【正文】 } /* END for (3) */} /* END for (2) */} /* END for (1) */}void main(void)
。dataR[k+b]=TRdataR[k+b]*cos_tab[p]dataI[k+b]*sin_tab[p]。dataR[k]=dataR[k]+dataR[k+b]*cos_tab[p]+dataI[k+b]*sin_tab[p]。 TI=dataI[k]。k=k+2*b) /* for (3) */{/* printf(p=%d ,p)。for(k=j。i。while(i0) /* p=pow(2,7L)*j。j++) /* for (2) */{ p=1。} /* b= 2^(L1) */for(j=0。while(i0) {b=b*2。L++) { /* for(1) */b=1。 }/************** FFT *******************/for(L=1。i++){ dataR[i]=dataI[i]。 */ }for(i=0。 dataI[xx]=dataR[i]。0x01。0x01。0x01。0x01。0x01。0x01。i++) { x0=x1=x2=x3=x4=x5=0。/********** 逆序部分************/for(i=0。int xx。int x0,x1,x2,x3,x4,x5。 P_real++。 ADCSRA|=(14)。F_done=1。char mm[2]={0x3a,0x09}。 char *s2=%。bit F_done=0。 float mode[23]。char flash *str_THDU=THDU:。char flash *str_U=RMS voltage:。char tempstrnm[16]。float dataI[64]={0}。const flash float cos_tab[64]={……………}。在此，謹(jǐn)向他致以崇高的敬意和衷心的感謝！最后，向各位辛勤培育我們的老師們致以崇高的感謝！參考文獻(xiàn)1 (Austrian)George Systems Harmonics Fundamentals,Analysis and Filter :Springer,20012 Peter . C for electronics and puter engineering technology. Englewood Cliffs : PrenticeHall Inc.,1990. 3 Paul . Singlechip microputers. London : Granada,19844 Kenneth . Microcontrollers:architecture,implementation,and programming. Berkeley : Osborne McGrawHill,20025 刑增平. Protel ：中國(guó)鐵道出版社，20056 ：中國(guó)水利水電出版社，19887 ：中國(guó)電力出版社，20018 王兆安,黃俊. ：西安交通大學(xué)出版社，20029 ：機(jī)械工業(yè)出版社，200310 ：華北電力大學(xué)，200011 吳湘淇，：中國(guó)鐵道出版社，199612 ：高等教育出版社，200213 求實(shí)科技，：人民郵電出版社，200214 ：電子工業(yè)出版社，200515 ：中國(guó)電力出版社，200416 ：中國(guó)電力出版社，200117 ：中國(guó)電力出版社，200518 沈文，Eagle lee，：清華大學(xué)出版社，200319 吳雙力，：北京航空航天大學(xué)出版社，200420 ：北京郵電大學(xué)出版社，200521 ：清華出版社，1999附 錄C：諧波分析軟件源程序/*********************************************Project : Harmonics anlayseVersion : Date : 2006613Author : YinMing Company : NCEPUComments: Chip type : ATmega32LProgram type : ApplicationClock frequency : MHzMemory model : SmallExternal SRAM size : 0Data Stack size : 512*********************************************/include include include include include include define RXB8 1define TXB8 0define UPE 2define OVR 3define FE 4define UDRE 5define RXC 7define FRAMING_ERROR (1FE)define PARITY_ERROR (1UPE)define DATA_OVERRUN (1OVR)define DATA_REGISTER_EMPTY (1UDRE)define RX_COMPLETE (1RXC) //wdtdefine WDRF 3define WDTOE 4define WDE 3//取算術(shù)平均值的次數(shù)。這一切都鼓勵(lì)著我今后去取得更大的進(jìn)步來(lái)報(bào)答恩師的培養(yǎng)和教誨。