【正文】 泛的應(yīng)用。下面就介紹 DSP和單片機(jī)之間的接口技術(shù)。這些產(chǎn)品一般都具有較高的時(shí)鐘頻率和較大的存儲(chǔ)空間，而且還能運(yùn)動(dòng)嵌入式操作系統(tǒng)。每一種又分為標(biāo)準(zhǔn)型和增強(qiáng)型。其中數(shù)據(jù)線 8根（ HD0～ HD7） ,其余 10根都是控制線，如表 1所列。時(shí)序見(jiàn)圖 1，即下降沿傳輸開(kāi)始，上升沿傳輸結(jié)束。但是，主動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)相位要求較為嚴(yán)格，要求系統(tǒng)具有極 強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，否則由于相位滯后，控制效果將會(huì)受到嚴(yán)重影響。 控制策略及控制器 控制策略 根據(jù)系統(tǒng)各部分?jǐn)?shù)學(xué)模型可計(jì)算出控制電壓輸出，如式（５）所示。 控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 位移傳感器（ PSD）輸出信號(hào)經(jīng)由信號(hào)處理電路、加速度傳感器輸出信號(hào)經(jīng)由電荷放大器后，再分別通過(guò) TMS320F2407中的 A/D 轉(zhuǎn)換器輸入到 DSP核心中。為了不增加系統(tǒng)復(fù)雜度，從擴(kuò)充的數(shù)據(jù) RAM中分出一塊作為調(diào)試時(shí)的程序 RAM。 微控制器，除了具有標(biāo) 準(zhǔn) 8051 的數(shù)字外設(shè)部件之外，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其它數(shù)字外設(shè)及功能部件，減少了系統(tǒng)的外圍元件，有利于提高系統(tǒng)的抗干擾能力。每個(gè)系統(tǒng)都能有效地管理模擬和數(shù)字外設(shè)，可以關(guān)閉暫時(shí)不工作的外設(shè)以降低功耗?？紤]到一次回路電流高達(dá) 50kA/75kA，進(jìn)入 A/D轉(zhuǎn)換器的電流信號(hào)范圍較大，為了提高精度和采樣分辨率，把電流信號(hào)分為小信號(hào)和大信號(hào)兩組，對(duì)于小信號(hào)利用硬件電路進(jìn)行放大處理，而大信號(hào)直接輸入。另一種方式為測(cè)量接地電流。瞬動(dòng)短路故障采用峰值采樣，考慮抗尖峰干擾，信號(hào)處理時(shí)間為雙周期 ，短路故障電流較大時(shí)瞬動(dòng)處理較快。嵌入式系統(tǒng)采用流水線結(jié)構(gòu)，處理能力大大提高，峰值性能可達(dá) 25MIPS。該調(diào)試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲(chǔ)器和寄存器，支持?jǐn)帱c(diǎn)、單步、運(yùn)行和停機(jī)命令。擴(kuò)展的中斷系統(tǒng)向嵌入式系統(tǒng)提供 22 個(gè)中斷源，允許大量的模擬和數(shù)字外設(shè)中斷微控制器。系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)高效的鍵盤顯示管理芯片 BC7281，利用 3 個(gè)信號(hào)線便完成了主要的面板顯示和按鍵操作。 為了滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性需要，需由一時(shí)鐘電路給系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)。主程序開(kāi)始上電初始化，配置 I/O端口，系統(tǒng)自檢，然后進(jìn)行 FFT對(duì)電壓、電流的采樣數(shù)據(jù)處理，求取各項(xiàng)電路參數(shù)，并判斷是否有故障需要進(jìn)行延時(shí)脫扣。定時(shí)器 1中斷作為延時(shí)時(shí)間計(jì)數(shù)和刷新顯示計(jì)數(shù)及其它的計(jì)數(shù)。 