基于AT89C52单片机的光功率计的设计
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基于AT89C51芯片控制的激光功率计的设计
第１９卷第３期２０１４年５月西 安 邮 电 大 学 学 报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＸＩ'ＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＰＯＳＴＳＡＮＤＴＥＬＥＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳＶｏｌ．１９Ｎｏ．３Ｍａｙ２０１４ｄｏｉ：１０．１３６８２／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５-６５３３．２０１４．０３．０１８基于AT８９C５１芯片控制的激光功率计的设计田 东（西安邮电大学计算机学院，陕西西安７１０１２１）收稿日期：２０１３-０７-０８基金项目：陕西省自然科学基金资助项目（２０１２ＪＭ８０４４）作者简介：田东（１９８０－），男，硕士，讲师，从事嵌入式方面研究。
Ｅ-ｍａｉｌ：ｔｉａｎｄｏｎｇ＠ｘｕｐｔ．ｅｄｕ．ｃｎ摘 要：为实时检测氦氖激光器的输出功率，设计一种基于ＡＴ８９Ｃ５１单片机作为控制平台的激光功率检测系统。
该系统包括光电传感、信号处理，输出与显示模块，选用硅光电二极管作为光电转换传感探头，实现光信号的采集，在ＡＴ８９Ｃ５１单片机系统的控制下，对所采集信号进行处理，实现对波长为６３３ｎｍ激光器的激光输出功率的实时检测。
测试结果表明，该系统具有良好的线性响应特性。
关键词：光电传感；功率检测；实时显示；单片机中图分类号：ＴＮ２７文献标识码：Ａ文章编号：２０９５-６５３３（２０１４）０３-００９１-０４A laser p ower measurement s y stem based onAT８９C５１SCM technolo gyＴＩＡＮＤｏｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｘｉ’ａｎ７１０１２１，Ｃｈｉｎａ）Abstract ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｄｅｔｅｃｔｔｈｅｐｏｗｅｒｄｅｌｉｖｅｒｙｏｆＨｅ-Ｎｅｌａｓｅｒｉｎｒｅａｌｔｉｍｅ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｒｅｌｉａ-ｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ，ａｌａｓｅｒｐｏｗｅｒｄｅｔｅｃｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂａｓｅｄｏｎＡＴ８９Ｃ５１ａｓｉｔｓｃｅｎｔｅｒｐｒｏｃｅｓｓｃｌｉｐｔｏｄｅｔｅｃｔｔｈｅｌａｓｅｒ’ｓｐｏｗｅｒｄｅｌｉｖｅｒｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｗｅｕｓｅａｓｉｌｉｃｏｎｐｈｏ-ｔｏｄｉｏｄｅａｓａｎｏｐｔｉｃａｌｓｉｇｎａｌｓｓｅｎｓｏｒ，ａｎｄＡＴ８９Ｃ５１ｍｉｃｒｏｃｈｉｐａｓａｃｅｎｔｅｒｐｒｏｃｅｓｓｓｙｓｔｅｍｔｏｃｏｌｌｅｃｔｏｐｔｉｃａｌｓｉｇｎａｌ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｅｘｐａｎｄｉｎｇａｎｄｆｉｌｔｅｒｉｎｇｏｆｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｓｉｇｎａｌｓａｒｅｒｅａｌｉｚｅｄ．Ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ａｌｏｗｃｏｓｔｌｙｂｕｔｗｉｔｈｈｉｇｈＳ／Ｎｒａｔｉｏｄｅｖｉｃｅ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｍｅａｓ-ｕｒｅｌａｓｅｒｐｏｗｅｒｏｕｔｐｕｔｏｆ６３３ｎｍ，ｉｓｆａｂｒｉｃａｔｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｄｅｔｅｃｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｄｅｓｉｇｎｅｄｓｙｓｔｅｍｈａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇｏｏｄｌｉｎｅａｒｉｔｙｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ke y words ：ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓｅｎｓｏｒ，ｐｏｗｅｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｒｅａｌ-ｔｉｍｅｄｉｓｐｌａｙ，ｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐ随着光电子技术产业的迅速发展，激光作为一种非常重要的光源，广泛的应用于大屏幕显示、照明、激光打印、激光医学、光信息处理等诸多等领域［１-２］。
