【正文】 ，每個采樣/保持的輸入對應一個2選1模擬輸入（共有8個模擬輸入通道，4個一組，分為A和B兩組），輸出經4選1開關到A/D轉換器。在信號轉換中一個通道的故障狀態(tài)不會影響其它通道的轉換結果。也可以通過MAX125的雙向并行口對MAX125重新編程讓它只轉換123通道。中斷信號總是在完成最后一次轉換后出現(xiàn)。轉換完成后將結果儲存在芯片內部的4x14bitRAM中。MAX125的并行接口數(shù)據(jù)訪問和總線釋放的定時特性與絕大部分數(shù)字信號處理器及16bit/32bit微處理器的特性兼容，故MAX125可以與這些處理器直接相連而不需等待狀態(tài)。MAX125采用36腳SS0P封裝形式提供商業(yè)級0~70176。C~85176。MAX125的工作過程:首先對MAX125進行初始化，通過雙向引腳AOA3向MAX125輸入數(shù)據(jù)，選擇芯片的工作模式，即設定通道的轉換模式。在最后一路信號轉換完畢后，MAX125會對外部產生一個中斷信號石，即中斷信號變低。讀取數(shù)據(jù)的順序也是固定的，按照CHI、CHCHCH4的順序。通道1的數(shù)據(jù)總是最先讀到，4次讀操作后，MAX125的內部地址指針又會回到通道1。MAX125一旦編程就會在指定的工作模式下連續(xù)工作，直到重新編程或失電為止。其封裝圖在這里不畫了，現(xiàn)在介紹一下其主要引腳的功能：CH1ACH1B：通道1的2路模擬輸入信號輸入端，后經一2選1多路轉換開關輸出為一路進采樣/保持電路。AVDD：+5V（177。AGND：模擬接地端AVSS：5V（177。5℅）數(shù)字供電輸入端 DGND：數(shù)字接地端D5 D4：并行數(shù)據(jù)輸出端D3/A3D0/A0：雙向的數(shù)據(jù)/地址端（D0/A0=LSB）；輸入數(shù)據(jù)（A0A3）及輸出數(shù)據(jù)(D0D13)是多路的三態(tài)雙向接口，此并行I/O口很易與微處理器或DSP相接；由CS、WR和RD三端的信號來控制此I/O口的讀寫操作；當CS為高時，它不使能WR和的輸入并強制此I/O口呈高阻狀態(tài)。CS：片選信號輸入端WR：寫狀態(tài)輸入端；當CS和WR為低，編程A0A3，置相應的模式轉換命令字，當WR或CS上升沿時，則所設命令字寫入MAX125，從而完成轉換模式設定（注：通電MAX125的缺省轉換模式為A組單通道模式）。CONVST：轉換啟動信號輸入端；其上升沿使各個T/H保持其模擬輸入值。AVSS：5V（177。s）工 作 模 式0 0 0 03A組多路開關，單路轉換，上電默認0 0 0 16A組多路開關，雙路轉換0 0 1 09A組多路開關，3路轉換0 0 1 112A組多路開關，4路轉換0 1 0 03A組多路開關，單路轉換0 1 0 16B組多路開關，雙路轉換0 1 1 09B組多路開關，3路轉換0 1 1 112B組多路開光，4路轉換1 X X X……節(jié)電模式表31 MAX125的工作模式MAX125的工作過程可以結合表31來表述:在啟動A/D轉換之前首先需要對芯片的工作模式進行設置，在選中芯片以后使能WR信號，將工作模式設置字通過雙向并行數(shù)據(jù)口寫入芯片的工作模式設置寄存器。每一個/CONVST脈沖啟動一次A/D轉換過程，此后芯片將根據(jù)設定的工作模式對四個采樣放大器的輸出順序轉換，并將轉換結果保存在芯片內部的14x4的RAM。外部的微處理器或數(shù)字信號處理器在檢測到/INT引腳上的低電平后，根據(jù)設定的工作模式，通過在/RD引腳上施加一定數(shù)目的脈沖，將刀D轉換結果通過雙向數(shù)據(jù)口逐一讀出。經過預處理后的信號經過鎖相環(huán)倍頻后作為A/D轉換的啟動信號，而且同時作為XINT2的外部中斷的中斷源。CONVST端的負脈沖啟動一次A/D轉換，轉換時間取決于工作模式中的通道數(shù)，本設計是4個通道采樣。在寫入模式控制字和讀取各通道數(shù)字輸出數(shù)據(jù)時，片選端CS必須為低電平，其中CS片選信號是由DSP的IS和選擇的地址線A7信號來控制的，DSP訪問I/O空間時，引腳IS有效。TMS320LF2407A有兩種引導啟動方式:一種是MC(Microcontrol)控制器模式，與單片機的工作方式一樣。另一種是MP(Microprocessor)微處理器模式，與PC機的裝載引導相類似。早期的微處理器內部大多采用Von一Neumann結構，其片內程序空間和數(shù)據(jù)空間合在一起，將指令、數(shù)據(jù)、地址存儲在同一存儲器中，統(tǒng)一編址，依靠指令計數(shù)器提供的地址對指令、數(shù)據(jù)、地址信息進行區(qū)分。TMS320LF2407A為增強型哈佛(HARVA鄧)總線結構，具有獨立的程序、數(shù)據(jù)和I/0三個獨立的存儲空間，每個存儲空間為64Kx16位，每個存儲器獨立編址，通過不同的指令訪問不同的地址空間。64K字FO尋址空間。在外擴數(shù)據(jù)存儲器時，可以利用DS信號來產生片選信號。在外擴程序存儲器，可以利用PS信號來產生片選信號。WE信號:寫使能選通信號，該信號下降沿表示該控制器驅動外部數(shù)據(jù)線DO一D15，它對所有外部程序、數(shù)據(jù)、1/0空間有效。該芯片是一種64Kxl6的高速CMOS靜態(tài)RAM，滿足系統(tǒng)要求。復位引腳是一個I/O腳，正常狀態(tài)下通過上拉電阻接電源。當有外部復位事件發(fā)生(手動復位、上電復位、欠電壓復位等)時，該引腳為輸入方式，同時將復位中斷向量0O00H加載到程序計數(shù)器PC中，使程序重新開始執(zhí)行。本文用它來實現(xiàn)外部復位信號管理功能，其復位信號輸出引腳與DSP的復位引腳相連，電路如圖3一4所示。所謂鎖相，就是實現(xiàn)相位同步，能使兩個電信號的相位保持同步的閉環(huán)系統(tǒng)叫鎖相環(huán)（PLL）。