【正文】 fG N DC 2 5 42 . 2 p fC 2 5 52 . 2 p fG N DC 1 0 11 0 0 n fC 3 9 11 u fG N D G N DC 2 2 11 0 0 n f C 2 4 11 0 0 n fC 2 7 11 0 0 n FC 2 7 22 2 0 p fC 3 3 11 0 0 N F C 12 . 2 u fG N DG N D G N D G N D G N DG N。在接收和發(fā)送模式時(shí) ,電流損耗分別為 24mA 和 29mA。 IEEE 802. 15. 4 標(biāo)準(zhǔn)的 MAC 硬件支持。備用信道抑制 :54 dB。其產(chǎn)品目標(biāo)在于滿足各種應(yīng)用中 ZigBee/IEEE 802. 15. 4 與專有無(wú)線系統(tǒng)的要求，包括工業(yè)監(jiān)控、家庭與樓宇自動(dòng)化、機(jī)頂盒、遠(yuǎn)程控制以及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。具體電路如下圖 所示。 ADC模擬 /內(nèi)核地 (VSS1AGND, VDD2AGND) 所有的電源引腳都必須連接正確。 ADC模擬電源引腳 (VDDA2,VDDA10) X C L K I N4 4X 14 5X 24 6F 2 8 3 3 5C o m p o n e n t _ 1G N DG N DC ?2 4 P FC ?2 4 P F3 0 MY 1G N D 圖 時(shí)鐘電路 JTAG 仿真接口 :TMS320F28335 具有符合 標(biāo)準(zhǔn)的片內(nèi)邊界掃描仿 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 22 真接口 (JTAG),仿真器通過(guò)該接口可以直接訪問(wèn) CPU的內(nèi)部 寄存器 !掛在 CPU總線上的設(shè)備以及內(nèi)置模塊的寄存器。 時(shí)鐘電路： F28335 的時(shí)鐘發(fā)生器提供兩種可選的時(shí)鐘源 :一是在 X1 和 X2 引腳間接加一個(gè)晶振來(lái)啟動(dòng)內(nèi)部振蕩器 ,此時(shí) XCLKIN 接地 。它可有效地處 理數(shù)學(xué)運(yùn)算和系統(tǒng)控制任務(wù) ,而這些多重任務(wù)在以往的系統(tǒng)控制中需要另一個(gè)微控制器來(lái)完成。片上 256Kx16的 Flash存儲(chǔ)器、 34Kx16的 SARAM存儲(chǔ)器 (M0,M1,L0，L1， L2， L3， L4， L5， L6， L7)、 1Kxl6 的 TPROM 和 5Kxl6 的 Boot ROM。其性能指標(biāo)較 TMS32OF28X 系列的其他型號(hào)有很大的提高 ,主要特色有 : (1)采用高性能的靜態(tài) CMOS 技術(shù) ,主頻達(dá) 150MHz,其浮點(diǎn)核的運(yùn)算速度最高為 3O0MFLOPS(百萬(wàn)浮點(diǎn)指令 /秒 )； (2)易于開(kāi)發(fā) ,浮點(diǎn)算法的軟件程序語(yǔ)法和高級(jí)語(yǔ)言的語(yǔ)法十分相近 ,開(kāi)發(fā)環(huán)境集成度高 ,可以通過(guò) GEL 實(shí)時(shí)觀察所有寄存器 ,有豐富的模塊函數(shù)可以調(diào)用 ,無(wú) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 20 需自己編寫(xiě)模塊設(shè)置函數(shù)； (3)支持簡(jiǎn)易操作 系統(tǒng) (DSP/BIOS),方便開(kāi)發(fā)多任務(wù)的應(yīng)用程序； （ 4）增強(qiáng)型控制外設(shè)，多達(dá) 18個(gè)脈寬調(diào)制 (PWM)輸出，高達(dá) 6 個(gè)支持 150ps微邊界定位 (MEP)分辨互率的高分辨率脈寬調(diào)制器 (HRPWM)輸出，高達(dá) 6 個(gè)事件捕捉輸入，多達(dá)兩個(gè)正交編碼器接口，高達(dá) 8 個(gè) 32 位定時(shí)器 (6 個(gè) eCAP 以及 2 個(gè)eQEP）； （ 5）串行端口外設(shè)：多達(dá) 2個(gè)控制器局域網(wǎng) (CAN)模塊，多達(dá) 3個(gè) SCI (UART)模塊，高達(dá) 2 個(gè) McBSP 模塊 (可配置為 SPI），一個(gè) SPI 模塊，一個(gè)內(nèi)部集成電路(12C)總線； （ 6） 多達(dá) 88 個(gè)具 有輸入濾波功能可單獨(dú)編程的多路復(fù)用通用輸入輸出(GPIO)引腳 ， JTAG 邊界掃描支持，高級(jí)仿真特性，分析和斷點(diǎn)功能，借助硬件的實(shí)時(shí)調(diào)試； （ 7）開(kāi)發(fā)支持包括： ANSI C/C++編譯器 /匯編語(yǔ)言 /連接器。