【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 ,電流損耗分別為 24mA 和 29mA。 IEEE 802. 15. 4 標準的 MAC 硬件支持。備用信道抑制 :54 dB。其產品目標在于滿足各種應用中 ZigBee/IEEE 802. 15. 4 與專有無線系統(tǒng)的要求，包括工業(yè)監(jiān)控、家庭與樓宇自動化、機頂盒、遠程控制以及無線傳感器網絡。具體電路如下圖 所示。 ADC模擬 /內核地 (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 時鐘電路 JTAG 仿真接口 :TMS320F28335 具有符合 標準的片內邊界掃描仿 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 22 真接口 (JTAG),仿真器通過該接口可以直接訪問 CPU的內部 寄存器 !掛在 CPU總線上的設備以及內置模塊的寄存器。 時鐘電路： F28335 的時鐘發(fā)生器提供兩種可選的時鐘源 :一是在 X1 和 X2 引腳間接加一個晶振來啟動內部振蕩器 ,此時 XCLKIN 接地 。它可有效地處 理數(shù)學運算和系統(tǒng)控制任務 ,而這些多重任務在以往的系統(tǒng)控制中需要另一個微控制器來完成。片上 256Kx16的 Flash存儲器、 34Kx16的 SARAM存儲器 (M0,M1,L0，L1， L2， L3， L4， L5， L6， L7)、 1Kxl6 的 TPROM 和 5Kxl6 的 Boot ROM。其性能指標較 TMS32OF28X 系列的其他型號有很大的提高 ,主要特色有 : (1)采用高性能的靜態(tài) CMOS 技術 ,主頻達 150MHz,其浮點核的運算速度最高為 3O0MFLOPS(百萬浮點指令 /秒 )； (2)易于開發(fā) ,浮點算法的軟件程序語法和高級語言的語法十分相近 ,開發(fā)環(huán)境集成度高 ,可以通過 GEL 實時觀察所有寄存器 ,有豐富的模塊函數(shù)可以調用 ,無 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 20 需自己編寫模塊設置函數(shù)； (3)支持簡易操作 系統(tǒng) (DSP/BIOS),方便開發(fā)多任務的應用程序； （ 4）增強型控制外設，多達 18個脈寬調制 (PWM)輸出，高達 6 個支持 150ps微邊界定位 (MEP)分辨互率的高分辨率脈寬調制器 (HRPWM)輸出，高達 6 個事件捕捉輸入，多達兩個正交編碼器接口，高達 8 個 32 位定時器 (6 個 eCAP 以及 2 個eQEP）； （ 5）串行端口外設：多達 2個控制器局域網 (CAN)模塊，多達 3個 SCI (UART)模塊，高達 2 個 McBSP 模塊 (可配置為 SPI），一個 SPI 模塊，一個內部集成電路(12C)總線； （ 6） 多達 88 個具 有輸入濾波功能可單獨編程的多路復用通用輸入輸出(GPIO)引腳 ， JTAG 邊界掃描支持，高級仿真特性，分析和斷點功能，借助硬件的實時調試； （ 7）開發(fā)支持包括： ANSI C/C++編譯器 /匯編語言 /連接器。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（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)字信號處理模塊設計 芯片特點 TMS320F28335 數(shù)字信號處理器是 Tl 公司的一款 TMS320F28x 系列浮點 DSP控制器。AD7656 的高壓模擬輸入結構需要 VDD 和 VSS 雙電源。三個 CONVST 信號全部連在一起時，允許對所有六個 ADC 進行同步采樣?？赏ㄟ^ 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 種型號的 A/D 轉換器件的價格，選擇AD7656 高性能六路 16位 A/D 采集芯片。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（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)模轉換模塊設計 作為整個系統(tǒng)的核心器件之一， A/D 模數(shù)轉換器件的選擇是決定整個系統(tǒng)精度和性能的重要因素之一，同時 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，也要從整個系統(tǒng)的協(xié)調性方面綜合考慮。以 CD4046 為核心的鎖相電路對過零檢測的輸出信號 Vo2 進行自動跟蹤 ,鎖相倍頻電路如圖 。過零檢測電路的輸出信號位 5V,為了匹配 AD7656 和 DSP的電平 ,信號需要一個光耦隔離作為緩沖。 