【正文】 dataI[k]=dataI[k]dataR[k+b]*sin_tab[p]+dataI[k+b]*cos_tab[p]。}p=p*j。i。i64。x4=(i/16)amp。 x0=iamp。 } }void FFT(){ int i。char *su=V。char flash *str_DC=DC content/:。define IAVERAGE 16//table defineconst flash float sin_tab[64]={內(nèi)容略}。這說明造成三次諧波污染的主要原因是大量微機(jī)開關(guān)電源的同時(shí)使用。(2)小波分析有“邊緣效應(yīng)”，邊界數(shù)據(jù)處理會(huì)占用較多時(shí)間，并帶來一定誤差。該方法的基本原理是用時(shí)間和頻率的雙線性函數(shù)來表示信號(hào)的能量函數(shù)。 采用更先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)頻域分析方法是分析電能質(zhì)量，特別是諧波的重要方法。 二． 基于鎖相環(huán)的同步采樣技術(shù)抑制頻譜泄漏也可以采用硬件措施。對(duì)同一地點(diǎn)某一時(shí)刻的電壓連續(xù)三次測(cè)量結(jié)果如表5－2所示。CVAVR支持C語(yǔ)言中嵌入式匯編，因此只需要在程序適當(dāng)?shù)牡胤讲迦隺sm(wdr)看門狗復(fù)位指令即可。這樣提高了UART中斷處理的速度，也意味著提高了MCU的效率。 DATA_REGISTER_EMPTY)==0)) { tx_buffer[tx_wr_index]=c。CodeVisionAVR提供的void putchar(char c)函數(shù)和interrupt [USART_TXC] void uart_tx_isr(void)中斷函數(shù)，非常緊湊高效，其代碼如下：// USART Transmitter bufferdefine TX_BUFFER_SIZE 8char tx_buffer[TX_BUFFER_SIZE]。 puts(tempstr)。//temph存放h次諧波含有率 THDU+=mode[i]*mode[i]。 dataR[64]=dataR[64]/64。 //寫1清除標(biāo)志位 ADCSRA=ADCSRA|(16)。TCNT0=0x00。以上是主要變量的定義類型和作用，詳細(xì)的變量定義參見附錄C：諧波分析源程序代碼部分，程序編譯后占用的SRAM空間約為702B。字符串處理上，定義char tempstr[40]。圖3－7 TTL與RS－232電平轉(zhuǎn)換電路4. 諧波分析軟件設(shè)計(jì) 程序總體框架諧波分析軟件部分是整個(gè)系統(tǒng)的靈魂，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，計(jì)算以及通信都通過軟件程序?qū)崿F(xiàn)。但使用單片機(jī)的單輸入通道時(shí)，ADC不能對(duì)電壓信號(hào)的負(fù)半周識(shí)別，因此可以用靜態(tài)偏置的辦法將交流電壓信號(hào)變成隨交流信號(hào)變化的直流信號(hào)。表3－1 時(shí)鐘源的選擇芯片時(shí)鐘選項(xiàng)CKSEL3..0外部晶體/ 陶瓷振蕩器1111 1010外部低頻晶振1001外部RC 振蕩器1000 0101標(biāo)定的內(nèi)部RC 振蕩器0100 0001外部時(shí)鐘0000表3－2 熔絲位低字節(jié)功能表熔絲位低位字節(jié)位號(hào)描述默認(rèn)值BODLEVEL7BOD 觸發(fā)電平1 ( 未編程)BODEN6BOD 使能1 ( 未編程)SUT15選擇啟動(dòng)時(shí)1 ( 未編程)SUT04選擇啟動(dòng)時(shí)0 ( 已編程)CKSEL33選擇時(shí)鐘源0 ( 已編程)CKSEL22選擇時(shí)鐘源0 ( 已編程)CKSEL11選擇時(shí)鐘源0 ( 已編程)CKSEL00選擇時(shí)鐘源1 ( 未編程)由此可以看出需要將熔絲位低位字節(jié)由出廠時(shí)默認(rèn)的值0xE1改寫為0xEE。即這部分不需要任何的外圍零件。2. 如圖3－3所示， AVCC 應(yīng)通過一個(gè)LC (L1，C5)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字電壓源VCC 連接。不過，內(nèi)置的畢竟是RC振蕩，受電源電壓，系統(tǒng)溫度的影響很大。并且在熔絲位里，可以控制復(fù)位時(shí)的額外時(shí)間，故AVR外部的復(fù)位線路在上電時(shí)，可以設(shè)計(jì)得很簡(jiǎn)單：直接拉一只10K的電阻到VCC即可(R0)。 通過將8 位RISC CPU 與系統(tǒng)內(nèi)可編程的Flash 集成在一個(gè)芯片內(nèi)，ATmega32 成為一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)，為許多嵌入式控制應(yīng)用提供了靈活而低成本的解決方案。AVR單片機(jī)內(nèi)部的集成了可以編程的RC振蕩器，要求不高時(shí)可以免去外接的石英振蕩器。} /* END for (3) */} /* END for (2) */} /* END for (1) */}3. 