【正文】 以承受的范圍之內(nèi)。如圖 410 中的三個(gè)二極管較好的解決了以上問題。 圖 411 鍵盤 LCD 電路 串行通信接口電路 在本系統(tǒng)中， TMS320LF2407A 與 PC 機(jī)通過串行 121 進(jìn)行通信， PC 機(jī)從串行 121 向 DSP 按照一定的數(shù)據(jù)格式發(fā)送命令幀， TMS320LF2407A 接收到命令幀后按要求回復(fù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。 圖 51 主程序流程圖 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 33 數(shù)據(jù)采集模塊 數(shù)據(jù)采集模塊完成對(duì)三相電壓三相電流進(jìn)行交流采樣，數(shù)據(jù)采集模塊由TMS320LF2407A 的片內(nèi)模數(shù)轉(zhuǎn)換單元完成。 所有 DSP 軟件模塊的功能都在主控模塊的調(diào)配下協(xié)調(diào)執(zhí)行。 該模塊具有 ~ 的寬工作電壓范圍。由于作為日歷時(shí)鐘器件配制有電池供電，可作為 RAM 的保護(hù)電源，故 256 字節(jié)的 RAM 可視為非易失性 RAM。 基于以上的考慮本系統(tǒng)采用 TMS320LF2407A 芯片內(nèi)部自帶 A/D。 4．模擬電路電壓 。由于采用了外部震蕩器獲取時(shí)鐘源，所以 PLLF2 和 PLLF引腳要按照?qǐng)D 45 所示的方法連接。 3． RD 信號(hào)：讀使能選通信號(hào)，讀選擇表示一個(gè)有效的外部讀周期，此信號(hào)對(duì)所有外部程序、數(shù)據(jù)、 I/O 空間有效。 將 ??tu 和 ??ti 分別用傅立葉級(jí)數(shù)表示展開，并考慮正弦函數(shù)的正交性，可得 ???? 0k kPP 同理可得無功功率表達(dá)： ???? 0k k 為了計(jì)算方便，功率因數(shù)采用下式求得： QP PSP 22c o s ???? 現(xiàn)有的電力參數(shù)檢測(cè)裝置由于大多采用傳統(tǒng)的 MCU 芯片，采樣點(diǎn)數(shù)大多為32 點(diǎn)和 64 點(diǎn)。 DSP 控制器特有的反序間接尋址，就是專為 FFT 算法而設(shè)計(jì)的；其他的間接尋址方式還可以實(shí)現(xiàn)增／減 l 或增／減一個(gè)變址量，這就為各種查表方法的實(shí)現(xiàn)提供了方便。 把 N 點(diǎn)序列 x(n)， n=0， l， 2， n1 按 n為偶數(shù)和奇數(shù)分為兩個(gè)長(zhǎng)為 N/2 的序列 ??? ??? )12()( )2()(21 rxr rxrxx r=0， 1， 2，?， N/21 注意到，由于 WeW NNjN 2/22 ?? ? ? ， 2，且 ??rx1 、 ??rx2 的 N， 2 點(diǎn) DFT 分別為 ? ? ? ?? ? ? ????????????????1202/221202/11NrrknNrRKnWxXWxXrkrk 因此 N 點(diǎn)序列的 )(nx 的 DFT 可表示為 ? ? ? ?kkkX XWX kN 21)( ?? k=0， 1， 2，?， N1 X1(k)， X2(k)都是 N/2 點(diǎn)的 DFT， X(k)是 N 點(diǎn)的 DFT，因此單用 X1(k)表示 X(k)并不完全。我們知道，乘法運(yùn)算比加法運(yùn)算復(fù)雜，且運(yùn)算時(shí)間長(zhǎng)。但傅立葉算法復(fù)雜，運(yùn)算量大，傳統(tǒng)的單片機(jī)芯片難于滿足系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求。但它要求采樣速率較高，并且測(cè)量結(jié)果必須通過一定的數(shù)值算 法求出來，計(jì)算量相對(duì)較大，對(duì)微處理器的計(jì)算速度要求較高。 在電氣信號(hào)的檢測(cè)中，采用微處理器的數(shù)字式測(cè)量方式精度好、功能強(qiáng)、智能化程度高、檢測(cè)結(jié)果易于傳輸和與控制系統(tǒng)共享，較傳統(tǒng)測(cè)量方式具有較大的優(yōu)越性，因而受到普遍歡迎，目前廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的監(jiān)視、控制 、 試驗(yàn)等各領(lǐng)域。 MEMORY 偽指令用來標(biāo)示實(shí)際存在的目標(biāo)系統(tǒng)中可被使用的存儲(chǔ)器范圍，每個(gè)存儲(chǔ)器范圍都有名字、起始地址和長(zhǎng)度。鏈接器的輸入是可重定位的 COFF 目標(biāo)文件和目標(biāo)庫文件，它也可以接受來自文檔管理器中的目標(biāo)文件以及鏈接以前運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的輸出模塊?？紤]到以上技術(shù)要點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用 TI 公司的 TMS320LF2407A 作為本系統(tǒng)的主處理器，采用其豐 富的片內(nèi)外設(shè)，來完成系統(tǒng)整體功能。 廣義的說，任何實(shí)驗(yàn)科學(xué)的結(jié)論，是對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)推斷的結(jié)果，而數(shù)據(jù)的取得，就要靠測(cè)量。從危害程度來看。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。