【正文】 軟件抗干擾技術(shù)所研究的主要內(nèi)容，其一是采取軟件的方法抑制疊加在模擬輸入信號(hào)上噪聲的影響，如數(shù)字濾波器技術(shù)：其二是由于干擾而使運(yùn)行程序發(fā)生混亂，導(dǎo)致程序亂飛或陷入死循環(huán)時(shí)，采取使程序納入正軌的措施，如軟件冗余、軟件陷阱、“看門狗”技術(shù)。返回格式：幀頭 +35+記錄 1+記錄 2 + ? +校驗(yàn)和 +幀尾 （ 異常記錄共 30 個(gè)，不足 30 個(gè)時(shí)用 00 填充 ） 。一幀一幀的傳送 給上位機(jī)。為使總線上的節(jié)點(diǎn)均有機(jī)會(huì)發(fā)送，有些總線采用 “主從方式 ”，這種方法使總線的利用率較低，且從節(jié)點(diǎn)消息發(fā)送的等待時(shí)間較長(zhǎng)。 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出 品的 5l 系列兼容單片機(jī) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，因?yàn)镃 語言很好的結(jié)構(gòu)性和模塊化，更容易閱讀和維護(hù)。 需要初始化的 CAN 控制寄存器有：模式寄存器、時(shí)分寄存器、接收代碼寄存器、屏蔽寄存器、總線定時(shí)寄存器、輸出控制寄存器等 。 (5)CAN 總線采用監(jiān)視總線，循環(huán)冗余校驗(yàn)、位填充和報(bào)文格式檢查等措施，保證了極低的信息出錯(cuò)率。 CAN 以差動(dòng)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送，其總線有顯性 （ 邏輯 0） 和隱性 （ 邏輯 1） 兩種狀態(tài)。n)。c0。 void delay(void) } else if((overload_flag == 1)amp。amp。 //總功率閾值 type_threshold=200。 float powerNum。 如果有惡性負(fù)石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 載接入，系統(tǒng)跳閘，拔除惡性負(fù)載后，系統(tǒng)恢復(fù)供電。而投 入非線性負(fù)載，則會(huì)增加總電流的諧波分量。通過開關(guān) S 的動(dòng)作來表示負(fù)載的投入。 在負(fù)載識(shí)別中，把負(fù)載波形經(jīng)過 FFT 處理以后的特定頻率的幅值作為系統(tǒng)的輸入。原則上講，傳統(tǒng)上使用 傅立葉分析的地方，都可以用小波分析取代。 (3)建立正確的數(shù)學(xué)模型，它是關(guān)系到系統(tǒng)性能好壞的重要因素。 CAN 控制器芯片有兩種：一種是獨(dú)立的，一種是和微控制器集成在一起。本系統(tǒng)一共用 到了五個(gè)通道分別采集的模擬信號(hào)分別是電壓信號(hào)、電流信號(hào)以及電流的 3 次、 5 次、 7 次諧波信號(hào)。 主要功能 ： (1)存儲(chǔ) 器控制器：支持 FP/EDO/SDRAM/ROM/SRAM 類型的存儲(chǔ)芯片； (2)Cache 存儲(chǔ)控制器與內(nèi)部 SRAM（ 共 8KB） ； (3)DMA控制器：兩通道通用 DMA控制器 ZDMA， 兩通道 DMA橋控制器 BDMA； (4)通用 I/O 端口控制器 （ GPIO） ： 71 個(gè)引腳可以通過編程的方法定義輸入 /輸出功能， 8 個(gè)引腳可以作為外部中斷請(qǐng)求信號(hào)的輸入引腳； (5)UART 控制器：兩個(gè)通道支持基于中斷有 DMA 方式傳送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)位可編程 58 位； (6)多主 IIC 總線控制器：支持串行、 8 位、雙向數(shù)據(jù)傳輸，標(biāo)準(zhǔn)速率 100Kbps，最高方式可達(dá) 400Kbps； (7)IIS 總線控制器：基于 DMA 方式操作，用作音頻信號(hào)接口； (8)PWM 定時(shí)與內(nèi)部定時(shí)器： 5 通道 PWM 定時(shí)器和 1 個(gè)內(nèi)部定時(shí)器，各定時(shí)器均為 16 位； (9)看門狗定時(shí)器： 1 通道 16 位看門狗定時(shí)器，定時(shí)溢出能夠產(chǎn)生中斷請(qǐng)求或系石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 統(tǒng)復(fù)位； (10)中斷控制器：支持多達(dá) 30 個(gè)中 斷源，支持快速中斷和普通中斷兩種方式。 