基于AT89C52单片机的光功率计的设计
基于AT89C52^片机的光功率计的设计基于AT89C52单片机的光功率计的设计一、背景概述随着技术的不断进步激光技术在各行业中得到了广泛的应用，对光功率测量技术也提出了更高的要求。
传统的光功率测量系统设计是在探测器输出信号后，经放大、A/ D转换，直接数字显示，同时有调零电路、定标电路，对于光电型还有波长选择开关。
随着电子技术的发展，这种设计方法显然已经过时，当前的设计使用单片机技术，或者使测量电路和微机接口、软件和硬件相结合，实现智能测量，使采集和处理测量数据由单片机完成•而不需要人来操作，可以在特殊的环境中完成测量。
光功率定义光功率是光在单位时间内所做的功。
光功率常用单位是毫瓦（mW和分贝（dB），其中两者关系为lmW=0dB而小于1mw的分贝为负值。
例如，在光纤收发器或交换机说明书中，有其产生的发光和接收光功率，通常发光小于OdB。
接收端所能够接收的最小光功率称为灵敏度，能接收的最大光功率减去灵敏度的值称为动态范围，发光功率减去接收灵敏度是允许光纤损耗值。
光功率计的设计要点针对实际应用，要选择适合的光功率计，应该关注以下各点：(1)选择最优的探头类型和接口类型。
(2)评价校准精度和编写校准程序，与光纤和接头要求范围相匹配。
(3)确定这些型号与测量范围和显示分辨率相一致。
(4)具备直接插入损耗测量功能。
二、实验目的和意义“光电子测量设计”是电子科学与技术专业的必修实践环节，该课程是以测量为主线，应用光电子技术解决一个测量问题。
学生通过具体解决测量问题的训练过程，理解测量的基本概念，掌握应用光电子技术解决测量问题的基本方法，学会测量误差分析、数据处理等。
该课程对于培养有计量特色的光电子技术人才十分重要。
基于光电转换器件的光强度的测量，设计光接收电路，并进行光电转换，再设计放大电路、滤波电路、AD转换电路及微处理器电路，对测量光的光强度进行标定，最终实现光强度的测量，系统要求精度为1mW。
三、方案设计与比较方案一：基于光电二极管的光功率测量1)光电探头的选择：光电二极管：PD333-3C 响应波长为400~1100nm,具有高响应速率、高光电灵 敏度等特性。
基于单片机的功率计的研究与设计
基于单片机的功率计的研究与设计1. 引言1.1 研究背景随着电力系统的不断发展和变化，对电能质量和功率的监测需求越来越大。
而传统的功率计往往复杂且成本高昂，不能满足实际需求。
基于单片机的功率计成为了一种新的解决方案。
研究基于单片机的功率计，不仅可以满足电力系统监测的实际需求，还可以探索新的技术应用和发展方向。
本研究将深入探讨单片机在功率计中的应用，并结合硬件设计和软件设计，提出一种新的功率计方案。
希望通过本研究，能够为电力系统监测技术的发展做出一定的贡献。
1.2 研究意义功率计是电力系统中重要的测量设备，能够准确测量电路中的功率消耗情况，为电力系统的稳定运行提供支持。
基于单片机的功率计具有体积小、成本低、精度高等优点，因此具有广泛的应用前景。
通过研究基于单片机的功率计，可以提高功率计的测量精度，降低成本，提高可靠性，满足不同应用场景的需求。
此外，研究基于单片机的功率计还可以促进单片机在电力系统中的应用，推动电力系统的智能化发展，提高能源利用效率。
因此，基于单片机的功率计的研究具有重要的意义，对于提升电力系统性能，推动能源行业的发展具有积极的推动作用。
1.3 研究目的研究目的是为了设计一款基于单片机的功率计，实现对电路中功率的精确测量和监控。
通过对功率计的工作原理进行深入研究，结合单片机在功率计中的应用，设计出高效、精准的硬件和软件方案。
研究的目的还包括验证设计的可靠性和准确性，在系统测试中对功率计进行充分的验证和优化，确保其满足实际需求。
通过本研究，旨在为电路设计和电能监控领域提供一种新的解决方案，提高功率测量的准确性和可靠性，为实现智能电力系统和能源管理系统提供技术支持。
通过深入探讨单片机在功率计中的应用及其发展趋势，为未来相关研究和应用提供参考和借鉴。
2. 正文2.1 单片机在功率计中的应用单片机在功率计中的应用非常广泛。
单片机能够通过AD采集电压电流信号，并进行数据处理，从而计算出电力信息。
基于AT89C52测量光照强度系统设计论文.