隨著科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)電能的需求量日益增加，同時(shí)對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來越高。 國(guó)內(nèi)外研究概況 一般而言，測(cè)量是為確定被測(cè)對(duì)象的量值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程。第二章 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案 5 第二章 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)功能及總體結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)主要針對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)供配電的實(shí)際情況，通過基于 DSP 芯片的傅立 葉變換算法，采用交流采樣技術(shù)實(shí)現(xiàn)多種電力參數(shù)的在線實(shí)時(shí)測(cè)量和數(shù)據(jù)分析，為電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供可靠保證。 2．匯編器 (assembler)將匯編語言源代碼文件匯編成機(jī)器語言 COFF 目標(biāo)文件，在源文件中包含了匯編指令，宏命令及指令等。除此之外還要把一個(gè) “ ” 的庫文件復(fù)制到該目錄中。在段名之后是特性列表，定義段的內(nèi)容以及它們是怎樣被分配的 。 第三章 電力參數(shù)測(cè)量及其計(jì)算原理 13 電力參數(shù)的交流采樣算法 交流采樣是按一定的規(guī)律對(duì)被測(cè)交流電氣信號(hào)的瞬時(shí)值進(jìn)行采樣，獲得用數(shù)字量表示的離散時(shí)間采 樣值序列，并通過對(duì)采樣值序列進(jìn)行數(shù)值分析計(jì)算獲取被測(cè)信號(hào)的信息。 這也是均方根算法在諧波分析中的局限性。 帶都是復(fù)數(shù)。 N 越大，效果越明顯 。一般的系統(tǒng)都是令輸入為碼位倒敘，而輸出為自然順序。由于非正弦周期函數(shù)的有效值等于信號(hào)中的各次諧波的有效值的平方和的平方根，所以電壓、電流總的有效值分別為： ???? 0 2k kUU ???? 0 2k kII 第三章 電力參數(shù)測(cè)量及其計(jì)算原理 20 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 2． PS 信號(hào)：此信號(hào)為片外程序空間選通信號(hào)，它總保持為高電平。 由圖 44 可以看到，本設(shè)計(jì)采用了一個(gè)有源晶體震蕩器，而且這里的晶體震蕩器采用的是低電壓的型號(hào) ( 供電 )，可以直接連接到 DSP 的 XTAL2 腳上(DSP 外圍電壓是 )。 主要是給 TMS320LF2407A 的片內(nèi)外設(shè)供電?？紤]本研究的需要，因此選擇 A/D 采樣的精度應(yīng)以 l0 位 ~16 位為合適。 時(shí)鐘電路 為了保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，采集的數(shù)據(jù)與時(shí)間是一一對(duì)應(yīng)的，所以時(shí)鐘芯片的選擇必不可少。具有 16Kb 的 16 8 點(diǎn)陣的ASCII 字符庫；為便于構(gòu)造用戶圖形，提供了一個(gè) 64 256 點(diǎn)陣的 GDRAM 繪圖區(qū)域，為了便于構(gòu)造用戶所需字型，提供了 4 組 16 16 點(diǎn)陣的造字空間。 本系統(tǒng)的主要功能模塊有數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、時(shí)鐘模塊、按鍵顯示模塊、數(shù)據(jù)通信模塊等。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)于采集到的數(shù)據(jù)先進(jìn)行緩沖 (存儲(chǔ) )，然后進(jìn)行分析計(jì)算。 本系統(tǒng)采用 MAX3232 完成這一功能， MAX3232 具有一個(gè)專有的低壓降發(fā)送器輸出級(jí)，在其以雙電荷泵 ~ 供電時(shí)，可獲得真正的 RS232 性能．該器件只需 4 個(gè) 小型外接電容，可在維持 RS232 輸出電平的情況下確保運(yùn)行于 120kb/s 數(shù)據(jù)率，因此十分適合高速串行數(shù)據(jù)通信的場(chǎng)合。 鍵盤、液晶顯示電路 本系統(tǒng)采用 4 個(gè)按鍵和液晶屏 作為 人機(jī)接口。 C2C1F1C T 1L S D _B 13 .3 VR1R2R3R4 5 V+ 5V+ 5V 5 V+ 5V~ 2 2 0 VA D C I N A12+34+∞∞L M 3 5812+34+∞∞L M 3 58 圖 49 A 相電壓檢測(cè)電路 A 相電壓檢測(cè)電路如圖 49 所示。 接線方法參考 JTAG 信號(hào)定義，對(duì)應(yīng)起來連接即可。在圖 45 中，濾波器電路的元件為 R3C29， C30，濾波器電路回路連接到 DSP 芯片的 PLLF 和 PLLF2 引腳。但是為了調(diào)試方便經(jīng)常采用如圖 43 所示的手動(dòng)復(fù)位電路，當(dāng)調(diào)試的時(shí)候可以很方便地進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位。