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 19 D B 1 32D B 1 23D B 1 14D B 1 0 / D O U T C5D B 9 / D O U T B6D B 8 / D O U T A7D G N D8V9D B 1 4 / R E F B U F1D B 7 / D C E N1 0D B 6 / S C L K1 1D B 5 / D C I N A1 2D B 4 / D C I N B1 3D B 3 / D C I N C1 4D B 2 / S E L C1 5D B 1 / S E L B1 6D B 0 / S E L A1 7B U S Y1 8 C S1 9 R D2 0C O N V S T C2 1C O N V S T B2 2C O N V S T A2 3 S T B Y2 4D G N DD V c c2 6R A N G E2 7R E S E T2 8 W / B2 9V s s3 0V d d3 1A G N D3 2V 13 3A V c c3 4A V c c3 5V 23 6A G N D3 7A G N D3 8V 33 9A V c c4 0A V c c4 1V 44 2A G N D4 3A G N D4 4V 54 5A V c c4 6A V c c4 7V 64 8A G N D4 9A V c c5 0R E F I N / R E F O U T5 1A G N D5 2A G N D5 3R E F C A P A5 4A G N D5 5R E F C A P B5 6A G N D5 7R E F C A P C5 8A G N D5 9A V c c6 0S E R / P A R S E L6 1 H / S S E L6 2 W R / R E F6 3D B 1 56 4A D 7 6 5 6A D 7 6 5 6C 11 u fC 21 u fC 31 u fC 41 u fU aU bU cI aI bI cV C CG N D2 5 圖 AD7656接線圖 數(shù)字信號(hào)處理模塊設(shè)計(jì) 芯片特點(diǎn) TMS320F28335 數(shù)字信號(hào)處理器是 Tl 公司的一款 TMS320F28x 系列浮點(diǎn) DSP控制器。AD7656 的高壓模擬輸入結(jié)構(gòu)需要 VDD 和 VSS 雙電源。三個(gè) CONVST 信號(hào)全部連在一起時(shí)，允許對(duì)所有六個(gè) ADC 進(jìn)行同步采樣?？赏ㄟ^(guò) RANGE 引腳或 RNG bits，選擇177。最后也要從采樣通路的數(shù)目上考慮，參照各 種型號(hào)的 A/D 轉(zhuǎn)換器件的價(jià)格，選擇AD7656 高性能六路 16位 A/D 采集芯片。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 17 1 4298 5116 716341 21 01681 1C D 4 0 4 6 C D 4 0 4 0C o m p o n e n t _ 1R ?1 MR ?1 0 KR ?電 阻R ?1 0 0 KC ?2 . 2 U FC ?電 容C ?2 2 0 0 P FG N D5 VG N D 圖 倍頻鎖相電路 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì) 作為整個(gè)系統(tǒng)的核心器件之一， A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器件的選擇是決定整個(gè)系統(tǒng)精度和性能的重要因素之一，同時(shí) 在前面的介紹中我們也可以知道，并不是采樣頻率越高越好，也要從整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性方面綜合考慮。以 CD4046 為核心的鎖相電路對(duì)過(guò)零檢測(cè)的輸出信號(hào) Vo2 進(jìn)行自動(dòng)跟蹤 ,鎖相倍頻電路如圖 。過(guò)零檢測(cè)電路的輸出信號(hào)位 5V,為了匹配 AD7656 和 DSP的電平 ,信號(hào)需要一個(gè)光耦隔離作為緩沖。 采用歸一化方法設(shè)計(jì)該低通濾波器，歸一化低通濾波器原理圖及其頻率響應(yīng)曲線如下圖 所示。綜合各方面的因素，本設(shè)計(jì)選用巴特沃斯濾波器。 電能質(zhì)量裝置要求抗混疊低通濾波器有很好的平坦通帶幅值響應(yīng)。在 A/D 入口端采用二極管鉗位，防止 A/D 輸入電壓越界。 電 壓 傳 感 器電 流 傳 感 器調(diào) 理 電 路調(diào) 理 電 路A D 7 6 5 6T M S 3 2 0 F 28 3 3 5 D S P液 晶 顯示C C 2 5 3 0鍵 盤(pán) 控制上 位 機(jī) 圖 系統(tǒng)整體框圖 信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì) 交流電壓變送器以 0～ 5 V的交流電壓作為輸出信號(hào)。 工作頻段靈活 :使用的頻段分別為 2. 4 CGHz(全球 ),868 MHz(歐洲 )及 915 MHz(美國(guó)），均為免執(zhí)照頻段。這也是 ZigBee 的支持者一直引以為自豪的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 12 安全 :ZigBee 提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用通用的 AES 一1280。節(jié)點(diǎn)模塊之間具有自動(dòng)動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的功能，信息在整個(gè) ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中通過(guò)自動(dòng)路由的方式進(jìn)行傳輸，從而保證了信息傳輸?shù)目煽啃?。