命令處理 Y N 系統(tǒng)初始化 上電 FLASH / CAN 負(fù)載識(shí)別 有無上位機(jī)命令 讀取 中的數(shù) 據(jù)確定運(yùn)行狀態(tài) 電流 電壓采集 功率計(jì)算 開 口中斷 N Y 跳閘 存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 圖 31 系統(tǒng)總流程圖 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 基本工作原理 用電流互感器采集主電路中的電流信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理后送入單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行處理。 系統(tǒng)的總流程圖如圖 31 所示。 熱得快、電爐子等惡性負(fù)載，有些因內(nèi)部構(gòu)造不同，負(fù)載呈螺旋狀特性，既有阻石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 性負(fù)載特征又有感性負(fù)載特征，接入電路后會(huì)出現(xiàn) 3 次諧波和 5 次諧波，但其含量比較小，可以忽略不計(jì)。 (2)阻性負(fù)載： 電流和電壓同步變化，相位差為 “零度 ”，工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量 （ 焦耳熱 ） ，常見的阻性負(fù)載有電爐、電熱杯、電熱毯、飲水機(jī)、白熾燈等 。 (2)對(duì)用電過程中的負(fù)載類型進(jìn)行識(shí)別。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，這類火災(zāi)大部分是由于學(xué)生違章使用熱得快、電爐子等大功率阻性負(fù)載造成的。 20 下傳負(fù)載判斷表 19 CAN 通信數(shù)據(jù)幀格式 18 本章小結(jié) 14 識(shí)別的原理 ３ 負(fù)載分類及其特性 本設(shè)計(jì)主要分為硬件、軟件和通信三大部分，本文詳細(xì)介紹了負(fù)載的種類及特性，負(fù)載的識(shí)別原理及研究方法，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，初步達(dá)到了惡性負(fù)載識(shí)別的目的，從而 消除了 因使用違章電器帶來的安全隱患 ，對(duì)學(xué)生安全用電具有重大意義。計(jì)算機(jī)類負(fù)載接入時(shí)，電路中的 3 次諧波值變化很大。 二、 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 目前市場(chǎng)上的負(fù)載識(shí)別器有 3 種： (1)功率識(shí)別控制器 : 此類識(shí)別器以功率為識(shí)別參數(shù)，超過系統(tǒng)設(shè)定的功率閾值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)跳閘。能識(shí)別出功率較大的純電阻性負(fù)載，并自動(dòng)斷電。為杜絕此類事故的發(fā)生 ,在確保學(xué)生正常用電的前提下，限制大功率阻性負(fù)載的使用，保障學(xué)生用電的安全性是亟待解決的問題。 感性負(fù)載：電流和電壓波形相同相位不同， 電 流滯后電壓一定角度， cosφ 小于零而大于 1，如日光燈。 指導(dǎo)教師簽字 時(shí) 間 年 月 日 摘 要 為避免學(xué)生因使用大功率違章電器導(dǎo)致宿舍用電線路過載過熱而引發(fā)火災(zāi)等嚴(yán)重隱患，設(shè)計(jì)了一種負(fù)載識(shí)別器。 ２ 主要研究?jī)?nèi)容 11 學(xué)生公寓供電電流諧波分析 23 展望 24 致謝 26 附錄 A 外文資料 現(xiàn)在電能越來越緊張，社會(huì)各界都越來越重視安全用電及節(jié)約用電。其中有兩方面非常突出 [1]： (1)集群式供電智能管理系統(tǒng)的下位機(jī)軟件編程。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 本設(shè)計(jì) 主要研究?jī)?nèi)容 及創(chuàng)新點(diǎn) 主要研究?jī)?nèi)容 本設(shè)計(jì) 運(yùn)用單片機(jī)原理與接口技術(shù)、電子線路 CAD、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)、程序設(shè)計(jì)等 [2]，對(duì)公寓用電主回路上負(fù) 載的智能識(shí)別進(jìn)行研究，采用單片機(jī)進(jìn)行處理和控制，準(zhǔn)確地判斷電路中接入 負(fù)載的功率 、電壓、電流、諧波等 特性，從而識(shí)別 出 大功率 阻性負(fù)載 電器并限制其使用， 在節(jié)約用電、減少安全隱患的同時(shí) 又不影響常規(guī)電器的正常使用 。 各類負(fù)載接入電路 后的特點(diǎn) (1)計(jì)算機(jī)類 負(fù)載接入電路后，其電流波形有兩個(gè)尖峰，已完全不同于正弦信號(hào)，包含了大量諧波，奇次諧波都有不同的分量存在，但幅度較大的主要是 9 次諧波，其它諧波的幅度較小。設(shè)置禁用下限值，對(duì)學(xué)生宿舍內(nèi)使用的電器進(jìn)行智能識(shí)別，能自動(dòng)識(shí)別所用電器是常規(guī)電器還是禁用的大功率阻性電器，從而限制大功率禁用電器的使用。 