【正文】 D顯示屏進(jìn)行初始化。系統(tǒng)顯示漢字時(shí)，首先完成初始化工作。所有設(shè)置都是通過(guò)SCI寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本裝置中，數(shù)據(jù)發(fā)送與接收均采用中斷方式。收發(fā)器是MAX3160型收發(fā)器，通過(guò)硬件設(shè)置，使它工作在RS485狀態(tài)。SCI模塊的接收器和發(fā)送器都是雙緩沖的，每一個(gè)都有獨(dú)立的使能和中斷標(biāo)志位。我國(guó)的電網(wǎng)為工頻50Hz(對(duì)應(yīng)的周期為20 000μs)，而一個(gè)周期對(duì)應(yīng)的電角度為360o。捕捉上升沿的時(shí)間T1和T2，CAP1和CAP2由定時(shí)器2提供時(shí)基。最后通過(guò)數(shù)字濾波器處理后計(jì)算所需要的電量。：開(kāi) 始啟動(dòng)CAP＿timer0、CAPTI、T2寫(xiě)0給GPIOA 0口停止TT2停止CAPCAP3，計(jì)算頻率讀CAP1棧值清TT2上溢次數(shù)啟動(dòng)TCAP3系統(tǒng)初始化TICINT=1?？T3CNT=1?PDPINTA=1?讀CAPCAP3棧值讀TT2上溢次數(shù)CPU＿timer0中斷標(biāo)志位=1？RXFFIFINT=1?進(jìn)行下一次測(cè)量清CPU＿timer0中斷標(biāo)志求取頻率的平均值傳送數(shù)據(jù)至PC顯示重新初始化定時(shí)器和捕獲NYNYYNNNYY在本設(shè)計(jì)中，利用DSP的定時(shí)器2啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換，當(dāng)每一路數(shù)據(jù)采集結(jié)束后產(chǎn)生一個(gè)結(jié)束信號(hào)，利用中斷方式讀取數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)逐點(diǎn)轉(zhuǎn)移到內(nèi)存緩沖區(qū)。此時(shí)，如果查詢(xún)到上位機(jī)發(fā)出接收請(qǐng)求，則傳送相應(yīng)數(shù)據(jù)至PC顯示。利用CPU_Timer0產(chǎn)生一定的時(shí)間段(O．6s)。系統(tǒng)初始化完成之后，主程序啟動(dòng)CPU_Timer0，使能 TT2的上溢中斷，啟動(dòng)CAPl，設(shè)置T1的比較值為1，等待T1CINT置位，開(kāi)始測(cè)量頻率。本設(shè)計(jì)主要利用EVA中的2個(gè)通用定時(shí)器(T1和T2)，2個(gè)捕獲單元(CAP1和CAP3)，EVB中的1個(gè)通用定時(shí)器 (T3)。：開(kāi)始定義計(jì)算參量設(shè)置循環(huán)標(biāo)志計(jì)算第一級(jí)旋轉(zhuǎn)因子進(jìn)行蝶形運(yùn)算內(nèi)存初始化計(jì)算該級(jí)FFT子程序結(jié)束N=128?I=7?NNYY源程序代碼見(jiàn)附錄程序三 電壓電流測(cè)量模塊 電壓的測(cè)量過(guò)程比較簡(jiǎn)單，首先通過(guò)ADC采樣對(duì)送到A/D口的模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通過(guò)濾波后用公式對(duì)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，再通過(guò)進(jìn)制轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，最后送到液晶顯示器顯示。具體實(shí)現(xiàn)如下程序。當(dāng)選擇該尋址方式時(shí)，在ARAU中進(jìn)位傳送方向被反轉(zhuǎn)，且當(dāng)前AR加上或減去ARO內(nèi)容。反序是按碼位倒置的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它是進(jìn)行蝶形運(yùn)算的先決條件，而蝶形算法是FFT的關(guān)鍵[1516]。程序源代碼見(jiàn)附錄程序二 FFT程序設(shè)計(jì)模塊FFT是數(shù)字信號(hào)處理中的重要工具。指令用來(lái)完成下列操作：(1) 用 (程序地址)存儲(chǔ)濾波器系數(shù)h(0)h()h()h()……h(huán)(52)。根據(jù)公式可得N=53和β=。根據(jù)要求，應(yīng)濾除31次以上諧波，則截此頻率，取截止頻率，確定帶通波紋Rp時(shí)，考慮到測(cè)量方法誤差主要是數(shù)字低通濾波器的通帶誤差，為方便系統(tǒng)誤差分析，取測(cè)量方法誤差是0．