【正文】 過 EMIF。動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器中同步技術(shù)的出現(xiàn)，使得讀寫速度從以往的 60ns～ 70ns提升到了目前的 6ns～7ns，提高了將近 10倍，而且價(jià)格便宜，在需要選用大容量存儲(chǔ)器 時(shí)，它的性價(jià)比非常高。它具有以下特點(diǎn)： 1）最高工作頻率高達(dá) 166MHz； 2)標(biāo)準(zhǔn) ； 3)32位數(shù)據(jù)總線： 4)管腳可與 1]阻器件 兼容； 由于同步動(dòng)態(tài) RAM是通過 EMIF接口與 DSP進(jìn)行連接的，工作時(shí)的時(shí)鐘脈沖由DSP提供， TMS320vC5502的最高時(shí)鐘頻率為 200MHz， EMIF接口提供的最高頻率是1OOMHz，從這一點(diǎn)來看， HY57V643220的 166MHz是完全達(dá)到要求的。盡管用戶代碼在一段時(shí)間相對(duì)是固定的，但是如果直接將其掩膜到內(nèi)部 ROM中去的話，一方面受容量以及價(jià)格的限制，另一方面在系統(tǒng)軟件升級(jí)上顯得不是很靈活方便。 18 通信接口部分設(shè)計(jì) 為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，本文設(shè)計(jì) RS232通信接口，主要完成數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)顯示存儲(chǔ)系統(tǒng)之間的通信。輸入數(shù)據(jù)、查詢和控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，都要用到鍵盤。 程序控制掃描方式是利用處理器在完成其它工作的空余，調(diào)用鍵盤掃描子程序，來響應(yīng)鍵輸入要求。 TMS320VC5502I O P E 1I O P E 2I O P E 3I O P E 4I O P E 5I O P E 6V C C 圖 3x3 矩陣鍵盤接口電路 圖中行線 IOPE4～ IOPE6 通過 3 個(gè)上拉電阻接電源端 VCC，處于輸入狀態(tài) ,稱為輸入口； IOPEI～ IOPE3 控制鍵盤的列線電位作為鍵掃描口，處于輸出狀態(tài)。 此設(shè)計(jì)中的液晶顯示模塊接口控制時(shí)序采用了 8080 時(shí)序，讀寫信號(hào)獨(dú)立，與 VC5502A 之間的接口電路如圖 所示。然后在分析電力參數(shù)對(duì)硬件的要求下，對(duì) 數(shù)據(jù)采集和處理 系統(tǒng)， 數(shù)據(jù)顯示和通信 系統(tǒng)等相關(guān)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行了比較詳細(xì)的說明。當(dāng)上位計(jì)算機(jī) (數(shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)系統(tǒng) )發(fā)出通訊命令時(shí)，系統(tǒng)通過串行口中斷進(jìn)行接收，根據(jù)不同的命令，向上位計(jì)算機(jī)發(fā)送不同參數(shù)的計(jì)算結(jié)果。因此，把讀采樣數(shù)據(jù)中斷設(shè)為較高的優(yōu)先級(jí)。中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢后，程序回到主循環(huán)。時(shí)域的離散值計(jì)算主要實(shí)現(xiàn)電壓、電流有效值、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等的計(jì)算。數(shù)據(jù)處理完成后，查詢發(fā)送標(biāo)志，如成立則根據(jù)不同的標(biāo)志向上位機(jī)傳送不同的測量數(shù)據(jù)，如不成立則跳過發(fā)送程序。 26 鍵盤和顯示模塊程序 人機(jī)界面的設(shè)計(jì)也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的又一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)儀器人性化的一個(gè)關(guān)鍵部分。給出了主程序流程圖 、數(shù)據(jù)采集和處理程序流程圖、 通 信 流程圖 和鍵盤與液晶顯示程序流程圖 。 