课程设计。
基于atmega16单片机电能质量检测系统。
年级： 09级
学号： 200918040127
姓名： 杨雄。
专业： 应用物理
指导老师： 邱选兵
二零一二年六月。
课程设计任务书。
班级 091801班学生姓名杨雄学号 200918040127 专业应用物理
发题日期：2012 年 6 月 1 日完成日期：2012 年6 月 20日。
题目单片机应用设计
题目类型：工程设计技术专题研究理论研究软硬件产品开发。
一、 设计任务及要求。
1. 测量电网的电压。
2. 测量电网的电流。
3. 测量电网的频率。
4. 测量电网的功率因素。
二、 应完成的硬件或软件实验。
三、 应交出的设计文件及实物（包括设计**、程序清单或磁盘、实验装置或产品等）
摘要。atmega16是基于增强的**r risc结构的低功耗8 位cmos微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，atmega16 的数据吞吐率高达1 mips/mhz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。
利用atmega16单片机对电网的实时监控，在工业工控上也有着不可代替的功能。
可以通过对电网的实时监控，通过对电网的测量数据，分析如何调节和控制电网，已达到提高电网的功率因素。
关键词：atmega16；电压；电流； 功率因素； 频率。
目录。摘要 3
第一章绪论 4
1.单片机的应用领域 4
的**r单片机 5
第二章设计方案 6
1．硬件电路设计 6
2．显示部分设计 7
第三章功能部件原理 9
液晶驱动原理 9
的**r单片机定时器功能 12
的**r单片机adc功能 13
第四章软件设计 14
1．系统程序清单 14
第五章结论 21
参考文献 21
附录1 22
附录2 23
高性能、低功耗的 8 位**r 微处理器。
先进的risc 结构。
131 条指令 – 大多数指令执行时间为单个时钟周期。
32个8 位通用工作寄存器。
全静态工作。
工作于16 mhz 时性能高达16 mips
只需两个时钟周期的硬件乘法器。
非易失性程序和数据存储器。
16k 字节的系统内可编程flash
擦写寿命： 10,000 次。
具有独立锁定位的可选boot **区。
通过片上boot 程序实现系统内编程。
真正的同时读写操作。
512 字节的eeprom
擦写寿命： 100,000 次。
1k字节的片内sram
可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密。
jtag 接口( 与ieee 1149.1 标准兼容)
符合jtag 标准的边界扫描功能。
支持扩展的片内调试功能。
通过jtag 接口实现对flash、eeprom、熔丝位和锁定位的编程。
外设特点。 两个具有独立预分频器和比较器功能的8 位定时器/ 计数器。
一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16 位定时器/ 计数器。
具有独立振荡器的实时计数器rtc
四通道pwm
8路10 位adc
8 个单端通道。
tqfp 封装的7 个差分通道。
2 个具有可编程增益（1x, 10x, 或200x）的差分通道。
面向字节的两线接口。
两个可编程的串行usart
可工作于主机/ 从机模式的spi 串行接口。
具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器。
片内模拟比较器。
特殊的处理器特点。
上电复位以及可编程的掉电检测。
片内经过标定的rc 振荡器。
片内/ 片外中断源。
6种睡眠模式： 空闲模式、adc 噪声抑制模式、省电模式、掉电模式、standby 模式以及。
扩展的standby 模式。
i/o 和封装。
32 个可编程的i/o 口。
40引脚pdip 封装， 44 引脚tqfp 封装， 与44 引脚mlf 封装。
工作电压： atmega16l：2.7 - 5.5v
atmega16：4.5 - 5.5v
速度等级。 0 - 8 mhz atmega16l
0 - 16 mhz atmega16
atmega16l 在1 mhz, 3v, 25°c 时的功耗。
正常模式： 1.1 ma
空闲模式： 0.35 ma
掉电模式： <1 μa
1．硬件电路设计。
1.1整流滤波部分。
这部分电路实现对输入信号的交流信号进行整理滤波，将交流信号转换为电压与交流信号相符合的直流信号，以便于单片机对输入的电压和电流值进行测量。整流滤波电路如图1—0所示，电压电流先经过整流电路整流为直流信号，再经过精密整流桥电路滤出杂波，得到它们的直流等效信号送入单片机。
图1—0这部分电路实现将输入的交流信号整形为方波信号，用于测量信号的频率和功率因素。
在本设计中，采用高精度光耦til113实现波形变化，将输入的交流信号转换为频率相同的方波信号，送入到单片机的外部中断输入端和输入捕捉单元输入端，通过测量方波信号的周期和两路方波的相位差来计算电网的频率和功率因素。波形整形电路如图1—1所示。
图1—11.3 核心控制器。
核心控制器为atmega16单片机，它实现所有的测量和，计算及对周围电路的控制。
2.显示部分。
显示部分采用ocmj12864液晶显示器，与单片机连接电路如下如1—3所示。
第三章功能部件原理。
液晶驱动原理。
rs，r/w的配合选择决定控制界面的4种模式：
2、e信号。
指令说明。指令表2：（re=1：扩充指令）
的**r单片机定时器功能。
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