諧波分析系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 硬件電路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)單片機(jī)諧波檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)是完成電力系統(tǒng)電壓信號(hào)的采集存儲(chǔ)，并在單片機(jī)內(nèi)部完成FFT計(jì)算并分析出電壓有效值和電壓的諧波含量，最后通過RS－232串口將結(jié)果上傳給上位機(jī)顯示，因此硬件電路主要由電源、復(fù)位、時(shí)鐘、A/D采集、信號(hào)預(yù)處理電路等幾部分組成。k=k+2*b) /* for (3) */{/* printf(p=%d ,p)。j++) /* for (2) */{ p=1。64點(diǎn)DIT FFT函數(shù)：/************** FFT *******************/for(L=1。第二層循環(huán)：由于第L級(jí)有2L1個(gè)蝶形因子(乘數(shù))，第二層循環(huán)根據(jù)乘數(shù)進(jìn)行控制，保證對(duì)于每一個(gè)蝶形因子第三層循環(huán)要執(zhí)行一次，這樣，第三層循環(huán)在第二層循環(huán)控制下，每一級(jí)要進(jìn)行2L1次循環(huán)計(jì)算。 //xx為倒位序 dataI[xx]=dataR[i]。0x01。for(i=0。 //分別存放采樣點(diǎn)的實(shí)部和虛部double TR,TI,temp。 輸入序列的碼位倒置進(jìn)行N＝8時(shí)的FFT蝶形運(yùn)算時(shí)，輸入序列的排列順序?yàn)閤(0)、x(4)、x(2)、x(6)、x(1)、x(5)、x(3)、x(7)，輸出序列X(k)則為自然順序。共有M個(gè)重復(fù)步驟，每個(gè)步驟中均須完成N/2個(gè)蝶形運(yùn)算。圖2－3 信號(hào)流圖的表示方法當(dāng)N＝4時(shí)FFT的流程圖如圖2－4表示，樣點(diǎn)值通過中間量A、B而得到DFT的X值，即有 (2－17)圖2－4 N＝4的FFT流程圖DFT結(jié)果為 (2－18)通常將樣點(diǎn)數(shù)取為2的乘方。周期性： r為任意整數(shù)(＝1) (2－11)對(duì)稱性： (＝－1) (2－12)的周期性和對(duì)稱性如圖2－2表示：圖2－2 的對(duì)稱性和周期性具有N個(gè)樣點(diǎn)的DFT，可以根據(jù)k的奇、偶分為兩組來取和。這些算法統(tǒng)稱為快速傅立葉變換，既FFT。的離散頻譜以周期重復(fù)，譜線間隔為。當(dāng)時(shí)域中函數(shù)作周期變化時(shí)，其傅立葉變換的頻譜呈現(xiàn)離散性；而當(dāng)時(shí)域中函數(shù)是離散型的離散信號(hào)時(shí)，其傅立葉頻譜則是周期性的。采樣定理滿足了最低取樣速度，即當(dāng)滿足2時(shí)，根據(jù)采樣點(diǎn)上的樣本值，可以唯一的確定原信號(hào)。改技術(shù)由于快速算法的出現(xiàn)迅速的得到發(fā)展，從而產(chǎn)生的快速傅立葉變換(FFT)已經(jīng)成為現(xiàn)代諧波測(cè)量技術(shù)和信息處理的主要數(shù)學(xué)工具[7]。四．用CVAVR等工具開發(fā)諧波測(cè)量完整的程序，計(jì)算出電壓有效值和21次以下的各次諧波含量及總波形畸變率。大功率整流或變頻裝置也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波電流，對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染，同時(shí)也使功率因數(shù)降低。電能質(zhì)量問題按產(chǎn)生和持續(xù)時(shí)間可分為穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問題和動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問題?！　?4) 諧波和間諧波(harmonics amp。關(guān)鍵詞：　電能質(zhì)量，諧波，單片機(jī)，F(xiàn)FTA Harmonic analysis system design based AVR MCUABSTRACTAlong with the development of national economy, and the highly automatization of the production process, so in the electrical network, all kinds of nonlinear loads and users continuously growing。華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于AVR單片機(jī)的電力諧波分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電網(wǎng)中各種非線性負(fù)荷及用戶不斷增長(zhǎng)；各種復(fù)雜的、精密的，對(duì)電能質(zhì)量敏感的用電設(shè)備越來越多。 