【正文】 ， N是數(shù)據(jù)截?cái)嗟拈L(zhǎng)度。顯然， ? 的數(shù)值范圍是 ? ?,? ，它是以原點(diǎn)為對(duì)稱的。多項(xiàng)式逼近是一種近似計(jì)算復(fù)雜連續(xù)函數(shù)值的數(shù)值方法。 在對(duì)幅值進(jìn)行修正時(shí)，直接對(duì) 1k 和 2k 兩根譜線進(jìn)行加權(quán)平均，從而計(jì)算出實(shí)際的峰值點(diǎn)的幅值。這樣修正算法的計(jì)算公式可改寫(xiě)為： 1 2 22 1 0 2 2( ) ( . . . )llA N y y b b b???? ? ? ? （ ） 式中 0b ， 2b ... 2lb 為多項(xiàng)式的偶次項(xiàng)系數(shù)。 而在存在諧波的非正弦情況 F，有功功率定義為： 01TP uidtT? ? （ ） 11 經(jīng)離散化后，以一個(gè)周 期內(nèi)有限個(gè)采樣電壓和電流瞬時(shí)值來(lái)代替一個(gè)周期內(nèi)連續(xù)變化的電壓和電流函數(shù)值，則單相有功功率離散化后得： 101 ( ) ( )NnP u n i nN??? ? （ ） 其中： P有功功率 N個(gè)周期內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù) )(nu 、 )(ni 電壓、電流瞬時(shí)采樣值 三相總的有功功率為各單相有功功率之和 : 1 1 10 0 01 ( ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) )N N Na a b b c cn n nP u n i n u n i n u n i nN? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? （ ） 單相視在功率的測(cè)量： IUS ?? （ ） 其中： U、 I電壓、電流有效值 視在功率為各單相視在功率之和： A A B B C CS U I U I U I? ? ? () 無(wú)功功率 為 ： 22 PSQ ?? （ ） 根據(jù)已經(jīng)所得的有功功率和視在功率，可得功率因數(shù)： cos( ) PS? ? （ ） 本章小結(jié) 本章主要 從理論上分析了本裝置所需測(cè)量的電壓／電流有效值、功率 等的測(cè)量原理，并給出了具體計(jì)算公式 。兩部分之間通過(guò)串口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸 數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)是整個(gè)測(cè)試裝置設(shè)計(jì)中 最為重要的一部分，儀器的絕大部分測(cè)試功能都依靠這一部分來(lái)實(shí)現(xiàn)。 存儲(chǔ)器模塊：由 SDRAM芯片 HY57v6432200CT和 FLASH芯片 39VF400A組成。 鍵盤和顯示電路 :是人工干預(yù)系統(tǒng)的主要手段，與顯示器同屬人機(jī)通信部分。 由電流互感器副邊輸出的是交流信號(hào)，存在正負(fù)特性。測(cè)頻電路設(shè)計(jì)如圖 所示： 選擇三相電壓電流 6路信號(hào)的其中一路作為基準(zhǔn)進(jìn)行跟蹤，這里選擇 1 路電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)首先經(jīng)過(guò)前端由 LM324 構(gòu)成的射極跟隨器，射極跟隨器起緩沖、隔離、提高帶載能力的作用，然后通過(guò)由 LM339 構(gòu)成的過(guò)零比較電路將其轉(zhuǎn)換成與電壓信號(hào)頻率相同的方波信號(hào)以采集頻率信息。這得益于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時(shí)，本裝置在設(shè)計(jì)中，需要在 5個(gè)周波中采樣 1024個(gè)點(diǎn)，采樣頻率需要大于 10500Hz。同 步采樣模塊一般采用多個(gè)采樣保持器、多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和高速分辨率的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換囂來(lái) 15 構(gòu)成，這樣構(gòu)成硬件開(kāi)銷很大，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，且同步效果不一定理想，如果能找到合適的 A／ D轉(zhuǎn)換芯片，具有 6通道，且 6通道能夠同時(shí)采樣，則可以省去多個(gè)采樣保持器、多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，使設(shè)計(jì)工作大為簡(jiǎn)化，且使準(zhǔn)確度得到保證。