【正文】 AM，地址自動增量，其工作原理與一般帶I2C接口的EEPROM相同。 本設計用PCF8583，結合鍵盤、液晶來實現(xiàn)時間和日期的顯示和設置。本設計用軟件來模擬I2C總線時序，實現(xiàn)了I2串行日歷時鐘與2407的接口電路。設計中的另一個要點是電池充放電問題，，所以需要解決在掉電情況下電池只對PCF8583供電，且電池處于浮充狀態(tài)的問題。本設計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總線的時鐘線，SDA為I2C總線的數(shù)據(jù)線。當日歷時鐘收到數(shù)據(jù)后，通過數(shù)據(jù)線SDA拉為低電平來應答接受，因此IOPC3與IOPC5引腳應配置為I/O方式，并要求接上拉電阻。通過軟件編程便可以實現(xiàn)時間、日期的正確讀出、設置等。 按鍵輸入和液晶顯示電路 本設計采用常規(guī)的44鍵盤來實現(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鍵把此鍵代表的信息翻譯成計算機所能識別的代碼。以上第3步主要由軟件完成的，稱為非編碼鍵盤，本設計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作列檢測輸入線。鍵的識別功能，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，查詢鍵盤并進行處理。本設計就是采用的這種方法，在后續(xù)介紹軟件時再予以詳細說明。本設計采用帶國標中文字庫圖形點陣液晶顯示模塊LCMxxZK系列。LCMxxZK的字型ROM內(nèi)含8192個16*16點中文字型和128個16*8半寬的字母符號字型。而且內(nèi)含CGRAM提供4組軟件可編程16*16點陣造字功能。電源操作范圍寬（）；低功耗設計可滿足產(chǎn)品的省電要求。同時，與單片機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）。本設計采用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。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DSP的這兩個引腳要設計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將配合傳輸同步時鐘與接收串行數(shù)據(jù)線，來完成串行傳輸?shù)膭幼?。整個數(shù)據(jù)傳輸以及脈沖的控制都是通過軟件編程來實現(xiàn)的，這也將在下一章里詳細說明。本設計中，TMS320LF2407A與PC機通過串行口進行通信，PC機從串行口向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相應的數(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標準一致的異步串口(DART)，使得TMS320LF2407可以方便地與其它使用標準格式的異步外設之間進行數(shù)據(jù)通信。MAX3232為電平轉換器，簡單易用，MAX3232具有一個專有的低壓降發(fā)送器輸出級，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)設計好后，下面就要對系統(tǒng)進行調(diào)試了，這是設計中很重要的一步。在DSP硬件系統(tǒng)的印制電路板設計階段，關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，因此在布線時應盡量使高頻線短而粗，且遠離易受干擾的信號線，如模擬信號線。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，對其做了一次全面徹底的檢查。仔細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，應檢查晶體是否振蕩，復位是否正確可靠，并且示波器檢查DSP的CLKOUT引腳是否有信號輸出，并測試一下該信號的頻率。對照一下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轉換接口的調(diào)試涉及一些軟件，只要將串口接收打開，同時打開中斷進行接收數(shù)據(jù)，并通過實時顯示菜單觀察緩沖區(qū)數(shù)據(jù)即可。對存儲模塊進行調(diào)試時，首先對SRAM的兩單元初始化為兩個不同的值，然后調(diào)試的主程序不斷交替這兩個單元的數(shù)值。具體方法是從一個單元讀出數(shù)據(jù)寫入另一個單元，由累加器作為傳遞單元。使用Debugger軟件，查看相應的SRAM單元，是在按照設定交替變化，表明這部分沒有問題。對于FLASH的連接需編寫相應的程序來調(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，對鍵盤顯示的調(diào)試可直接觀察程序的運行結果即可。硬件設計應注意如下要點：（1）認真處理好復位和時鐘信號。（2）在DSP電路中，對所有的輸入信號必須有明確的處理，不能懸浮或置之不理。（3）模擬電路和數(shù)字電路獨立布線，最后單點連接電源和地（4）片外程序存儲和數(shù)據(jù)存儲器應靠近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）關鍵部分建議布上地網(wǎng)5 結論隨著電力電子技術的飛速發(fā)展，各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)、工業(yè)、交通、及家庭中的應用日益廣泛，諧波所造成的危害也日趨嚴重，對電力系統(tǒng)的電氣環(huán)境造成了巨大的影響，對電力設備產(chǎn)生了嚴重的危害。