除此之外，每一個(gè) ZigBee 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) (FFD)還可在自己信號(hào)覆蓋的范圍內(nèi)，與多個(gè)不承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)信息中轉(zhuǎn)任務(wù)的孤立子節(jié)點(diǎn) (RFD)無(wú)線連接。例如，可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在北京監(jiān)控云南某地的一個(gè) ZigBee 控制網(wǎng)絡(luò)。 ZigBee 是一個(gè)由可多達(dá) 65 000 個(gè)無(wú)線數(shù)傳模塊組成的無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，十分類似現(xiàn)有移動(dòng)通信的 CDMA 網(wǎng)或 GSM 網(wǎng)。它是一種介于無(wú)線標(biāo)記技術(shù)與藍(lán)牙之間的技術(shù)提案，此前被稱作 HomeRF Lite 或 FireFly 無(wú)線技術(shù)，主要用于近距離無(wú)線連接。例如 C54xDSP 的 FIRS指令 ,專門(mén)用于 FIR(有限脈沖響應(yīng) )濾波運(yùn)算。 (3)多總線結(jié)構(gòu)。 (2)專用的硬件乘法器。由于這種結(jié)構(gòu)的程序總線和數(shù)據(jù)總線分離 ,因而可以在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)同時(shí) 獲取程序存儲(chǔ)器內(nèi)的指令字和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)的操作數(shù) ,從而提高了執(zhí)行速度。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 10 DSP 芯片特點(diǎn)及基本結(jié)構(gòu) 根據(jù)數(shù)字信號(hào)處理的要求 ,DSP 一般具有如下特點(diǎn) : (1)在一個(gè)指令周期內(nèi) ,可完成一次乘法和一次加法； (2)程序和數(shù)據(jù)空間分開(kāi) ,可以同時(shí)訪問(wèn)指令和數(shù)據(jù)； (3)片內(nèi)具有快速 RAM,通?？梢酝ㄟ^(guò)獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線 ,在兩塊芯片中同時(shí)訪問(wèn)； (4)具有低開(kāi)銷或無(wú)開(kāi)銷的循環(huán)及跳 轉(zhuǎn)的硬件支持； (5)具有快速的中斷處理和硬件 1/0 接口支持； (6)具有在單周期內(nèi)操作的多個(gè)硬件地址產(chǎn)生器； (7)可以并行執(zhí)行多個(gè)操作； (8)支持流水線操作 ,取指、譯碼、取操作數(shù)和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行； DSP 具有以下基本結(jié)構(gòu) : (1)哈佛結(jié)構(gòu)。尤以 T1 公司生產(chǎn)的系列 DSP 芯片影響力最大 ,應(yīng)用最為廣泛。而后 ,數(shù)字信號(hào)處理器憑著其特有的靈活性、精確性、穩(wěn)定性、可重復(fù)性、體積小、功耗小、 易于大規(guī)模集成 ,特別是可編程性和易于實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)處理等特點(diǎn) ,給數(shù)字信號(hào)處理帶來(lái)了巨大的發(fā)展機(jī)遇 ,并使得信號(hào)處理手段更加靈活 !功能更加復(fù)雜 ,其應(yīng)用領(lǐng)域也拓展到國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活的諸多方面。通常以額定電壓的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示電壓變動(dòng)的相對(duì)百分值ΔU,即 : ???? UNUUU 21 100％ 系統(tǒng)在同一方向小于 30ms的快速變化不計(jì)入電壓變動(dòng) ,小于 30ms的期間內(nèi) ,同方 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 9 向的電壓均方根值的變動(dòng)只算作一次變動(dòng) ,在單位時(shí)間內(nèi)電壓變動(dòng)的次數(shù)稱為電壓變動(dòng)的頻度。 電壓偏差的測(cè)量 電壓允許偏差是指電力 系統(tǒng)電壓緩慢變化時(shí) ,實(shí)際電壓與系統(tǒng)標(biāo)稱電壓之差。 (2)解析法 :通過(guò)對(duì)信號(hào)觀測(cè)模型進(jìn)行數(shù)學(xué)變換 ,將待測(cè)量 f 或Δ f 表示為樣本值的顯函數(shù)來(lái)估計(jì) ,但精度總體不高。 進(jìn)行頻率測(cè)量的主要算法有 : (1)周期法 :周期法即為零交法。c o s)(2a 式中 k 代表諧波的次數(shù)（ k = 1 , 2 ,3 , . . . ），積分離散化后可得：。為解決以上問(wèn)題，本文選用 TMS320F28335 數(shù)字信號(hào)處理芯片 為測(cè)量系統(tǒng)的核心，以提高三相電參數(shù)的測(cè)量速度和精度。根據(jù)被采集信號(hào)的不同，數(shù)據(jù)采集可分為直流采樣和交流采樣兩大類。 低通