電壓電流互感器部分，為了保證測量精度，使測量的電壓和電流信號(hào)不失真對(duì) PT和 CT的要求較高，要求其具有較好的頻率特性。 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的精度主要取決于 AD轉(zhuǎn)換器的分辨率。 因此，在 AD轉(zhuǎn)換器的分辨率己較高，測量算法已經(jīng)較完善的情況下，系統(tǒng)的誤差主要存在于電壓電流互感器和信號(hào)調(diào)理電路環(huán)節(jié)中，嚴(yán)格的講，互感器的誤差具有非線性的性質(zhì)，但隨著鐵磁材料性能的改善和加工工藝質(zhì)量的提高，其非線性度也在不斷降低。 28 結(jié)論 本文首先分析了電力參數(shù)測量儀器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，簡要介紹了目前電力參數(shù)測量儀器研制過程中所采用的部分技術(shù)及各自的 優(yōu)缺點(diǎn)。本系統(tǒng)選 用 TI公司的 TMS320VC5502芯片作為數(shù)據(jù)處理核心，采用 16位并行模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADS8364作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元，擴(kuò)展了外部存儲(chǔ)器 (包括 SDRAM和 FLASH)。 由于經(jīng)驗(yàn)和時(shí)間由限，還有許多方面需要完善和進(jìn) 一步的研究。 正是在他的悉心指導(dǎo)下，我才得以順利完成在畢業(yè)設(shè)計(jì) 。 衷心地感謝所有給予我關(guān)心和幫助的老師、同學(xué)們，謝謝你們 32 附錄 A/D 轉(zhuǎn)換程序 主程序： //寄存器 cesi 用于測試每個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 include“” int ADRESULT[16]。 } //開總中斷子程序 void inline enable() { asm(clrc INTM)。 //B0 被配置為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間 SCSR1=0x81fe。 //清楚全部中斷標(biāo)志，寫 1清 0 } //A/D 初始化子程序 void ADINIT() { T4CNT=0x0000。 //T4 周期中斷標(biāo)志出發(fā) A/D 轉(zhuǎn)換器 EVBIFRB=0x0FFFF。 //16 通道 CHSELSEQ1=0x3210。 //轉(zhuǎn)換通道是 0～ 15 } //啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換子程序（通過啟動(dòng)定時(shí)器 4 的方式間接啟動(dòng)） void ADSOC() { T4CON=T4CON|Ox40。 //取得 RESULT0 的地址 for(i=0。 //檢驗(yàn)每個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果 } ADCTRL2=ADCTRL2|0x4200。 //系統(tǒng)初始化 ADINIT()。 //開總中斷，因?yàn)橐贿M(jìn)入中斷總中斷就自動(dòng)關(guān)閉 } main() { disable()。i++,j++) { ADRECULT[i]=j6。 } //A/D 中斷服務(wù)子程序 void interrupt adint() { asm(clrc SXM)。 CHSELSEQ1=0x0BA98。 //采樣時(shí)間窗口預(yù)定標(biāo)位 ACQ PS3~ACQ PS0為 0 33 //轉(zhuǎn)換時(shí)間預(yù)定標(biāo)位 CPS 為 0， A/D 啟動(dòng) /停止模式， //排 序器為連級(jí)工作方式，且禁止特殊的兩種工作模式 ADCTRL2=0x8404。 //T4 為連續(xù)增計(jì)數(shù)模式， 128 分頻，且選用內(nèi)部時(shí)鐘源 T4PR=0x75。 //不使能看門狗，永軟件禁止看門狗 IMR=0x0001。 //符號(hào)位擴(kuò)展有效 asm(clrc OVM)。 //定義一個(gè)指針變量 j int i=0x00,cesi。