【正文】 AM，地址自動(dòng)增量，其工作原理與一般帶I2C接口的EEPROM相同。 本設(shè)計(jì)用PCF8583，結(jié)合鍵盤、液晶來實(shí)現(xiàn)時(shí)間和日期的顯示和設(shè)置。本設(shè)計(jì)用軟件來模擬I2C總線時(shí)序，實(shí)現(xiàn)了I2串行日歷時(shí)鐘與2407的接口電路。設(shè)計(jì)中的另一個(gè)要點(diǎn)是電池充放電問題，，所以需要解決在掉電情況下電池只對(duì)PCF8583供電，且電池處于浮充狀態(tài)的問題。本設(shè)計(jì)用二極管較好的解決了以上問題。DSP與PCF8583的連接圖如下：圖36 DSP與PCF8583的接口電路 其中PCF8583的SCL、SDA分別接TMS320LF2407的IOPC3與IOPC5引腳，SCL為I2C總線的時(shí)鐘線，SDA為I2C總線的數(shù)據(jù)線。當(dāng)日歷時(shí)鐘收到數(shù)據(jù)后，通過數(shù)據(jù)線SDA拉為低電平來應(yīng)答接受，因此IOPC3與IOPC5引腳應(yīng)配置為I/O方式，并要求接上拉電阻。通過軟件編程便可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間、日期的正確讀出、設(shè)置等。 按鍵輸入和液晶顯示電路 本設(shè)計(jì)采用常規(guī)的44鍵盤來實(shí)現(xiàn)液晶顯示的菜單查詢、翻屏等各種功能。鍵盤輸入信息的主要過程為：CPU判斷是否有鍵按下確定按下的是哪一個(gè)鍵把此鍵代表的信息翻譯成計(jì)算機(jī)所能識(shí)別的代碼。以上第3步主要由軟件完成的，稱為非編碼鍵盤，本設(shè)計(jì)采用的便是行列式鍵盤。行列式鍵盤與DSP的接口如下圖所示：圖37 DSP與44鍵盤的接口如圖PB口作鍵盤接口，PB0～PB3作鍵盤的行掃描輸出線，PB4～PB7作列檢測(cè)輸入線。鍵的識(shí)別功能，就是判斷鍵盤中是否有鍵按下，若有鍵按下則確定其所在的行列位置。程序掃描法是一種常用的鍵識(shí)別方法，在這種方法中，只要CPU空閑，就調(diào)用鍵盤掃描程序，查詢鍵盤并進(jìn)行處理。本設(shè)計(jì)就是采用的這種方法，在后續(xù)介紹軟件時(shí)再予以詳細(xì)說明。本設(shè)計(jì)采用帶國標(biāo)中文字庫圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊LCMxxZK系列。LCMxxZK的字型ROM內(nèi)含8192個(gè)16*16點(diǎn)中文字型和128個(gè)16*8半寬的字母符號(hào)字型。而且內(nèi)含CGRAM提供4組軟件可編程16*16點(diǎn)陣造字功能。電源操作范圍寬（）；低功耗設(shè)計(jì)可滿足產(chǎn)品的省電要求。同時(shí)，與單片機(jī)等微控制器的接口界面靈活使用（三種模式：并行8位/4位，串行3線/2線）。本設(shè)計(jì)采用LCM12864ZK中文液晶顯示模塊，其液晶屏幕為128*64，可顯示四行，每行可顯示8個(gè)漢字。采用的是串行2線模式。采用C語言編程，程序的可移植性強(qiáng)。TMS320LF2407與液晶模塊的接口電路如圖38所示：圖38 DSP與液晶顯示模塊接口電路 與DSP的連接采用的是串行兩線的模式，液晶模塊的E（SLCK）腳與RW（SID）腳分別連接DSP的IOPC6（CANTX）和IOPC7（CANRX）引腳，此時(shí)DSP的這兩個(gè)引腳要設(shè)計(jì)成通用的輸入輸出端口的形式。其中SLCK為輸入串行脈沖引腳，而SID為輸入串行數(shù)據(jù)引腳。主控系統(tǒng)即DSP將配合傳輸同步時(shí)鐘與接收串行數(shù)據(jù)線，來完成串行傳輸?shù)膭?dòng)作。整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸以及脈沖的控制都是通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)的，這也將在下一章里詳細(xì)說明。本設(shè)計(jì)中，TMS320LF2407A與PC機(jī)通過串行口進(jìn)行通信，PC機(jī)從串行口向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。