【正文】 i=15。 //T4 計(jì)數(shù)器清 0 T4CON=0x170C。 在找工作上，老師也給予了我極大的支持和關(guān)心。這兩部分誤差均是由于元件參數(shù)和材料特性的離散性造成的。包括鍵盤(pán)與液晶顯示程序設(shè)計(jì)等。 引 導(dǎo) 程 序 入 口采 集 次 數(shù) 到 ？向 上 位 機(jī) 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) ？調(diào) 用 數(shù) 據(jù) 處 理 子 程序采 集 數(shù) 據(jù)程 序 初 始 化調(diào) 用 串 行 發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 子程 序NYNY啟 動(dòng) 定 時(shí) 器 0 圖 主程序流程圖 22 數(shù)據(jù)采集程序 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，由 TMS320VC5502片上定時(shí)器 0輸出觸發(fā)信號(hào)，作為 AD轉(zhuǎn)換的啟 動(dòng)信號(hào)。 按鍵設(shè)置在行列線交叉點(diǎn)上，行、列線分別連接到按鍵開(kāi)關(guān)的兩端。 FLASH 是一種高密度、非易失性的電可擦寫(xiě)存儲(chǔ)器，而且單位存儲(chǔ)比特的價(jià)格比傳統(tǒng)的 EPROM 要低，十分適合于低功耗、小尺寸和高性能的便攜式系統(tǒng)。 (13) I／ 0電壓， 。 16 的主要外設(shè) TMS320VC5502內(nèi)部集成了許多外圍設(shè)備，以便于控制與片外的存儲(chǔ)器、 協(xié) 處理器、主機(jī)及串行設(shè)備的通信。 A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)果為 16位，數(shù)據(jù)輸出方式很靈活，分別由 BYTE、 ADD與地址線 A2A1A0的組合控制。這得益于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 存儲(chǔ)器模塊：由 SDRAM芯片 HY57v6432200CT和 FLASH芯片 39VF400A組成。 在對(duì)幅值進(jìn)行修正時(shí)，直接對(duì) 1k 和 2k 兩根譜線進(jìn)行加權(quán)平均，從而計(jì)算出實(shí)際的峰值點(diǎn)的幅值。信號(hào)周期 1T f? ， 將信號(hào)周期 N等分，就可得到信號(hào)的采樣間隔，從而實(shí)現(xiàn)采樣頻率對(duì)系統(tǒng)頻率的跟蹤。 本課題的研究工作就是在此背景下展開(kāi)的。 最后，通過(guò)對(duì)裝置進(jìn)行誤差 分析，基本達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行電力參數(shù)的測(cè)量，在提高測(cè)量精度、實(shí)時(shí)性和智能化方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。應(yīng)用于電力系統(tǒng)的電力參數(shù)實(shí)時(shí)測(cè)量功能，在變電站一級(jí)一般都由遠(yuǎn)動(dòng)裝 RTU(Remote Terminal Unit)來(lái)實(shí)現(xiàn)；而在普通應(yīng)用環(huán)境中由于側(cè)重于電量的計(jì)量功能則多采用電能表來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要是通過(guò)將有功功率對(duì)時(shí)間積分的方式進(jìn)行有功電能的計(jì)量。 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行誤差分析。 峰值頻率 00f k f??很難正好位于離散譜線頻點(diǎn)上，也就是說(shuō) 0k 一般不是整數(shù)。 由于在尋找插值點(diǎn)時(shí)用到了峰值點(diǎn)附近的兩條譜線，因此稱(chēng)該方法為雙譜線插值算法。 13 信號(hào)采集部分設(shè)計(jì) 電壓和電流的檢測(cè)與調(diào)理電路 電壓和電流的檢測(cè)與調(diào)理電路的主要功能是把互感器輸出的 mA 級(jí)弱電流信號(hào)轉(zhuǎn)化成適合 DSP 采樣的電壓信號(hào)。 我們要檢測(cè)的信號(hào)包括三相電壓、三相電流共 6路，在監(jiān)測(cè)中，除了要知道每路信號(hào)值的大小之外。 由于 ADS8364與 TMS320VC5502都是 ， TI公司提供的高速芯片，兩者在速度上能夠完全匹配，實(shí)現(xiàn)芯片間的無(wú)縫連接。 