致 謝本學(xué)位論文是在石新春老師和謝志遠(yuǎn)老師的精心選題和悉心指導(dǎo)下完成的，課題的每一部分工作都凝結(jié)著他們的關(guān)懷和鼓勵(lì)。總起來(lái)說(shuō)，諧波檢測(cè)的精度在要求不高的情況下可以接受。表x－1 6月19日AM01時(shí)的兩次次諧波分析結(jié)果測(cè)量值第一次結(jié)果第二次結(jié)果RMSHRU 1%%HRU 2%%HRU 3%%HRU 4%%HRU 5%%HRU 6%%HRU 7%%凌晨1時(shí)左右微機(jī)用戶開(kāi)始關(guān)機(jī)，表x－1中數(shù)據(jù)同表5－2相比，可以看到三次諧波含有率大幅度減小，表x－1中第二組數(shù)據(jù)比第一組數(shù)據(jù)晚兩分鐘測(cè)得，因此第二組數(shù)據(jù)測(cè)量時(shí)，微機(jī)用電量更少，同時(shí)，第三次諧波含量更少。造成平頂波形的原因之一是變壓器鐵心飽和，因此有部分干擾可能是由于用變壓器做電壓傳感器造成的。圖x－1 第三次測(cè)量結(jié)果表示的電壓圖形由此可以看出，本設(shè)計(jì)對(duì)諧波含量的分析基本正確，達(dá)到了設(shè)計(jì)的基本要求。軟件算法的復(fù)雜化對(duì)硬件提出了更高的要求，通常需要使用MCU或FPGA進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和通信等控制功能，而由DSP器件來(lái)完成大量的計(jì)算工作。缺點(diǎn)是：(1)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中運(yùn)算量較大，需要如DSP等高價(jià)格的高速芯片。小波變換的優(yōu)點(diǎn)是：(1)具有時(shí)－頻局部化的特點(diǎn)，特別適合突變信號(hào)和不平穩(wěn)信號(hào)分析。三．小波分析法小波變換是新的多尺度分析數(shù)字技術(shù)，它通過(guò)對(duì)時(shí)間序列過(guò)程從低分辨率到高分辨率的分析，顯示過(guò)程變化的整體特征和局部變化行為。二次變換的優(yōu)點(diǎn)是：可以準(zhǔn)確地檢測(cè)到信號(hào)發(fā)生尖銳變化的時(shí)刻；精確測(cè)量基波和諧波分量的幅值。二．二次變換法二次變換是一種基于能量角度來(lái)考慮的新的時(shí)域變換方法。(2)不必建立精確數(shù)學(xué)模型，只考慮輸入輸出關(guān)系即可。一．神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論是巨量信息并行處理和大規(guī)模平行計(jì)算的基礎(chǔ)，它既是高度非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，又是自適應(yīng)組織系統(tǒng)，可用來(lái)描述認(rèn)知、決策及控制的智能行為。傅立葉變換時(shí)在電能質(zhì)量分析領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的基于變換的方法，因此理論研究非常豐富，有多種改進(jìn)的算法，它們各有自己的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)分情況使用?；舅枷胧牵豪脭?shù)字存儲(chǔ)示波器以固定采樣率分別采集標(biāo)準(zhǔn)工頻信號(hào)和有頻率漂移的工頻信號(hào)，用諧波分析程序?qū)山M采樣數(shù)據(jù)分別進(jìn)行譜分析，通過(guò)比較分析結(jié)果，獲得同步誤差的定量信息。由于鎖相倍頻電路實(shí)時(shí)地跟蹤著工頻信號(hào)的變化，因此，模數(shù)變換器的采樣脈沖始終是被測(cè)信號(hào)基波頻率的整數(shù)倍，實(shí)現(xiàn)了對(duì)頻率漂移信號(hào)的同步采樣。圖中，被測(cè)工頻信號(hào)經(jīng)過(guò)中心頻率50Hz、帶寬不超過(guò)25Hz的帶通濾波器選頻后，由整形電路處理成方波信號(hào)，然后輸入到由鎖相環(huán)和計(jì)數(shù)器組成的鎖相倍頻電路。硬件措施主要是利用鎖相環(huán)技術(shù)，使采樣頻率實(shí)時(shí)地跟蹤被測(cè)信號(hào)基波頻率的變化，即始終保證 N=T/Ts=W/Ws的關(guān)系。采用軟件同步采樣技術(shù)，可使檢測(cè)結(jié)果達(dá)到很高的精度和準(zhǔn)確度。軟件措施是基于近可能最大限度地減小非同步采樣誤差的思想。此外因傳感器件的傳感特性問(wèn)題，還需要對(duì)采集得到的信號(hào)做擬合處理。表5－2 6月18日PM11時(shí)的三次諧波分析結(jié)果測(cè)量值第一次結(jié)果第二次結(jié)果第三次結(jié)果RMSHRU 1%%%HRU 2%%%HRU 3%%%HRU 4%%%HRU 5%%%HRU 6%%%HRU 7%%%由表5－2可以看到三次相鄰時(shí)間的數(shù)據(jù)非常平滑，更能顯示出諧波的總體性質(zhì)是以3次諧波為主，2次諧波次多。