TMS32OLF2407A器件包括串行通信接口SCI模塊。該SCI模塊帶有與RS232標(biāo)準(zhǔn)一致的異步串口(DART)，使得TMS320LF2407可以方便地與其它使用標(biāo)準(zhǔn)格式的異步外設(shè)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。MAX3232為電平轉(zhuǎn)換器，簡單易用，MAX3232具有一個(gè)專有的低壓降發(fā)送器輸出級(jí)，可獲得真正的RS232性能。，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。其接口電路如圖3一9所示:圖39串行接口電路4 硬件系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)好后，下面就要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試了，這是設(shè)計(jì)中很重要的一步。在DSP硬件系統(tǒng)的印制電路板設(shè)計(jì)階段，關(guān)鍵是使布線正確合理。布線正確一般都能做到，但要做到合理，則并不容易。DSP硬件系統(tǒng)中最易出現(xiàn)的問題是高頻干擾，因此在布線時(shí)應(yīng)盡量使高頻線短而粗，且遠(yuǎn)離易受干擾的信號(hào)線，如模擬信號(hào)線。此外，電源濾波、模擬線與數(shù)字線分離等也是不容忽視的。在電路加電前，對(duì)其做了一次全面徹底的檢查。仔細(xì)檢查了原件是否可靠的焊上，管腳間、電源與地間沒有短接，表貼元件焊接時(shí)相鄰管腳沒有撘錫、短路，元器件、有極性電容的安裝方向也都正確。加電后，應(yīng)檢查晶體是否振蕩，復(fù)位是否正確可靠，并且示波器檢查DSP的CLKOUT引腳是否有信號(hào)輸出，并測(cè)試一下該信號(hào)的頻率。對(duì)照一下CLKMD1，CLKMD2，CLKMD3，檢查頻率是否正確，如果CLKOUT的輸出正確，一般來說，DSP部分的硬件工作基本正常。在做完這些基本檢查之后，就可以進(jìn)行系統(tǒng)硬件調(diào)試了。接下來可以調(diào)試DSP的外圍器件。MAX125轉(zhuǎn)換接口的調(diào)試涉及一些軟件，只要將串口接收打開，同時(shí)打開中斷進(jìn)行接收數(shù)據(jù)，并通過實(shí)時(shí)顯示菜單觀察緩沖區(qū)數(shù)據(jù)即可。對(duì)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行調(diào)試時(shí)，首先對(duì)SRAM的兩單元初始化為兩個(gè)不同的值，然后調(diào)試的主程序不斷交替這兩個(gè)單元的數(shù)值。具體方法是從一個(gè)單元讀出數(shù)據(jù)寫入另一個(gè)單元，由累加器作為傳遞單元。使用Debugger軟件，查看相應(yīng)的SRAM單元，是在按照設(shè)定交替變化，表明這部分沒有問題。對(duì)于FLASH的連接需編寫相應(yīng)的程序來調(diào)試，如FLASH的擦除，編程及讀取，如果能將寫入的數(shù)據(jù)正確地讀出，則表明FLASH的接口是正確的，對(duì)鍵盤顯示的調(diào)試可直接觀察程序的運(yùn)行結(jié)果即可。硬件設(shè)計(jì)應(yīng)注意如下要點(diǎn)：（1）認(rèn)真處理好復(fù)位和時(shí)鐘信號(hào)。（2）在DSP電路中，對(duì)所有的輸入信號(hào)必須有明確的處理，不能懸浮或置之不理。（3）模擬電路和數(shù)字電路獨(dú)立布線，最后單點(diǎn)連接電源和地（4）片外程序存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器應(yīng)靠近DSP芯片放置，要合理布局，保證數(shù)據(jù)線和地址線長短基本一致。 （5）關(guān)鍵部分建議布上地網(wǎng)5 結(jié)論隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)、工業(yè)、交通、及家庭中的應(yīng)用日益廣泛，諧波所造成的危害也日趨嚴(yán)重，對(duì)電力系統(tǒng)的電氣環(huán)境造成了巨大的影響，對(duì)電力設(shè)備產(chǎn)生了嚴(yán)重的危害。