工作原理：光敏电阻接有一个稳定电压，当光照度变化时，光敏电阻的阻值会改变，通过比例放大器输出电阻的压降。
2.4 LCD液晶显示
LCD液晶显示器是Liquid Crystal Display的简称，LCD的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向度原理及应用
光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底
上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子—空穴对了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极加上电压，其中便有电流通过，受到波长的光线照射时，电流就会随光强的而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也加交流电压。半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。
L（光照强度）=K*V（电压）（1）
光敏电阻属半导体光敏器件，除具灵敏度高，反应速度快，光谱特性及r值一致性好等特点外，在高温，多湿的恶劣环境下，还能保持高度的稳定性和可靠性，可广泛应用于照相机，太阳能庭院灯，草坪灯，验钞机，石英钟，音乐杯，礼品盒，迷你小夜灯，光声控开关，路灯自动开关以及各种光控玩具，光控灯饰，灯具等光自动开关控制领域。
2.4 LCD液晶显示
LCD液晶显示器是Liquid Crystal Display的简称，LCD的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向度原理及应用
光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在半导体光敏材料两端装上电极引线，将其封装在带有透明窗的管壳里就构成光敏电阻，为了增加灵敏度，两电极常做成梳状。用于制造光敏电阻的材料主要是金属的硫化物、硒化物和碲化物等半导体。通常采用涂敷、喷涂、烧结等方法在绝缘衬底
上制作很薄的光敏电阻体及梳状欧姆电极，接出引线，封装在具有透光镜的密封壳体内，以免受潮影响其灵敏度。在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，只要光子能量大于半导体材料的禁带宽度，则价带中的电子吸收一个光子的能量后可跃迁到导带，并在价带中产生一个带正电荷的空穴，这种由光照产生的电子—空穴对了半导体材料中载流子的数目，使其电阻率变小，从而造成光敏电阻阻值下降。光照愈强，阻值愈低。入射光消失后，由光子激发产生的电子—空穴对将复合，光敏电阻的阻值也就恢复原值。在光敏电阻两端的金属电极加上电压，其中便有电流通过，受到波长的光线照射时，电流就会随光强的而变大，从而实现光电转换。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也加交流电压。半导体的导电能力取决于半导体导带内载流子数目的多少。
L（光照强度）=K*V（电压）（1）
光敏电阻属半导体光敏器件，除具灵敏度高，反应速度快，光谱特性及r值一致性好等特点外，在高温，多湿的恶劣环境下，还能保持高度的稳定性和可靠性，可广泛应用于照相机，太阳能庭院灯，草坪灯，验钞机，石英钟，音乐杯，礼品盒，迷你小夜灯，光声控开关，路灯自动开关以及各种光控玩具，光控灯饰，灯具等光自动开关控制领域。
光功率计课程设计
目录摘要 (1)第1章概述 (2)1.1 引言 (2)第2章光功率计的基本原理 (4)2.1光功率计键位及功能 (4)2.2光功率探头结构 (5)2.3 A/D转换器及89S52单片机在光功率计中应用 (6)第3章设计结果 (9)3.1分析工作过程 (9)3.2改进方法 (9)第4章心得体会 (10)参考文献 (11)光功率计测试仪改良设计摘要:光功率检测是光的最基本测量技术之一，广泛应用于光通信设备、光电武器装备的测试和光器件的生产中。
所谓光功率计（PM——optical power meter），即用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗的仪器，由光电探测器、电子设备和显示器构成。
其在光纤领域内的重要性就像数字万用表在电子工业中一样。
本次课程设计即围绕光纤通信中功率的测试工具——光功率计作一定探究。
关键词: 光功率计；功率测量；PIN光电二极管第1章概述1.1 引言目前光功率测量方法有两种，一种是热转换型方式，利用黑体吸收光功率后温度的升高来计算光功率的大小，这种光功率计的优点是光谱响应曲线平坦、准确度高，缺点是成本高，响应时间长，因此，一般被用来作为标准光功率计；另一种是半导体光电检测方式，利用半导体PN结的光电效应，目前，适合于光纤通信系统应用的光检测器有PIN光电二极管和雪崩光电二极管。
ADP具有雪崩放大作用、响应度高，但附加噪声大、偏置电压高、温度稳定性差、结构复杂且价格高，因此光功率检测的仪器一般采用PIN光电二极管作为光电转换器件，所以通用光功率计一般是采用PIN 光电二极管作为光探测器件的。
