基于dsp的智能電力參數測試儀的研究畢業設計論文-資料下載頁

【導讀】題目：基于DSP的智能電力參數測試儀的

　　

【正文】 異步通信中，數據發送端以固定的字符格式發送數據，每個字符包括 1 個起始位、 58 個數據位、 1個奇偶校驗位和 1～ 2 個停止位。 每個數據傳輸都是從起始位開始，隨后是要傳送的數據，然后是奇偶校驗位，最后是停止位，兩個相鄰數據的傳送可以有我們自己控制。在本儀器的串口通信設置中，采用 8個數據位、 1個停止位和奇校驗的格式，波特率采用 9600。 26 鍵盤和顯示模塊程序 人機界面的設計也是系統設計的又一個關鍵點，是實現儀器人性化的一個關鍵部分。包括鍵盤與液晶顯示程序設計等。鍵盤與液晶顯示部分流程圖分別如圖 ： 返 回開 始鍵 掃 描查 鍵 盤 值 并 存 儲延 時 1 0 m s有 按 鍵 按 下 ？確 認 有 鍵 按 下 ？NYNY 圖 鍵盤掃描程序流程圖 返 回開 始初 始 化 D S P、 各 種 參 數調 用 漢 字 或 圖 形顯 示 程 序調 用 清 屏 程 序液 晶 屏 初 始 化 圖 液晶顯示程序流程圖 27 本章小結 本章主要對裝置所用的軟件進行了分析，系統在軟件上著力遵循模塊化設計 原則。對于主要的程序在軟件論述中都有較詳細的流程圖。給出了主程序流程圖 、數據采集和處理程序流程圖、 通 信 流程圖 和鍵盤與液晶顯示程序流程圖 。 第 5 章系統 誤差 分析 誤差分析 測 試儀器的精確度是衡量儀器特性的主要指標，測量系統的測量誤差分為系統誤差和隨機誤差，它們存在于測量的各個環節之中。裝置的系統測量誤差主要來源于兩方面：硬件電路 (包括電壓電流互感器、濾波電路、 AD轉換器等 )誤差和算法誤差。現結合本儀器的結構對誤差進行分析。 電壓電流互感器部分，為了保證測量精度，使測量的電壓和電流信號不失真對 PT和 CT的要求較高，要求其具有較好的頻率特性。這部分電路產生的誤差具有一定的非線性性質。 信號調理部分，這部分電路用來對經電壓、電流互感器變換后的信號進行加工和處理器件 ， 主要有運算放大器和各類電阻電容。這部分電路的誤差具有線性性質。 模數轉換電路的精度主要取決于 AD轉換器的分辨率。本裝置中模數轉換采用16位 AD轉換器 ADS8364，能分辨出滿刻度的 ％。 軟件算法誤 差，主要是在微處理器根據各種測量算法計算所需要的參數時產生的，主要取決于所選用的算法和處理器的性能。本裝置選用先進的數字信號處理器 TMS320VC5502完成數據處理工作，再加上精確嚴格的算法，可以將這一部分的誤差大幅度減小。 因此，在 AD轉換器的分辨率己較高，測量算法已經較完善的情況下，系統的誤差主要存在于電壓電流互感器和信號調理電路環節中，嚴格的講，互感器的誤差具有非線性的性質，但隨著鐵磁材料性能的改善和加工工藝質量的提高，其非線性度也在不斷降低。這兩部分誤差均是由于元件參數和材料特性的離散性造成的。雖 然它們都可以通過完善硬件電路、精選元件特性和利用可調元件進行調整等方法來加以降低和消除，但需要較大的硬件開銷、繁瑣的參數測試和調試，不適合批量生產。可以考慮用軟件的方法來補償這些誤 差。 28 結論 本文首先分析了電力參數測量儀器國內外研究現狀，簡要介紹了目前電力參數測量儀器研制過程中所采用的部分技術及各自的 優缺點。在此基礎上，將日益廣泛應用的數字信號處理芯片與 數據處理算法有效地結合起來，設計了基于 DSP的 智能電力參數測試儀 。主要成果有： 制訂了總體方案并加以論證。 完成 了 系統的硬件設計。本系統選 用 TI公司的 TMS320VC5502芯片作為數據處理核心，采用 16位并行模數轉換芯片 ADS8364作為數據轉換單元，擴展了外部存儲器 (包括 SDRAM和 FLASH)。 完成了相關軟件的設計，實現數據采集、處理和通信的功能， 系統程序采用模塊化結構設計思想 。