TMS320C54xx是 TI公司針對(duì)音頻信號(hào)處理領(lǐng)域推出的一種定點(diǎn)DSP系列芯片，已經(jīng)在很多語(yǔ)音信號(hào)處理系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。下面就介紹 DSP和單片機(jī)之間的接口技術(shù)。這些產(chǎn)品一般都具有較高的時(shí)鐘頻率和較大的存儲(chǔ)空間，而且還能運(yùn)動(dòng)嵌入非侵入式（不占用片內(nèi)資源）、全速、在系統(tǒng)調(diào)試。如有需要，時(shí)鐘源可以在運(yùn)行時(shí)切換到外部振蕩器。 顯示曾采用液晶顯示方案，但是由于液晶顯示在高溫和振動(dòng)情況下容易損壞，特別是在部分現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較暗時(shí)，控制器是否正常運(yùn)行不便監(jiān)察，因此，采用 LED顯示。由于其中兩個(gè)按鍵要求有連續(xù)按鍵功能，因此單獨(dú)接到系統(tǒng)的普通 I/O口上。 INT1是電壓方波中斷， INT2是電流方波中斷，兩個(gè)外部中斷通過(guò)定時(shí)器 0經(jīng)過(guò)處理得到電路的頻率和功率因數(shù)。定時(shí)器 3中斷中進(jìn)行電壓、電流采樣和瞬時(shí)脫扣處理，基于同樣的原因，采樣的數(shù)據(jù)處理應(yīng)該放在主程序里完成。主從設(shè)備之間也要以一定的方式接口，來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。而且 Intel通過(guò)授權(quán) 51內(nèi)核，出現(xiàn)很多第三方生產(chǎn)的 51系列產(chǎn)品。它分為 HPI8和 HPI16，分別針對(duì)具有 8位和 16位數(shù)據(jù)線的單片機(jī)。 大連海洋大學(xué)?？飘厴I(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 智能時(shí)間控制器設(shè)計(jì) 12 HPI8總共有 18根信號(hào)線。主程序主要完成鍵盤輸入（采用查詢方式）、數(shù)據(jù)處理及顯示刷新、故障檢測(cè)及處理和故障脫扣等功能；中斷服務(wù)程序主要完成電壓、電流的采樣、頻率、功率因數(shù)的計(jì)量以及瞬時(shí)故障檢測(cè)和連續(xù)按鍵等功能。 INT1 是電壓方波中斷， INT2 是電流方波中斷，兩個(gè)外部中斷通過(guò)定時(shí)器 0 經(jīng)過(guò)處理嵌入式系統(tǒng)內(nèi)部有一個(gè)能獨(dú)立工作的時(shí)鐘發(fā)生器，在復(fù)位后被默認(rèn)為系統(tǒng)時(shí)鐘。在智能控制器多任務(wù)實(shí)時(shí)系統(tǒng)時(shí)，這些增加的中斷源是非常有用的。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，用戶使用控制器面板上的鍵盤或者上位機(jī)和編程器的通訊 可進(jìn)行定位顯示、電流整定值調(diào)整、延時(shí)脫扣時(shí)間調(diào)整、試驗(yàn)、存儲(chǔ)、復(fù)位等各項(xiàng)操作。 軟件主要由主程序和中斷服務(wù)程序兩部分組成。在控制過(guò)程中，先以估算值作為初始值，再以一定控制算法（自整定 PID），根據(jù)加速度反饋，對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)校 位移傳感器（ PSD）輸出信號(hào)經(jīng)由信號(hào)處理電路、加速度 傳感器輸出信號(hào)經(jīng)由電荷放大器后，再分別通過(guò) TMS320F2407中的 A/D 轉(zhuǎn)換器輸入到 DSP核心中。為了防止中斷及顯示沖突，刷新顯示及延時(shí)程序放在主程序里完成。在這些系統(tǒng)中，通常包含 DSP和單片機(jī)兩個(gè)子系統(tǒng)。 這里單片機(jī)選擇的是 MCS51系列。這些都極大地提高式中，ｓ為相對(duì)位移ｕ－ｘ， s和 s分別為相對(duì)位移的一次微分和二次微分。 