光功率计的基本工作原理是被测光投射到PIN光探测器上变为电流，再经I/V 变换电路和程控放大电路得到电压信号。
这个信号送到程控低通滤波器及响应度补偿放大电路，得到与功率值相对应的直流电压，经A/D转换得到表示功率大小的数字量，控制处理部分进行数据处理和判断后，送至显示器进行功率显示或给出超量程或欠量程指示并发出量程转换命令进行量程的自动控制。
基于AT89S52单片机的光电计数器毕业设计
毕业设计（论文）报告题目工业产品产量计数器的设计与制作院（系）别中德机电学院专业机电一体化技术班级机电1002班姓名刘兆华学号 100101239指导教师赵振荣2012年12月摘要随着当今社会的飞速发展，越来越多的流水线上的产品和各种公共场都需要进行自动计数。
基于单片机构成的产品自动计数器有直观和计数精确的优点，目前已在各种行业中得到广泛应用。
数字计数器有多种形式，总体来说有接触式和非接触式两种，在科技发展的今天，非接触式红外计数器得到了广泛的应用。
本设计采用一对红外发射接收管作为红外计数器的信号检测头，具有价格低廉，抗干扰性好，结构简单，操作方便等特点。
指导思想是利用红外发光管发射红外线，红外接收管接收此红外线，并将其放大、整流形成低电平信号.当有人或物挡住红外光时，接收管没有接收到红外信号，放大器将输出高电平，同时将这个电平信号送入单片机进行控制计数，并且使数码管显示数值。
这样就得到要统计的人或物的数量。
关键词：自动计数；单片机；数码管AbstractAlong with the rapid development of this community, more and more on the assembly line of products and all sorts of public Need for automatic counting. Based on single-chip computers.the product automatic counter intuitive and count accurate advantages, currently have in various industries have been widely used. Digital counter have various forms and generally have contact and contact-less two kinds, in the development of science and technology today, contactless infrared counter been widely used. The design USES a pair of infrared emission receiving tube as infraredcounter signal detection head, is inexpensive, anti-jamming good, simple structure, convenient operation, etc.The guiding ideology is using infrared luminescence tubes launch infrared, infrared receiving tube receiving this infrared, and put the amplification, rectifier form low level signals. When someone or something blocking infrared, receiving tube without receiving infrared signal, amplifier output high level, at the same time will the level signal into SCM control counted, and making digital tube display Numbers. So get to statistics, the number of people or things.Keywords: Automatic counting，MCU，Digital tube目录摘要 (1)Abstract (1)前言 (4)第一章计数器的概论 (5)1.1 选题背景 (5)1.2 国内外的研究概况 (5)第二章控制要求分析 (6)2.1 设计要求 (6)2.2 题目分析 (6)2.3 整体构思 (6)第三章主要元器件的概述 (8)3.1 AT89S52单片机的引脚及其功能 (8)3.2 光电式传感器（光电开关）E18-D80NK (11)3.3 数码管 (14)第四章计数器控制系统设计 (16)4.1 单片机系统程序设计流程 (16)4.2 单片机系统 (17)4.2.1 时钟源电路 (18)4.2.2 复位电路 (18)4.2.3 计数功能 (19)4.2.4 数码管显示电路 (20)4.2.5 报警部分 (22)4.3 电路焊接及其实物调试过程中出现的问题及解决办法 (23)4.4 计数器总电路图及程序设计 (24)4.4.1 总电路图 (24)4.4.2 程序编写 (24)第五章结束语 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录 (30)前言在当今社会飞速发展的今天，厂家基本采用流水线技术进行产品生产作业，而怎样对其线上的产品进行实时的、有效的、精确的自动计数成为广大生产厂家十分关注的问题。