老 師淵博的學(xué)識(shí)、 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、謙和的待人 風(fēng)范使我非常敬佩。作為一個(gè)沒有任何設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的本科生來說，本次的設(shè)計(jì)存在著許多考慮不周，需要進(jìn)一步完善的地方。程序使用了 C語言編寫 ，使程序設(shè)計(jì)思路清晰、可讀性高，可移植性強(qiáng)，保證了執(zhí)行效率。主要成果有： 制訂了總體方案并加以論證。雖 然它們都可以通過完善硬件電路、精選元件特性和利用可調(diào)元件進(jìn)行調(diào)整等方法來加以降低和消除，但需要較大的硬件開銷、繁瑣的參數(shù)測試和調(diào)試，不適合批量生產(chǎn)。 軟件算法誤 差，主要是在微處理器根據(jù)各種測量算法計(jì)算所需要的參數(shù)時(shí)產(chǎn)生的，主要取決于所選用的算法和處理器的性能。 信號(hào)調(diào)理部分，這部分電路用來對(duì)經(jīng)電壓、電流互感器變換后的信號(hào)進(jìn)行加工和處理器件 ， 主要有運(yùn)算放大器和各類電阻電容。裝置的系統(tǒng)測量誤差主要來源于兩方面：硬件電路 (包括電壓電流互感器、濾波電路、 AD轉(zhuǎn)換器等 )誤差和算法誤差。鍵盤與液晶顯示部分流程圖分別如圖 ： 返 回開 始鍵 掃 描查 鍵 盤 值 并 存 儲(chǔ)延 時(shí) 1 0 m s有 按 鍵 按 下 ？確 認(rèn) 有 鍵 按 下 ？NYNY 圖 鍵盤掃描程序流程圖 返 回開 始初 始 化 D S P、 各 種 參 數(shù)調(diào) 用 漢 字 或 圖 形顯 示 程 序調(diào) 用 清 屏 程 序液 晶 屏 初 始 化 圖 液晶顯示程序流程圖 27 本章小結(jié) 本章主要對(duì)裝置所用的軟件進(jìn)行了分析，系統(tǒng)在軟件上著力遵循模塊化設(shè)計(jì) 原則。 每個(gè)數(shù)據(jù)傳輸都是從起始位開始，隨后是要傳送的數(shù)據(jù)，然后是奇偶校驗(yàn)位，最后是停止位，兩個(gè)相鄰數(shù)據(jù)的傳送可以有我們自己控制。 24 入 口對(duì) 信 號(hào) 進(jìn) 行 加窗 處 理計(jì) 算 頻 率計(jì) 算 諧 波計(jì) 算 U、 I、 P、Q等 電 量 參 數(shù)結(jié) 束 圖 數(shù)據(jù)處理模塊流程圖 通信模塊 TMS320VC5502DSP 芯片自帶有通用異步串行通信口，通信接口收發(fā)芯片使用的 是 MAX232。 開 始返 回啟 動(dòng) A D 轉(zhuǎn) 換初 始 化 定 時(shí) 器 0發(fā) 送 轉(zhuǎn) 換 完 成 信 號(hào)在 1NT0中 斷 程 序 中讀 取 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 果 圖 數(shù)據(jù)采樣流程圖 23 F L A G = 0 ?J = 1 0 2 4 ？J = 0F L A G = ! F L A G中 斷 入 口讀 取 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 果 并 存到 緩 沖 區(qū) 1 中 j = j + 1讀 取 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 果并 存 到 緩 沖 區(qū) 2中 j = j + 1返 回NNYY 圖 A/D中斷服務(wù)程序流程圖 數(shù)據(jù)處理程序 數(shù)據(jù)處理部分主要是對(duì)數(shù)據(jù)采集部分得到的離散信號(hào)進(jìn)行處理，運(yùn)用各種算法實(shí)現(xiàn)各電量參數(shù)的計(jì)算和分析。轉(zhuǎn)換完成后， ADS8364的 EOC引腳變?yōu)榈碗娖?，觸發(fā) TMS320VC5502的 INT0中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，在服務(wù)程序中讀取 AD轉(zhuǎn)換結(jié)果。按照中斷的概念，低優(yōu)先級(jí)中斷不能打斷高優(yōu)先級(jí)中斷，而高優(yōu) 先級(jí)中斷可以隨時(shí)打斷低優(yōu)先級(jí)中斷。 第 4 章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 主程序設(shè)計(jì) 主程序流程如圖 。 