【正文】 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。通過本設(shè)計工作，我收獲了許多關(guān)于 DSP 和相關(guān)方面的知識，通過解決設(shè)計過程中遇到的問題，鍛煉了自己分析處理問題的能力，并且以后能在這次設(shè)計中吸取教訓(xùn)，這對今后的學(xué)習(xí)工作來說，是很寶貴的經(jīng)驗。在沒有按下按鈕時，測得電壓為 5v，當(dāng)按下按鈕時，測得電壓為 0v，說明電路工作正常。 30 第四章 系統(tǒng)的硬件調(diào)試和系統(tǒng)測試 系統(tǒng)硬件的調(diào)試 硬件系統(tǒng)的調(diào)試分為三個部分，第一是 采樣電路的調(diào)試，第二是顯示電路的調(diào)試，第三是繼電保護(hù)電路的調(diào)試。由于沒有電流流過電阻，所以電阻的壓降為零， I/O口電平與高電平點相等。根據(jù)上式可以計算出通帶電壓放大倍數(shù)為 2101011 1 ????? KKRRA fup ； （ 32） 通帶截止頻率為 HzpFKRCf 12 10 ?????? ? （ 33） 24 123 13 1 ????? upAQ （ 34） 根據(jù)上式，可畫出二階低通濾波器的對數(shù)幅頻特性 圖 二階低通濾波器的對數(shù)幅頻特性 偏置電路 從濾波電路送出的信號是以 U=0V 為對稱軸的交流正弦波，當(dāng)信號通過偏置電路后，信號整體電壓被抬高，并且被反相。 偏置電壓的干擾。它主要由電壓互感器、電流互感器、運放電路、DSP、繼電保護(hù)電路、顯示電路、電源電路幾部 分組成。動態(tài)顯示可以達(dá)到和靜態(tài)顯示一樣的效果，并且能夠節(jié)省大量的 I/O 端口。 TL431 工作原理 圖 TL431的符號 上圖是該器件的符號。 該器件內(nèi)部集成頻率補(bǔ)償和固定頻率發(fā)生器，開關(guān)頻率為 150KHz，與低頻開關(guān)調(diào)節(jié)器相比較，可以使用更小規(guī)格的濾波元件。 由于運放的開環(huán)放大倍數(shù)很大，所以其線性工作范圍很窄。 2) 中間級 中間級的主要任務(wù)是提供足夠大的電壓放大倍數(shù)。 另外，由于 DSP 的時鐘頻率提高，執(zhí)行周期的縮短，加上以上一些 DSP 結(jié)構(gòu)特征使得 DSP 實現(xiàn)實時數(shù)字信號處理成為可能。 哈佛結(jié)構(gòu)：哈佛結(jié)構(gòu)是一種并行體系結(jié)構(gòu)，主要特點是將程序和數(shù)據(jù)儲存在不同的存儲空間，對程序和獨立編址，獨立訪問。隨著微型計算機(jī)、 DSP 系統(tǒng)價格的逐步降低和技術(shù)的不斷成熟，在工廠用電中， 、 380V 電壓等級的繼電保護(hù)設(shè)備也逐步向微機(jī)保護(hù)發(fā)展，基于 DSP的交流采樣系統(tǒng)將大量運用于此類場合。s protects fit and unfit quality immediate influence the effect which to the microputer. This system applies the DSP manufacture exchange sampling circuit, causes it to realize high speed, the accurate exchange sampling, realizes the simulation microputer protective trip function through the software control. This article introduced realizes using DSP to exchanges the signal sampling hardware circuit design, the paper altogether divides into four parts. (1) introduced that the exchange sampling the basic structure, the design mentality, and analyzes the present exchange sampling several ways。 (2) through to exchanges the sampling object analysis, the definite sampling39。 課題的總體設(shè)計思路 本設(shè)計是一個交流電壓、電流采樣、繼電保護(hù)系統(tǒng)。而且在 DSP 內(nèi)部設(shè)置了數(shù) 據(jù)和程序兩套總線，使得存取指令和執(zhí)行能完全重疊運行，提高數(shù)據(jù)吞吐量。 