【正文】 HRU 1%%%HRU 2%%%HRU 3%%%HRU 4%%%HRU 5%%%HRU 6%%%HRU 7%%%由表5－1可以看出電壓有效值RMS以及各次諧波均有較大的波動，其原因可能是采樣點(diǎn)過少，采樣精度低，干擾信號以及頻率變化對計(jì)算造成較大的干擾。比如對沒有使用的中斷向量入口，均用IRET中斷返回指令填充，這部分工作CVAVR工具編譯時會自動完成。而UART的硬件發(fā)送完一個數(shù)據(jù)后，產(chǎn)生中斷，由中斷服務(wù)程序負(fù)責(zé)將發(fā)送緩沖器中數(shù)據(jù)依次送出。 }。 上位機(jī)通信一般教科書上提供的UART收發(fā)的程序往往是一段采用輪循(Polling)方式完成收發(fā)的簡單代碼。 strcat(tempstr,tempstrnm)。//計(jì)算前先清空THDU for(i=2。在本程序，其計(jì)算公式為[7] (4－1)程序?qū)崿F(xiàn)為： for(i=0。F_done=1。timer0的設(shè)置需要計(jì)算，因?yàn)椴蓸娱g隔時間為1/3200秒， MHz，由7372800=3200*64*36,可以得到，8位的timer0如果采用64分頻，則從0計(jì)數(shù)到36就是1/3200秒。float dataI[65]={0}是FFT計(jì)算中用到的虛部數(shù)據(jù)。flash是CodeVisionAVR中的保留字符，是對ANSI C語言的擴(kuò)充，編程程序會把flash修飾的常量存儲到Flash ROM中，運(yùn)行時不會在占用多余的SRAM空間。圖3－6信號處理過程示意圖 TTL與RS－232電平轉(zhuǎn)換電路與接口單片機(jī)與上位機(jī)通信需要用到串行接口，單片機(jī)的異步串行口輸出的是TTL電平，而普通計(jì)算機(jī)使用的是RS－232協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的電平，因此單片機(jī)連接與上位機(jī)之間使用串行口通信時需要一個TTL與RS－232電平轉(zhuǎn)換的電路。Startup time: 1K CK+0ms。 熔絲位設(shè)置ATmega32L單片機(jī)提供了6個鎖定位和兩個熔絲位字節(jié)。因?yàn)锳/D的精度只有10為，所以一般使用內(nèi)部自帶的參考電壓已經(jīng)足夠。 A/D轉(zhuǎn)換濾波電路系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部及外部的數(shù)字電路都會產(chǎn)生電磁干擾(EMI)，從而影響模擬測量的精度。即這部分不需要任何的外圍零件。電源部分的電路3－2所示：圖3－2 穩(wěn)壓電源電路 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)ATmega32L單片機(jī)內(nèi)部有32KB的FlashROM和2KB的SRAM，完全能滿足信號采集、諧波分析要求，因此不需要擴(kuò)展ROM或RAM(該單片機(jī)沒有與51系列單片機(jī)一樣的ALE地址鎖存使能、PSEN程序存儲器使能等信號的輸出，內(nèi)部設(shè)計(jì)上也不支持存儲器的擴(kuò)充)。ATmega32片內(nèi)ISP Flash 允許程序存儲器通過ISP 串行接口，或者通用編程器進(jìn)行編程，也可以通過運(yùn)行于AVR 內(nèi)核之中的引導(dǎo)程序進(jìn)行編程。AVR單片機(jī)是ATMEL公司出品的新一代8位單片機(jī)，該單片機(jī)采用高性能的RISC內(nèi)核，具有很低的功耗，并且有多種節(jié)能控制方式。dataI[k]=dataI[k]dataR[k+b]*sin_tab[p]+dataI[k+b]*cos_tab[p]。}p=p*j。i。② 同一乘數(shù)對應(yīng)著相鄰間隔為2L個點(diǎn)的N/2L個碟形。 } //將dataI中的數(shù)據(jù)倒會dataR,并將dataI清空 FFT計(jì)算N點(diǎn)FFT運(yùn)算可以分成LOGN2 級，每一級都有N/2個碟形。 x5=(i/32)amp。 x1=(i/2)amp。 //級數(shù)控制此外，由于求一個sin值或cos值需要大量的乘法計(jì)算，為提高運(yùn)算速度，采用查表的方法來獲得sin值或cos值，因此還需要存放sin值和cos值的兩個常數(shù)表。 時抽選奇偶分解FFT的C語言程序?qū)崿F(xiàn) 變量的設(shè)置與定義本設(shè)計(jì)計(jì)劃在交流信號的每個周波采樣64個點(diǎn)的信號，因此FFT運(yùn)算過程中需要64個存儲單位存儲實(shí)部，64個單位存儲虛部。其中基數(shù)2——N=2M,可以人為地加上若干零值(加零補(bǔ)長)使其達(dá)到 N=2M。前N/2個，即原來的A(h),表達(dá)式為： (2－19)相當(dāng)于B(h)的后N/2個，可寫為： (2－20)由于N＝2M，因此N/2(即p)仍為偶數(shù)，因此可以對兩個部分的各作進(jìn)一步奇偶分解寫成類似式(2－14)、式(2－16)的形式，流程左側(cè)的量可以稱之為?，F(xiàn)在與之間建立一個流程關(guān)系如圖2－3(b)所示，這是一個X形狀的圖形，稱為蝴蝶形，其中包括2次復(fù)數(shù)乘法運(yùn)算和2次復(fù)數(shù)加減運(yùn)算；由于2個乘法僅有負(fù)號之差，故可將B(h)均乘以，然后一次與之相加，另一次則與其相減就可以得同樣結(jié)果。需要次復(fù)數(shù)乘法，次復(fù)數(shù)加法運(yùn)算。 FFT在DFT中，每計(jì)算一個頻譜的離散值X(h)就要作N次復(fù)數(shù)相乘運(yùn)算和N1次復(fù)數(shù)相加運(yùn)算，全部N個頻譜值就必須作個乘法和N(N1)次加法運(yùn)算?？梢奃FT是適用實(shí)際需要而定義的一種時域、頻域離散函數(shù)之間的變換對。DFT就是適應(yīng)這種要求發(fā)展起來的一種變換。上式也可以改寫為具有初相的余弦形式(2－3)其中 (2－4)得知全部的與就得到非正弦周期函數(shù)的全部信息。對于連續(xù)非周期函數(shù)，這種線性組合表現(xiàn)為一個積分，其中基本信號的頻率作連續(xù)變化，這就是傅立葉積分，或稱傅立葉變換。 本設(shè)計(jì)需要完成的主要任務(wù)一．學(xué)習(xí)傅立葉變換的原理，掌握用傅立葉變換分析電力系統(tǒng)諧波的基本方法。二．非線性負(fù)荷　　 在工業(yè)和生活用電負(fù)載中，非線性負(fù)載占很大比例，這是電力系統(tǒng)諧波問題的主要來源。閃變則是指電壓波動對照明燈的視覺影響。　　(1) 電壓偏差(voltage deviation)：是電壓下跌(電壓跌落)和電壓上升(電壓隆起)的總稱。單片機(jī)使用內(nèi)部的定時器每1/3200秒對電壓信號采樣一次，用片內(nèi)自帶的10位精度A/D轉(zhuǎn)換器對每周波的電壓信號采樣64個點(diǎn)后，進(jìn)行FFT運(yùn)算，F(xiàn)FT的運(yùn)算過程采取查表法進(jìn)一步提高運(yùn)算速度，分析出小于21次的各次諧波的含量，并計(jì)算出電壓信號的有效值(RMS)，將諧波分析結(jié)果通過RS232串行接口上傳到上位機(jī)并顯示存儲。電壓信號經(jīng)過變壓器隔離降壓，幅值較低的交流信號再通過運(yùn)算放大器構(gòu)成的加法器變成可供A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換的直流信號。 衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)　　由于所處立場不同，關(guān)注或表征電能質(zhì)量的角度不同，人們對電能質(zhì)量的定義還未能達(dá)成完全的共識，但是對其主要技術(shù)指標(biāo)都有較為一致的認(rèn)識。 flicker)：電壓波動是指在包絡(luò)線內(nèi)的電壓的有規(guī)則變動，～。其中，直流輸電系統(tǒng)是目前電力系統(tǒng)最大的諧波源。此外還有部分標(biāo)準(zhǔn)正在擬定和審批中[16]。對于連續(xù)周期函數(shù)，基本信號就是各個頻率對基頻成整數(shù)倍的正弦(包括余弦)函數(shù)，這種線性組合就是傅立葉級數(shù)，其權(quán)函數(shù)就是傅立葉系數(shù)。