【正文】 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE%amp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 ksv*3t nGK8! z8vGt YM*Jgamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNu KNamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn% Mz849Gx^G89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 QA9 wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 ksv*3t nGK8! z8vGt YM*Jgamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3tnGK8! z89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 UE9aQGn8xp$Ramp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。由于對 CAN 總線的軟硬件了解都不多，如果要加入此功能，就有待于在以后的工作中加緊學習多作總結。在整體系統(tǒng)功能的擴展上，還可以增加 CAN 總線 控制，可以通過 CAN 總線接受外來信號的控制，也可以將采樣結果向外輸出，以實現更加完善的繼電保護功能。由于時間、經驗和成本的限制，對采樣精度的的控制和對外通信上還存在著一些問題。 設計結果證明了采用 DSP 進行交流采樣的可行性。 32 結 束 語 本文介紹了基于 DSP 的交流采樣系統(tǒng)的設計 ,通過 DSP 芯片內的 A/D 模塊對運放輸出的信號進行采樣，通過實驗板上的 I/O 口對顯示電路和動作電路進行控制，而且描述了其工作 原理、設計思路及實現方法。 5v，再經過偏置電路，成為 0～ 10v，最后經過反相電路，將信號反相并將電壓信號縮減為 03v，然后送入 A/D 芯片進行采樣。我們將運放電路的最大 輸入電壓設置為177。 由于 DSP 的 A/D 的輸入電壓的范圍為 03V，最初在設計運放各級的電壓時，并沒有考慮到干擾信號，運放的輸入電壓最大值被限定為177。開始 C1和 C2采用的是耐壓值為 16v 的電容，用示波器觀測得，平均電壓為 ，但是峰峰值電壓卻達到了 250mv300mv，電壓紋波達到了 15%20%，嚴重影響了采樣的精度。 在改進之前，當時偏置電壓是由 LM2596adj 提供的，并且運放的設計偏置電壓為。 31 調試過程中存在的問題及解決方法 在電路的調試過程中，發(fā)現電路有兩處不合理的設計。 合閘按鈕部分的調試：將萬用表調至 20V 直流檔，一個表筆接地，另一個表筆接到信號輸出端。試驗后發(fā)現顯示電路可以正常工作。首先將四根連線連入 DSP，在程序中輸入指令讓數碼管顯示十個“ 8”，檢查焊點是否出現虛焊、漏焊。 由于電子元件產生的誤差將在程序中給予矯正。再將波形調為最大值為 ，最小值為 的正弦波，然后通過示波器觀測其輸出端的波形。 將信號發(fā)生器接入運放電路的輸入端，將示波器接到運放的輸出端。經過試驗，變比為 1/133，與設計值1/ 相近，滿足設計要求。 采樣電路的調試 將采樣電路分為兩個部分分別調試。最后由 LCD 顯示 ?cI 、 ?rI ，返回主程序循環(huán)執(zhí)行。在串行口中斷中，主要完成與主機的信息傳送與顯示工作。主程序主要是調 29 用初始化子程序對系統(tǒng)進行初始化，并啟動系統(tǒng)中使用的定時器，然后進入循環(huán)體，查詢鍵盤狀態(tài)和調用顯示子程序并等待系統(tǒng)中斷。主程序模塊主要包括鍵盤掃描模塊和顯示模塊。 圖 74ls164級聯示意圖 系統(tǒng)軟件的設計 本次軟件設計主要由鍵盤輸入程序、 LCD 液晶顯示程序、 AD 采樣程序、通信程序構成。選擇使用 74ls164 移位寄存器作為數碼管的驅動芯片。 28 圖 合閘按鈕設計圖 數碼管顯示電路的設計 顯示電路主要是為了顯示采集的電壓和電流信號的大小以及線路上的負載大小。當開關被按下時，線路中產生電流，電流從高電平點流出，通過電阻和開關，流入接地點。當開關斷開時， I/O 口通過電阻與高電平相連。 合閘電路的設計 合閘電路由一個上拉電阻和一個開關組成。當 DSP 的 I/O 口輸出的 高電平信號時，高電平信號從 A 進入三極管，三極管導通，繼電器動作。三極管 C級接 5V電源， B 級接 DSP 信號， E接繼電器線圈的一個管腳。 圖 跳閘繼電器設計圖 當 DSP 通 過 I/O 口發(fā)出跳閘指令時繼電器應該立即跳開切斷故障線路。 LM2596 5V 電源的設計 圖 LM2596 5V電源設計圖 圖中： C1=680μ F C2=220μ F L=33μ H 二極管： IN5824 電路搭建完成后，輸入 12V 電壓，通過示波器可觀察到電路輸出電壓為 5V,峰峰值電 27 壓為 150mV 左右，最大輸出電流為 3A，可以滿足需要 12V 電源的芯片的需求。 26 圖 運用 TL431搭建的 5V穩(wěn)壓電路 圖中： R2=R3=10K。 圖 偏置電路電路圖 圖中： R5=10K R6=10K R7= 25 R8=10K U2=5V 偏置電路的電壓改變?yōu)? )5()10510(10)( 1162517 VUKVKUKRuRuRU up ?????????? （ 35） 反相電路 由于偏置電路同時擁有偏置和反向的作用，信號通過偏置電路后，信號進入了負半周，反相電路則在不改變信號的相位和幅值的情況下再次對信號進行反向。 圖 二階有源低通濾波電路 圖中， R1=R2=450K R3=10K R4=10K C1=C2=1pF 二階有源低通濾波的傳遞函數為： 02020 11R C )(RC)3(1 ffQjffAjjAAUUA upuoupiu ??????? ）（????? （ 31） 式中11 RRA fup ?? ； RCf ?2 10 ? ；upAQ ??31 。 