為了保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)作和電力電子設(shè)備的正常工作，必須采用一定的手段對(duì)電力系統(tǒng)的諧波進(jìn)行檢測(cè)。本論文以TMS320LF24O7為核心設(shè)計(jì)和組建了一個(gè)實(shí)時(shí)諧波測(cè)量系統(tǒng)。DSP選用的是TMS32公LF2407芯片，它具有豐富的片上外設(shè)，多達(dá)40個(gè)可單獨(dú)編程或復(fù)用的通用物入輸出引腳，因此可以大大的簡化硬件結(jié)構(gòu)和體積，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。應(yīng)用工業(yè)數(shù)字信號(hào)處理器、集成電路和計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域最先進(jìn)技術(shù)，本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于DSP的電力諧波監(jiān)測(cè)儀的研制，該監(jiān)測(cè)儀樣機(jī)已完成了諧波監(jiān)測(cè)儀的硬件設(shè)計(jì)工作。本文對(duì)該監(jiān)測(cè)儀的軟件和硬件電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，解決了一系列技術(shù)問題。根據(jù)本文的闡述可得到以下結(jié)論：（1）諧波監(jiān)測(cè)是諧波研究和治理的前提條件，隨著電力系統(tǒng)中發(fā)展，各種諧波源將會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)安全和穩(wěn)定造成越來越大影響。諧波研究和治理的迫切性越來越大，符合電力系統(tǒng)要求的各種諧波監(jiān)測(cè)設(shè)備將會(huì)得到大力發(fā)展。（2）本課題使用的以DSP模塊（TMS320LF2407）為核心的硬件電路，結(jié)合數(shù)據(jù)采集、鍵盤和顯示等模塊電路。均能滿足各項(xiàng)設(shè)計(jì)要求，測(cè)量精度可得到充分保證。并且設(shè)備體積小，功能齊全。（3）軟件中采用電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)中常用的FFT變換算法，是諧波檢測(cè)精度的可靠保證。結(jié)合采用硬件跟蹤輸入信號(hào)頻率的辦法，使用FFT變換測(cè)量諧波具有精度高、功能多、使用方便的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)整數(shù)次諧波的精確分析和檢測(cè)。（4）采用了工業(yè)上常用的4*4鍵盤和LCM12864液晶顯示功能，顯示方式為菜單式的層次化方式。具有操作靈活、功能擴(kuò)展方便等優(yōu)點(diǎn)，使用語言的結(jié)構(gòu)體數(shù)組編程，具有一般性，可以直接移植到其它的應(yīng)用系統(tǒng)中。 （5）本文通過對(duì)軟硬件設(shè)計(jì)的詳細(xì)論述，以及相應(yīng)的測(cè)試數(shù)據(jù)，證明硬件設(shè)計(jì)合理，程序運(yùn)行可靠，所測(cè)數(shù)據(jù)的誤差均能滿足國家標(biāo)準(zhǔn)。 被測(cè)量條件允許誤差電壓Uh≥3%UNUh≤3%UN5%Uh電流Ih≥10%INIh≤10%IN5%Ih%INUN為標(biāo)準(zhǔn)電壓，Uh為諧波電壓；IN為標(biāo)準(zhǔn)電流，Ih為諧波電流。 為了驗(yàn)證諧波儀的精度，我們采用輸入標(biāo)準(zhǔn)方波的辦法進(jìn)行了測(cè)試。理論計(jì)算表明：一個(gè)方波可以分解為若干個(gè)正弦波其中最大的正弦波為基波，其余分別9等等，3次諧波峰值為基波的1/3，5次諧波峰值為基波的1/5，7次諧波峰值為基波的1/7，依此類推。 雖然諧波監(jiān)測(cè)儀的設(shè)計(jì)的硬件部分，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了其主要的功能。