程序使用了 C語言編寫 ，使程序設計思路清晰、可讀性高，可移植性強，保證了執行效率。 基本符合設計要求。 由于經驗和時間由限，還有許多方面需要完善和進 一步的研究。 電參數測量儀一般工作在電、磁干擾比較嚴重，多種干擾并存的復雜場 ，例如：本系統在硬件抗干擾和諧波 處理方面存在著 缺陷、由于時間問題，軟件程序只編寫了 A/D轉換的程序等 29 參考文獻 [1] 盧勝利 .智能儀器設計與實現 [M].重慶 :重慶大學出版社， 20xx [2] 魏偉 .多功能電參數測量儀 [P].中國 專利 ： CN20xx30207， 20xx108 [3] 肖湘寧 .電能質量分析與控制 [M].北京 :中國電力出版社， 20xx [4] 邱關源 .電路 [M].北京 :高等教育出版社， 1999 [5] 魏偉 .數字儀表的設計性實驗研究 [J].實驗科學與技術 ,:125127 [6] 李芙英 .用準同步離 Fourier 變換實現高準確度諧波分析 [J].清華大學學報， 1999， 39(5): 3440 [7] 張斌 .基于變換的電能質量分析方法 [J].電網技術， 20xx,25(1): 2629 [8] 魏偉 . DSP 原理與實踐 [M].北京 :中國電力出版社， 20xx [9] 劉和平 . TMS320LF240xDSP 結構、原理及應用 [M].北京 :北京航空航天大學出版社， 20xx [10]鄧宏偉．基于小波變換的電能質量分析與應用研究 [D]．碩士學位論文， 20xx． 11 [11] Calculation of Measurement Uncertainties of SynchronouslySampled AC Signals in Nonideal Synchronization with Fundamental Frequency IEICE TRANS. ELECTRON., –C, NOVEMBER 20xx [12] 張伏生，耿中行，葛耀中．電力系統諧波分析的高精度 FFT算法 [J]．中國電機工程學報，1999， 01： 63～ 66 [13] 侯朝煥，閻世尊，蔣銀林編著．實用 FFT信號處理技術 [M]．北京：海洋出版社， 1990． 10 [14] 張斌，劉曉川，許之晗．基于變換的電能質量分析方法 [J]．電網技術， 20xx， 25(1)：26～ 29 ． [15] 林海雪．電力系統的三相不平衡 [M]．北京：中國電力出版社， 1998 [16] 江思敏等編著． TMS320LF240xDSP硬件開發教程 [M]．北京：機械工業出版 [17] 楊淑英．電能質量監測裝置研究 [J]．電力系統及其自動化學報， 20xx． 2， 16(2)： 24～50 [18] 周霖主編． DSP算法設計與系統方案 [M]．北京：國防工 業出版社， 20xx． 7 [19] 周厚奎．電能質量監測中的諧波分析方法及其實現研究 [D]．碩士學位論文， 20xx． 2 [20] 鄧宏偉．基于小波變換的電能質量分析與應用研究 [D]．碩士學位論文， 20xx． 11 [21] 騰林，潘貞存．論電能質量及其監測方法 [J]．國際電力， 1998， (4)： 24～ 27． [22] 楊洪耕，肖先勇，劉俊永．電能質量問題的研究和技術進展 [J]．電力自動化設備， 20xx (10)： 1～ 4． [23] 楊洪耕，肖先勇，劉俊勇．電能質量問題的研究和技術進展 (四 )[J]．電力自動化設 備， 30 20xx， (1)： 1～ 4． [24] 林海雪．論電能質量標準 [M]．中國電力， 1997， (3)： 7～ 10． 31 致謝 經過將近半年的時間，畢業論文設計接近了尾聲。作為一個沒有任何設計經驗的本科生來說，本次的設計存在著許多考慮不周，需要進一步完善的地方。 