當(dāng)三個(gè)保持信號(hào)同時(shí)被選通時(shí)，六通道同步采樣。 A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)果為 16位，數(shù)據(jù)輸出方式很靈活，分別由 BYTE、 ADD與地址線 A2A1A0的組合控制。所以可以直接輸入到 AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換。 ADS8364采用 +5V模擬電源 (AVDD)和數(shù)字電源 (DVDD)。 TMS320VC55X是 TI公司推出的新一代定點(diǎn) DSP芯片， TMS320VC5502就是基于這一代 CPU處理核的定點(diǎn) DSP芯片。 16 的主要外設(shè) TMS320VC5502內(nèi)部集成了許多外圍設(shè)備，以便于控制與片外的存儲(chǔ)器、 協(xié) 處理器、主機(jī)及串行設(shè)備的通信。 HPI是一個(gè) 8／ 16位的并行接口，可訪問(wèn) C5502內(nèi)部存儲(chǔ)器的 32K字， HPI支持對(duì)一系列主處理器的無(wú)縫連接。 (4)一個(gè) 16bit的 ALU，與 40比特的 ALU并行運(yùn)算。 (8)32Kxl6bit的片內(nèi) RAM，分為 8塊 4K 16bit的雙訪問(wèn) RAM (9)16Kxl6bit的片內(nèi) ROM，支持多種自舉裝載模式。 (13) I／ 0電壓， 。 TMS320VC5502內(nèi)外空間都統(tǒng)一編址，整個(gè) EMIF空間分為四個(gè)部分 CE0CE3，每個(gè) CE空間彼此獨(dú)立，可以進(jìn)行不同的訪問(wèn)控制，每個(gè)空間的大小為 4M字節(jié)片內(nèi)的存儲(chǔ)器自動(dòng)跳過(guò)。本系統(tǒng)中采用 SDRAM作為外接存儲(chǔ)器之一，它是 DSP單元存儲(chǔ) A／ D轉(zhuǎn)換后的采樣數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)運(yùn)算輸出的中間及最終結(jié)果的場(chǎng)所。 FLASH 接口電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)是一個(gè)需要脫機(jī)運(yùn)行的 DSP 系統(tǒng)，用戶代碼需要在加電后自動(dòng)裝載運(yùn)行。 FLASH 是一種高密度、非易失性的電可擦寫(xiě)存儲(chǔ)器，而且單位存儲(chǔ)比特的價(jià)格比傳統(tǒng)的 EPROM 要低，十分適合于低功耗、小尺寸和高性能的便攜式系統(tǒng)。 本儀器選用的 DSP芯片 TMS320VC5502中帶有通用異步串行通信。鍵盤是最簡(jiǎn)單的輸入設(shè)備，是人工干預(yù)計(jì)算機(jī)的主要手段，與顯示器同屬人機(jī)通信部分。在執(zhí)行鍵功能程序時(shí)，處理器不再響應(yīng)鍵輸入要求。 按鍵設(shè)置在行列線交叉點(diǎn)上，行、列線分別連接到按鍵開(kāi)關(guān)的兩端。其中， VC5502 的 IOPB0～ IOPB7用作數(shù)據(jù)接口，與液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)線 DB0～ DB7 相連 ，完成與 SEDl335 問(wèn)的數(shù)據(jù)傳送； IOPA4 與／ WR 相連，寫(xiě) SEDl335 時(shí)，置 IOPA4 為低； IOPA5 與瓜 D 相連，讀 SEDl335 時(shí)，置 IOPA5 為低； IOPA6 與／ CS 相連作為片選，訪問(wèn) SEDl335 時(shí)，置 IOPA6 為低； IOPA7 與 A0 相連，通過(guò)對(duì) IOPA7 寫(xiě) O 或 1，與 IOPA4 和 IOPA5配合來(lái)控制實(shí)現(xiàn)對(duì) SEDl335 接口部指令輸入緩沖 器、數(shù)據(jù)輸入緩沖器、數(shù)據(jù)輸出緩沖器和標(biāo)志寄存器的訪問(wèn)。通過(guò)各模塊的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力參數(shù)測(cè)試儀的硬件電路。 對(duì)于采樣數(shù)據(jù)讀取中斷和串口接收中斷，中斷的優(yōu)先級(jí)設(shè)置為采樣數(shù)據(jù)讀取中斷的優(yōu)先級(jí)高于串口接收中斷。 引 導(dǎo) 程 序 入 口采 集 次 數(shù) 到 ？向 上 位 機(jī) 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) ？