DSP核心根據(jù)加速度反饋修正控制參數(shù)，由位移輸入計(jì)算出控制量，進(jìn)行 PWM調(diào)制后送到 PWM功率驅(qū)動(dòng)部分，由功率驅(qū)動(dòng)部分驅(qū)動(dòng)電磁作動(dòng)器進(jìn)行振了它的性能，擴(kuò)大了它的應(yīng)用范圍。兩值得的區(qū)別在于標(biāo)準(zhǔn)型只可以訪問(wèn)固定的地址空間 PWM接口程序?qū)崿F(xiàn) PWM初始化，控制輸出的 PWM調(diào)制、 載波頻率、死區(qū)寬度等參數(shù)的功能。 傳感器處理電路及 A/D 變換加速度傳感 器和位移傳感器輸出需進(jìn)行預(yù)處理后再進(jìn)行 A/D 變換。商品化的 PWM驅(qū)動(dòng)器體積龐大、價(jià)格昂貴，在此采用了自制的小功率 PWM驅(qū)動(dòng)器，其電路圖如圖４所示。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，用戶使用控制器面板上的鍵盤或者上位機(jī)和編程器的通訊可進(jìn)行定 位顯示、電流整定值調(diào)整、延時(shí)脫扣時(shí)間調(diào)整、試大連海洋大學(xué)?？飘厴I(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 智能時(shí)間控制器設(shè)計(jì) 14 驗(yàn)、存儲(chǔ)、復(fù)位等各項(xiàng)操作。 軟件主要由主程序和中斷服務(wù)程序兩部分組成。中斷服務(wù)程序主要包括各個(gè)定時(shí)器中斷和兩個(gè)外部中斷 INTINT2。定時(shí)器 2中斷作為和上位機(jī)及編程器的串行通訊。 DSP 系統(tǒng)作為從設(shè)備，完成采樣、計(jì)算等功能； 單片機(jī)系統(tǒng)作為主設(shè)備，完成交互界面的控制。 51系列是一種很經(jīng)典的單片機(jī)， 20多年來(lái)一直久盛不衰。 DSP 芯片中的 HPI（主機(jī)接口）是為了滿足 DSP 與其它的微處理器接口而專門設(shè)計(jì)的。所有可屏蔽中斷分為六級(jí)（ INT1－ INT6），如圖 6 所示。最小轉(zhuǎn)換周期可達(dá)到 500ns（ 2MHZ）， PWM亦有較高響應(yīng)速度，經(jīng)過(guò)測(cè)試， A/D 轉(zhuǎn)換器和 PWM 完全可以滿足要求。為了提高測(cè)量和控制精度，必須消除信號(hào)中的噪聲和干擾。采用基于信號(hào)完整性分析的軟件方法，每路信號(hào)在 20ms 時(shí)間窗內(nèi)被采樣后，如果未受干擾，應(yīng)能恢復(fù)為一個(gè)完整的正弦波。傳感器處理電路及 A/D變換加速度傳感器和位移傳感器輸出需進(jìn)行預(yù)處理后再進(jìn)行 A/D變換。商品化的 PWM驅(qū)動(dòng)器體積龐大、價(jià)格昂貴，在此采用了自制的小功率 PWM驅(qū)動(dòng)器，其電路圖如圖４所示。算法先根據(jù)式（ 5）估算出各個(gè)系數(shù)的值，運(yùn)用 PID 算法根據(jù)隔振對(duì)象加速度反饋輸入依次對(duì)各系數(shù)進(jìn)行 校正，得到最優(yōu)的控制參數(shù)。 中斷控制 根據(jù)系統(tǒng)控制要求， A/D 需定時(shí)采樣隔振對(duì)象加速度和相對(duì)位移信號(hào)，為提高效率， A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果以中斷方式讀取。中斷產(chǎn)生時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)通用中斷向量表自動(dòng)跳到該中斷所屬級(jí)別的 GISR 中，在 GISR 中，讀取外設(shè)中斷向量寄存器 PIVR 的值，根據(jù)外設(shè)中斷向量表，使程序跳轉(zhuǎn)到中斷對(duì)應(yīng)的 SISR 中。A/D轉(zhuǎn)換接口程序包括 A/D轉(zhuǎn)換初始化、轉(zhuǎn)換的通道選擇、定時(shí)啟動(dòng)和數(shù)據(jù)讀取等部分。 