首先我要感謝我的導師 — — xx 老師， 從外文翻譯、開題報告、畢業設計正文的初稿到定稿，老師都很是細心的給我講解，糾正錯誤。 正是在他的悉心指導下，我才得以順利完成在畢業設計 。 在找工作上，老師也給予了我極大的支持和關心。老 師淵博的學識、 嚴謹的治學態度、謙和的待人 風范使我非常敬佩。在此，向魏老師表示衷心的感謝。 衷心地感謝所有給予我關心和幫助的老師、同學們，謝謝你們 32 附錄 A/D 轉換程序 主程序： //寄存器 cesi 用于測試每個 A/D 轉換結果 include“” int ADRESULT[16]。 //定義一個數組用于保存 A/D 結果 volatile unsigned int *j。 //定義一個指針變量 j int i=0x00,cesi。 //屏蔽中斷子程序 void inline disable（） { asm(setc INTM)。 } //開總中斷子程序 void inline enable() { asm(clrc INTM)。 } //系統初始化子程序 void initial() { asm(setc SXM)。 //符號位擴展有效 asm(clrc OVM)。 //累加器中結果正常溢出 asm(clrc CNF)。 //B0 被配置為數據存儲空間 SCSR1=0x81fe。 //CLKIN=6MHZ,CLKOUT=4CLKIN=24MHZ WDCR=0x0E8。 //不使能看門狗，永軟件禁止看門狗 IMR=0x0001。 //允許 INT1 中斷 IFR=0x0FFFF。 //清楚全部中斷標志，寫 1清 0 } //A/D 初始化子程序 void ADINIT() { T4CNT=0x0000。 //T4 計數器清 0 T4CON=0x170C。 //T4 為連續增計數模式， 128 分頻，且選用內部時鐘源 T4PR=0x75。 //設置 T4 的周期寄存器 GPTCONB=0x400。 //T4 周期中斷標志出發 A/D 轉換器 EVBIFRB=0x0FFFF。 //清除 EVB 中斷標志，寫 1清 0 ADCTRL1=0x010。 //采樣時間窗口預定標位 ACQ PS3~ACQ PS0為 0 33 //轉換時間預定標位 CPS 為 0， A/D 啟動 /停止模式， //排 序器為連級工作方式，且禁止特殊的兩種工作模式 ADCTRL2=0x8404。 //可以用 EVB 的一個事件信號觸發 A/D 轉換 //且用中斷模式 1 MAXCONV=0x0F。 //16 通道 CHSELSEQ1=0x3210。 CHSELSEQ1=0x7654。 CHSELSEQ1=0x0BA98。 CHSELSEQ1=0x0FEDC。 //轉換通道是 0～ 15 } //啟動 A/D 轉換子程序（通過啟動定時器 4 的方式間接啟動） void ADSOC() { T4CON=T4CON|Ox40。 //啟動定時器 4 } //若是其他中斷，則直接返回子程序 void interrupt nothing() { return。 } //A/D 中斷服務子程序 void interrupt adint() { asm(clrc SXM)。 //抑制符號位擴展 j=RESULT0。 //取得 RESULT0 的地址 for(i=0。i=15。i++,j++) { ADRECULT[i]=j6。 //把 A/D轉換的結果左移 6位后存入規定的數組 cesi=ADRECULT[i]。 //檢驗每個 A/D 轉換的結果 } ADCTRL2=ADCTRL2|0x4200。 //復位 SEQ1，且清除 INT FLAG SEQ1 標志寫 1 清 0 enable()。 //開總中斷，因為一進入中斷總中斷就自動關閉 } main() { disable()。 //禁止總中斷 initial()。 //系統初始化 ADINIT()。 //A/D 初始化程序 34