应用的重要分支，在工业生产过程，交通运输，楼宇自动化，轻工业等行业中起着十分重要的作用。过程控制课程是自动化类专业的重要专业课程之一，但我国目前多数高校该课程的实验设备都远落后于或脱离现场技术，为了加强实践环节，培养学生的的工程意识，我们自己研制了过程控制综合实验装置。该装置通过昌辉S W P 智能仪表能对温度、压力、流量、液位四个典型控制参数进行检测和控制，还可通过上位PC 机对系统进行监控。该装置采用模块化设计，可以方便的组合成多种测控实验。
1 系统组成
该装置为两极分布式结构，第一级为PC 机，由开物2000组态软件实现对现场的监控和数据采集，通过RS -232/RS485转换器和下位机昌辉智能仪表的R S485接口通信。第二级由下位机昌辉智能仪表(S W P -S805-86-04-HL )组成，通过智能仪表实时检测被控对象的温度、流量、压力和液位四个参数，
对采集的数据进行保存和显示，并根据需要可对被控参数进行P I D 控制。系统组成如图1所示[1]。图1 系统组成框图
1.1 控制对象单元
实验装置控制对象单元由高位水箱，中高位水箱，中低位密封水箱，下位水槽，水管及水泵组成，其组成结构如图2所示[2]。
图2 控制对象单元结构图
通过对电磁调节阀开度的控制来实现对水管中流量和水
箱的水位控制；通过对加热电阻丝通、断电的控制来实现对中高位水箱，中低位密封水箱的温度控制，同时也可对中低位密封水箱的压力进行控制；通过对水泵的控制来实现高位水箱和下位水槽中水的循环。1.2 模拟量的检测单元
四个液位检测变送器分别用于检测四个水箱的液位；两个K 型热电偶分别用于检测中高位水箱、中低位密封水箱的温度；三个德国保得公司生产的Burkert8045电磁流量计用于检测管道中的流量；一个压力检测变送器用于检测中低位密封水箱的压力。所有检测信号直接送入昌辉智能仪表(S W P -S805-86-04-HL )进行处理和显示。
仪器仪表用户
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