VOUT 為液晶控制板上的 DCDC 模塊輸出電壓(+26V)， V0 為液晶顯示對(duì)比度調(diào)整電壓，通過調(diào)節(jié)可變電位 器，可以調(diào) 節(jié)液晶屏的顯示對(duì)比度 。 顯示電路 本系統(tǒng)采用 SHARP 公 司的 LM32019T 型 128 程序控制掃描程序一般應(yīng)具備下述幾個(gè)功能：①判斷鍵盤上有無鍵 按下；② 去除鍵的抖動(dòng)影響；⑧掃描鍵盤，得到按下鍵的鍵號(hào)。 鍵盤的工作方式一般有程序控制掃描方式、定時(shí)掃描方式和中斷掃描方式 19 3 種。由于數(shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)系統(tǒng)的控制器是工控機(jī)，采用的是 232電平，而數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)采用的是 TTL電平，兩者之間不能直接進(jìn)行通訊，這里我們采用 MAX232芯片來完成電平轉(zhuǎn)換。除了可以采用專用的硬件編程器把代碼灌入 FLASH 中之外，也可以利用現(xiàn)成的 DSP 通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)同樣的功能。 DSP 系統(tǒng)的引導(dǎo)裝載 (Bootload)是指在系統(tǒng)加電時(shí)， DSP 將一段存儲(chǔ)在外部的非易失性存儲(chǔ)器的代碼移植到內(nèi)部的高速存儲(chǔ)器單元中去執(zhí)行。在 DSP上電后需要對(duì)SDRAM進(jìn)行自檢，以避免 SDRAM單元出錯(cuò)造成以后監(jiān)測儀工作不正?；驍?shù)據(jù)出錯(cuò)。設(shè)計(jì)中將 SDRAM配置在 CE2和 CE3空間， 將 CEl空間分配給 FLASH用。 外部存儲(chǔ)器電路的設(shè)計(jì) 在進(jìn)行 DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)外部存儲(chǔ)器接口的設(shè)計(jì)很重要，它關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)資源的空間分配。 (10)8M 16bit的最大可訪問外部存儲(chǔ)空間。 (5)一個(gè) 40bit的桶狀移位器，可以將結(jié)果左移 31bit或右移 32bit。 TMS320VC5502 的主要特性 TMS320VC5502芯片的主要特性如下． (1)200／ 300M HZ的時(shí)鐘周期，每個(gè)周期可以執(zhí)行一條或兩條指令。其主要外設(shè)包括 ： (1)外部存儲(chǔ)器接口 (EMIF) (2)通用異步接受／發(fā)送器 (UART) (3) 2I C控制接口 (4)主機(jī)接 口 (HPI) (5)直接存儲(chǔ)器訪問 (DMA)控制器 (6)三 個(gè)全雙工的多通道緩沖串口 (MCBSP) (7)四個(gè)定時(shí)器 (8)片內(nèi)可編程鎖相環(huán)（ PLL）時(shí)鐘發(fā)生電路 (9)多個(gè)通用 FO引腳和一個(gè)輸出引 腳 XF 其中 EMIF支持對(duì)異步存儲(chǔ)器，如 EZPROM， SRAM，及高速同步存儲(chǔ)器 SDRAM的無縫連接。它通過提高并行性及降低片內(nèi)資源的功耗達(dá)到高性能低功耗的目的。為了實(shí)現(xiàn) ADS8364六個(gè)通道的同步采樣， ADS8364的 A、 B、 C三 組啟動(dòng)控制信號(hào) HOLDA、 HOLDB和 HOLDC接在一起，由 TMS320VC5502的定時(shí)器 O的輸出信號(hào)統(tǒng)一控制，只要定時(shí)時(shí)間到就可以同時(shí)啟動(dòng) ADS8364的六個(gè)通道，從而實(shí)現(xiàn)六通道的同步采樣。 由于 ADS8364與 TMS320VC5502都是 ， TI公司提供的高速芯片，兩者在速度上能夠完全匹配，實(shí)現(xiàn)芯片間的無縫連接。 A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取方式有三種：直接讀取、循環(huán)讀取和 FIFO方式。模擬電源為單 +5V供電，將 ADS8364的 REFin和 REFout引腳接到一起可以輸出 +2． 5V的參考電壓提供給差分電路。 綜合以上因素考慮，我們選擇