【正文】 ter engineering technology. Englewood Cliffs : PrenticeHall Inc.,1990. 3 Paul . Singlechip microputers. London : Granada,19844 Kenneth . Microcontrollers:architecture,implementation,and programming. Berkeley : Osborne McGrawHill,20025 刑增平. Protel ：中國鐵道出版社，20056 ：中國水利水電出版社，19887 ：中國電力出版社，20018 王兆安,黃俊. ：西安交通大學出版社，20029 ：機械工業(yè)出版社，200310 ：華北電力大學，200011 吳湘淇，：中國鐵道出版社，199612 ：高等教育出版社，200213 求實科技，：人民郵電出版社，200214 ：電子工業(yè)出版社，200515 ：中國電力出版社，200416 ：中國電力出版社，200117 ：中國電力出版社，200518 沈文，Eagle lee，：清華大學出版社，200319 吳雙力，：北京航空航天大學出版社，200420 ：北京郵電大學出版社，200521 ：清華出版社，1999附 錄C：諧波分析軟件源程序/*********************************************Project : Harmonics anlayseVersion : Date : 2006613Author : YinMing Company : NCEPUComments: Chip type : ATmega32LProgram type : ApplicationClock frequency : MHzMemory model : SmallExternal SRAM size : 0Data Stack size : 512*********************************************/include include include include include include define RXB8 1define TXB8 0define UPE 2define OVR 3define FE 4define UDRE 5define RXC 7define FRAMING_ERROR (1FE)define PARITY_ERROR (1UPE)define DATA_OVERRUN (1OVR)define DATA_REGISTER_EMPTY (1UDRE)define RX_COMPLETE (1RXC) //wdtdefine WDRF 3define WDTOE 4define WDE 3//取算術平均值的次數(shù)。float dataI[64]={0}。char flash *str_U=RMS voltage:。 float mode[23]。 char *s2=%。F_done=1。 P_real++。int xx。i++) { x0=x1=x2=x3=x4=x5=0。0x01。0x01。0x01。 */ }for(i=0。 }/************** FFT *******************/for(L=1。while(i0) {b=b*2。j++) /* for (2) */{ p=1。i。k=k+2*b) /* for (3) */{/* printf(p=%d ,p)。dataR[k]=dataR[k]+dataR[k+b]*cos_tab[p]+dataI[k+b]*sin_tab[p]。} /* END for (3) */} /* END for (2) */} /* END for (1) */}void main(void)
