基于STC89C52單片機直流紋波測試儀的設計與實現

摘要：提出了一種以STC89C52單片機為核心的直流電壓與紋波測量系統，給出相關的軟件程序設計。該測量系統主要包括量程選擇、電壓分離、A／D采樣以及數據處理和顯示電路，大大提高測量精度。在實際應用中，系統對某些工業現場的直流電壓進行實時反饋，可以有效地對紋波進行實時監測。
關鍵詞：紋波；直流電壓；MCU；數據采集

0 引言
在一些實際的工業現場中，經常會用到對于電壓穩定性要求高的直流電壓，例如汽車的直流蓄電池的智能充電電源等，但由于工業現場負載復雜，存在許多不穩定的因素而導致電壓的上下浮動，即紋波。理論上說，紋波是直流電壓中的交流成分，它的成分較復雜，對電網系統存在一定的威脅，為了不影響負載正常的工作，需要對電壓進行精確的實時測量。
本文所設計的直流電壓紋波測試系統最大量程為600 V，精度達1％，可以滿足絕大多數直流電場合的應用，對一些需求較高的直流用電設備，也具有一定的監測作用。

1 系統原理
系統的總體方框圖如圖1所示。

該測試系統主要包括量程選擇、電壓分離、A／D采樣以及數據處理和顯示電路。系統分為六個量程，主要特點是根據采樣電壓大小自動切換所用量程；其次是電壓分離電路，系統采用光耦來隔離供電電壓與測試系統，以保證測量的安全。
工作原理如下：首先要測量電壓數據，根據電壓大小自動選擇量程，然后對電壓和紋波分別進行測量，對于紋波要多次采集取其平均值，通過A／D電路采樣轉換后送入單片機進行數據處理，通過液晶和打印機輸出。

2 硬件設計
系統主要采用單片機技術，硬件結構包括：數據采集模塊、數據處理控制模塊(CPU)、數據輸出(打印機)模塊、數據顯示(液晶)模塊、輔助電路模塊。基本結構圖如圖2所示。