其結構如圖35所示：鑒相器低通濾波器壓控振蕩器分頻器 圖35 鎖相環(huán)原理υI為交流電壓，其振蕩頻率為fi。當環(huán)路鎖定后，鑒相器輸入的兩個信號的頻率相等，即=所以輸出信號的頻率為f。鎖相環(huán)的一個重要作用是頻率合成。 本設計采用芯片CD4046，F(xiàn)FT變換要求在一個周期內采128個點的電壓信號和電流信號，理想電網的電壓和電流是正弦50Hz，采樣頻率通過鎖相環(huán)電路對電網頻率進行倍頻，倍頻數(shù)是128，可以得到穩(wěn)定度跟電網基波相當、。 硬件鎖相環(huán)路雖然能很好的跟蹤信號頻率，保證一個周期內采2N個點，但是要求CPU有中斷輸出，來判斷采樣的開始時間。鎖相環(huán)參數(shù)的選擇是非常重要的，由于鎖相環(huán)的硬件結構于C語言軟件編程，關系不是很大，所以，在這里不再做更詳細的介紹。由于作為日歷時鐘器件配置有電池供電，可作為RAM的保護電源，故256字節(jié)的RAM可視為非易失性RAM。 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。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。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。通過軟件編程便可以實現(xiàn)時間、日期的正確讀出、設置等。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。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。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，就調用鍵盤掃描程序，查詢鍵盤并進行處理。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。而且內含CGRAM提供4組軟件可編程16*16點陣造字功能。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）。采用的是串行2線模式。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。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?。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。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。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。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。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。在電路加電前，對其做了一次全面徹底的檢查。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。在做完這些基本檢查之后，就可以進行系統(tǒng)硬件調試了。MAX125轉換接口的調試涉及一些軟件，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。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。對于FLASH的連接需編寫相應的程序來調試，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，對鍵盤顯示的調試可直接觀察程序的運行結果即可。（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。 （5）關鍵部分建議布上地網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，對電力設備產生了嚴重的危害。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)。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。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。（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。并且設備體積小，功能齊全。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。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。 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。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。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，提高軟件的質量。經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。本論文是在譚老師和苗老師的悉心指導下完成的。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。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。謹以此文獻給作者的父母，祝他們