基于单片机的功率计的研究与设计
基于单片机的功率计的研究与设计随着社会的发展和科技的进步，电力消耗日益增多，能源效率成为了人们关注的焦点。
为了准确测量和监控电器设备的功率消耗，基于单片机的功率计应运而生。
基于单片机的功率计是一种利用单片机作为核心控制器，通过测量电流、电压和功率因数等参数来计算功率消耗的设备。
它可以广泛应用于家庭、工业、商业等领域，帮助用户了解和控制电力消耗，提高能源的利用效率。
该功率计的设计需要考虑到以下几个方面：1. 数据采集模块：通过传感器采集电流值和电压值。
一般使用电流互感器和电压互感器来测量交流电路中的电流和电压。
传感器将采集到的模拟信号转换为数字信号，通过单片机的模拟转换模块实现。
2. 数据处理模块：单片机对采集到的电流和电压数据进行处理，根据功率计算公式计算功率消耗。
还可以根据用户的需求计算功率因数、频率等指标。
单片机可以通过串口或无线方式将测量结果传输给上位机或显示器。
3. 显示与控制模块：功率计可以配备LCD屏幕或LED数码管，显示测量结果。
用户可以通过按钮或旋钮设置功率计的参数，如电流、电压范围、测量精度等。
也可以通过显示屏或数码管显示其他参数，如功率因数、频率等。
4. 数据存储与传输模块：功率计可以内置存储器，将测量结果保存下来。
用户可以通过串口或无线方式将数据传输到电脑或网络中，方便用户进行数据分析和管理。
基于单片机的功率计的研究与设计需要考虑电路设计、软件编程和测试验证等多个方面。
在电路设计方面，需要考虑功率计的稳定性、精确度和抗干扰能力。
在软件编程方面，需要设计合理的算法和界面，实现各种功能。
在测试验证方面，需要进行大量实验和数据对比，确保测量结果的准确性和可靠性。
基于单片机的功率计具有体积小、成本低、功能强大、易于使用等优点，已经逐渐取代了传统的机械式和电子式功率计。
随着技术的不断发展，功率计的性能将进一步提升，为节能减排和可持续发展做出更大的贡献。
基于单片机的功率计的研究与设计
基于单片机的功率计的研究与设计引言在电力系统中，功率计是一种广泛应用的设备。
它用于测量电路中的功率、电压、电流等参数，为电力系统的运行和管理提供重要数据支持。
随着单片机技术和数字电路技术的不断发展，基于单片机的功率计逐渐成为研究的热点之一。
本文旨在探讨基于单片机的功率计的研究与设计，为电力系统的安全运行和管理提供便利。
一、基于单片机的功率计的原理1.1 功率计的原理功率计是用于测量电路中功率的仪器。
在交流电路中，功率计通常通过测量电压和电流的相位差来计算功率。
理想情况下，功率计的测量结果应该是精确的，以确保电路工作的稳定和安全性。
基于单片机的功率计通常使用数字电路和模数转换技术，通过采集电路中的电压和电流信号，然后通过单片机进行数据处理和计算，最终得出功率值。
单片机可以通过编程实现信号的采集和处理，并将结果显示在液晶屏上，方便用户观察和管理。
2.1 系统框图设计基于单片机的功率计的设计一般包括电源模块、信号采集模块、单片机控制模块、显示模块等部分。
电源模块主要提供电路工作所需的稳定电源；信号采集模块用于采集电路中的电压和电流信号；单片机控制模块通过计算和控制实现功率计的功能；显示模块用于展示测量结果。
2.2 信号采集电路设计信号采集电路是功率计的关键部分，它通过电流传感器和电压传感器实现对电路中电压和电流信号的采集。
传感器将模拟信号转换成数字信号，并将其送入单片机进行处理和计算。
在设计过程中，需要考虑传感器的精度和抗干扰能力，以及信号放大和滤波电路的设计。
2.3 单片机程序设计单片机程序设计是基于单片机的功率计设计的关键环节。
程序设计需要实现对电压和电流信号的采集、数据的处理与计算、最终结果的显示等功能。
在设计过程中，需要充分考虑代码的优化和稳定性，以确保功率计的准确性和可靠性。
2.4 显示模块设计基于单片机的功率计通常采用液晶屏或数码管来显示测量结果。
显示模块的设计需要考虑显示效果、显示精度和可视角度等因素。
基于单片机的功率计的研究与设计
基于单片机的功率计的研究与设计随着电力行业的不断发展和现代工业的快速发展，实时监测电能量已经成为保证供应电力质量和合理使用电力资源的重要手段。
功率计是电力行业中用于测量电能质量和功率参数的重要仪器。
但传统的功率计数量众多、精度有限、不便于携带等局限，使得基于单片机的功率计研究具有重要现实意义。
本文旨在对基于单片机的功率计进行详细的研究与设计。
一、功率计的基本原理功率计的基本原理是基于电力理论中的三相互交叉电压、电流和功率参数测量原理。
