基于单片机和虚拟仪器的谐波分析仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种谐波分析仪，具体涉及基于单片机和虚拟仪器的谐波分析仪，属于谐波分析技术领域。
【背景技术】
[0002]目前，国内外生产谐波测量仪器的厂商很多，而且功能也很齐全，在实验教学中有直接用传统的谐波分析仪监测的，有通过数据采集卡采集数据后连接到PC机上分析的。但是，传统仪器仪表逐渐暴露出体积大，易损坏且维修不便等弊端，且数据采集一般用到数据采集卡，增加实验开发成本。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是为了解决现有技术中的谐波分析仪体积大，设备维护成本高，谐波检测效果差的问题。
[0004]本实用新型的技术方案是:基于单片机和虚拟仪器的谐波分析仪，包括信号输入模块、谐波采集模块和PC机，所述谐波采集模块和PC机之间设有USB转串口芯片，所述谐波采集模块包括AD采样芯片和单片机，所述信号输入模块的输出端连接AD采样芯片的输入端进行采样，采样数据从AD采样芯片的输出端传送到单片机的输入端，由单片机的输出端经USB转串口芯片传送到PC机，数据经过PC机处理并显示最终结果。
[0005]所述PC机包括数据读取模块、数据处理模块和波形显示模块，USB转串口芯片的输出端通过USB延长线连接到PC机的数据读取模块，由数据读取模块对数据进行读取，数据读取模块的输出端与数据处理模块连接，数据处理模块的输出端连接波形显示模块，数据读取模块、数据处理模块和波形显示模块是以LabVIEW2010为平台进行的谐波分析。
[0006]所述信号输入模块包含直流偏置源和加法器，直流偏置源和输入信号通过加法器相加后与AD采样芯片建立连接，由于输入的交流信号含有小于零的部分。而AD采样芯片PCF8591只能获取大于零的数据，所以在信号输入模块中，输入信号通过加法器给予直流补偿，使待处理信号都大于零，确保采样数据的完整性。
[0007]所述PC机是内搭载LabVIEW 2010软件的计算机。对LabVIEW2010读取的数据进行FFT变换并由波形显示模块在前面板上显示信号失真率，输入信号波形、点击前面板上的“窗口选择”按钮，通过下拉菜单进行窗函数的选择，并显示加窗后的波形，分析谐波含量。
[0008]所述单片机型号为STC89C52RC。
[0009]所述AD采样芯片的型号为PCF8591。
[0010]所述USB转串口芯片的型号为CH340D
[0011]本实用新型与现有技术相比具有以下效果:本实用新型不需要数据采集卡，采集到的数据经USB转串口芯片传到数据读取模块；因为PC机有多个USB 口，可同时进行多个谐波测量分析，因此支持多平台工作，多串口控制，具有良好的兼容性，扩展性和独立性；USB转串口芯片，串口与PC机完全兼容，使用简单；本实用新型在提升开发效率的同时能够降低开发成本，减少对硬件设备的依赖性，结构简单，便于调试，方便检测。
【附图说明】
[0012]图1，本实用新型的结构框图。
【具体实施方式】
[0013]结合【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】，本实施方式的基于单片机和虚拟仪器的谐波分析仪，包括信号输入模块、谐波采集模块和PC机，所述谐波采集模块包括AD采样芯片和单片机，所述谐波采集模块和PC机之间设有USB转串口芯片，采样数据从AD采样芯片的输出端到单片机的输入端，由单片机的输出端经USB转串口芯片连接PC机，并在PC机上显示测量分析结果。
[0014]所述PC机包括数据读取模块、数据处理模块和波形显示模块，所述USB转串口芯片的输出端通过USB延长线连接到PC机的数据读取模块的输入端，数据读取模块的输出端连接数据处理模块，数据处理模块的输出端连接波形显示模块。
[0015]所述信号输入模块包括直流偏置源和加法器，输入信号和直流偏置源经过加法器相加后与AD采样芯片连接。
[0016]所述PC机内搭载LabVIEW 2010软件的PC机。
[0017]所述单片机型号为STC89C52RC。
[0018]所述AD采样芯片的型号为PCF8591。
[0019]所述USB转串口芯片的型号为CH340D。
[0020]输入信号经直流补偿后进入型号为PCF8591的AD采样芯片进行AD采样，采集到的数据经USB转串口芯片通过USB延长线传送到PC机，PC机内置VISA驱动，数据读取模块经VISA配置串口正确连接后，数据读取模块读取数据，通过显示读取数据的个数判断是否有数据遗漏，若有数据遗漏则重新采集，并且读取数据进入数据处理模块，进行FFT变换处理，处理结果由波形显示模块显示，波形显示模块显示数据读取模块读取的原波形、加窗后的波形及波形失真度。
【主权项】
1.基于单片机和虚拟仪器的谐波分析仪，包括信号输入模块、谐波采集模块和PC机，其特征在于:所述谐波采集模块和PC机之间设有USB转串口芯片，所述谐波采集模块包括AD采样芯片和单片机，信号输入模块的输出端连接AD采样芯片的输入端，AD采样芯片的输出端连接单片机的输入端，单片机的输出端通过USB转串口芯片与PC机建立连接。2.根据权利要求1所述基于单片机和虚拟仪器的谐波分析仪，其特征在于:所述PC机包括数据读取模块、数据处理模块和波形显示模块，所述USB转串口芯片的输出端通过USB延长线连接到PC机的数据读取模块的输入端，数据读取模块的输出端连接数据处理模块，数据处理模块的输出端连接波形显示模块。3.根据权利要求1所述基于单片机和虚拟仪器的谐波分析仪，其特征在于:所述信号输入模块包含直流偏置源和加法器，直流偏置源和输入信号通过加法器与AD采样芯片建立连接。4.根据权利要求1所述基于单片机和虚拟仪器的谐波分析仪，其特征在于:所述PC机是内搭载LabVIEW 2010软件的PC机。5.根据权利要求1所述基于单片机和虚拟仪器的谐波分析仪，其特征在于:所述单片机型号为STC89C52RC。6.根据权利要求1所述基于单片机和虚拟仪器的谐波分析仪，其特征在于:所述AD采样芯片的型号为PCF8591。7.根据权利要求1所述基于单片机和虚拟仪器的谐波分析仪，其特征在于:所述USB转串口芯片的型号为CH340D。
【专利摘要】基于单片机和虚拟仪器的谐波分析仪，它涉及一种谐波分析仪。本实用新型为了解决现有技术中的谐波分析仪体积大，设备维护成本高，谐波检测效果差的问题。本实用新型包括信号输入模块、谐波采集模块和PC机；PC机包括数据读取模块、数据处理模块和波形显示模块，谐波采集模块和数据读取模块之间设有USB转串口芯片，谐波采集模块包括AD采样芯片和单片机；信号输入模块的输出端连接AD采样芯片的输入端，获得的采样数据输入到单片机，由单片机的输出端经USB转串口芯片传送到PC机上的数据读取模块，然后对数据进行处理并显示。本实用新型在提升开发效率的同时能够降低开发成本，减少对硬件设备的依赖性，结构简单，便于调试，方便检测。
【IPC分类】G01R23/16
【公开号】CN205049655
【申请号】CN201520863095
【发明人】宋立新, 张楠楠
【申请人】哈尔滨理工大学
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年11月2日