TMS320VC5502 的主要特性 TMS320VC5502芯片的主要特性如下． (1)200／ 300M HZ的時(shí)鐘周期，每個(gè)周期可以執(zhí)行一條或兩條指令。設(shè)計(jì)中將 SDRAM配置在 CE2和 CE3空間， 將 CEl空間分配給 FLASH用。由于數(shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)系統(tǒng)的控制器是工控機(jī)，采用的是 232電平，而數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)采用的是 TTL電平，兩者之間不能直接進(jìn)行通訊，這里我們采用 MAX232芯片來(lái)完成電平轉(zhuǎn)換。 VOUT 為液晶控制板上的 DCDC 模塊輸出電壓(+26V)， V0 為液晶顯示對(duì)比度調(diào)整電壓，通過(guò)調(diào)節(jié)可變電位 器，可以調(diào) 節(jié)液晶屏的顯示對(duì)比度 。 開(kāi) 始返 回啟 動(dòng) A D 轉(zhuǎn) 換初 始 化 定 時(shí) 器 0發(fā) 送 轉(zhuǎn) 換 完 成 信 號(hào)在 1NT0中 斷 程 序 中讀 取 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 果 圖 數(shù)據(jù)采樣流程圖 23 F L A G = 0 ?J = 1 0 2 4 ？J = 0F L A G = ! F L A G中 斷 入 口讀 取 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 果 并 存到 緩 沖 區(qū) 1 中 j = j + 1讀 取 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 果并 存 到 緩 沖 區(qū) 2中 j = j + 1返 回NNYY 圖 A/D中斷服務(wù)程序流程圖 數(shù)據(jù)處理程序 數(shù)據(jù)處理部分主要是對(duì)數(shù)據(jù)采集部分得到的離散信號(hào)進(jìn)行處理，運(yùn)用各種算法實(shí)現(xiàn)各電量參數(shù)的計(jì)算和分析。裝置的系統(tǒng)測(cè)量誤差主要來(lái)源于兩方面：硬件電路 (包括電壓電流互感器、濾波電路、 AD轉(zhuǎn)換器等 )誤差和算法誤差。主要成果有： 制訂了總體方案并加以論證。 //定義一個(gè)指針變量 j int i=0x00,cesi。 //采樣時(shí)間窗口預(yù)定標(biāo)位 ACQ PS3~ACQ PS0為 0 33 //轉(zhuǎn)換時(shí)間預(yù)定標(biāo)位 CPS 為 0， A/D 啟動(dòng) /停止模式， //排 序器為連級(jí)工作方式，且禁止特殊的兩種工作模式 ADCTRL2=0x8404。 //開(kāi)總中斷，因?yàn)橐贿M(jìn)入中斷總中斷就自動(dòng)關(guān)閉 } main() { disable()。 //轉(zhuǎn)換通道是 0～ 15 } //啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換子程序（通過(guò)啟動(dòng)定時(shí)器 4 的方式間接啟動(dòng)） void ADSOC() { T4CON=T4CON|Ox40。 //B0 被配置為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間 SCSR1=0x81fe。 由于經(jīng)驗(yàn)和時(shí)間由限，還有許多方面需要完善和進(jìn) 一步的研究。 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的精度主要取決于 AD轉(zhuǎn)換器的分辨率。數(shù)據(jù)處理完成后，查詢(xún)發(fā)送標(biāo)志，如成立則根據(jù)不同的標(biāo)志向上位機(jī)傳送不同的測(cè)量數(shù)據(jù)，如不成立則跳過(guò)發(fā)送程序。當(dāng)上位計(jì)算機(jī) (數(shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)系統(tǒng) )發(fā)出通訊命令時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)串行口中斷進(jìn)行接收，根據(jù)不同的命令，向上位計(jì)算機(jī)發(fā)送不同參數(shù)的計(jì)算結(jié)果。 程序控制掃描方式是利用處理器在完成其它工作的空余，調(diào)用鍵盤(pán)掃描子程序，來(lái)響應(yīng)鍵輸入要求。