。dataR[k+b]=TRdataR[k+b]*cos_tab[p]dataI[k+b]*sin_tab[p]。 TI=dataI[k]。for(k=j。while(i0) /* p=pow(2,7L)*j。} /* b= 2^(L1) */for(j=0。L++) { /* for(1) */b=1。i++){ dataR[i]=dataI[i]。 dataI[xx]=dataR[i]。0x01。0x01。0x01。/********** 逆序部分************/for(i=0。int x0,x1,x2,x3,x4,x5。 ADCSRA|=(14)。char mm[2]={0x3a,0x09}。bit F_done=0。char flash *str_THDU=THDU:。char tempstrnm[16]。const flash float cos_tab[64]={……………}。這一切都鼓勵著我今后去取得更大的進步來報答恩師的培養(yǎng)和教誨?？偲饋碚f，諧波檢測的精度在要求不高的情況下可以接受。造成平頂波形的原因之一是變壓器鐵心飽和，因此有部分干擾可能是由于用變壓器做電壓傳感器造成的。軟件算法的復雜化對硬件提出了更高的要求，通常需要使用MCU或FPGA進行數(shù)據(jù)采集和通信等控制功能，而由DSP器件來完成大量的計算工作。小波變換的優(yōu)點是：(1)具有時－頻局部化的特點，特別適合突變信號和不平穩(wěn)信號分析。二次變換的優(yōu)點是：可以準確地檢測到信號發(fā)生尖銳變化的時刻；精確測量基波和諧波分量的幅值。(2)不必建立精確數(shù)學模型，只考慮輸入輸出關系即可。傅立葉變換時在電能質(zhì)量分析領域中廣泛應用的基于變換的方法，因此理論研究非常豐富，有多種改進的算法，它們各有自己的優(yōu)點，應分情況使用。由于鎖相倍頻電路實時地跟蹤著工頻信號的變化，因此，模數(shù)變換器的采樣脈沖始終是被測信號基波頻率的整數(shù)倍，實現(xiàn)了對頻率漂移信號的同步采樣。硬件措施主要是利用鎖相環(huán)技術，使采樣頻率實時地跟蹤被測信號基波頻率的變化，即始終保證 N=T/Ts=W/Ws的關系。軟件措施是基于近可能最大限度地減小非同步采樣誤差的思想。表5－2 6月18日PM11時的三次諧波分析結(jié)果測量值第一次結(jié)果第二次結(jié)果第三次結(jié)果RMSHRU 1%%%HRU 2%%%HRU 3%%%HRU 4%%%HRU 5%%%HRU 6%%%HRU 7%%%由表5－2可以看到三次相鄰時間的數(shù)據(jù)非常平滑，更能顯示出諧波的總體性質(zhì)是以3次諧波為主，2次諧波次多。表5－1是華北電力大學學一社宿舍樓6月17日上午8時，用單片機對220V線路電壓的連續(xù)三次測量結(jié)果(只取諧波的2～7次便于分析)：表5－1 6月17日AM8時的三次諧波分析結(jié)果測量值第一次結(jié)果第二次結(jié)果第三次結(jié)果RMSHRU 1%%%HRU 2%%%HRU 3%%%HRU 4%%%HRU 5%%%HRU 6%%%HRU 7%%%由表5－1可以看出電壓有效值RMS以及各次諧波均有較大的波動，其原因可能是采樣點過少，采樣精度低，干擾信號以及頻率變化對計算造成較大的干擾。需要注意的是，啟動看門狗之前必須執(zhí)行看門狗復位指令以防止非正常復位。比如對沒有使用的中斷向量入口，均用IRET中斷返回指令填充，這部分工作CVAVR工具編譯時會自動完成。四．由于在接口程序Putchar()和中斷服務程序中都要對數(shù)據(jù)緩沖器的讀、寫和隊列計數(shù)器3個指針判斷和操作，為了防止沖突，在Putchar()中對3個指針操作時臨時將中斷關閉，提高了程序的可靠性。而UART的硬件發(fā)送完一個數(shù)據(jù)后，產(chǎn)生中斷，由中斷服務程序負責將發(fā)送緩沖器中數(shù)據(jù)依次送出。 if (++tx_wr_index == TX_BUFFER_SIZE) tx_wr_index=0。 }。unsigned char tx_wr_index,tx_rd_index,tx_counter。 上位機通信一般教科書上提供的UART收發(fā)的程序往往是一段采用輪循(Polling)方式完成收發(fā)的簡單代碼。 temph=sqrt(THDU)*100/mode[1]。 strcat(tempstr,tempstrnm)。//用THDU暫時存儲h次諧波模值 ftoa(temph,2,tempstrnm)。//計算前先清空THDU for(i=2。 rms=sqrt(dataR[64]) 各次諧波含量本設計只考慮整數(shù)次諧波的計算，一個含有2～7次諧波，各次諧波含量分別為1/1/1/1/1/1/7諧波的函數(shù)為X(i)=+(sin(t)+(1/2)* sin(2*t)+(1/3)*sin(3*t)+(1/4)*sin(4*t)+(1/5)*sin(5*t)+(1/6)*sin(6*t)+(1/7)*sin(7*t))，對其采樣64點，F(xiàn)FT運算后取得的模值畫出的圖形如圖4－2中的*點。