【正文】 .............................................. 15 LED數(shù)碼管的分類 ................................................................................................ 15 .................................................................................................... 16 ................................................................................................ 17 74LS164移位寄存器介紹 ......................................................................................... 18 74LS164 工作原理 ................................................................................................ 18 74LS164 的引腳及級(jí)聯(lián) ......................................................................................... 18 第三章 基于 DSP的交流采樣系統(tǒng)硬件的總體設(shè)計(jì)方案 .................................................................. 20 硬件電路設(shè)計(jì)思路 .......................................................................................................... 20 總體電路的布局 .............................................................................................................. 20 電流互感器、 電壓互感器電路的設(shè)計(jì) .............................................................................. 21 .............................................................................................................. 21 跟隨電路 .............................................................................................................. 22 二階低通有源濾波電路 ......................................................................................... 22 偏置電路 .............................................................................................................. 24 反相電路 .............................................................................................................. 25 TL431 5V偏置電壓產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì) ................................................................................. 25 LM2596 5V電源的設(shè)計(jì) .................................................................................................... 26 繼電保護(hù)電路的設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 27 合閘電路的設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 27 數(shù)碼管顯示電路的設(shè)計(jì) ................................................................................................... 28 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) ............................................................................................................ 28 2 第四章 系統(tǒng)的硬件調(diào)試和系統(tǒng)測(cè)試 .............................................................................................. 30 系統(tǒng)硬件的調(diào)試 .............................................................................................................. 30 采樣電路的調(diào)試 ................................................................................................... 30 .................................................................................................... 30 繼電保護(hù)電路的調(diào)試 ............................................................................................ 30 .................................................................................. 31 結(jié) 束 語(yǔ) ...................................................................................................................................... 32 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................... 33 1 第一章 緒 論 研究背景與意義 電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，可能發(fā)生各種故障 和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見(jiàn)同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種形式的短路。 