為了保證電力系統(tǒng)的正常運作和電力電子設備的正常工作，必須采用一定的手段對電力系統(tǒng)的諧波進行檢測。本論文以TMS320LF24O7為核心設計和組建了一個實時諧波測量系統(tǒng)。DSP選用的是TMS32公LF2407芯片，它具有豐富的片上外設，多達40個可單獨編程或復用的通用物入輸出引腳，因此可以大大的簡化硬件結構和體積，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。應用工業(yè)數(shù)字信號處理器、集成電路和計算機等領域最先進技術，本文設計實現(xiàn)了基于DSP的電力諧波監(jiān)測儀的研制，該監(jiān)測儀樣機已完成了諧波監(jiān)測儀的硬件設計工作。本文對該監(jiān)測儀的軟件和硬件電路進行了設計，解決了一系列技術問題。根據(jù)本文的闡述可得到以下結論：（1）諧波監(jiān)測是諧波研究和治理的前提條件，隨著電力系統(tǒng)中發(fā)展，各種諧波源將會對電力系統(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)測設備將會得到大力發(fā)展。（2）本課題使用的以DSP模塊（TMS320LF2407）為核心的硬件電路，結合數(shù)據(jù)采集、鍵盤和顯示等模塊電路。均能滿足各項設計要求，測量精度可得到充分保證。并且設備體積小，功能齊全。（3）軟件中采用電力系統(tǒng)諧波檢測中常用的FFT變換算法，是諧波檢測精度的可靠保證。結合采用硬件跟蹤輸入信號頻率的辦法，使用FFT變換測量諧波具有精度高、功能多、使用方便的特點，能夠實現(xiàn)整數(shù)次諧波的精確分析和檢測。（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、功能擴展方便等優(yōu)點，使用語言的結構體數(shù)組編程，具有一般性，可以直接移植到其它的應用系統(tǒng)中。 （5）本文通過對軟硬件設計的詳細論述，以及相應的測試數(shù)據(jù)，證明硬件設計合理，程序運行可靠，所測數(shù)據(jù)的誤差均能滿足國家標準。 被測量條件允許誤差電壓Uh≥3%UNUh≤3%UN5%Uh電流Ih≥10%INIh≤10%IN5%Ih%INUN為標準電壓，Uh為諧波電壓；IN為標準電流，Ih為諧波電流。 為了驗證諧波儀的精度，我們采用輸入標準方波的辦法進行了測試。理論計算表明：一個方波可以分解為若干個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)測儀的設計的硬件部分，已經(jīng)實現(xiàn)了其主要的功能。但可以繼續(xù)的工作還有很多，對頻率的測量，對功率的測量，減小誤差以及在軟件方面對諧波值的歷史記載等，都可進一步完成，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。由于時間的原因，剩余的工作還有待于日后完成。經(jīng)過幾個月的實驗運行諧波監(jiān)測儀的硬件設計，證明硬件設計合理，程序運行可靠。參考文獻[1] ：北京航空航天大學出版社，2003[2] 黃英哲，：中國水利水電出版社，2003[3] ：機械工業(yè)出版社，2003[4] 、：北京航空航天大學出版社，2002[5] （第二版）.北京：清華大學出版社，1999[6] :北京理工大學出版社，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] ：西安電子科技大學出版社，2003[13] ：機械工業(yè)出版社，2005[14] ：西安電子科技大學出版社，2003[15] ：國防工業(yè)出版社，2002[16] ：北京航空航天大學出版社，1999[17] 劉敏，,2006(3)[18] 金全意，2006(10)[19] 曾喆昭，文卉，,2006(10)[20] 錢昊，中國電機工程學報,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，作者謹向導師譚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、敏銳的思維、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、踏實的工作作風深深的影響了作者；苗老師為人師表，和藹可親，平易近人，視學生如親人；這兩位老師實為作者一生學習的典范。本論文是在譚老師和苗老師的悉心指導下完成的。從開始的選題、理論研究、實際操作直到最后的實驗，無不凝結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懷、指導和照顧，感謝兩位老師的關心、指導和教誨。兩位老師充分利用自己工作之余給作者進行細心的導，不厭其煩的解答作者提出的各種問題，定期檢查作者的設計進展，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！感謝作者的學友和朋友們的關心和幫助。“誰言寸草心，報得三春暉”， 最后，特別感謝作者的家人，是他們給予了作者學習的保障，并不斷給作者鼓勵和支持，使作者完成學業(yè)。謹以此文獻給作者的父母，祝他們身體健康。最后衷心地感謝所有在學習和生活上給予作者關心與幫助的老師、同學、朋友以及家人，并謹以此文獻給他們！畢業(yè)設計（論文）知識產(chǎn)權聲明 畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 附錄附錄A 硬件連接圖