【正文】 for 42PDIP GND connects only the logic core and the embedded program memory). VDD :Supply voltage for the 42PDIP which connects only the logic core and the embedded program memory. PWRVDD :Supply voltage for the 42PDIP which connects only the I/O Pad Drivers. The application board MUST connect both VDD and PWRVDD to the board supply voltage. PWRGND :Ground for the 42PDIP which connects only the I/O Pad Drivers. PWRGND and GND are weakly connected through the mon silicon substrate, but not through any metal link. The application board MUST connect both GND and PWRGND to the board ground. Port 0 :Port 0 is an 8bit open drain bidirectional I/O port. As an output port, each pin can sink eight TTL inputs. When 1s are written to port 0 pins, the pins 45 / 70can be used as highimpedance inputs. Port 0 can also be configured to be the multiplexed loworder address/data bus during accesses to external program and data memory. In this mode, P0 has internal pullups. Port 0 also receives the code bytes during Flash programming and outputs the code bytes during program verification. External pullups are required during p。 最后感謝我的父母，他們雖然遠(yuǎn)在千里之外，卻是我感覺安定幸福，這是對(duì)我學(xué)業(yè)最好的支持。除了敬佩程老師的專業(yè)水平外，他那嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和孜孜不倦的科研精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。程老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，如開題報(bào)告的撰寫、設(shè)計(jì)方案的確定與完善、期中檢查、后期詳細(xì)設(shè)計(jì)、撰寫畢業(yè)論文等過(guò)程中，程老師都給予了我悉心的指導(dǎo)。如果沒有導(dǎo)師的督促與指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 展望由于本人能力有限,所做的設(shè)計(jì)還有很大的缺陷,比如說(shuō)當(dāng)系統(tǒng)斷電以后采樣控制 器 ATT7022B 將不能保存當(dāng)前的數(shù)據(jù),可以外擴(kuò)一個(gè)存儲(chǔ)器將當(dāng)前數(shù)據(jù)保存到存儲(chǔ)器中,當(dāng)斷電時(shí)數(shù)據(jù)能夠保存在外部存儲(chǔ)器中，在再次通電后，可將數(shù)據(jù)取出，不必重新校表。系統(tǒng)配置靈活、功能齊全，投、切控制安全，適應(yīng)性強(qiáng)。39 / 70（4）適用范圍廣，考慮三相不平衡情況，三相共補(bǔ)與三相分補(bǔ)相統(tǒng)一，不需改變硬件和軟件的結(jié)構(gòu)，只要根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置并在外部接線方式上做簡(jiǎn)單改動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)40 / 705 總結(jié)與展望 總結(jié)隨著 DSP 技術(shù)的發(fā)展，DSP 在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)終端中的應(yīng)用已越來(lái)越廣泛，采用 DSP 芯片 ATT7022B 設(shè)計(jì)成的無(wú)功補(bǔ)償采樣電路，采樣的速度快，精度高，誤差小，投資少結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。