采用歸一化方法設計該低通濾波器，歸一化低通濾波器原理圖及其頻率響應曲線如下圖 所示。綜合各方面的因素，本設計選用巴特沃斯濾波器。 電能質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。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 理 電 路調 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 控制上 位 機 圖 系統(tǒng)整體框圖 信號調理電路設計 交流電壓變送器以 0～ 5 V的交流電壓作為輸出信號。 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），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特優(yōu)勢。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 12 安全 :ZigBee 提供了數(shù)據完整性檢查和鑒權功能，加密算法采用通用的 AES 一1280。節(jié)點模塊之間具有自動動態(tài)組網的功能，信息在整個 ZigBee 網絡中通過自動路由的方式進行傳輸，從而保證了信息傳輸?shù)目煽啃?。除此之外，每一個 ZigBee 網絡節(jié)點 (FFD)還可在自己信號覆蓋的范圍內，與多個不承擔網絡信息中轉任務的孤立子節(jié)點 (RFD)無線連接。例如，可以通過互聯(lián)網在北京監(jiān)控云南某地的一個 ZigBee 控制網絡。 ZigBee 是一個由可多達 65 000 個無線數(shù)傳模塊組成的無線數(shù)傳網絡平臺，十分類似現(xiàn)有移動通信的 CDMA 網或 GSM 網。它是一種介于無線標記技術與藍牙之間的技術提案，此前被稱作 HomeRF Lite 或 FireFly 無線技術，主要用于近距離無線連接。例如 C54xDSP 的 FIRS指令 ,專門用于 FIR(有限脈沖響應 )濾波運算。 (3)多總線結構。 (2)專用的硬件乘法器。由于這種結構的程序總線和數(shù)據總線分離 ,因而可以在一個機器周期內同時 獲取程序存儲器內的指令字和數(shù)據存儲器內的操作數(shù) ,從而提高了執(zhí)行速度。 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 10 DSP 芯片特點及基本結構 根據數(shù)字信號處理的要求 ,DSP 一般具有如下特點 : (1)在一個指令周期內 ,可完成一次乘法和一次加法； (2)程序和數(shù)據空間分開 ,可以同時訪問指令和數(shù)據； (3)片內具有快速 RAM,通?？梢酝ㄟ^獨立的數(shù)據總線 ,在兩塊芯片中同時訪問； (4)具有低開銷或無開銷的循環(huán)及跳 轉的硬件支持； (5)具有快速的中斷處理和硬件 1/0 接口支持； (6)具有在單周期內操作的多個硬件地址產生器； (7)可以并行執(zhí)行多個操作； (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 具有以下基本結構 : (1)哈佛結構。尤以 T1 公司生產的系列 DSP 芯片影響力最大 ,應用最為廣泛。而后 ,數(shù)字信號處理器憑著其特有的靈活性、精確性、穩(wěn)定性、可重復性、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現(xiàn)自適應處理等特點 ,給數(shù)字信號處理帶來了巨大的發(fā)展機遇 ,并使得信號處理手段更加靈活 !功能更加復雜 ,其應用領域也拓展到國民經濟生活的諸多方面。通常以額定電壓的百分數(shù)來表示電壓變動的相對百分值ΔU,即 : ???? UNUUU 21 100％ 系統(tǒng)在同一方向小于 30ms的快速變化不計入電壓變動 ,小于 30ms的期間內 ,同方 南京工程學院畢業(yè)設計說明書（論文） 9 向的電壓均方根值的變動只算作一次變動 ,在單位時間內電壓變動的次數(shù)稱為電壓變動的頻度。 電壓偏差的測量 電壓允許偏差是指電力 系統(tǒng)電壓緩慢變化時 ,實際電壓與系統(tǒng)標稱電壓之差。 (2)解析法 :通過對信號觀測模型進行數(shù)學變換 ,將待測量 f 或Δ f 表示為樣本值的顯函數(shù)來估計 ,但精度總體不高。 進行頻率測量的主要算法有 : (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：。為解決以上問題，本文選用 TMS320F28335 數(shù)字信號處理芯片 為測量系統(tǒng)的核心，以提高三相電參數(shù)的測量速度和精度。根據被采集信號的不同，數(shù)據采集可分為直流采樣和交流采樣兩大類。 低通