為了提高供電可靠性，電路設(shè)計(jì)時(shí)加了強(qiáng)制開關(guān)。 S3C44B0X 單片機(jī)簡(jiǎn)介 S3C44B0X 是以 ARM7TMDI 為內(nèi)核的高性能 CPU，是 ARM 公司最早為業(yè)界普遍認(rèn)可并且贏得最廣泛應(yīng)用的處理核。 TI 公司生產(chǎn) TLV2548 芯片是一個(gè)共性能、低功耗、高速度的 12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。 VCC5PWDN16FS17A06A17A28A39A410GND15A511SD01SD12SCLK3EOC/INT4CS20CSTART14REFM18REFP19A713A612GNDCT1CT210uFCT3GPD0GPD1GPD2GPD3GPD4GPD5A0A3A5A7V0UT TLV2548圖 32 TLV2548 引腳圖 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 名稱 引腳號(hào) I/O 說明 SDO 1 O A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果通向 ARM的三態(tài)串行輸出端 SDI 2 I 串行數(shù)據(jù)輸入端 SCLK 3 I 外部串行時(shí)鐘輸入端 EOC/（ INT） 4 I 轉(zhuǎn)換結(jié)束或者主處理器中斷 VCC 5 I 電源 A0~A7 6~9 I 需要轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)輸入端，內(nèi)部多路復(fù)用 CSART 14 I 用于控制模擬輸入的開始和啟動(dòng)轉(zhuǎn)換 GND 15 I 用于接地 CS 20 I 片選信號(hào)輸入 通信模塊 系統(tǒng)的通信部分可以實(shí)現(xiàn)下位機(jī)與上位機(jī)之間的通信。 表 31 主要引腳說明 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)概述 軟件設(shè)計(jì) 采用 的是 模塊化設(shè)計(jì)方法，根據(jù)設(shè)計(jì)要求分成相應(yīng)的模塊，然后分頭進(jìn)行，提高軟件設(shè)計(jì)的工作效率。一種負(fù)載識(shí)別理論的新出現(xiàn)或更新都會(huì)促使智能管理系統(tǒng)走上一個(gè)新臺(tái)階。此種方法的不足之處是不能區(qū)分是正弦電壓還是非 正弦電壓，需要通過觀察電壓和電流的波形得到電壓的工作狀態(tài) [6]。利用 FFT 變換來檢測(cè)電力諧波是 一種以數(shù)字信號(hào)處理為基礎(chǔ)的測(cè)量方法 ,其基本過程是對(duì)待測(cè)信號(hào) （ 電壓或電流 ） 進(jìn)行采樣，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換，再用計(jì)算機(jī)進(jìn)行傅里葉變換，得到各次諧波的幅值和相位系數(shù)。由于學(xué)生公寓的非線性負(fù)載主要為計(jì)算機(jī)、熒光燈、電視機(jī)等，這三類非線性負(fù)載電流脈沖和諧波相位是基本重合的，因此非線性負(fù)載 Z1的投入只會(huì)使供電電流 iL(t)諧波增加，而不會(huì)抵消原有的諧波分量。 研究方法 電路的穩(wěn)態(tài)發(fā)生變化時(shí)，首先判斷電路的功率和電流值是否超過設(shè)定的閾值，超過的話系統(tǒng)跳閘，沒有超過，系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行判斷。 float k。 float T。 //增量絕對(duì)值 if(pfm60) { if ( k_voletype_ratio ) { if (fac) resistive_flag = 1。(resistive_flag == 1)) //阻性負(fù)載 if(T50) maligantload_flag=1。 resistive_flag = 0。a)。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 第 5 章 CAN 通信設(shè)計(jì) CAN 總線概述 CAN(Controller Area Network)總 線是一種能有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)，是 80 年代初德國 Bosch 公司為解決現(xiàn)代汽車中眾多測(cè)控儀器間的信息交換而開發(fā)的一種數(shù)據(jù)通信協(xié)議；這是一種多主總線，其使用范圍遍及高速網(wǎng)絡(luò)和低成本多線路網(wǎng)絡(luò)，特別適合工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。據(jù)此 ,可以將各節(jié)點(diǎn)分成不同的優(yōu)先級(jí)，以滿足不同的實(shí)時(shí)