（2）操作方便，使用四個(gè)按鍵，根據(jù)液晶顯示器的提示就可以完成多種功能操作。如圖 所示：圖 電源電路的原理圖 投切電路的控制設(shè)計(jì)投切電容的控制設(shè)計(jì)，包含了 10 組繼電器，分別連接在單片機(jī)的、 和 口，根據(jù) ATT7022B 的采樣數(shù)據(jù)可以計(jì)算出投切電容的大小，根據(jù)投切電容單片機(jī)相應(yīng)的 I/O 口發(fā)出低電平信號(hào)時(shí)，光偶離合器的左側(cè)導(dǎo)通，發(fā)光二極管亮，光信號(hào)使右側(cè)的三極管導(dǎo)通，啟動(dòng)器被拉至低電平，繼電器吸合，開始投切電容。圖中的橋電路對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行整流處理，電容 C2CC3C32 約 1000uF 濾除電路的低頻信號(hào)，C3C3C3C36 約 10pF 濾除電路的高頻信號(hào)。本系統(tǒng)采用的是軟件消抖，當(dāng)按鍵按下時(shí)，延時(shí) 10ms 后再運(yùn)行以后的程序，從而避免了由于程序的快速執(zhí)行而對(duì)一次按鍵按多次按鍵處理的現(xiàn)象。按鍵消抖一般有兩種措施，一是電路消抖，二是軟件消抖。但由于按鍵機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵在按下時(shí)不會(huì)馬上閉合，在松開36 / 70時(shí)也不會(huì)馬上斷開，而是有一串的抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短一般為 510ms。通常按鍵為機(jī)械式結(jié)構(gòu)，受外力鍵帽按下，外力去除后有按鍵內(nèi)部的彈性裝置將鍵帽彈起。四個(gè)按鍵的作用：一個(gè)用來(lái)選擇要設(shè)置的參數(shù)，兩個(gè)用來(lái)設(shè)置參數(shù)的大小，當(dāng)設(shè)置完成時(shí)，另一個(gè)按鍵用來(lái)確認(rèn)設(shè)置完成。獨(dú)立式按鍵的特點(diǎn)就是各按鍵在電路設(shè)計(jì)上各自獨(dú)立，每個(gè)按鍵一條信號(hào)線，只需對(duì)此信號(hào)線進(jìn)行判別就能完成該按鍵的判別。一、液晶顯示器與 MCU 接口讀寫操作時(shí)序圖圖 液晶顯示器與 MCU 接口讀寫操作時(shí)序圖表 時(shí)序參數(shù)表名稱 符號(hào) 最小值 最大值 單位地址建立時(shí)間 Taw6 20 ns地址保持時(shí)間 Tah6 10 ns35 / 70系統(tǒng)時(shí)鐘周期 Tcycs 1000 ns讀 100 nsE 脈沖寬度寫Tew80 ns數(shù)據(jù)建立時(shí)間 Tds6 80 ns寫數(shù)據(jù)保持時(shí)間 Tdh6 10 ns存取時(shí)間 Tacc6 90 ns讀數(shù)據(jù)保持時(shí)間 Tch6 10 60 ns二、鍵盤設(shè)計(jì)按鍵設(shè)計(jì)一般有兩種方式，即獨(dú)立式設(shè)計(jì)和矩陣式設(shè)計(jì)，其應(yīng)用一般根據(jù)需要的案件的多少和單片機(jī)系統(tǒng)的資源狀況確定，一般來(lái)說(shuō)，獨(dú)立式按鍵設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但占用單片機(jī)的硬件資源較；矩陣式按鍵設(shè)計(jì)復(fù)雜，但能很大程度地節(jié)省單片機(jī)地硬件資源。液晶顯示電路采用串行輸入的 4 字節(jié)數(shù)碼顯示器。有鍵按下時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入鍵盤中斷服務(wù)程序，判斷哪個(gè)鍵被按下，并執(zhí)行相應(yīng)的操作。只要保持復(fù)位端高電平的時(shí)間不少于 20ms，就能使單片機(jī)很可靠的復(fù)位。復(fù)位有上電復(fù)位和電平開關(guān)復(fù)位兩種，由于復(fù)位端內(nèi)部有下拉電阻，所以只需在本端和 VCC 之間接一個(gè)電容，就可以做到上電復(fù)位。XYAL2：芯片內(nèi)部反相放大輸出端。需要注意的是，要根據(jù) ΔC 確定需投入或切斷33 / 70的電容器組時(shí)，為提高動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)木_性，應(yīng)將電容器的標(biāo)稱容量換算成實(shí)際電網(wǎng)電壓下的實(shí)際容量。