【正文】 、判斷、選擇和通訊等功能。此外，微處理器能進(jìn)行脫扣與非脫扣兩種 方式的試驗(yàn)，以及模擬信號(hào)進(jìn)行長延時(shí)、短延時(shí)和瞬時(shí)整定值的試驗(yàn)；新型控制器還能夠模擬熱積累，具有熱記憶功能。傳感器置于二者之間檢測相對(duì)位移并輸入到控制器，控制器輸出的控制量經(jīng)過功率驅(qū)動(dòng)后輸出到電磁作動(dòng)器控制隔振對(duì)象的振動(dòng)，同時(shí)控制器根據(jù)隔振對(duì)象的加速度反饋實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)控制參數(shù)。在斷路器故障分?jǐn)嗪?，亦可?shí)現(xiàn)各種故障狀態(tài)指示、報(bào)警觸點(diǎn)輸出等輔助功能，從而保證控制器正常工作。這種方式不能區(qū)分系統(tǒng)不平衡電流和接地故障電流。系統(tǒng)具有幾種串行總線接口，通過交叉開關(guān)可配置到端口，可方便地與上位機(jī)及編程器通訊。如有需要，時(shí)鐘源可以在運(yùn)行時(shí)切換到外部振蕩器。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)外部中斷通過定時(shí)器 0 經(jīng)過處 理得到電路的頻率和功率因數(shù)。主從設(shè)備之間也要以一定的方式接口，來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。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)。② HDS HDS2：數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)序控制。本文在總結(jié)模擬主動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了以 TMS320F2407為核心的數(shù)字式主動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)。 TMS320F2407 片內(nèi)的 FLASH 可用作程序存儲(chǔ)器，但在開發(fā)階段使用 FLASH作為程序存儲(chǔ)器極為不便，因?yàn)槊恳淮纬绦虻男薷亩夹枰獙?duì) FLASH進(jìn)行清除、擦除和編程操作，而且進(jìn)行 CCS 調(diào)試時(shí)只能設(shè)置硬件斷點(diǎn)，故從調(diào)試的角度考慮，應(yīng)擴(kuò)充程序 RAM。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。這種方式不能區(qū)分系統(tǒng)不平衡電流和接地故障電流。系統(tǒng)具有幾種串行總線接口，通過交叉開關(guān)可配置到端口，可方便地與上位機(jī)及編程器通訊。如有需要，時(shí)鐘源可以在運(yùn)行時(shí)切換到外部振蕩器。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)外部中斷通過定時(shí)器 0 經(jīng)過處理得到電路的頻率和功率因數(shù)。主從設(shè)備之間也要以一定的方 式接口，來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 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。定時(shí)器 2中斷作為和上位機(jī)及編程器的串行通訊。 51系列是一種很經(jīng)典的單片機(jī)， 20多年來一直久盛不衰。這里以增強(qiáng)型的 HPI8為例為說明。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。采用數(shù)碼管和LED 發(fā)光二極管循環(huán)顯示電路運(yùn)行參數(shù)及故障狀態(tài)下的故障電流和指示故障類型。在實(shí)際應(yīng)用中，上述控制參數(shù)并不能準(zhǔn)確得出，而且有些參數(shù)如彈性體剛度、磁場強(qiáng)度等并不是恒定值。 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)在很多語音信號(hào)處理系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。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。 PWM調(diào)制在片內(nèi)完成，而功率驅(qū)動(dòng)則需依靠外加的驅(qū)動(dòng)電路來完成。系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)由串行時(shí)鐘芯片 DS1302 產(chǎn)生，采用串行通訊方式 , 只需三條線即可與單片機(jī)通訊；雖沒有采用光電隔離，但由于讀寫靠時(shí)序控制，且具有寫保護(hù)位，抗干擾效果明顯；同時(shí)體積小，連線少，外圍只有 ，使用靈活。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。 這里單片機(jī)選擇的是 MCS51系列。 