02％，其通帶內(nèi)的準(zhǔn)確度應(yīng)為帶通波紋Rp≤O．0002，帶阻衰減As=82dB。（4）從ADC的輸出端讀取某一時(shí)刻的采樣值x(n)，并存入相應(yīng)的寄存器。一般可利用MATLAB的firl命令來(lái)進(jìn)行計(jì)算。數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn) 結(jié)合FIR 設(shè)計(jì)原理，通過(guò)分析可知，實(shí)現(xiàn)FIR濾波器的過(guò)程如下[1314] （1）根據(jù)濾波要求，依據(jù)公式和 算出凱澤窗的N和β值。這是因?yàn)榇昂瘮?shù)法比較簡(jiǎn)單，可應(yīng)用現(xiàn)成的窗函數(shù)公式，在技術(shù)指標(biāo)要求不高時(shí)比較方便靈活。FIR濾波器的設(shè)計(jì)主要有三種方法：窗函數(shù)法、頻率抽樣法和切比雪夫逼近法。FIR濾波器還易實(shí)現(xiàn)線(xiàn)性相位，且允許設(shè)計(jì)多通帶(或多阻帶)濾波器。而FIR濾波器在這兩點(diǎn)則優(yōu)越得多，F(xiàn)IR濾波器主要采用非遞歸結(jié)構(gòu)，可以保證絕對(duì)的穩(wěn)定，定點(diǎn)制有限字長(zhǎng)效應(yīng)造成的誤差也較小。要實(shí)現(xiàn)IIR濾波器的線(xiàn)性相位，必須加全通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行校正，這又會(huì)大大增加濾波器的階數(shù)。IIR濾波器系統(tǒng)函數(shù)的極點(diǎn)可位于單位圓內(nèi)任何地方，因此可用較低的階數(shù)獲得較高的選擇性，所用的存貯單元少，經(jīng)濟(jì)而效率高。這些優(yōu)點(diǎn)使數(shù)字濾波特別適用于現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜、存在大量干擾信號(hào)的電力系統(tǒng)中的測(cè)控設(shè)備。因此，數(shù)字濾波的概念和模擬濾波相同，只是信號(hào)的形式和實(shí)現(xiàn)濾波方法不同。：開(kāi)始采樣裝置初始化周期性喂狗返回主程序NYADC采樣是否結(jié)束ADC轉(zhuǎn)換時(shí)，首先初始化DSP系統(tǒng)，然后設(shè)置PIE中斷向量表，再初始化ADC模塊，接著將ADC中斷的入口地址裝入中斷矢量表并開(kāi)中斷，同時(shí)等待ADC中斷，最后在ADC中斷中讀取ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果，并用軟件啟動(dòng)下一次中斷。：開(kāi)始程序初始化數(shù)據(jù)采集子程序數(shù)據(jù)處理子程序顯示子程序是否通訊通訊子程序YN 信號(hào)采集與數(shù)據(jù)處理模塊 信號(hào)采集模塊TMS20F2812帶有兩個(gè)8選1多路切換器和雙采樣／保持器的12位ADC，模擬量輸入范圍為0～3v，最快轉(zhuǎn)換速率為80ns。 主程序模塊主程序單元主要完成系統(tǒng)的自舉，跳轉(zhuǎn)；進(jìn)行相關(guān)存儲(chǔ)單元的初始化：調(diào)用事情管理器EV程序；管理中斷等。分析的任務(wù)主要包括兩部分：FFT計(jì)算與實(shí)時(shí)信號(hào)的檢測(cè)、計(jì)算。：數(shù)據(jù)采集F2812按鍵模塊顯示模塊數(shù)據(jù)處理通訊模塊1．主程序模塊主程序單元主要完成系統(tǒng)的自舉，跳轉(zhuǎn)；進(jìn)行相關(guān)存儲(chǔ)單元的初始化：調(diào)用事情管理器EV程序；管理中斷等。整個(gè)軟件主要由以下幾部分構(gòu)成：系統(tǒng)初始化、開(kāi)中斷、信號(hào)檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集程序、FIR濾波、FFT運(yùn)算等。綜合裝置的性能與編程難度、程序可移植性等問(wèn)題，選用了以匯編語(yǔ)言為主，C語(yǔ)言為輔的混合編程方式，其中匯編語(yǔ)言主要完成系統(tǒng)裝置初始化與各種算法，C語(yǔ)言用來(lái)完成一些外來(lái)程序的移植。在選擇編程語(yǔ)言時(shí)，考慮到F2812匯編語(yǔ)言運(yùn)行速度快，并且有一些專(zhuān)門(mén)針對(duì)FIR濾波器、FFT算法的指令。4電參量檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)是整套裝置的重要組成部分。裝置的人機(jī)界面主要是鍵盤(pán)和LCD顯示。