1.1目的及意义

工频电压就是指国家规定的电力工业及用电设备的统一标准电压，随着科学技术和国民经济的发展，对电的需求量日益增加，同时对电网运行的稳定性要求也越来越高，对电网的实时监控就显得非常重要。在实际生产、生活中，工频电无处不在，而在实际测量中，有效值是应用最为广泛的参数，一方面是由于它直接反映出交流信号能量的大小，这对于研究功率、噪声、失真度、频谱纯度、能量转换等十分重要，另一方面，它具有简单的叠加性质，计算方便。

传统的测量仪器在使用时需要预先估计待测值的测量范围，多数情况下都要从较大量程档位逐次向小量程档位切换，增加了操作的复杂性，且容易发生误操作损毁仪器。近几年来计算机在社会领域的渗透，单片机的应用不断走向深入，单片机由于其自身体积小，性能优越等特点，在工频电压测量方面有很大优势。本次工频电压有效值测量系统可以使用数字化测量，使得在测量范围和测量精度方面都有很大的提高。以单片机为核心的数字测量，是使被测的模拟量通过模-数变换（AD变换）成为数字量，再利用数字技术和计算机来提高测量的精确度、可靠性、灵活性和自动化程度。比起传统的测量方法，数字化仪器具有读数准确方便、精度高、误差小、灵敏度高和分辨率高、测量速度快等优点。本设计研究的是工频电压有效值的测量和显示系统，从实际硬件电路出发，结合软件部分，分析工作原理，对于测量电压有效值，从而对电路系统其它参数进行分析有很大帮助。

1.2现状分析

工频有效值测量多用表的发展日新月异，从传统的模拟多用表，到如今精确度和灵敏度越来越高的数字仪表。初期的工频电压测量主要为直流采样，是将不断连续变化的模拟量通过变送器转换成和被测量成线性关系的直流电压信号，再送至测控单元，并对此直流量进行采样。直流采样对A/D转换器的转换速率要求不高，软件算法简单。但此方法存在着:测量精度直接受整流电路的精度和稳定性的影响;整流电路调整困难，而且受波形因素的影响较大等问题。目前的有效值测量表主要是将被测电流、电压直接送入数据采集装置，在装置中经弱电用精密电流、电压互感器变成小电压(或小电流)在标准电阻上的压降，通过A/D转换和计算得到电流、电压的有效值。基于单片机的数字工频有效值多用表，这类仪表性价比高，功能齐全，准确度更高、测量范围宽和测量精度高等优点，并且能根据不同的场合选用不同的核心芯片满足实际的要求，具有广阔的应用前景。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容：

该系统在了解工频电压有效值测量算法基础上，完成基于单片机的工频电压有效值测量系统的硬件电路和软件的设计。

(1) 将实际的工频电压转换成符合仪器元器件工作环境要求的低电压；

(2) 设计一个能够测量电压最大值的检测电路，并对电压最大值进行测量；

(3) 利用AD转换元件，将所测得的模拟信号转换成数字信号；