調(diào) 用 數(shù) 據(jù) 處 理 子 程序采 集 數(shù) 據(jù)程 序 初 始 化調(diào) 用 串 行 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 子程 序NYNY啟 動(dòng) 定 時(shí) 器 0 圖 主程序流程圖 22 數(shù)據(jù)采集程序 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，由 TMS320VC5502片上定時(shí)器 0輸出觸發(fā)信號(hào)，作為 AD轉(zhuǎn)換的啟 動(dòng)信號(hào)。 程序如圖 。頻域的計(jì)算中， 先計(jì)算頻率，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行加窗處理，接下來(lái)完成 諧波的計(jì)算。接收和發(fā)送流程如圖 和 所示： 25 中 斷 入 口從 接 收 緩 沖 寄存 器 U RRBR中讀 取 數(shù) 據(jù)結(jié) 束 圖 中斷接收流程圖 將 待 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 按 通 信規(guī) 約 組 織 成 數(shù) 據(jù) 幀將 數(shù) 據(jù) 寫(xiě) 入 發(fā) 送 保 持寄 存 器 U R T H R 中返 回根 據(jù) 標(biāo) 志 位 的 值 取 出不 同 參 數(shù) 的 計(jì) 算 結(jié) 果標(biāo) 志 位 0YN 圖 發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖 異步通信中，數(shù)據(jù)發(fā)送端以固定的字符格式發(fā)送數(shù)據(jù)，每個(gè)字符包括 1 個(gè)起始位、 58 個(gè)數(shù)據(jù)位、 1個(gè)奇偶校驗(yàn)位和 1～ 2 個(gè)停止位。包括鍵盤與液晶顯示程序設(shè)計(jì)等。 第 5 章系統(tǒng) 誤差 分析 誤差分析 測(cè) 試儀器的精確度是衡量?jī)x器特性的主要指標(biāo)，測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量誤差分為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，它們存在于測(cè)量的各個(gè)環(huán)節(jié)之中。這部分電路產(chǎn)生的誤差具有一定的非線性性質(zhì)。本裝置中模數(shù)轉(zhuǎn)換采用16位 AD轉(zhuǎn)換器 ADS8364，能分辨出滿刻度的 ％。這兩部分誤差均是由于元件參數(shù)和材料特性的離散性造成的。在此基礎(chǔ)上，將日益廣泛應(yīng)用的數(shù)字信號(hào)處理芯片與 數(shù)據(jù)處理算法有效地結(jié)合起來(lái)，設(shè)計(jì)了基于 DSP的 智能電力參數(shù)測(cè)試儀 。 完成了相關(guān)軟件的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理和通信的功能， 系統(tǒng)程序采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想 。 電參數(shù)測(cè)量?jī)x一般工作在電、磁干擾比較嚴(yán)重，多種干擾并存的復(fù)雜場(chǎng) ，例如：本系統(tǒng)在硬件抗干擾和諧波 處理方面存在著 缺陷、由于時(shí)間問(wèn)題，軟件程序只編寫(xiě)了 A/D轉(zhuǎn)換的程序等 29 參考文獻(xiàn) [1] 盧勝利 .智能儀器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [M].重慶 :重慶大學(xué)出版社， 20xx [2] 魏偉 .多功能電參數(shù)測(cè)量?jī)x [P].中國(guó) 專利 ： CN20xx30207， 20xx108 [3] 肖湘寧 .電能質(zhì)量分析與控制 [M].北京 :中國(guó)電力出版社， 20xx [4] 邱關(guān)源 .電路 [M].北京 :高等教育出版社， 1999 [5] 魏偉 .數(shù)字儀表的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)研究 [J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù) ,:125127 [6] 李芙英 .用準(zhǔn)同步離 Fourier 變換實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度諧波分析 [J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)， 1999， 39(5): 3440 [7] 張斌 .基于變換的電能質(zhì)量分析方法 [J].電網(wǎng)技術(shù)， 20xx,25(1): 2629 [8] 魏偉 . 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