它具有以下特點(diǎn)： 1）最高工作頻率高達(dá) 166MHz； 2)標(biāo)準(zhǔn) ； 3)32位數(shù)據(jù)總線： 4)管腳可與 1]阻器件 兼容； 由于同步動(dòng)態(tài) RAM是通過(guò) EMIF接口與 DSP進(jìn)行連接的，工作時(shí)的時(shí)鐘脈沖由DSP提供， TMS320vC5502的最高時(shí)鐘頻率為 200MHz， EMIF接口提供的最高頻率是1OOMHz，從這一點(diǎn)來(lái)看， HY57V643220的 166MHz是完全達(dá)到要求的。 (7)16K字節(jié)的指令緩沖區(qū)。 處理器部分設(shè)計(jì) 由于本裝置在測(cè)量中，大量使用乘法累加運(yùn)算，如有效值運(yùn)算、功率計(jì)算、FFT變換等，選用一般的 51系列單片機(jī)是 無(wú)法勝任的，又因?yàn)楸鞠到y(tǒng)中沒(méi)有復(fù)雜的控制功能，因而選用了適合于高速數(shù)據(jù)運(yùn)算的 TI公司的 55xx系列 DSP中的TMS320VC5502作為主處理器。 ADS8364有 6個(gè)模擬輸入通道，分為 A、 B、 C三組，每組包括 2個(gè)通道，分別由HOLDA、 HOLDB和 HOLDC啟動(dòng) A／ D轉(zhuǎn)換。 R 1R 2R 3R 4R 5R 6R 7R 8R P 1++L M 3 2 4+ 5 V 5 VL M 3 2 4+ 5 V 5 V 1 . 6 5 V 圖 電流采樣電路 R 3 0R 3 1R 3 2R 3 3R 3 4R 3 5R 3 6++L M 3 2 4+ 5 V 5 VL M 3 2 4+ 5 V 5 V 1 . 6 5 VP T1 : 1R P 4 圖 電壓 采樣電路 14 頻率測(cè)量電路 由于系統(tǒng)的測(cè)量是通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行周期采樣的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此其準(zhǔn)確性不僅來(lái)源于采樣的準(zhǔn)確性還來(lái)源于系統(tǒng)頻率測(cè)量 的準(zhǔn)確性，因此加入測(cè)頻電路是必不可少的。數(shù)據(jù)顯示與存儲(chǔ)系統(tǒng)主要完成測(cè)量數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)工作。 計(jì)算 1()g???? 可以采用多項(xiàng)式逼近方法。另外，頻率同步也是實(shí)現(xiàn)高精度諧波分析的重要措施之一。而完成的功能也由傳統(tǒng)的計(jì)量發(fā)展到多條記錄存儲(chǔ)、可與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、可進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)測(cè)量 (有線或無(wú)線 )等。儀器整體分為兩大部分：數(shù)據(jù)采集和處理系 統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示 和存儲(chǔ) 系統(tǒng)。接下來(lái)，對(duì)基于DSP 的電力參數(shù)測(cè)量?jī)x器的總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了介紹。 結(jié)合電力市場(chǎng)運(yùn)作和管理的實(shí)際需要，當(dāng)前電能量計(jì)量?jī)x器的測(cè)量已經(jīng)從簡(jiǎn)單的有功電度和無(wú)功電度測(cè)量發(fā)展 到測(cè)量電壓 (相電壓／平均值 )、電流 (相電流／平均值 功率因數(shù)、工頻頻率、無(wú)功功率、視在功率、單相或雙向電能量、預(yù)測(cè)／熱需求、諧波、對(duì)稱(chēng)分量，以及其它電力參數(shù)值的測(cè)量，如相序轉(zhuǎn)換、電壓／電流非平衡、分時(shí)段。 電力系統(tǒng)頻率一方面作為衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)，需要加以動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，另一方面作為實(shí)施安全 穩(wěn)定控制的重要狀態(tài)反饋量，要求能實(shí)旄重構(gòu)。當(dāng)窗函數(shù) w（ n）為實(shí)系數(shù)時(shí)，其幅頻響 (2 )wf? 是偶對(duì)稱(chēng)的，因而函數(shù) ??g 及其反函數(shù) ??1g? 是奇函數(shù)。