TMS320F2407 內(nèi)置 A/D 轉(zhuǎn)換器TMS320F2407 有二級(jí)中斷服務(wù)程序，分別為通用中斷服務(wù)程序 GISR 和特定中斷服務(wù)程序 SISR。 干擾源干擾周圍的用電設(shè)備，如果干擾嚴(yán)重，將使控制器發(fā)生故障，具體表現(xiàn)為系統(tǒng)死機(jī)，電流、時(shí)間等值顯示不準(zhǔn)確，以及非正常脫扣，尤其是發(fā)生瞬時(shí)脫扣，造成錯(cuò)誤的分?jǐn)鄤?dòng)作。用近似值替換那些采集到的階躍很大的脈沖干擾值。算法由兩部分組成，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) 16 如圖５所示，上半部分根據(jù)隔振對(duì)象相對(duì)位移輸入完成控制量的計(jì)算，下半部分根據(jù)隔振對(duì)象加速度反饋完成控制參數(shù)的實(shí)時(shí)優(yōu)化。所有可屏蔽中斷分為六級(jí)（ INT1－ INT6），如圖６所示。 TMS320F2407內(nèi)置 A/D轉(zhuǎn)換器最小轉(zhuǎn)換周期可達(dá)到 500ns（ 2MHZ）， PWM亦有較高響應(yīng)速度，經(jīng)過測試， A/D轉(zhuǎn)換器和 PWM完全可以滿足要求。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。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) 21 致 謝 在我的畢業(yè)論文即將完成之際，我要感謝我的論文指導(dǎo)教師，在我的論文的整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，何老師給我了我 很大的幫助，每當(dāng)我的論文無法進(jìn)行遇到困難時(shí)，何老師總會(huì)為我提供各種寶貴的意見，使得我的論文得以順利進(jìn)行，并按時(shí)間完成，在此我要向何老師誠摯的說一聲“謝謝您的指導(dǎo)！”。 光陰似箭，三年的大學(xué)生活即將結(jié)束了，在這里向三年來培養(yǎng)我、教育我的大連海洋大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院的各位老師致以深深的謝意和誠摯的祝福?；谲?件濾波的方法：①對(duì)采集到的每路信號(hào)進(jìn)行一般的去除最大值、最小值和求平均值的軟件濾波；②用限幅濾波法抗干擾。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) 19 第五章 軟硬件的抗干擾措施 硬件的抗干擾 干擾源產(chǎn)生的電磁干擾不僅干擾本機(jī)的工作，而且干擾周圍的用電設(shè)備，如果干擾嚴(yán)重，將使控制器發(fā)生故障，具體表現(xiàn)為系統(tǒng)死機(jī)，電流、時(shí)間等值顯示不準(zhǔn)確，以及非正常脫扣，尤其是發(fā)生瞬時(shí)脫扣，造成錯(cuò)誤的分?jǐn)鄤?dòng)作。所以進(jìn)行中斷處理需要二級(jí)中斷向量表（通用中斷向量表和外設(shè)中斷向量表）和二級(jí)中斷服務(wù)程序（ GISR和 SISR）。之后脫離 PID算法，完全依靠式（ 5）計(jì)算輸出。前者輸出電荷信號(hào)，應(yīng)用電荷放大器將其轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，后者輸出微弱的電流信號(hào)（數(shù)個(gè)微安），進(jìn)行前 置放大及相關(guān)模擬處理后得到表示位移的模擬電壓信號(hào)，經(jīng)過處理的此二路信號(hào)分別送入 DSP片內(nèi) A/D轉(zhuǎn)換器的 2通道進(jìn)行模／數(shù)變換。由于晶振也是一個(gè)高頻干擾源，選 擇晶振時(shí)，在滿足系統(tǒng)性能的前提下，盡量降低系統(tǒng)頻率。中斷產(chǎn)生時(shí)，系統(tǒng)通過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。而且 Intel通過授權(quán) 51內(nèi)核，出現(xiàn)很多第三方生產(chǎn)的 51系列產(chǎn)品。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)故障檢測和連續(xù)按鍵等功能。 IR2110完成 初次驅(qū)動(dòng)，將來自 DSP的 TTL電平轉(zhuǎn)化為 12V 電平輸出，推動(dòng)由四個(gè)功率管 IRF 對(duì) 5HZ~2KHZ 范圍內(nèi)的信號(hào)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。 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。在實(shí)際應(yīng)用中，上述控制參數(shù)并不能準(zhǔn)確得出，而且有些參數(shù)如彈性體剛度、磁場強(qiáng)度等并不是恒定值。 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。 