电压、电流通过采样电路后进行AD转换，处理得到相应的电压、电流值。
然后再通过简单的数学运算，即可得到输出的功率参数。
1. 系统框图设计本系统主要由单片机、功率采集电路、显示模块、校准电路和串口通信模块等几部分构成。
其中功率采集电路模块主要完成电压、电流采样等功能，通过AD转换器将采样信息传输给单片机实现功率计的基本测量功能。
显示模块采用LCD1602液晶显示器，实时显示功率测量值。
校准模块主要负责对功率计的校准操作，包括电压、电流、功率因数等参数。
串口通信模块主要负责与上位机进行通信，实现功率测量数据的存储和远程控制等功能。
2. 电路设计功率采集电路主要包括电压采集电路和电流采集电路两部分。
电压采集电路主要由电压互感器和模数转换器构成，模数转换器选择的是精度高的AD7715芯片。
电流采集电路主要通过电流互感器采集电路的信号，然后通过运放放大再进行AD转换。
本电路选择了ina139p芯片实现。
3. 程序设计程序主要有采集、计算、显示、存储、校准等模块组成，其中主要是对电压、电流采样信号进行计算处理，最终结果通过LCD实时显示出来。
同时程序还支持校准操作，可以对电压、电流和功率因数等重要参数进行校准。
三、实验结果及分析经过实验证明，本功率计具有功率测量范围宽、测量精度高、量程可调、仪表显示清晰等优点。
并且通过进行校准操作，可以保证其测量的准确性和稳定性。
同时，本功率计还支持串口和上位机进行通信，实现数据的存储和远程控制等功能。
基于单片机的功率计的研究与设计
基于单片机的功率计的研究与设计1. 引言1.1 研究背景随着社会的不断发展和进步，电力领域的需求也日益增长。
而功率计作为电力领域中一种重要的测量仪器，在工业生产、通讯、家庭用电等方面都有着广泛的应用。
传统功率计的使用过程存在着测量精度低、操作繁琐等问题，因此需要一种更加智能化、高效的功率计。
基于单片机的功率计应运而生，利用单片机的高速、高精度等特点，可以更准确地测量电力参数，实现自动化控制，具有广阔的应用前景。
目前关于基于单片机的功率计的研究还比较匮乏，相关理论研究和实践案例相对较少。
本研究旨在深入探讨基于单片机的功率计的原理和实现方法，通过对系统设计和实验验证，进一步探究其在电力领域的应用价值和潜力。
通过本研究，将为电力领域的发展和应用提供新的思路和方法，促进电力领域的技术升级和产业发展。
1.2 研究意义功率计是电力系统中重要的测量设备之一，用于测量电路中的功率参数。
基于单片机的功率计可以实现高精度、高效率的功率测量，具有成本低、易维护、可靠性高等特点。
本研究旨在探究基于单片机的功率计的研究与设计，通过对功率计的原理、单片机的应用、系统设计与实现、实验验证及数据分析等方面进行深入研究，为提高电力系统的运行效率和安全性提供技术支持。
研究意义在于推动功率计技术的发展和应用，促进电力系统的智能化和自动化发展，满足不同领域对功率计的需求，对于提高电力系统的能源利用效率、节约成本、保证电力质量具有重要意义。
通过本研究，可以为相关领域的研究人员提供参考和借鉴，促进功率计技术的进步和创新，为电力系统的可持续发展做出贡献。
1.3 研究目的研究目的主要是通过基于单片机的功率计的研究与设计，实现对电力系统中功率参数的准确测量和监测。
具体来说，通过该研究可以实现以下几个方面的目的：1. 提高功率计的测量精度和稳定性：利用单片机技术的优势，对功率计进行智能化设计和优化，提高其测量精度和稳定性，确保数据的准确性。
2. 实现功率参数的远程监测：通过单片机的应用，可以实现功率参数的数据远程传输和监测，便于用户随时随地对系统功率情况进行实时监控。
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基于AT89C52单片机的光功率计的设计基于AT89C52单片机的光功率计的设计一、背景概述随着技术的不断进步激光技术在各行业中得到了广泛的应用，对光功率测量技术也提出了更高的要求。
传统的光功率测量系统设计是在探测器输出信号后，经放大、A／D转换，直接数字显示，同时有调零电路、定标电路，对于光电型还有波长选择开关。
随着电子技术的发展，这种设计方法显然已经过时，当前的设计使用单片机技术，或者使测量电路和微机接口、软件和硬件相结合，实现智能测量，使采集和处理测量数据由单片机完成．而不需要人来操作，可以在特殊的环境中完成测量。
光功率定义光功率是光在单位时间内所做的功。
光功率常用单位是毫瓦(mW)和分贝(dB)，其中两者关系为lmW=0dB，而小于1mw 的分贝为负值。
例如，在光纤收发器或交换机说明书中，有其产生的发光和接收光功率，通常发光小于0dB。
接收端所能够接收的最小光功率称为灵敏度，能接收的最大光功率减去灵敏度的值称为动态范围，发光功率减去接收灵敏度是允许光纤损耗值。
光功率计的设计要点针对实际应用，要选择适合的光功率计，应该关注以下各点：(1)选择最优的探头类型和接口类型。
(2)评价校准精度和编写校准程序，与光纤和接头要求范围相匹配。
(3)确定这些型号与测量范围和显示分辨率相一致。
(4)具备直接插入损耗测量功能。