由無(wú)功補(bǔ)償原理可知，全補(bǔ)償所需投或切的電容器容量為，式中 ω=314，U 為電網(wǎng)電壓有效值。系統(tǒng)對(duì) Iq 的處理原理：當(dāng)某一電容器組被投入電網(wǎng)后，負(fù)載的電流就由網(wǎng)端電流 is 和電容器補(bǔ)償電流 ic 共同承擔(dān)。將該 IqM 換算成有效值 Iq 即可計(jì)算出一相的無(wú)功分量進(jìn)而得到總的無(wú)功分量。 無(wú)功電流的檢測(cè)及補(bǔ)償容量的確定無(wú)功電流的檢測(cè)原理很簡(jiǎn)單，負(fù)載電流 il(t)=ip(t)+iq(t)，其中ip(t)和 iq(t)分別是有功電流分量和無(wú)功電流分量。系統(tǒng)在中斷程序運(yùn)動(dòng)過(guò)程中測(cè)得電網(wǎng)無(wú)功電流及基波電壓的有效值，從而計(jì)算出電網(wǎng)無(wú)功功率的盈缺量。另一方面，電容器的投切控制元件采用大功率的過(guò)零型固態(tài)繼電器 SSR，由于該元件本身封裝有過(guò)零觸發(fā)模塊且自行工作不需 CPU 控32 / 70制，既滿足了補(bǔ)償電容無(wú)沖擊電流投切的要求，同時(shí)也有效地克服了執(zhí)行元件采用晶閘管控制模塊所帶來(lái)的控制復(fù)雜及易受干擾而產(chǎn)生誤動(dòng)作的弊端，提高了系統(tǒng)的可靠性。 控制器的硬件設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要芯片有 805HY12232A 和74LS07N，而且串行口電平轉(zhuǎn)換芯片 ADM202 在程序?qū)懭氩⒄{(diào)試成功后可以取掉。二、采樣電路的外圍電路總圖：如圖 所示為采樣電路的外圍總圖31 / 70圖 采樣電路的外圍電路總圖圖中上面三個(gè) CON 口分別是三相的電流輸入端，電流輸入端經(jīng)過(guò)電流互感器的作用把較強(qiáng)的電流轉(zhuǎn)換成 5mA 的弱電流，與 20 歐姆的電阻產(chǎn)生 100mV 的電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)阻容電路的濾波作用輸入到 ATT7022B 的數(shù)摸 CON 口分別是三相的電壓輸入端，電壓經(jīng)過(guò)電壓互感器的作用將 220V 的電壓轉(zhuǎn)換成 的弱電壓，經(jīng)過(guò)阻容電路的濾波作用輸入到 ATT7022B 的數(shù)摸轉(zhuǎn)換后采樣處理，如果輸入的是高壓則先將高壓變成 220V 后再接入電路。參考電壓 Refcap 與 Refout 典型值是 。輸入最大的正弦信號(hào)有效值是 1v。數(shù)據(jù)采集完成后，將每個(gè)通道數(shù)據(jù)逐點(diǎn)采集到內(nèi)存緩沖區(qū)中進(jìn)行處30 / 70理。在讀取轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)時(shí)，采用 DSP 的外部中斷方式。完成一次數(shù)據(jù)采集的時(shí)間（包括多路開關(guān)的開關(guān)時(shí)間、采樣保持時(shí)間、A／D 轉(zhuǎn)換時(shí)間還有其他延遲時(shí)間）為：0．02＊1000000／（64＊4）＝75μs。由于三相電網(wǎng)滿足下面的關(guān)系式 只需采樣兩相的相電流和線電壓，即 uac、ubc、ia、ib 四路電網(wǎng)參量，通過(guò)電壓、電流變換，經(jīng)放大、濾波，使輸出電壓范圍在 0～5V ，再經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換（A／D）進(jìn)行離散采樣。本系統(tǒng)以 ATT1022B 芯片為采樣核心，充分利用它高速的運(yùn)算能力和先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)來(lái)完成有功功率和無(wú)功功率的快速檢測(cè)。因此將跟蹤頻率的方波信號(hào)作為捕獲引腳的輸入信號(hào)，令連續(xù)兩次捕獲信號(hào)在定時(shí)器上的讀數(shù)之差為N，DSP 定時(shí)器的頻率為 fs，則交流信號(hào)的頻率 f＝fs ／N。 利用 DSP 芯片自帶的捕獲功能。不滿足這個(gè)條件會(huì)給變換后的結(jié)果帶來(lái)較大的誤差。