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)行振制。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。如有需要，時(shí)鐘源可以在運(yùn)行時(shí)切換到外部振蕩器。其中數(shù)據(jù)線 8根（ HD0～ HD7） ,其余 10根都是控制線，要，需由一時(shí)鐘電路給系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)。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)。 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)在很多語音信號(hào)處理系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 為了滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性需電初始化，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。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。 這里單片機(jī)選擇的是 MCS51系列。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。系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)由串行時(shí)鐘芯片 DS1302產(chǎn)生，采用串行通訊方式 , 只需三條線即可與單片機(jī)通訊；雖沒有采用光電隔離，但由于讀寫靠時(shí)序控制，且具有寫保護(hù)位，抗干擾效果明顯；同時(shí)體積小，連線少，外圍只有，使用靈活。一個(gè)中斷驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)需要較少的系統(tǒng)干預(yù)，卻有更高的執(zhí)行效率。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。接地信號(hào)取于中關(guān)，此電流可作為接地電流的保護(hù)信號(hào)。 FLASH 存儲(chǔ)器還具有在系統(tǒng)重新編程能力，可用于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ) ，并允許現(xiàn)場更新固件，這一特性允許將程序存儲(chǔ)器用于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及在軟件控制下更新程序代碼。如圖 3所示， CY7C1021為 64K 16的 SRAM。 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。另外如果不使用 HAS（即接高電平），也 可以配合 HCS對(duì) HBIL、 HCNTL0/ HR/W進(jìn)行鎖存。兩值得的區(qū)別在于標(biāo)準(zhǔn)型只可以訪問固定的地址空間，而增強(qiáng)型可以訪問整個(gè)DSP的片內(nèi)存儲(chǔ)器。 這里單片機(jī)選擇的是 MCS51系列。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。系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)由串行時(shí)鐘芯片 DS1302產(chǎn)生，采用串行通訊方式 , 只需三條線即可與單片機(jī)通訊；雖沒有采用光電隔離，但由于讀寫靠時(shí)序控制，且具有寫保護(hù)位，抗干擾效果明顯；同時(shí)體積小，連線少，外圍只有，使用靈活。一個(gè)中斷驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)需要較少的系統(tǒng)干預(yù)，卻有更高的執(zhí)行效率 。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。接地信號(hào)取于中關(guān)，此電流可作為接地電流的保護(hù)信號(hào)。 信號(hào)采集與處理單元 線路電流傳感器采用空芯互感器，保證在整個(gè)電流范圍內(nèi)采樣信號(hào)的線性度。信號(hào)經(jīng)隔離濾波、放大等處理后進(jìn)入采樣保持電路，微處理器內(nèi)的 A/D轉(zhuǎn)換單元將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，供 CPU進(jìn)行邏輯運(yùn)算與處理，各種故障保護(hù)的動(dòng)作電流和時(shí)間整定值通過鍵盤設(shè)定并存于串行 EEPROM中， CPU將檢測到的電流信號(hào)與整定值比較，在極短的時(shí)間內(nèi)完成各種外部電路故障的檢測與判斷。若故障電流持續(xù)時(shí)間在達(dá)到整定的動(dòng)作時(shí)間之前其值又恢復(fù)到電流整定值以下，智能控制器可把故障電流超過整定值的時(shí)間迭加起來，一旦累計(jì)時(shí)間達(dá)到整定時(shí)間，控制器動(dòng)作，切斷故障電流；在線路故障電流超