電參數(shù)的測量和監(jiān)控是電力系統(tǒng)的重要組成部分，本文從測試系統(tǒng)的工程學實際出發(fā)，完成了對中頻電源系統(tǒng)的電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、有功功率等參數(shù)的測量和實時監(jiān)控，較好的實現(xiàn)了中頻電源測試系統(tǒng)的功能和工程要求。

AVR單片機相對傳統(tǒng)的 51系列單片機，具有更高的集成度和更強的功能，與 C語言有很好的兼容性，RISC指令架構使其運行速度可達 1MIPS/MHZ。隨著其越來越廣泛的應用，必將取代 51系列成為單片機的主流。其主要功能包括看門狗、FLASH程序存儲器、 E2PROM、 A/D轉換器、定時器、計數(shù)器、USART接口等多種功能，這使得本測試系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)變得簡單，可靠。

硬件結構設計與實現(xiàn)

本文所提及的中頻電源測試系統(tǒng)所測試的對象為三相四線制的中頻電源，額定輸出電壓為 115V，頻率為 400Hz，昀大功率 14KW。需要精確測量和監(jiān)控的電力參數(shù)主要有電壓 (V)、電流(A)、頻率(Hz)、有功功率 (KW)和功率因數(shù)，系統(tǒng)對于負載變化所引起的電參數(shù)變化要求有較好的實時響應能力，能夠?qū)崟r顯示當前電力參數(shù)并對過壓、欠壓、過流、相序錯等故障進行聲光報警。

根據(jù)功能要求，系統(tǒng)硬件結構如下圖所示，由 AVR單片機（ ATMEGA8535）、信號轉換、交流采樣、數(shù)碼管顯示、LCD顯示，按鍵選擇和報警等功能模塊組成。2.1信號轉換和數(shù)據(jù)采集被測中頻電源的輸出電壓經(jīng)過變壓器后濾去高頻諧波送入 CD4052準備采集，輸出電流經(jīng)過互感器后濾去干擾信號，再經(jīng)過精密采樣電阻轉換為電壓信號送入 CD4052準備采集。三相電壓信號和電流信號經(jīng)過 CD4052后送入兩片采樣保持器 LF398，CD4052集成芯片的雙路選擇結構能夠確保輸出同相的電壓信號和電流信號，其通道地址由 PORTA.0和 PORTA.1給出。兩片采樣保持器 LF398的邏輯控制信號同時由 PORTD.2給出，確保能夠采集到同一時刻的電壓信號和電流信號。LF398的輸出信號由 PORTA.6、 PORTD.7輸入單片機，由采集程序完成數(shù)據(jù)采集。

頻率測量是通過將 CD4052輸出的單相電壓信號經(jīng)電壓比較器 LM339轉變?yōu)榉讲ㄐ盘枺�由鎖相器 74HC4046進行頻率跟蹤，再用分頻器 74HC4020分頻后輸入單片機的 PORTD.6，利用單片機的輸入捕獲功能測量頻率。

顯示接口、按鍵接口和報警功能

數(shù)據(jù)顯示部分由數(shù)碼管和 LCD顯示兩部分組成，按鍵主要用來進行顯示切換和系統(tǒng)復位。其接口和驅(qū)動電路如下圖所示：