其系數(shù)為： (2－2)稱為傅立葉系數(shù)。在數(shù)字系統(tǒng)中，不論使用計(jì)算機(jī)還是通過數(shù)字硬件來分析、處理時，只能對有限個數(shù)據(jù)的離散量進(jìn)行。這種變換就稱為離散傅立葉變換(DFT)。引用符號，DFT可以寫成 (2－10)在DFT中，由于是離散周期函數(shù)，因此，DFT本質(zhì)上是離散的傅立葉級數(shù)展開，并取指數(shù)形式的傅立葉級數(shù)。(1) 把長為N的DFT，逐次分解成長度較短的DFT來計(jì)算如果長為N的DFT，能分解成兩個長為N/2的DFT來計(jì)算。如果某點(diǎn)左方有兩線段在點(diǎn)上匯集，則有Y＝X＋aZ。后N/2個相當(dāng)于前述B(h)(在A(h)、B(h)中h取0，1，…，p/2－1，而在中，h取0，1，…，N)。 時抽選奇偶分解FFT計(jì)算的一般規(guī)則 基2時抽選奇偶分解FFT對輸入序列的要求如前文所述，輸入序列長度為N=2M (M為正整數(shù),將該序列按時間順序的奇偶分解為越來越短的子序列,。即位運(yùn)算也稱原位計(jì)算，主要優(yōu)點(diǎn)是占用計(jì)算機(jī)內(nèi)部RAM單元少，運(yùn)算簡單，容易實(shí)現(xiàn)。int L,j,k,b,p。0x01。0x01。 dataI[i]=0。幾個要注意的數(shù)據(jù)：① 在第L級中，每個碟形的兩個輸入端相距b=2L1個點(diǎn)。while(i0) {b=b*2。i。dataR[k]=dataR[k]+dataR[k+b]*cos_tab[p]+dataI[k+b]*sin_tab[p]。而一般的MCS51系列單片機(jī)，內(nèi)部資源十分緊張，外圍功能少，通常需要外接器件來擴(kuò)充功能，因此本設(shè)計(jì)采用ATMEL公司AVR單片機(jī)進(jìn)行開發(fā)。 工作于空閑模式時CPU 停止工作，而USART、兩線接口、A/D 轉(zhuǎn)換器、SRAM、T/C、SPI 端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時晶體振蕩器停止振蕩，所有功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作；在省電模式下，異步定時器繼續(xù)運(yùn)行，允許用戶保持一個時間基準(zhǔn)，而其余功能模塊處于休眠狀態(tài)； ADC 噪聲抑制模式時終止CPU 和除了異步定時器與ADC 以外所有I/O 模塊的工作，以降低ADC 轉(zhuǎn)換時的開關(guān)噪聲； Standby 模式下只有晶體或諧振振蕩器運(yùn)行，其余功能模塊處于休眠狀態(tài)，使得器件只消耗極少的電流，同時具有快速啟動能力；擴(kuò)展Standby 模式下則允許振蕩器和異步定時器繼續(xù)工作。Cs1～Cs4四個電解電容的作用是濾波，而C7～C10四個較小的瓷片電容是為了消除高頻干擾。實(shí)際應(yīng)用時，如果不需要復(fù)位按鈕，復(fù)位腳可以不接任何的零件，AVR芯片也能穩(wěn)定工作。不過為了線路的規(guī)范化，設(shè)計(jì)中仍然保留這兩個電容。也可以從外面輸入?yún)⒖茧妷?，比如在外面使用TL431基準(zhǔn)電壓源。由于沒有外圍零件，故PB5(MOSI)、PB6(MISO)、PB7(SCK)、復(fù)位腳仍可以正常使用，不受ISP的干擾。運(yùn)行SLISP軟件，點(diǎn)擊程序?qū)υ捒蛏系摹芭渲萌劢z位”，彈出一個“配置熔絲設(shè)置”的對話框，可以看到各個熔絲位的設(shè)置狀態(tài)，如圖3－4所示，點(diǎn)擊設(shè)置導(dǎo)航，選擇。整個電路的工作過程可以用圖3－6表示，圖3－6(a)中交流信號和直流偏置為，加法運(yùn)算并反相后得到如圖3－6(b)所示的直流波形，虛線間的雙向箭頭標(biāo)明了留出的裕量。圖4－1 諧波分析程序流程圖 常量與變量定義程序中的FFT計(jì)算部分采用了查表法求解來提高速度，因此在程序的中需要提供sin_table和cos_talbe兩組常量數(shù)組，為了節(jié)約緊張的SRAM空間，需要給兩個常量加flash擴(kuò)充字符。多余的這個數(shù)據(jù)變量可以在程序中用作臨時變量。