研究現(xiàn)狀 在電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中，隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，電網(wǎng)容量的擴(kuò)大使其結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，電網(wǎng)存在諧波，還會(huì)有各種順勢(shì)干擾，采用時(shí)間繼電器、電流繼電器、信號(hào)繼電器等組成的采樣系統(tǒng)，存在硬件電路復(fù)雜等諸多弊端，因此本系統(tǒng)求取系統(tǒng)中交流參數(shù)采用軟件代替硬件，進(jìn)一步優(yōu)化了交流采樣系統(tǒng)，做到了簡(jiǎn)化硬件、提高實(shí)時(shí)性，并能快速、準(zhǔn)確地采集各種電力參數(shù)，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。控制部分使用繼電器切斷線路。 DSP 的特點(diǎn) 為了實(shí)現(xiàn)快速的數(shù)字信號(hào)處理， DSP 芯片一般都采用特殊的軟硬件結(jié)構(gòu)。在流水線操作中，取指令、指令譯碼和執(zhí)行可以獨(dú)立處理，這樣 DSP 可以同時(shí)處理多條指令，只是每條指令處于不同的階段。比如，TMS320 系列的位返轉(zhuǎn)尋址方式， LTD、 MPY、 RPTK 等特殊指令。該四放大器可以工作在低到 伏或者高到 32 伏的電源下，靜態(tài)電流為 MC1741 的靜態(tài)電流的五分之一。 輸 入 級(jí) 中 間 級(jí) 輸 出 級(jí)偏 置 電 路 圖 集成運(yùn)放的基本組成部分 1) 輸入級(jí) 集成運(yùn)放的輸入級(jí)對(duì)于他的許多指標(biāo)注入輸入電阻、共模輸入電壓、差模輸入電壓和共模抑制比等等，起著決定性的作用，因此是提高集成運(yùn)放質(zhì)量的關(guān)鍵。 3) 輸出級(jí) 集成運(yùn)放輸出級(jí)的主要作用是提供足夠的輸出功率以滿足負(fù)載的需要，同時(shí)還應(yīng)具有較低的輸出電阻以便增強(qiáng)帶載能力，也應(yīng)有較高的輸入電阻，以免影響前級(jí)的電壓放大倍數(shù)。輸出端的電壓與反向輸入端的信號(hào)相位相反，而與同相輸入端的信號(hào)相位相同。輸出電壓 U0經(jīng) Rf接回到反相輸入端構(gòu)成負(fù)反饋放大器。 圖 有源二階低通濾波電路 12 二階有源低通濾波電路的通帶電壓放大倍數(shù)為 11 RRA fu ?? （ 211） 通帶截止頻率為 RC2 10 ??f （ 212） 開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源芯片 LM2596 介紹 LM2596 開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器是降壓型電源管理單片集成電路，能夠輸出 3A的驅(qū)動(dòng)電流，同時(shí)具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性。 LM2596 的特點(diǎn) 1) 、 5V、 12V 的固定電壓輸出和可調(diào)電壓輸出 2) 可調(diào)輸出電壓范圍 ～ 37V177。它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意地設(shè)置到從 Vref（ ）到 36V 范圍內(nèi)的任何值。 TL431 的引腳和其主要性能參數(shù) 1）最大輸入電壓為 37V 2）最大工作電流 150mA 3）內(nèi)基準(zhǔn)電壓為 4）輸出電壓范圍為 ~30V LED 八段數(shù)碼管顯示器 數(shù)碼管是一類顯示屏，通過(guò)對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流會(huì)使其發(fā)亮，從而顯示出數(shù)字。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的 COM 端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。移位寄存器除了具有存儲(chǔ)代碼的功能以外，還具有移位功能。這樣，當(dāng)多個(gè) 74ls164 連接起來(lái)后，在芯片之間也實(shí)現(xiàn)了移位功能，就實(shí)現(xiàn)了多路并行輸出的目的。 21 圖 總體電路布局圖 電流互感器、電壓互感器電路的設(shè)計(jì) 電壓互感器設(shè)計(jì)壓降為將 331v 的電壓降為 ，由于壓降過(guò)大，我們采用兩級(jí)降壓，首先先用 220v 變 12v 的變壓器將電壓降至 12v，然后通過(guò)電壓互感器將把電壓降為峰值為 的正弦波。運(yùn)放電路的效果完全取決于外圍電路的連接方式和外圍元件的值。 基于以上的分析，我們將輸入 第一級(jí)運(yùn)放的正弦波波峰最大電壓設(shè)置為 。高次諧波對(duì)電網(wǎng)參數(shù)影響很大，將濾波電路通帶設(shè)置為 350Hz 有利于準(zhǔn)確采集電網(wǎng)信號(hào)。 繼電保護(hù)電路的設(shè)計(jì) 由于 DSP I/O 口的驅(qū)動(dòng)能力不足以驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作，所以我們利用三極管對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，在 I/O 口之間加入一個(gè)電阻目的在于減小 I/O 口的輸出電流，而續(xù)流二極管的作用是防止繼電器動(dòng)作瞬間由于繼電器線圈的反向電動(dòng)勢(shì)擊穿三極管。如圖所示，電阻與開(kāi)關(guān)串聯(lián)， 電阻的另一端接高電平，開(kāi)關(guān)的另一端接低電平，電阻與開(kāi)關(guān)之間的一條線接 I/O 口。由于需要顯示三個(gè)值，總共需要用到十個(gè)數(shù)碼管，因?yàn)?164 芯片的可以通過(guò)移位功能將顯示信號(hào)傳遞下去，所以十個(gè)數(shù)碼管只需要一根數(shù)據(jù)線和一根時(shí)鐘線就能被控制顯示出來(lái)，程序也不復(fù)雜。其基本思路為：先通過(guò)鍵盤(pán)選擇是進(jìn)行通信還是測(cè)量，如果選擇通信則調(diào)用通信子程序?qū)⒈４嬖跀?shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的計(jì)算得到的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)；如果選擇測(cè)量，則先通過(guò) 鍵盤(pán)輸入所要選的中性點(diǎn)接地系統(tǒng)類型并用 LCD 進(jìn)行顯示；在對(duì)零序電壓，零序電流進(jìn)行采集，利用均方根值法對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出零序電流的有功分量和無(wú)功分量的有效值，再根據(jù)附加電阻測(cè)量絕緣阻抗的計(jì)算公式計(jì)算電阻 r 和電容 c 值，最后算出電網(wǎng)電容電流和電網(wǎng)對(duì)地絕緣電阻電流。首先將波形發(fā)生器的波形調(diào)為 0v，調(diào)整偏置電壓，將在示波器中觀測(cè)，使得波 形穩(wěn)定在 。 繼電保護(hù)電路的調(diào)試 跳閘繼電器電路的調(diào)試：連接采樣板的電源，用連接電源的一根引線碰觸三極管的 b引腳，通過(guò)觀察指示燈的顏色可以知道繼電器的開(kāi)合狀態(tài)，并且能聽(tīng)到聲音。我們查閱了 LM2596 的參考資料， 將電容換成同樣容量，但是耐壓值為 50v 的電容后，通過(guò)示波器觀測(cè)其輸出波形，峰峰值電壓下降到 150mv 左右的幅度。在設(shè)計(jì)中，通過(guò)示波器、信號(hào)發(fā)生器對(duì)信號(hào)進(jìn)行了調(diào)試，最后實(shí)驗(yàn)結(jié)果合理。