但可以繼續(xù)的工作還有很多，對(duì)頻率的測(cè)量，對(duì)功率的測(cè)量，減小誤差以及在軟件方面對(duì)諧波值的歷史記載等，都可進(jìn)一步完成，另外已完成的軟件部分也還有很多地方可以優(yōu)化，提高軟件的質(zhì)量。由于時(shí)間的原因，剩余的工作還有待于日后完成。經(jīng)過幾個(gè)月的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行諧波監(jiān)測(cè)儀的硬件設(shè)計(jì)，證明硬件設(shè)計(jì)合理，程序運(yùn)行可靠。參考文獻(xiàn)[1] ：北京航空航天大學(xué)出版社，2003[2] 黃英哲，：中國水利水電出版社，2003[3] ：機(jī)械工業(yè)出版社，2003[4] 、：北京航空航天大學(xué)出版社，2002[5] （第二版）.北京：清華大學(xué)出版社，1999[6] :北京理工大學(xué)出版社，1997[7] ：高等教育出版社，2000[8] GB/T 14549—93電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波[9] ：電子工業(yè)出版社，2003[10] ：高等教育出版社，1992[11] 李忠，2003，29（1）：15～17[12] ：西安電子科技大學(xué)出版社，2003[13] ：機(jī)械工業(yè)出版社，2005[14] ：西安電子科技大學(xué)出版社，2003[15] ：國防工業(yè)出版社，2002[16] ：北京航空航天大學(xué)出版社，1999[17] 劉敏，,2006(3)[18] 金全意，2006(10)[19] 曾喆昭，文卉，,2006(10)[20] 錢昊，中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2005(21)[21] Andrew Bateman(England).The DSP Handbook Algorilthms，APPlications and Design .[22] Texas Instrument，TMS320Cxx Source Debugger User’s .[23] Texas Instrument. TMS320LF240xA Data .致謝在本文完成之際，作者謹(jǐn)向?qū)熥T寶成教授和苗苗老師表示最誠摯的謝!譚老師高尚的人格，淵博的知識(shí)、敏銳的思維、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、踏實(shí)的工作作風(fēng)深深的影響了作者；苗老師為人師表，和藹可親，平易近人，視學(xué)生如親人；這兩位老師實(shí)為作者一生學(xué)習(xí)的典范。本論文是在譚老師和苗老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從開始的選題、理論研究、實(shí)際操作直到最后的實(shí)驗(yàn)，無不凝結(jié)著兩位老師的心血與智慧。在課題研究過程中，兩位老師給予了作者無微不至的關(guān)懷、指導(dǎo)和照顧，感謝兩位老師的關(guān)心、指導(dǎo)和教誨。兩位老師充分利用自己工作之余給作者進(jìn)行細(xì)心的導(dǎo)，不厭其煩的解答作者提出的各種問題，定期檢查作者的設(shè)計(jì)進(jìn)展，提出了大量寶貴的意見，并介紹了許多期刊書目資料供作者參考，有高度的責(zé)任心。在此，作者向譚老師和苗老師致以最誠摯的謝意！感謝作者的學(xué)友和朋友們的關(guān)心和幫助?！罢l言寸草心，報(bào)得三春暉”， 最后，特別感謝作者的家人，是他們給予了作者學(xué)習(xí)的保障，并不斷給作者鼓勵(lì)和支持，使作者完成學(xué)業(yè)。謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給作者的父母，祝他們身體健康。最后衷心地感謝所有在學(xué)習(xí)和生活上給予作者關(guān)心與幫助的老師、同學(xué)、朋友以及家人，并謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給他們！畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 附錄附錄A 硬件連接圖