二、实验目的和意义“光电子测量设计”是电子科学与技术专业的必修实践环节，该课程是以测量为主线，应用光电子技术解决一个测量问题。
学生通过具体解决测量问题的训练过程，理解测量的基本概念，掌握应用光电子技术解决测量问题的基本方法，学会测量误差分析、数据处理等。
该课程对于培养有计量特色的光电子技术人才十分重要。
基于光电转换器件的光强度的测量，设计光接收电路，并进行光电转换，再设计放大电路、滤波电路、AD 转换电路及微处理器电路，对测量光的光强度进行标定，最终实现光强度的测量，系统要求精度为1mW。
三、方案设计与比较方案一：基于光电二极管的光功率测量1）光电探头的选择：光电二极管：PD333-3C响应波长为400~1100nm，具有高响应速率、高光电灵敏度等特性。
2）AD转换芯片的选择：TLC549是8位串行A/D转换器芯可与通用微处理器、控制器通过CLK、CS、DATA OUT三条口线进行串行接口。
具有4MHz片内系统时钟和软、硬件控制电路，转换时间最长17μs，TLC549为40 000次/s。
总失调误差最大为±0.5LSB，典型功耗值为6mW。
采用差分参考电压高阻输入，抗干扰，可按比例量程校准转换范围，VREF-接地，VREF+－VREF-≥1V，可用于较小信号的采样。
方案二：基于硅光电池的光功率测量1）光电探头的选择：硅光电池：BPW34具有高光电探测率、比较大的光敏面积、高光电灵敏度，快速响应时间、体积小等特点。
2）AD转换芯片的选择：（图1）ADC0809 是8 位逐次逼近型A/D转换器。
它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成（见图1）。
多路开关可选通8个模拟通道，允许8 路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。
三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。
方案三：采用集成光强感应芯片采用已经有的集成光强感应芯片，如下图所示。
BH1710FVC内置了16bitAD转换器,可对广泛的亮度进行1勒克斯的高精度，内置A/D转换器，测定照明度数字值可以直接输出。
输出采用I2C BUS接口可以直接与单片机通讯。
方案的比较与选择：方案一的AD芯片管脚比较少，同时有4MHz片内系统时钟和软、硬件控制电路，芯片的功能能够满足设计的要求，而且使用简单、功能强大。
而AD0809使用时还要使用外部时钟，同时还要外接逻辑器件。
在使用光电和光伏探测器件的功能上是基本一致的，就是频带响应不一样，对于可见光的光功率的测量二者都可以用。
所以采用方案一。
四、实验器件光功率计探头(光电传感器)，AT89C52单片机，电阻，电容，晶振，1602液晶屏，导线若干。
五、光功率测量原理1、原理框图2、各模块功能详解1）光功率计探头光功率计探头，是光信号转换为电信号的核心部件。
探头带有光电传感器，用来接收被测光源的辐射并将其转换为电流信号。
探头采用双线正负两个端口输出。
当被检测光源强度发生变化时，传感器输出的电流会随之改变。
我们通过对电流量变化进行转换分析最终获得外部光源的光功率变化参数。
2）I／U变换光功率探头输出小电流信号。
电流信号与电压信号相比，长距离传输抗干扰性能较好。
但是由于本次试验距离较短，同时为了与后面电压放大器相匹配，所以要转换为电压信号。
本次设计使用LM358N芯片连接I/U变换电路和放大电路。
连接时，光功率探头的输出正端口接入转换电路输入端，负端口与I／U变换电路共地连接，如图一所示。
图一，I/U变化电路3）运算放大电路I/U变换以后输出的信号很微弱，大概是毫伏的量级，要对信号后期处理，首先要进行放大。
由于本次试验对电路精度要求不高，这里只设计了一级放大。
电路图如图二所示。
图二，运算放大电路4)低通滤波电路本实验所得的信号为低频信号，故在进行A/D 转换之前要滤除高频信号，我们用两个电容组成的无源低通滤波器作为被刺实验的滤波电路。
电路图如图三。
图三，低通滤波电路5）A/D转换电路本实验采用TLC549CD芯片实现A/D转换。
TLC549是 TI公司生产的一种低价位、高性能的8位A/D转换器，它以8位开关电容逐次逼近的方法实现 A/D转换，其转换速度小于 17us，最大转换速率为 40000HZ，4MHZ典型内部系统时钟，电源为 3V至 6V。
它能方便地采用三线串行接口方式与各种微处理器连接，构成各种廉价的测控应用系统。
当/CS变为低电平后， TLC549芯片被选中，同时前次转换结果的最高有效位MSB （A7）自DATA OUT 端输出，接着要求自 I/O CLOCK端输入8个外部时钟信号，前7个 I/O CLOCK信号的作用，是配合 TLC549 输出前次转换结果的A6-A0 位，并为本次转换做准备：在第4个 I/O CLOCK 信号由高至低的跳变之后，片内采样/保持电路对输入模拟量采样开始，第8个 I/O CLOCK 信号的下降沿使片内采样/保持电路进入保持状态并启动 A/D开始转换。