由于電網中電壓并不是標準的正 弦波，在工頻信號中參雜許多高次諧波。 二階低通有源濾波電路 信號從跟隨電路輸出后，就進入濾波電路。跟隨電路沒有電阻，運放的同相輸入端與輸出端相連，信號從運放的反相輸入端輸入，從輸出端輸出。 跟隨電路 圖 跟隨電路設計圖 跟隨電路是從互感器輸出的信號進入的第一級運放電路。電容的性能和電阻的大小會對波峰的形狀產生影響。 濾波電路元件的匹配。偏置電壓是直接與經過濾波的電網信號進行疊加的信號，偏置電壓信號的質量與采樣信號質量直接相關。所以在元件的選用上，盡可能選用高精度元件，并減少使用可調元件的數量。經過分析，影響運放電路精度的因素主要有三： 22 圖 運放電路總體設計圖 外圍元件的精度 。此時信號為負最后，信號通過一個反相電路將被加法電路反相的信號再次反相。從互感器傳來的信號，首先通過第一級運放，即電壓跟隨電路進行跟隨，然后通過二階有源低通濾波電路。 電流互感器的參數為 5A/5mA，在電流互感器二次側用一個 470Ω的電阻轉換為電壓信號。電路板左上方為采樣電路，包括電網的輸入輸出、變壓 器、電流互感器、電壓互感器及其運放電路，右上方為電路所需的兩個 5V電源和動作電路，下方為數碼管顯示屏和與 DSP通信用的 IDE接口。 DSP 對輸入的模擬信號進行采樣并通過算法進行計算，根據結果驅動顯示電路顯示出數據和判斷繼電保護電路是否應該動作。 電網的交流電進入電壓互感器和電流互感器后，在其二次側形成了相應的電壓信號和電流信號，然后輸入到運放電路中。 20 第三章 基于 DSP 的交流采樣系統(tǒng)硬件的總體設計方案 硬件電路設計思路 交流采樣系統(tǒng)的基本結構如下圖。多個 74ls164 芯片需要級聯時，其時鐘信號管腳要并聯起來，并且下一個芯片的 2 號管腳需要連接到上一個芯片的 13 號管腳，即上一個芯片的最后一個并行輸出口。 74LS164 的引腳及級聯 74ls164 芯片為十四管腳芯片， 2 號管腳為串行輸入端， 3～ 6和 10～ 13 號管腳為并行輸出端， 7號管腳為接地， 8 號管腳為時鐘信號端， 9號管腳為控制管腳，高電平為開啟， 14 號管腳為電源輸入。 74LS164 工作原理 圖 74ls164邏輯圖 74ls164 由八個觸發(fā)器 FF0、 FF FF FF3 、 FF FF FF FF7和各自的輸入控制電路組成。所謂移位功能，是指寄存器里存儲的的代碼能夠在移位脈沖的作用下依次左移或右移。 表 共陰數碼管段碼表 數字 二進制段碼 十六進制段碼 數字 二進制段碼 十六進制段碼 0 00111111 3F 8 01111111 7F 1 00000110 06 9 01101111 6F 2 01011011 5B A 01110111 77 3 01001111 4F B 01111100 7C 4 01100110 66 C 00111001 39 5 01101101 6D D 01011110 5E 6 01111101 7D E 01111001 79 7 00000111 07 F 01110001 71 表 共陽數碼管段碼表 數字 二進制段碼 十六進制段碼 數字 二進制段碼 十六進制段碼 0 11000000 C0 8 10000000 80 1 11111001 F9 9 10010000 90 2 10100100 A4 A 10001000 88 3 10110000 B0 B 10000011 83 18 4 10011001 99 C 11000110 C6 5 10010010 92 D 10100001 A1 6 10000010 82 E 10000110 86 7 11111000 7C F 10001110 8E 74LS164 移位寄存器介紹 74ls164 是一個八位移位寄存器。將高電平用“ 1”表示，低電平用“ 0”表示，那么發(fā)光二極管 ADP 的電平可以用一個八位二進制數表示，這個二進制數就叫做發(fā)光二極管的段碼。 圖 圖 共陰八段數碼管 17 數碼管的顯示段碼 圖 數碼管段碼 八段數碼管由八個長條狀發(fā)光二極管排列組成。在動態(tài)驅動過程中，每位數碼管的點亮時間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現象及發(fā)光二極管的余輝效應，盡管實際上各位數碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，就能顯示一組穩(wěn)定的數據 。 數碼管動態(tài)顯示接口是目前應用最為廣泛的一種顯示方式之一，動態(tài)驅動是將所有數碼管的同名端連在一起，每個數碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當輸出字形碼時，只有 COM 端電路被選同的數碼管可以顯示字型。 靜態(tài)顯示驅動：靜態(tài)驅動也稱直流驅動，是指每個數碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進行驅動，或者使用如 BCD 碼二 十進制譯碼器譯碼進行驅動。 LED 數碼管的分類 1） 按段數分：分為七段數碼管和八段數碼管； 2） 按位分：可分為 1位、 2位、 4位等等； 3） 按發(fā)光二極管單元連接方式分：可分為為共陽極數碼管和共陰極數碼管。能夠顯示、時間、日期、溫度等所有可用數字表示的參數。當然，該圖絕不是 TL431 的實際內部結構，所以不能簡單地用這種組合來代替它。 15 圖 TL431功能模塊 由圖可以看到， VI 是一個內部的 基準源，接在運放的反相輸入端。 3個引腳分別為：陰極（ CATHODE）、陽極（ ANODE）和參考端（ REF）。該器件的典型動態(tài)阻抗為 ，在很多應用中可以用它代替齊納二極管，例如，數字電壓表，運放電路、可調壓電源，開關電源等等。 穩(wěn)壓芯片 TL431 介紹