但由于信號(hào)的頻率是在一定范圍內(nèi)變化，對(duì)其周期 T 不能準(zhǔn)確測(cè)量，按不準(zhǔn)確的周期 T 計(jì)算的采樣間隔進(jìn)行N 次采樣后，不能與實(shí)際信號(hào)的周期同步，即存在同步誤差，為減小同步誤差，提高測(cè)量精度，后采用自適應(yīng)調(diào)整采樣間隔的方法。軟件同步采樣法是首先測(cè)出被測(cè)信號(hào)的周期 T，則用該周期除以一周期內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù) N，得采樣間隔并確定定時(shí)器的技術(shù)值，用定時(shí)器中斷方式實(shí)現(xiàn)同步采樣。采樣計(jì)算式測(cè)量方法比較適用于多參數(shù)測(cè)量，尤其隨著計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，高性能微處理器和 A／D 轉(zhuǎn)換器，給采樣計(jì)算式測(cè)量方法，提供了有力的硬件支持。本系統(tǒng) DSP 的外圍電路由三部分組成：①模數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路；②開關(guān)量輸入、輸出接口電路③與上位機(jī)通信的接口電路交流電參量的測(cè)量方法主要分為兩大類：模擬電路測(cè)量方法和采樣計(jì)算式測(cè)量方法。28 / 704 硬件的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基本理論　　ATT7022B 是一種為處理三相電能專門設(shè)計(jì)的高速芯片，采用的是DSP 基波分離技術(shù)，能夠測(cè)量各相以及合相的有功功率、無(wú)功功率、視在功率、有功能量以及無(wú)功能量，同時(shí)還能測(cè)量各相電流、電壓有效值、功率因數(shù)、相角、頻率等參數(shù)，無(wú)需計(jì)算，價(jià)格便宜，所以選取 ATT7022B 作為本系統(tǒng)的采樣控制器非常的合適。顯示數(shù)據(jù)和內(nèi)部模式不變。Segment 和 Common 輸出 VDD 電平。1設(shè)置安全模式通過(guò)關(guān)閉顯示并打開靜態(tài)顯示的方法，可以設(shè)置安全模式，以減小功耗。 初始化內(nèi)容：① 設(shè)置顯示初始行為第一行； ②頁(yè)地址設(shè)置為第三頁(yè)。1END 指令27 / 70A0 /RD /WR D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0L H L H H H L H H H L功能：關(guān)閉“讀修改寫”模式，并把列地址指針恢復(fù)到打開“讀修改寫”模式前的位置。這個(gè)狀態(tài)一直持續(xù)到執(zhí)行“END”指令。DUTY 選擇A0 /RD /WR D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0L H L H L H L H L L D功能：設(shè)置 D=0 表示 1/16DUTY，D=1 表示 1/32DUTY。開/關(guān)靜態(tài)驅(qū)動(dòng)模式設(shè)置A0 /RD /WR D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0L H L H L H L L H L D功能：D=0 表示關(guān)閉靜態(tài)顯示，D=1 表示打開靜態(tài)顯示。這是因?yàn)樵O(shè)置完列地址后，第一次讀數(shù)據(jù)時(shí)，出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)是列地址而不是所要讀出的數(shù)據(jù)。當(dāng)“讀修改寫模式”關(guān)閉時(shí)，每執(zhí)行一次讀指令，列地址自動(dòng)加 1，所以可以連續(xù)從 DD RAM 讀出數(shù)據(jù)而不用設(shè)置列地址。寫顯示數(shù)據(jù) A0 /RD /WR D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0H H L Write Data功能：將 8 位數(shù)據(jù)寫入 DD RAM，該指令執(zhí)行后，列地址自動(dòng)加 1，所以可以連續(xù)將數(shù)據(jù)寫入 DD RAM 而不用重新設(shè)置列地址。 ON/OFF 顯示開關(guān)狀態(tài)，ON/OFF=0：顯示打開，ON/OFF=1：顯示關(guān)閉。 BUSY 為忙信號(hào)位，BUSY =1：內(nèi)部正在執(zhí)行操作；BUSY =0：空閑狀態(tài)。執(zhí)行讀寫命令后，列地址會(huì)自動(dòng)加 1，直到達(dá)到 50H 才會(huì)停止，但頁(yè)地址不