there are more and more kinds of electroequipments which are plicated, precise, and sensitive to the electrical energy quality. Contradictions of these two aspects bee more and more prominent, under such environment, exploring the analyzing methods which discussed electrical energy quality, may provides the necessary basis for analyzing the tendency of China’s electrical energy quality management and control. It obviously has significance to the realism. This design uses the ATmega32L Microcontroller of ATMEL Corporation to plete an electrical energy quality examination system. The voltage signal steps down after the transformer isolation, the lower breadth Alternating signal repasses the summing circuit, which constituted by operational amplifier, bee the direct current signal, which may supply the A/D switching circuit transforms. MCU uses interior timer sample voltage signal every 1/3,200 second, uses the internal 10 bit precisions A/D switcher sample voltage signal of each cycle for 64 spots, carries on the FFT operation, the FFT operation process adopts lookup table method to enhance the operating speed, analyzes the Harmonic content which is smaller than 21 times, and calculates the RMS(Rootmeansquare value) voltage of signal, upload the Harmonic analysis result through the RS232 serial interface on Epigyny Computer and demonstrate the the adjustment of the hardware and software to enable the outputresult achieve the corresponding request, then analyze the actual harmonicsignal and carry on the result for a further data processing in order toenhance the accuracy of result. Finally, this article briefly introducesthe hardware and software measures for harmonic examination.KEY WORDS：power quality, harmonics,Microcontroller,FFTII目錄目 錄中文摘要 IABSTRACT II1. 緒論 1 課題背景 1 衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo) 1 電能質(zhì)量問題的產(chǎn)生 1 電能質(zhì)量的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 2 本設(shè)計(jì)需要完成的主要任務(wù) 22. 諧波分析基礎(chǔ) 4 傅立葉分析概要 4 傅立葉級(jí)數(shù) 4 周期函數(shù)傅立葉級(jí)數(shù)的三角函數(shù)形式 4 傅立葉級(jí)數(shù)的指數(shù)函數(shù)形式 5 采樣信號(hào)的傅立葉變換 6 采樣定理 6 采樣信號(hào)的傅立葉變換 6 離散傅立葉變換(DFT)與快速傅立葉變換(FFT) 7 DFT 7 FFT 8 時(shí)抽選奇偶分解FFT計(jì)算的一般規(guī)則 12 基2時(shí)抽選奇偶分解FFT對(duì)輸入序列的要求 12 輸入序列的碼位倒置 12 即位運(yùn)算 12 時(shí)抽選奇偶分解FFT的C語(yǔ)言程序?qū)崿F(xiàn) 13 變量的設(shè)置與定義 13 逆序部分 13 FFT計(jì)算 133. 諧波分析系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì) 15 硬件電路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù) 15 單片機(jī)選型 15 電源電路 17 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 復(fù)位電路 18 時(shí)鐘信號(hào)電路 18 A/D轉(zhuǎn)換濾波電路 19 ISP接口 19 熔絲位設(shè)置 19