DSP工作在 30MHZ時(shí)鐘下時(shí)，速度為 30MIPS，故控制算法要求不能超過(guò) 3000 條匯編指令，由于控制算法的簡(jiǎn)化和去除了浮點(diǎn)運(yùn)算，實(shí)際程序沒(méi)有超過(guò) 2020條指令。在芯片的選擇上，考慮盡可能采用較小的芯片封裝，優(yōu)先采用抗干擾性能較好的串口通訊的外圍元件，同時(shí)減少外圍元件，使電路板布線簡(jiǎn)單，布局合理，以提高穩(wěn)定性；在采樣電 路和電源部分的設(shè)計(jì)中，采用了多級(jí)跟隨器和高頻濾波電路，力圖提高系統(tǒng)抗干擾能力［ 3］。用過(guò)零監(jiān)測(cè)法、對(duì)稱檢查法、周期性檢查法及單調(diào)性檢查可以判別已采集信號(hào)與完整正弦模板間的差距。因此，對(duì)每路信號(hào)的采樣點(diǎn)逐點(diǎn)進(jìn)行比較運(yùn)算，保留那些相鄰數(shù)據(jù)差值小于增量最大值的采樣值，否則用上一次值替代。還有感謝學(xué)校個(gè)我們一個(gè)學(xué)習(xí)的場(chǎng)所。 大連海洋大學(xué)?？飘厴I(yè) (論文 ) 智能時(shí)間控制器設(shè)計(jì) 22 參考文獻(xiàn) ［ 1］夏天偉 (Xia Tianwei).智能脫扣 器的研究 (The research of intelligent r elease)［ J］ .電工技術(shù)雜志 (Electrotechnical Journal),2020,(4):2325 ［ 2］王富東 (Wang Fudong).智能化斷路器的開(kāi)發(fā) (Development of intelligent circuit breaker)［ J］ .低壓電器 (Low Voltage Apparatus),2020,(2):1316 ［ 3］梅 雪，吳為麟 (Mei Xue,Wu Weilin).一種新型的智能控制器 (A new kind o f intelligent release)［ J］ .機(jī)電工程 (Mechanical and Electrical Engineering Magazine),2020,20(4):5355 ［ 4］李 剛 (Li Gang).與 8051兼容的高性能、高速單片機(jī) C8051Fxxx(Highpowe red、 highspeed single chip microputer patible with 8051C8051Fxxx)［ M］ .北京：北京航空航天大學(xué)出版社 (Beijing:Press of BUAA),2020 ［ 5］謝佶，吳為麟 (Xi e Jijun,Wu Weilin).新型 KT智能控制器 (New type of KT intelligent controller)［ J］ .低壓電器 (Low Voltage Apparatus),2020,(2):2831 ［ 6］顧 潔，邱 濤 (Gu Jie,Qiu Tao).斷路器控制回路動(dòng)作過(guò)程的 CAI課件設(shè)計(jì) (D esign of the CAI courseware for the process of the breaker control circuit)［ J］ .電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào) (Proceedings of the CSUEPSA),2020,14(2):6470 ［ 7］何建軍 (He Jianjun).接線可靠性評(píng)估中斷路器的 Markov 可靠性等效模型 (Ma rkov reliability equivalent model of breakers in reliability evaluation of the m ain wirings)［ J］ .電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào) (Proceedings of the CSUEPSA),1997,9(3) :1421電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)