FFT算法 数据分析 频谱显示 4. 系统软件设计
4.1软件设计框图 （如下图3-1示）
开始 系统初始化 （初始为1倍）设置可编程放大器 等待外部中断 开启 ADC 数据处理 N 数值是否在设定范围 Y 按键选择 显示 图3-1软件设计框图
4.3程序列表：
详见附录四：部分程序。
5. 系统创新
1.现在不论教学还是生活中都缺乏工频参数类的数字智能仪表，所以本设计将成为科研、教学实验、仪器仪表测量、家用电器维修的理想仪器。 2.解决传统仪器复杂的大量程切换所带来的操作及安全问题，测量功能强大，测量面广，能准确实时地测量各种波形的有效值。 3.FFT算法的运用，以及可编程放大器的设计。 4.显示信号频谱，可简单分析信号特征。
6. 评测与结论
6.1调试方法和过程
调试方法和过程我们采用先分别调试各单元模块，调通后再进行整机调试的方法，以提高调试效率。各单元模块的调试如下： （1） 数据采集、放大模块调试：
单独编写可编程放大器模块的调试程序。用单片机设定放大倍数，再可编程放大器加入信号，观察输出信号是否符合放大要求。
调试结果显示模块可以正常工作。 （2） A/D转换模块调试：
因系统软件较大，不适合用来调试A/D转换模块，故编制了一简单程序进行调试，并用示波器监视几个控制信号（如片选、启动）是否正确。同时用液晶显示A/D对正弦交流信号的采样结果，并用Matlab模拟出曲线，对比观察，通过这种方法使A/D转换电路很快便能正常工作了。
（3） 显示模块调试：
将显示模块与仿真机相连，编制一简单程序进行调试，通过不断操作按键，观察显示液晶显示是否正确。通过这种方法可以看出显示模块能够正常工作。
各单元均调通后，进行整机调试，其过程如下：
将调好的各模块连接在一起，用函数信号发生器模拟交流电压和交流电流两路输入，观察并记录液晶上显示的测量数据，同时记录下函数发生器给定数据，进行比较分析，计算测量误差。 6.2部分测试数据
准确值 电压 电流 电压电压 电流 有效有效基波有效有效值/V 值/A 分量值/V 值/A /V 0.23 0.23 0.225 0.225 0.220 0.61 0.61 0.610 0.610 0.605 1.22 0.61 1.230 0.605 1.225 1.83 0.61 1.830 0.605 1.800 1.31 1.31 1.320 1.320 1.315 1.31 2.62 1.320 2.620 1.310 1.48 1.48 1.490 1.485 1.490 2.96 1.48 2.970 1.480 2.935 1.92 1.92 1.930 1.925 1.870 测定值 电压有功谐波功率分量/mW /V 0.040 50 0.035 365 0.100 724 0.380 1112 0.300 1713 0.220 3423 0.110 2209 0.225 4320 0.490 3631 电压/V 电流/A 0.5 0.5 1.0 1.0 2.0 1.0 6.0 1.0 3.5 3.5 3.5 7.0 4.0 4.0 8.0 4.0 5.0 5.0 注：由于实验室所提供的函数发生器只具备一路输出信号，未能模拟两路工频信号的相位差，所以实验所记录的数据中无功率基本为零，而功率因数基本接近1。另外，实验数据中的两路电压电流的幅值的差异是在可编程放大器模块中，通过独立改变两路信号的放大倍数而实现的，所以实验数据具有一定的参考价值。
无功 视在 功率 功率 /mva/mW r 51 0 370 0 732 32 1138 0 1745 0 3444 0 2249 404 4374 0 3671 0 cosα 0.988 0.990 0.986 0.987 0.984 0.989 0.980 0.983 0.990 附录
附录一 部分模块原理图
整体结构
A/D模块
可编程放大器模块
附录二 部分模块实物图
采样保持