在本程序，其計算公式為[7] (4－1)程序?qū)崿F(xiàn)為： for(i=0。//啟動下一次轉(zhuǎn)換 P_real++。F_done=1。R0=0x24。timer0的設置需要計算，因為采樣間隔時間為1/3200秒， MHz，由7372800=3200*64*36,可以得到，8位的timer0如果采用64分頻，則從0計數(shù)到36就是1/3200秒。 寄存器初始化寄存器的大部分設置可以通過CodeVisionAVR提供的CodeWizardAVR工具設置和生成。float dataI[65]={0}是FFT計算中用到的虛部數(shù)據(jù)。char tempstrnm[16]。flash是CodeVisionAVR中的保留字符，是對ANSI C語言的擴充，編程程序會把flash修飾的常量存儲到Flash ROM中，運行時不會在占用多余的SRAM空間。諧波分析程序通過定時器中斷產(chǎn)生固定的采樣時間，在定時器中斷中將采樣來的數(shù)據(jù)讀出并存儲。圖3－6信號處理過程示意圖 TTL與RS－232電平轉(zhuǎn)換電路與接口單片機與上位機通信需要用到串行接口，單片機的異步串行口輸出的是TTL電平，而普通計算機使用的是RS－232協(xié)議標準的電平，因此單片機連接與上位機之間使用串行口通信時需要一個TTL與RS－232電平轉(zhuǎn)換的電路。圖3－5信號預處理電路具體的做法如圖3－5所示，由LM358N的一只運算放大器與R01,R02，R03構(gòu)成一個加法電路，R03為負反饋電阻，根據(jù)運放的‘虛斷’、‘虛短’性質(zhì)，可以得到是－5V電源電壓經(jīng)電位器R04分壓得到的一個負的靜態(tài)偏置電壓；是交流信號經(jīng)電位器R05分壓后得到的一個幅值更低的交流信號；有效值約為9V，R04和R05的耗散功率可由公式得到，因此選用普通的1/8w可變電阻即可，不用再考慮耗散功率的問題。Startup time: 1K CK+0ms。熔絲位的設置相對比較繁瑣，而且對熔絲位進行了錯誤的操作會導致單片機的死鎖。 熔絲位設置ATmega32L單片機提供了6個鎖定位和兩個熔絲位字節(jié)。本設計仍然保留這部分電路。因為A/D的精度只有10為，所以一般使用內(nèi)部自帶的參考電壓已經(jīng)足夠。3. 使用ADC 噪聲抑制器來降低來自CPU 的干擾噪聲。 A/D轉(zhuǎn)換濾波電路系統(tǒng)設備內(nèi)部及外部的數(shù)字電路都會產(chǎn)生電磁干擾(EMI)，從而影響模擬測量的精度。在一些要求較高的場合，比如本設計需要用定時器每1/3200秒產(chǎn)生一個中斷采集信號，同時與RS232通信也需要較精確的波特率時，所以必須使用外部的晶振線路。即這部分不需要任何的外圍零件。為了可靠，(C0)以消除干擾、雜波。電源部分的電路3－2所示：圖3－2 穩(wěn)壓電源電路 最小系統(tǒng)設計ATmega32L單片機內(nèi)部有32KB的FlashROM和2KB的SRAM，完全能滿足信號采集、諧波分析要求，因此不需要擴展ROM或RAM(該單片機沒有與51系列單片機一樣的ALE地址鎖存使能、PSEN程序存儲器使能等信號的輸出，內(nèi)部設計上也不支持存儲器的擴充)。ATmega32的片內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖3－1：圖3－1 AVR單片機片內(nèi)結(jié)構(gòu) 電源電路~，但不穩(wěn)定的電源可能會給A/D的轉(zhuǎn)換結(jié)果帶來誤差或?qū)纹瑱C工作產(chǎn)生潛在的危害，此外，運算放大電路需要正負5V的穩(wěn)壓電源，因此需要做一個能輸出正負5V的穩(wěn)壓電源。ATmega32片內(nèi)ISP Flash 允許程序存儲器通過ISP 串行接口，或者通用編程器進行編程，也可以通過運行于AVR 內(nèi)核之中的引導程序進行編程。此外，AVR單片機集成了多種外設，如看門狗定時器、捕獲器、串行接口(UART或USART)，很多型號還集成了TWI(兼容I2C接口)、模擬比較器、ADC、低電壓復位保護、PWM控制器。AVR單片機是ATMEL公司出品的新一代8位單片機，該單片機采用高性能的RISC內(nèi)核，具有很低的功耗，并且有多種節(jié)能控制方式。 單片機選型常用單片機按照處理能力分為8位，16位，32位。data