转换时间为 36 个系统时钟周期，最大为 17us。
直到 A/D转换完成前的这段时间内，TLC549 的控制逻辑要求：或者/CS保持高电平，或者 I/O CLOCK 时钟端保持36个系统时钟周期的低电平。
由此可见，在自 TLC549的 I/O CLOCK 端输入8个外部时钟信号期间需要完成以下工作：读入前次A/D转换结果；对本次转换的输入模拟信号采样并保持；启动本次 A/D转换开始。
TLC549时序图TLC549与单片机连接图如下所示模拟信号从2号脚输入，6号脚输出数字信号。
6）LCD显示电路数字信号经过单片机运算后要通过液晶显示出来，本实验使用的是1062液晶屏显示，1062与单片机连接图如下所示。
1062管脚六、完整电路原理图设计基于上述思想设计出的完整电路图如下所示。
七、程序设计现列出单片机程序关键程序代码：#include<reg52.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define ulong unsigned longchar table1[16]=" AD: 0000 "; char table2[16]=" 00.00 uW "; uchar time,a;uint Volt,AD;ulong POW;int s;sbit lcdrs=P0^7;sbit lcdrw=P0^6;sbit lcden=P0^5;sbit CS=P3^7; //片选sbit DO=P3^6; //数据输出sbit CLK=P3^5; //时钟void delay(uint z)//延时函数{uint x,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=120;y>0;y--);}void write_com(uchar com) //写指令函数{lcdrs=0;lcdrw=0;P2=com;lcden=1;delay(2);lcden=0;}void write_data(uchar date) //写数据函数{lcdrs=1;lcdrw=0;P2=date;lcden=1;delay(2);lcden=0;}void init() //初始化函数{lcden=0;write_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);}unsigned char TLC549(void) //AD转换，返回结果{uchar i,temp;CS=1;CLK=0;CS=0;//拉低CS端DO输出最高位_nop_();_nop_();for(i=0;i<8;i++){temp<<=1;if(DO)temp|=0x01;elsetemp|=0x00;CLK=1; //形成一次时钟脉冲_nop_();_nop_();CLK=0;_nop_();_nop_();}CS=1;for(i=17;i>0;i--) _nop_(); //延迟17us return(temp);}void Data_Conversion(void) //AD 读数转十进制函数{AD=TLC549();if(a<5){s=s+AD;a++;if(a==5){table1[8]=s/1000+'0';table1[9]=s/100%10+'0';table1[10]=s/10%10+'0';table1[11]=s%10+'0';Volt=AD*100/255*5;POW=(-0.4140)*Volt*Volt+100*10.2729*Volt +10000*1.2273;POW=POW/100;table2[4]=POW/1000+'0';table2[5]=POW/100%10+'0';table2[7]=POW/10%10+'0';table2[8]=POW%10+'0';a=0;s=0;}}}void display (uchar x,uchar y,uchar *str){uchar i;if(x==0) write_com(0x80|y);if(x==1) write_com(0xc0|y);for(i=0;i<16;i++){write_data(str[i]);if(str[i]=='\0') break;}}void main(){init();TMOD=0x01; //设置定时器0为工作方式1(0000 0001)TH0=(65536-50000)/256; //装初值50ms一次中断TL0=(65536-50000)%256;EA=1; //开总中断ET0=1; //开定时器0中断TR0=1; //启动定时器0while(1){delay(800);display(0,0,table1);display(1,0,table2);}}void int_adr(void) interrupt 1{TH0=(65536-50000)/256; //重装初值TL0=(65536-50000)%256;time++;if(time==1){Data_Conversion();time=0;}}八、调试设计产品调试直接关系到产品的质量与性能。