DSP TMS320 F2812 芯片的技術(shù)指標(biāo) 芯片運行速度為 150M； 工作速度可達(dá) 150MIPS； 片上 RAM 18k 16bit； 片上擴(kuò)展 RAM 存貯空間 64K 16Bit； 自帶 16 路 12bit A/D,最大采樣速率 ； 2路的 DAC7528 轉(zhuǎn)換， 10M/S， 8Bit； 一路 UART 串行接口，符合 RS232 標(biāo)準(zhǔn)； 16路 PWM 輸出； 1路 CAN 接口通信； 片上 128 16bit FLASH，自帶 128 位加密位； 1設(shè)計有用戶可以自定義的開關(guān)和測試指示燈； 1 4組標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展連接器，為用戶進(jìn)行二次開發(fā)提供條件； 1具有 相兼容的邏輯掃描電路，該電路僅用于測試和方針 1 +12V 電源輸入，內(nèi)部 +、 + 電源管理； DSP F2812 開發(fā)板的管腳功能說明 F2812 有四個用于二次開發(fā)的 34 芯外擴(kuò)總線，分辨是 J1 J1 J1 J19。從這個目標(biāo)出發(fā)，不僅要求中間級本身具有較高的電壓增益，同時為了減少對前級的影響，還應(yīng)具有較高的輸入電阻。為了讓運放能在比較大 9 的輸入電壓范圍內(nèi)工作在線性區(qū)，就必須引入深度負(fù)反饋降低運放的放大倍數(shù)。由于該器件只需 4 個外接元件，可以使用通用的標(biāo)準(zhǔn) 電感，這更優(yōu)化了 LM2596 的使用，極大地簡化了開關(guān)電源電路的設(shè)計。 3個引腳分別為：陰極（ CATHODE）、陽極（ ANODE）和參考端（ REF）。 圖 圖 共陰八段數(shù)碼管 17 數(shù)碼管的顯示段碼 圖 數(shù)碼管段碼 八段數(shù)碼管由八個長條狀發(fā)光二極管排列組成。 電網(wǎng)的交流電進(jìn)入電壓互感器和電流互感器后，在其二次側(cè)形成了相應(yīng)的電壓信號和電流信號，然后輸入到運放電路中。偏置電壓是直接與經(jīng)過濾波的電網(wǎng)信號進(jìn)行疊加的信號，偏置電壓信號的質(zhì)量與采樣信號質(zhì)量直接相關(guān)。 圖 偏置電路電路圖 圖中： R5=10K R6=10K R7= 25 R8=10K U2=5V 偏置電路的電壓改變?yōu)? )5()10510(10)( 1162517 VUKVKUKRuRuRU up ?????????? （ 35） 反相電路 由于偏置電路同時擁有偏置和反向的作用，信號通過偏置電路后，信號進(jìn)入了負(fù)半周，反相電路則在不改變信號的相位和幅值的情況下再次對信號進(jìn)行反向。當(dāng)開關(guān)被按下時，線路中產(chǎn)生電流，電流從高電平點流出，通過電阻和開關(guān)，流入接地點。 采樣電路的調(diào)試 將采樣電路分為兩個部分分別調(diào)試。 31 調(diào)試過程中存在的問題及解決方法 在電路的調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)電路有兩處不合理的設(shè)計。由于時間、經(jīng)驗和成本的限制，對采樣精度的的控制和對外通信上還存在著一些問題。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn% Mz849Gx^G89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 ksv*3t nGK8! z8vGt YM*Jgamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 設(shè)計結(jié)果證明了采用 DSP 進(jìn)行交流采樣的可行性。 合閘按鈕部分的調(diào)試：將萬用表調(diào)至 20V 直流檔，一個表筆接地，另一個表筆接到信號輸出端。最后由 LCD 顯示 ?cI 、 ?rI ，返回主程序循環(huán)執(zhí)行。當(dāng)開關(guān)斷開時， I/O 口通過電阻與高電平相連。 圖 二階有源低通濾波電路 圖中， R1=R2=450K R3=10K R4=10K C1=C2=1pF 二階有源低通濾波的傳遞函數(shù)為： 02020 11R C )(RC)3(1 ffQjffAjjAAUUA upuoupiu ??????? ）（????? （ 31） 式中11 RRA fup ?? ； RCf ?2 10 ? ；upAQ ??31 。所以在元件的選用上，盡可能選用高精度元件，并減少使用可調(diào)元件的數(shù)量。 20 第三章 基于 DSP 的交流采樣系統(tǒng)硬件的總體設(shè)計方案 硬件電路設(shè)計思路 交流采樣系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如下圖。在動態(tài)驅(qū)動過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，就能顯示一組穩(wěn)定的數(shù)據(jù) 。