本試驗(yàn)中采取對(duì)8次計(jì)算結(jié)果求平均值。表5－1是華北電力大學(xué)學(xué)一社宿舍樓6月17日上午8時(shí)，用單片機(jī)對(duì)220V線路電壓的連續(xù)三次測(cè)量結(jié)果(只取諧波的2～7次便于分析)：表5－1 6月17日AM8時(shí)的三次諧波分析結(jié)果測(cè)量值第一次結(jié)果第二次結(jié)果第三次結(jié)果RMSHRU 1%%%HRU 2%%%HRU 3%%%HRU 4%%%HRU 5%%%HRU 6%%%HRU 7%%%由表5－1可以看出電壓有效值RMS以及各次諧波均有較大的波動(dòng)，其原因可能是采樣點(diǎn)過(guò)少，采樣精度低，干擾信號(hào)以及頻率變化對(duì)計(jì)算造成較大的干擾。5. 提高分析精度方法的研究 計(jì)算結(jié)果的處理在初步設(shè)計(jì)軟件的過(guò)程中，并未考慮對(duì)計(jì)算結(jié)果取平均值，而是是采樣64點(diǎn)后馬上進(jìn)行計(jì)算并顯示。需要注意的是，啟動(dòng)看門(mén)狗之前必須執(zhí)行看門(mén)狗復(fù)位指令以防止非正常復(fù)位。如果程序執(zhí)行時(shí)沒(méi)有及時(shí)復(fù)位定時(shí)器，一旦時(shí)間超過(guò)復(fù)位周期， ATmega32 就會(huì)復(fù)位，并執(zhí)行復(fù)位向量指向的程序。比如對(duì)沒(méi)有使用的中斷向量入口，均用IRET中斷返回指令填充，這部分工作CVAVR工具編譯時(shí)會(huì)自動(dòng)完成。()、strcpy()、strcpyf()()、ftoa()等字符串操作函數(shù)完成數(shù)字向字符串的轉(zhuǎn)換，通過(guò)puts()函數(shù)調(diào)用putchar()函數(shù)完成發(fā)送。四．由于在接口程序Putchar()和中斷服務(wù)程序中都要對(duì)數(shù)據(jù)緩沖器的讀、寫(xiě)和隊(duì)列計(jì)數(shù)器3個(gè)指針判斷和操作，為了防止沖突，在Putchar()中對(duì)3個(gè)指針操作時(shí)臨時(shí)將中斷關(guān)閉，提高了程序的可靠性。三．用編譯控制命令pragma savereg和pragma savereg+，使得由CVAVR在生成的中斷服務(wù)程序中不進(jìn)行中斷保護(hù)(CVAVR生成中斷保護(hù)會(huì)將比較多的寄存器壓入堆棧中)，而在中斷中嵌入?yún)R編，只將5個(gè)在本中斷中必須要保護(hù)的寄存器壓棧。而UART的硬件發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)后，產(chǎn)生中斷，由中斷服務(wù)程序負(fù)責(zé)將發(fā)送緩沖器中數(shù)據(jù)依次送出。 }else UDR=c。 if (++tx_wr_index == TX_BUFFER_SIZE) tx_wr_index=0。asm(cli)if (tx_counter || ((UCSRA amp。 }。 UDR=tx_buffer[tx_rd_index]。unsigned char tx_wr_index,tx_rd_index,tx_counter。在使用AVR時(shí)，應(yīng)根據(jù)芯片本身的特點(diǎn)(片內(nèi)大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，更適合采用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)系統(tǒng)程序)，編寫(xiě)高效可靠的UART收發(fā)接口(低層)程序。 上位機(jī)通信一般教科書(shū)上提供的UART收發(fā)的程序往往是一段采用輪循(Polling)方式完成收發(fā)的簡(jiǎn)單代碼。//打印總諧波畸變率 strcat(tempstr,s2)。 temph=sqrt(THDU)*100/mode[1]。 } strcpyf(tempstr,str_THDU)。 strcat(tempstr,tempstrnm)。 itoa(i,tempstr)。//用THDU暫時(shí)存儲(chǔ)h次諧波模值 ftoa(temph,2,tempstrnm)。i++) { temph=(mode[i]/mode[1])*100。//計(jì)算前先清空THDU for(i=2。因此對(duì)諧波含量可以通過(guò)模值的比值來(lái)求解。 rms=sqrt(dataR[64]) 各次諧波含量本設(shè)計(jì)只考慮整數(shù)次諧波的計(jì)算，一個(gè)含有2～7次諧波，各次諧波含量分別為1/1/1/1/1/1/7諧波的函數(shù)為X(i)=+(sin(t)+(1/2)* sin(2*t)+(1/3)*sin(3*t)+(1/4)*sin(4*t)+(1/5)*sin(5*t)+(1/6)*sin(6*t)+(1/7)*sin(7*t))，對(duì)其采樣64點(diǎn)，F(xiàn)FT運(yùn)算后取得的模值畫(huà)出的圖形如圖4－2中的*點(diǎn)。i++) d