摘 要

电力机车一般都采用交流制供电，交流电从主变压器的牵引经过硅机组整流后，向牵引电动机集中供应直流电，使牵引电动机产生转矩驱动机车动轮转动，其中整流柜的性能直接影响电力机车的运行能力，而整流柜主整流组件容易出现击穿、烧损等故障，本文利用单片机设计一种对电力机车进行均压均流测试的系统，可以最大程度的避免整流柜的故障。

本文主要用单片机与模数转换芯片、显示芯片、按键等一起构建直流电压电流表测量整流后的直流电压电流。输入的直流电源首先经过转换电路，把电压电流转换到合适的范围，然后经过A/D转换送给单片机，再通过显示模块进行显示。整个系统包括4个模块：单片机系统模块，转换模块，显示模块以及按键选择模块。

本测试系统可通过按键选择测量一定范围的直流电压或直流电流，并用液晶显示结果。可以扩展的功能有：通信功能，即得到数据后，可以把数据传给PC或其他终端设备；错误显示，即无法测得数据时，显示出错的原因，比如超出范围。

关键词：单片机；电压电流；模数转换；液晶显示

Abstract

AC system power supply are generally used in electric locomotives.AC power from the

traction main transformer after silicon unit rectifier to the traction motor centralized supply direct current，the traction motor generates torque driving the locomotive driving wheel rotation，rectifier cabinet directly affects the performance of electric locomotive ability to run and the main rectifier cabinet rectifier assembly prone to breakdown，burning and other faults，can take advantage of MCU design an electric locomotive system were equalizing flow tests，it minimizes the rectifier cabinet failure.

The DC voltage current meter to measure the DC voltage and current includes the MCU and the analog digital conversion chip，the display chip，the key and so on .The voltage and current is turned to the appropriate range first by the conversion circuit，and then is displayed by the display module controlled by the microcontroller.The whole system consists of 4 modules：single chip microcomputer system module，conversion module，display module and key selection module.

The design can achieve the function by choosing a certain range of voltage or DC current through the button switch，and the results can be displayed by liquid crystal.The function can be extended，for example：communication function，that is，data can be passed to the PC or others；error display，when the data can not be measured the reasons will be displayed，such as beyond the scope.

Key Words：single chip microcomputer；voltage and current；Analog-to-digital conversion；LCD

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 均压均流测试 1

1.2 数字电压表 1

1.3 论文主要内容 2

第2章 系统方案的选择 3

2.1 功能要求 3

2.2 系统的总体方案 3

2.3 各模块方案选择 4

2.3.1 单片机系统模块 4

2.3.2 转换模块 9

2.3.3 显示模块 10

2.3.4 按键选择模块 12

第3章 系统硬件电路设计 13

3.1 系统的硬件组成 13

3.2 主要电路单元 13

3.2.1 单片机系统 13

3.2.2 转换电路 14

3.2.3 1602液晶显示 17

3.2.4 按键选择 18

第4章 系统软件设计 19

4.1 软件的总体设计原理 19

4.2 各部分程序原理 19

4.2.1 1602液晶 19

4.2.2 A/D转换 20

4.2.3 电压电流数值处理 20

4.2.4 显示 21

4.2.5 按键选择 21

第5章 系统仿真调试 23

5.1 调试与测试 23

5.2 性能分析 24

第6章 结论 25

参考文献 26

致 谢 27

第1章 绪论

1.1 均压均流测试

随着社会的发展、进步，交通运输工具也在不断的发展、更新，从最初的无动力工具，到后来的燃煤动力，再到现在的电动力。由于燃煤动力等发动方式费资源多、污染大，所以研发人员才会寻找、开发更节约、污染少的动力资源，电动方式是目前比较节约资源，污染比较小的发动方式，但它并不是完美的，也存在缺陷，比如电力的不稳定，会使发动装备出问题。

电力机车是现阶段较常用的动力装备，铁路运输是中国的主要运输方式，是比较安全的运输方式，但也有出现意外的时候，曾经就有因牵引电力机车出问题导致的事故。铁路运输在国外也是一种重要的运输方式，牵引电力机车的稳定与否关乎运输的安全，所以电力机车在使用前必须进行严格的检查，电力机车的均压均流测试是一个关键的检查。

电力机车的输入源是交流电源，交流电经过硅机组整流后，向牵引电动机集中供应直流电，使牵引电动机产生转矩驱动机车动轮转动。而整流柜主整流组件容易出现击穿、烧损等故障，影响机车的运行，以致影响列车的运行。电力机车均压均流测试是指对经过一些检查后的主变流器做均压均流性能指标的测试^[1][2][3]。

一般来说，均压均流测试是指通过搭建电路，测量相关的电压、电流，计算出均压、均流系数，而在本设计中的均压均流测试只是利用单片机测一个直流电源的电压电流并显示出来。

1.2 数字电压表

随着科学技术的发展，在科研过程中，测量仪器是必不可少的，准确的数据对研究结果影响很大。主要的电气测量仪器有电压表、电流表、功率表等，而电压表是重中之重，传统的刻度指针式电压表功能单一，只能从显示上读出数值结果；精度低，有效位数少；读数麻烦且不准确，要把指针指示结果进行换算才能得出需要的结果。它的这些缺点使之不能满足现代技术发展的要求，所以数字电压表的出现正好满足要求，数字电压表是指表面显示是用数码管或液晶的数字直接显示数字结果的电压表，它具有以下指针式电压表所没有的优点，现在应用于多个测量领域^[4]。