該器件的典型動態(tài)阻抗為 ，在很多應(yīng)用中可以用它代替齊納二極管，例如，數(shù)字電壓表，運放電路、可調(diào)壓電源，開關(guān)電源等等。固定輸出版本有 、 5V、 12V， 可調(diào)版本可以輸出小于 37V 的各種電壓。對于理想的運放，工作在線性狀態(tài)時，輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為 U0=Aod(Ui2Ui1) （ 21） 式中， Aod是運放的開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)。 為了發(fā)揮集成電路內(nèi)部元件參數(shù)匹配較好、易于補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點，輸入級大都采用差分放大電路的形式。采用這些適合于數(shù)字信號處理的尋址方式和指令，進(jìn)一步減少了數(shù)字信號處理的時間。 TMS320 系列 DSP 主要采取了哈佛結(jié)構(gòu)、流水線技術(shù)、硬件乘法器和特殊 DSP 指令等。 隨著國家 GDP 快速增長，電力系統(tǒng)的供電負(fù)荷日益增大，對其穩(wěn)定性的要求越來越高，對電網(wǎng)的建設(shè)的投入也相當(dāng)?shù)拇?，在廠礦 企業(yè)中，對電的需求十分的大，供配電的 2 穩(wěn)定性直接與效益掛鉤。 關(guān)鍵詞： 交流采樣， DSP,微機(jī)保護(hù) 3 ABSTRACT The exchange sampling is the electrical work carries on the microputer to protect importantly one step, the exchange sampling method39。s parameter size and designs based on the F2812 sampling circuit。要求是明確該系統(tǒng)的基本構(gòu)成，了解均方根算法等相關(guān)控制算法，熟悉 DSP 采樣原理，完成采樣電路硬件設(shè)計，實現(xiàn)交流采樣。為了進(jìn)一步提高速度和靈活性，TMS320 系列產(chǎn)品中，在哈佛結(jié)構(gòu)上作了改進(jìn)，一是允許程序存儲在高速緩存中，提高指令讀取速度；二是允許數(shù)據(jù)存放在程序存儲器中，并被算術(shù)運算指令直接使用，增強(qiáng)芯片的靈活性。 J12 擴(kuò)展插座包含 16 根地址線和 16 跟數(shù)據(jù)線，可以用于讀出和輸出并行的數(shù)據(jù)； J13 擴(kuò)展插座包括 F2812 外部擴(kuò)展總線的控制線、 McBSP 接口線、外部中斷和外部復(fù)位等重要的引腳信 5 號； J18 擴(kuò)展插座主要是 AD 和 DA 接口， J18 仲擴(kuò)展了所有的 AD 和 DA 引腳； J19 擴(kuò)展插座主要是擴(kuò)展 F2812 開發(fā)板上空閑的 DSP 外設(shè)引腳，以 便于制定硬件環(huán)境。尤其當(dāng)輸入級采用有源負(fù)載時，中間級的輸入電阻問題更為重要，否則 將使輸入級的電壓增益大為降低，失去了有源負(fù)載的優(yōu)點。當(dāng)運放工作工作在線性區(qū)時，可組成各類信號運算電路，如比例、加減、微分和積分等。 該器件還有其他一些特點：在特定的輸入電壓和輸出負(fù)載的條件下，輸出電壓的誤差可以保證在177。 TL431的具體功能可用圖 的功能模塊示意。八個發(fā)光二極管排列成“日”字型，只需通過控制相應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光，就可以顯示出 0 AF 十六個字符。經(jīng)過運放電路的處理后，信號就輸入到 DSP 的 AD接口中。對于偏置電壓的選擇有兩點要求，一是帶載能力盡量好，二是電壓穩(wěn)定性必須高，三是電壓的峰峰值必須盡量小。 圖 反相電路電路圖 圖中： R9=22K R10= R11= 反相電路的電壓放大倍數(shù)為 ?????? KKRRA f （ 36） TL431 5V 偏置電壓產(chǎn)生電路的設(shè)計 TL431 是一個有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源，由于其穩(wěn)定性，我們決定選用其產(chǎn)生偏置電路的 5V偏置電壓。電阻上的壓降為高電平點的電壓，此時 A點的電勢與接地點相等，即為低電平。首先將電源輸入端插入插座，對比變壓器一次側(cè)與電壓互感器二次側(cè)的電壓值，得出其電壓變比。第一是偏置電壓峰峰值電壓過大，嚴(yán)重影響到采 樣的精確度，第二是各級運放的電壓放大倍數(shù)設(shè)置不合理，電壓過低，造成容易受到外界信號的干擾導(dǎo)致信號嚴(yán)重失真。在硬件設(shè)計上，存在設(shè)計思想不夠成熟，元件選擇標(biāo)準(zhǔn)過低等等原因。Mu