,內(nèi)部AREF參考電壓，單端輸入通道0輸入，相應(yīng)寄存器設(shè)置為：ADMUX=(0xc0|0x00)；ADCSRA=0x87。定時器中斷的流程如圖4－1右，源代碼如下：interrupt [TIM0_COMP] void timer0_ovf_isr(void){// Place your code hereif(!F_done) if(P_real==65) {P_real=0。 電壓有效值電壓的有效值既為方均根值(rootmeansquare value)rms，計(jì)算方法為，在規(guī)定時間內(nèi)(一般取一個基波周期)函數(shù)的瞬時值的平方的平均值的平方根。根據(jù)諧波含有率harmonic ratio(HR)的定義,第h次諧波的電壓含有率如式4－2 (4－2)總諧波畸變率total harmonic distortion(THD)的常規(guī)計(jì)算公式為式4－3 (4－3)實(shí)現(xiàn)的計(jì)算諧波含有率和總諧波畸變率的c語句為：THDU=0。 strcat(tempstr,mm)。 puts(tempstr)。 if (++tx_rd_index == TX_BUFFER_SIZE) tx_rd_index=0。asm(sei)}pragma usedendif兩個函數(shù)的做法有如下四條特點(diǎn)：一．它采用兩個8字節(jié)的接收和發(fā)送緩沖器來提高M(jìn)CU的效率，如當(dāng)主程序調(diào)用Putchar()發(fā)送數(shù)據(jù)時，如果UART口不空閑，就將數(shù)據(jù)放入發(fā)送緩沖器中，MCU不必等待，可以繼續(xù)執(zhí)行其它的工作。 軟件上的抗干擾設(shè)計(jì)單片機(jī)的工作環(huán)境一般比較惡劣，外部的干擾信號可能會造成程序的不正常運(yùn)行，因此硬件上需要注意抗干擾設(shè)計(jì)，同時應(yīng)通過適當(dāng)?shù)能浖O(shè)計(jì)來增強(qiáng)抗干擾性能。相當(dāng)于在宏中定義define IAVERAGE 1，當(dāng)I_average==1時既進(jìn)行結(jié)果計(jì)算和顯示。另一個方面需要更合適的信號檢測方法，通常有三種方法：一． 軟件同步采樣技術(shù)抑制頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)可以采用軟件措施。根據(jù)對采樣率的不同要求，從計(jì)數(shù)器輸出4路倍頻方波信號，并由DIP開關(guān)從4路信號中任選1路輸出到窄脈沖生成電路，最終生成模數(shù)變換器要求的采樣脈沖。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的優(yōu)點(diǎn)是：(1)可處理多輸入－多輸出系統(tǒng)，具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)等特點(diǎn)。常用的小波基函數(shù)有：Daubechies小波、B小波、Morlet小波Meyer小波等。諧波測試的數(shù)據(jù)說明諧波含量以三次諧波最為嚴(yán)重，其次分別為二次、七次、四次和五次。石新春老師和謝志遠(yuǎn)老師淵博的學(xué)識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，可敬的學(xué)者風(fēng)范，富于開拓的創(chuàng)新精神和豐富的社會經(jīng)驗(yàn)都使我受益終身，培養(yǎng)了我勤于思考、獨(dú)立開展科研工作的能力，傳授給我許許多多工作方法和經(jīng)驗(yàn)，他們對自然科學(xué)的領(lǐng)悟使我的知識結(jié)構(gòu)和知識層次有了很大地提高；他們謙遜待人的品德、崇高的敬業(yè)精神對我產(chǎn)生了極深的影響。char tempstr[40]。float rms。} else {dataR[P_real]=ADCW。 /*my added*/double TR,TI,temp。 x2=(i/4)amp。 xx=x0*32+x1*16+x2*8+x3*4+x4*2+x5。L=6。 i=6L。 */TR=dataR[