然后由DSP完成數(shù)字濾波、FFT運(yùn)算以及各電網(wǎng)參數(shù)的計(jì)算檢測(cè)并進(jìn)行各種判斷，并將需要的數(shù)據(jù)存貯起來(lái)。待測(cè)的電壓、電流信號(hào)經(jīng)二級(jí)CT、PT轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為標(biāo)稱(chēng)值為5A、O～8V的電壓信號(hào)，濾波后由過(guò)零比較器生成頻率相同的方波，以便于測(cè)頻和實(shí)現(xiàn)缺相檢測(cè)。整套裝置以TMS320F2812為核心，外圍設(shè)備有系統(tǒng)電源、模擬量輸入、通訊接口、時(shí)鐘接口、鍵盤(pán)、液晶顯示、外部存儲(chǔ)等。3電參量檢測(cè)系統(tǒng)的硬件介紹 電參量檢測(cè)系統(tǒng)的總體功能簡(jiǎn)介本測(cè)量裝置主要進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的參數(shù)測(cè)量，主要測(cè)量參數(shù)有：電壓有效值、電流有效值、系統(tǒng)頻率、功率因數(shù)。而在存在諧波的非正弦情況下，有功功率定義為：經(jīng)離散化后，以一個(gè)周期內(nèi)有限個(gè)采樣電壓和電流瞬時(shí)值來(lái)代替一個(gè)周期內(nèi)連續(xù)變化的電壓和電流函數(shù)值，則有：由于，則單相有功功率離散化后得：三相總的有功功率為各單相有功功率之向量和：視在功率為各單相視在功率之和：式中U和I為式()中的各相電壓和電流有效值。 頻率的測(cè)量對(duì)于一個(gè)理想的正弦波(如圖2．2(a)所示)，一般可利用波形在三個(gè)過(guò)零點(diǎn)之間就是一個(gè)整周期的特點(diǎn)，通過(guò)裝置的過(guò)零比較器將波形轉(zhuǎn)化為方波信號(hào)，用DSP的捕獲／比較模塊采集口來(lái)捕獲波形中的兩個(gè)上升沿，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器計(jì)數(shù)，這樣，兩個(gè)上升沿之間定時(shí)器的計(jì)數(shù)差值即為一個(gè)整周期的計(jì)數(shù)值(如圖2．2(b)所示.tCntendCntbegin(a)tCntendCntbegin(b)根據(jù)實(shí)際調(diào)試及仿真，得出下面的計(jì)算方法。這種正弦形的基波周期函數(shù)對(duì)加、減、微分和積分等運(yùn)算是封閉的。設(shè)去掉的小數(shù)部分為I，取整為M，以M為定時(shí)器的計(jì)數(shù)值，則產(chǎn)生的周期誤差為： （） 電參量的測(cè)量理想的交流供電系統(tǒng)中，三相交流電壓是平衡的，其均方根值和頻率都應(yīng)是恒量，電壓和電流的波形都為正弦波。由于采樣間隔由定時(shí)器決定，而定時(shí)器初值由DSP賦值，受其時(shí)鐘周期不能無(wú)限小的限制，理論計(jì)算所得時(shí)間間隔與定時(shí)器設(shè)定的時(shí)間間隔相比，存在一個(gè)偏差值，隨著采樣點(diǎn)的增加，偏差值小段累積，產(chǎn)生同步誤差。硬件同步由硬件同步電路向CPU提供中斷請(qǐng)求實(shí)現(xiàn)同步。本文采用同步采樣法，下面對(duì)同步采樣法進(jìn)行介紹：同步采樣法是最初采用的方法，同步采樣法[78]是指采樣時(shí)間間隔Ts與被測(cè)交流信號(hào)周期T及m個(gè)周期內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)N之間滿(mǎn)足關(guān)系式 （）對(duì)于周期為T(mén)的信號(hào)，設(shè)采樣由t=0處開(kāi)始，在m個(gè)整周期中均勻采樣N次，則采樣時(shí)間間隔Ts=mT／N，那么第i次采樣的時(shí)間為 i=0,1,2,3…N1 ()同步采樣法的實(shí)現(xiàn)可用以下兩種方式：1．硬件同步采樣法；2．軟件同步采樣法，下面分別加以介紹。就是對(duì)周期或非周期的交流待測(cè)信號(hào)，通過(guò)CPU的控制，用采樣保持器進(jìn)行采樣和保持，再送給A／D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)變換和量化處理，將模擬量變?yōu)閿?shù)字量，經(jīng)存儲(chǔ)器，最后由CPU進(jìn)行一系列運(yùn)算、處理，得到結(jié)果。一般稱(chēng)為“香農(nóng)(Shannon)采樣定理”[6]。這樣用在電參量測(cè)量中可以克服模擬運(yùn)算準(zhǔn)確度較低、易受各種干擾影響的缺點(diǎn)，