其中，數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)從電網(wǎng)中采集各種數(shù)據(jù)，完成各種數(shù)據(jù)處理工作。再把信號(hào)送入到 A／ D轉(zhuǎn)換口 。 ADS8364為 250kHz、 6通道同步采樣的 16位逐次逼近 ADC，是 TI公司專(zhuān)為同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)的高速、低功耗 A／ D轉(zhuǎn)換芯片。轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào) EOC通過(guò) FPGA引入 TMS320VC5502的中斷引腳 INT0上，每一次轉(zhuǎn)換完后就引發(fā) TMS320VC5502中斷， VC5502在中斷服務(wù)程序中讀取 16位轉(zhuǎn)換結(jié)果。 (6)四個(gè) 40bit的累加器，保留計(jì)算的結(jié)果。 本系統(tǒng)中選用的 SDRAM為 HYNIX公司的 HY57V643220CT，芯片容量是 2Mx32位，覆蓋 TMS320VC5502的 CE2和 CE3子空間。在本文的設(shè)計(jì)中，根據(jù)具體應(yīng)用情況，選擇了矩陣式鍵盤(pán)，鍵盤(pán)的工作方式選擇了程序控制掃描方式。程序首先完成一系列的初始化工作，然后啟動(dòng)定時(shí)器 0，由定時(shí)器 0啟動(dòng) AD轉(zhuǎn)換，每次轉(zhuǎn)換完成后由轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)觸發(fā) DSP中斷， 21 在中斷服務(wù)程序中讀取采樣數(shù)據(jù)；當(dāng)達(dá)到預(yù)定的采樣次數(shù)后，調(diào)用相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理子程序，進(jìn)行計(jì)算得出測(cè)量結(jié)果。采用中斷方式接收上位機(jī)的命令，采用查詢(xún)方式向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。這部分電路的誤差具有線性性質(zhì)。 基本符合設(shè)計(jì)要求。 //累加器中結(jié)果正常溢出 asm(clrc CNF)。 CHSELSEQ1=0x0FEDC。 //禁止總中斷 initial()。 //可以用 EVB 的一個(gè)事件信號(hào)觸發(fā) A/D 轉(zhuǎn)換 //且用中斷模式 1 MAXCONV=0x0F。 //屏蔽中斷子程序 void inline disable（） { asm(setc INTM)。 完成 了 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)?，F(xiàn)結(jié)合本儀器的結(jié)構(gòu)對(duì)誤差進(jìn)行分析。采樣數(shù)據(jù)處理流程圖如圖 。 20 TMS320VC5502I O P B 0I O P B 2I O P B 3I O P A 4I O P A 6I O P A 7液晶顯示模塊（SED1335）I O P B 1/ W R/ R D/ C SA 0D B 0D B 1D B 2D B 3D B 4D B 5D B 7G N DV 0V O U TV C CG N D2 0 K+ 1 5 VI O P A 5I O P B 5I O P B 6I O P B 7I O P B 4I O P B 5 D B 6 圖 液晶顯示接口電路 本章小結(jié) 本文設(shè)計(jì)的電力參數(shù)測(cè)試儀采用模塊化設(shè)計(jì)，本章首先對(duì)整個(gè)電力參數(shù)測(cè)試儀硬件體系設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹。 MAX232芯片是常用的 RS232C與 TTL電平轉(zhuǎn)換芯片，它的內(nèi)部有電壓倍增電路和轉(zhuǎn)換電路，只需 +5V電源便可實(shí)現(xiàn) RS232C與 TTL電平轉(zhuǎn)換，使用起來(lái)十分方便，一個(gè)芯片可連接兩對(duì)收，發(fā)信號(hào)線 ， 接口電路如下圖 ： T 1 I N T 1 O U TV +R 2 O U TV C C8T 2 O U TT 2 I NR 1 I N R 1 O U TR 2 I NC 2 C 2 +V C 1 +C 1 1234567G N D91 01 11 21 31 41 51 6C 2 7 4C 2 7 1G N DT X3 . 3 VT X 2 3 20 . 1 u fR XR X _ 2 3 20 . 1 u fM A