一、实验目的

1．掌握交流电参量数字化测量常用算法;

2．熟悉数字化电气测量系统结构；

3．了解嵌入式系统软硬件设计。

二、实验原理

数字化电气测量系统以微型计算机或嵌入式微处理器为基础，通过一定的接口电路将需要测量的物理量转换成数字量，然后再由计算机进行处理。常见的交流电量包括交流电幅值、相位、频率、有功功率、无功功率、功率因素等。

本实验选用Arduino、ACS712设计交流电流测量模块，并在Proteus软件中实现仿真。交流电流测量模块如图1-1所示。

图1-1交流电流数据测量模块

图1-1中V1、RL构成220V交流回路，改变RL阻值可以改变回路电流大小，霍尔电流传感器ACS712测量交流回路的电流。Arduino程序采样ACS712输出的电压信号并进行计算。

1. 计算机１台

2. Proteus 1套

1. 预习要求： 1，熟悉正弦交流电的三要素，熟悉交流电路中的矢量关系。2，自学《数字信号处理》课程离散傅里叶变换相关内容。

2. 实验内容：

在Proteus软件中利用Arduino、ACS712搭建交流电流测量模块硬件，编写程序实现交流数据等间隔采样，采用数字积分算法计算交流量幅值，应用离散傅里叶变换计算交流量基本及谐波相量。

3. 注意事项：

a) 确定Arduino的AD采样率应综合考虑交流电流频率和Arduino的运算速度。

b) 输入电流不要超出ACS712的测量范围。。

1，在图1-1所示的硬件基础上实现模拟信号等间隔采样，将V1交流电压的频率设置为1Hz、有效值设置为220V，要求每周期采样16点。

2，应用数字积分算法计算交流电流幅值。 (1)改变被测电流的大小，分析计算结果的精度，确定测量范围；(2)在交流回路中加入谐波电压，分析计算结果的精度。 3，应用离散傅里叶变换计算交流电流相量。 (1)计算基本电流相量； (2)在交流回路中加入谐波电压，计算谐波电流相量。

你是否能利用FFT算法计算交流电流向量。

七、实验报告要求

实验报告除填写“实验目的”外，在内容栏应主要包括如下几部分：

1.“实验原理”简述；

2.“实验系统硬件结构”描述；（要求图文并茂，包括电路图、整个系统结构图，并有对应的文字说明。）

3.“检测软件功能”说明；

4.“实验步骤和实验数据”记录；

5.“实验数据处理分析”；（对实验数据统计、整理，将实验结果用图表和文字进行分析，并给出结论。）

6.“其他”；可以提出该实验存在的问题、本人尚不明白的问题、建议和意见等。