這種將程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一個(gè)存儲(chǔ)空間中的思 想簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，但是，由于取指令和取操作數(shù)據(jù)要訪問同一存儲(chǔ)空間，使用同一總線，指令和數(shù)據(jù)分時(shí)讀寫，因此在高速運(yùn)算時(shí)，不但不能同時(shí)取指令和取操作數(shù)，而且還會(huì)造成傳輸通道上的瓶頸現(xiàn)象。在本設(shè)計(jì)中，采用先進(jìn)的芯片第三章 電力參數(shù)測(cè)量及其計(jì)算原理 19 TMS320LF2407A 具有 DSP 核心，運(yùn)行 FFT 的速度很快，完全滿足系統(tǒng)要求，所以本設(shè)計(jì)選擇的是快速傅立葉 算法 (FFT)。但這時(shí)輸入 ??nx 卻不能按自然的順序存入存儲(chǔ)單元，而是按 ??0x ， ??1x ， ??2x ， ?， ??6x 的順序存儲(chǔ)單元，因而是亂序的。如果信號(hào)處理要求實(shí)時(shí)進(jìn)行，對(duì)硬件或軟件計(jì)算速度的要求確實(shí)是太高 了。 若將式 (37)改寫成為 ? ?)]([110*1)( **)(kD F TNNknkNNnx XWkX ???? ?????? ? 式中 “*”號(hào)表示取共軛。求出積分 S后，應(yīng)用式 (31)可以求得有效值， 22/?SI ? 。例如，可采用低速的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片或不需保持電路等。未規(guī)定屬性的存儲(chǔ)器具有所有 4個(gè)屬性 。 開發(fā)一個(gè) DSP 的 C 語言應(yīng)用程序，需要以下 4 種類型的文件： C 語言文件、匯編語言文件、頭文件和命令文件。綜上原因，本設(shè)計(jì) 最 終選擇本 DSP 芯片。 第一章 引 言 3 雖然電能質(zhì)量問題的研究 已 逐漸成為當(dāng)今社會(huì)的熱點(diǎn)，但是相對(duì)國(guó)外而言，國(guó)內(nèi)對(duì)電力參數(shù)監(jiān)測(cè)裝置的開發(fā)研制比較落后，大多數(shù)廠家采用的是單片機(jī)結(jié)構(gòu)，在功能、實(shí)用化等方面還不夠理想。 改善電能質(zhì)量對(duì)于電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，保證工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行以及降低能耗 等均有重要意義 。 關(guān)鍵詞： 電力參數(shù)； TMS320LF2407A；數(shù)字信號(hào)處理； FFT；諧波分析；液晶屏Abstract IV Abstract In recent years． with the wide application of various kinds of electric and electronic convertors and other nonlinear load, this call make the voltage and current waveform distort and result in the serious depravation of power quality． At the meantime， the microeletronic technology development causes each kind of automated equipment widespread application， enormously enhanced the social productive forces． These installments are extremely sensitive to the electrical energy drop in quality, SO many serious accidents happen in the production process and has created massive loss． To enhance the quality of electrical energy, first of all the testing and analysis of electrical parameters must be accurate and plete． The digital signal processor TMS320LF2407A is used for this system， it Can realize real time measurement to some base parameter of threephase voltage，threephase current and power etc， meanwhile, it has the function of harmonic analysis． The system Can collect voltage and circuit of the electric grid real time． In this paper, the technology of alternating current sampling is proposed． It Call realize real time measurement of various electric parameter． This system can proess of data according to the FFT algorithm of DSP chip． It displays threephrase voltage39。 SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書