电参数测量系统设计开题报告

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1、开题报告电参数测量系统设计1选题的背景、意义单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器，常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量

2、。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种具有特殊结构的微处理器。DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下的一些主要特点：（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。　（2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。　（3）片内具有快速RAM，通常可

3、通过独立的数据总线在两块中同时访问。　（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。　（5）快速的中断处理和硬件I/O支持。　（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。　（7）可以并行执行多个操作。　（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。DSP芯片的优点有：大规模集成性、稳定性好、精度高、可编程性、高速性能、可嵌入性以及接口和集成方便。DSP的芯片的缺点有：成本较高、高频时钟的高频干扰、功率消耗较大等。DSP芯片的主要应用领域有：信号处理、图像处理、仪器、声音语言、控制、军事、通讯、医疗、家用电器等。电量测量与各个学

4、科、各个行业的关系十分密切。电量测量是获取信息的重要手段，在工农业生产、科学技术研究、国防现代化建设等各个领域有极为广泛的应用。电量测量技术和电子仪器早已成为一种各行各业所需的通用技术和通用设备。同时它还是一个把电子、计算机、通信与控制等电子信息专业知识综合应用在测量科学技术中，而形成的一个独具特色的学科。其特点是综合性强、实践性突出、应用面广泛。我们通过对电量测量的学习，不仅能获得电子测量技术和仪器方面的基础知识和掌握一门通用技术，而且可以培养综合应用能力与实践能力[1-3]。2相关研究的最新成果及动态目前基于DSP技术的新型电参数测量分析

5、仪——KC-3105多功能标准表是一种新型电参数测量分析仪；利用AD转换器将输入的模拟信号转成离散的数字信号，再通过微处理器计算得到各种电参数值。是基于DSP（数字信号处理）技术的采样计算型产品其技术特点为:1、KC-3105标准表采用先进的DSP数字信号处理技术和高速高精度16位A/D转换技术,准确度达到0.05级，能同时测量三相电压、电流、相位、功率因数、频率、有功功率、无功功率、有功和无功电能等多种电参数,并具有谐波分析功能。电压、电流的量程范围宽，能进行自动切档，安全可靠。误差能通过软件自动校准，具有大屏幕液晶显示，菜单引导操作，使用

6、方便直观；2、该标准表利用A/D实时采样数据,结合DSP的快速计算,在确保测量的准确度和稳定性的前提下，显示数据刷新时间小于200ms，对输入电压、电流信号变化的响应速度优于现有的各种0.05级以上等级的电参数仪表；3、该标准表设计的D/F转换模块,具有较高的脉冲频率(可达45kHz),远高于国内同类A/D采样型电能表的脉冲频率（10kHz），提高了误差运算时的计数分辨率，缩短了校表时间，避免了宽量程校表时频繁修改标准表的常数；4、该标准表的功率因数计算采用COSφ=P/[UI]计算式,符合S.Fryze的时域无功功率的概念,在非正弦波形下,

7、它能合理反映广义的功率因数。专家认为该标准表设计先进，各项指标符合0.05级多功能标准表的技术要求，居国内同类产品的领先水平，尤其是在解决电参数测量准确度、稳定性与响应速度的矛盾方面有所创新。近年来，数字信号处理器（DSP）的广泛应用和多种电测专用集成芯片的成功开发，将电测仪表的发展推向了高潮。美国AD公司提供了一种电测仪表方案，采用“DSP+MCU+高精度ADC”的解决方案，结果在不减少功能的前提下，缩小了体积、功耗、可靠性明显提高。同时，若增加具有扩展功能的外围辅助电路，并采用相应的软件，便可满足用户的特定功能需求，灵活性大大提高。在此基

8、础上，改进了的各种电参数测量仪器通常是采用同步采样技术测量电流，电压有效值和有功功率，再通过计算得到功率因数，电能等参数的。同时利用DSP高速采样，PLL锁相环和实