基于DSP的智能電力參數(shù)測試儀的研究畢業(yè)設(shè)計論文

PAGEPAGE35大學畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：基于DSP的智能電力參數(shù)測試儀的研究學生姓名：學號：學部（系）：機械與電氣工程學部專業(yè)年級：電氣工程及其自動化指導教師：職稱或?qū)W位：高級工程師年5月31日目錄摘要 3Abstract 41.緒論 51.1課題的目的與意義 61.2課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望 61.3本論文的研究內(nèi)容 62.電力參數(shù)測量原理 72.1電壓電流有效值的測量 72.2頻率的測量 72.3基于傅立葉變換的諧波分析法 82.3.1算法原理 82.4功率的測量 102.5本章小結(jié) 113.系統(tǒng)硬件設(shè)計 113.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計 113.2信號采集部分設(shè)計 123.2.1電壓和電流的檢測與調(diào)理電路 123.2.2頻率測量電路 133.3模數(shù)轉(zhuǎn)換部分設(shè)計 143.4處理器部分設(shè)計 153.4.1TMS320VC5502的主要外設(shè) 153.4.2TMS320VC5502的主要特性 163.5外部存儲器電路的設(shè)計 163.5.1SDRAM接口電路設(shè)計 173.5.2FLASH接口電路設(shè)計 173.6通信接口部分設(shè)計 173.7鍵盤和顯示部分設(shè)計 183.7.1鍵盤電路設(shè)計 183.7.2顯示電路 193.8本章小結(jié) 204.系統(tǒng)軟件設(shè)計 204.1主程序設(shè)計 204.2數(shù)據(jù)采集程序 224.3數(shù)據(jù)處理程序 234.4通信模塊 244.5鍵盤和顯示模塊程序 264.6本章小結(jié) 275.系統(tǒng)誤差分析 275.1誤差分析 27結(jié)論 28參考文獻 29致謝 31附錄 32基于DSP的智能電力參數(shù)測試儀的研究摘要電力參數(shù)的準確、快速測量對于實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度自動化、保證電網(wǎng)安全與經(jīng)濟運行具有重要的意義。近年來隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各種非線性負載在生產(chǎn)和生活中得到廣泛應用，這些負載的非線性、沖擊性和不平衡性使電網(wǎng)供電質(zhì)量曰趨惡化，電力參數(shù)已成為人們掌握供電線路狀態(tài)和評價供電質(zhì)量的重要指標。采用數(shù)字信號處理技術(shù)進行電力參數(shù)的測量，在提高測量精度、實時性和智能化方面具有獨特的優(yōu)勢。本文首先對電力參數(shù)測試儀的發(fā)展狀況和背景做了綜述。對頻率、諧波、電壓和電流有效值及其他電力參數(shù)測量原理進行了詳細的理論闡述。本文頻率測量方法是硬件測量法。對于功率的測量，本文采用間接測量算法。接下來，對基于DSP的電力參數(shù)測量儀器的總體設(shè)計方案進行了介紹。儀器整體分為兩大部分：數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)顯示和存儲系統(tǒng)。其中硬件部分主要包括信號采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換部分電路、處理器及外圍電路、存儲器擴展電路、鍵盤顯示電路。采用TI公司的TMS320VC5502芯片作為主處理器。軟件部分主要包括主程序、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等模塊。該裝置可用來測量單相、三相交流電路的電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、有功和無功功率、視在功率等參量；可對諧波進行實時測量及分析。最后，通過對裝置進行誤差分析，基本達到預期的設(shè)計目標。關(guān)鍵詞：電力參數(shù)；頻率；諧波分析；DSPAbstractItisverysignificantthataccurateandquickmeasurementoftheelectricpowerparameterforrealizingtheautomationofpowernetworkdispatchingandguaranteeingthesafeoperationofpowernetwork．Withthedevelopmentofmodempowerelectronictechnology,nonlinearloadsareextensivelyappliedinproductionandlife．Theirnonlinearity,impactandimbalancemakepowerqualitywoPseandworse．Electricpowerparametersbecomeveryimportantforpeopletograsppowersupplylinestateandappraiseelectricquality．Measuringelectricpowerparametersbydigitalsignalprocessingtechnologyhassuperiorityinimprovingmeasurementprecisionandreal-timeperformance．Atthesametime，digitizationmeasurementmakesthemeasurementsystemmoreintelligent．First,thispaperintroducesthedevelopmentstatusandbackgroundofelectricpowerparameterstestinstrumentoverall．ThepaperThisfrequencymeasurementmethodishardwaremeasuringmethod．Inharmonicanalysis．TheimprovementoffastFouriertransformthedualspectrumlinesinterpolationmethod.Thispaperadoptstheindirectmeasurementalgorithmforthereactivepowermeasurementthroughthecomparisonofsimulationresults．ThentheoveralldesignschemefortheelectricpowerparameterstestinstrumentbasedonDSPisintroduced．Theinstrumentconsistsoftwomainparts：dataacquisitionandprocessingsystem，datadisplayandstoragesystem．Thispapermostlycompletethehardwareandsoftwaredesignofthedataacquisitionandprocessingsystem．Thehm-dwarepartSignalacquisitioncircuit、mostlyincludesADCcircuit，processorandperipheralcircuit，TMS320VC5502whichistheproductofTIisadoptedasthemainprocessor,Thesoftwarepartmostlyconsistsofmainprogram，dataacquisition，dataprocessingandcommunicationmodule’sproceduredesign．Thisinstrumenttailmeasurevoltage，current，frequency，powerfactor,activepowerandreactivepower，apparentpoweretc．Itcanrealizereal—timemeasurementandanalysisofharmonic.Finally，Throughtheanalysisofthewholesimulationdevice,thebasicdesignofthedesiredgoal．Keywords：ElectricPowerParameter；Frequency；HarmonicAnalysis；DSP第1章：緒論1.1課題的目的與意義通過本課題的訓練，培養(yǎng)學生在電氣工程及其自動化專業(yè)方向分析問題、解決問題的能力。掌握基于DSP的智能電力參數(shù)測試儀的設(shè)計方法1.2課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望目前國內(nèi)外電力參數(shù)測量的基本情況在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，電能的質(zhì)量越來越受到重視。電網(wǎng)的電流、電壓過低過高。均可能影響電器設(shè)備的正常使用功效及設(shè)備壽命，嚴重的還會危及人身安全。應用于電力系統(tǒng)的電力參數(shù)實時測量功能，在變電站一級一般都由遠動裝RTU(RemoteTerminalUnit)來實現(xiàn)；而在普通應用環(huán)境中由于側(cè)重于電量的計量功能則多采用電能表來實現(xiàn)，主要是通過將有功功率對時間積分的方式進行有功電能的計量。目前，在我國得到廣泛使用的電能表有兩種：一種是感應式機械電能表，它是利用三個不同空間和相位的磁通建立起來的交變的移進磁場，在這個磁場的作用下，轉(zhuǎn)盤上產(chǎn)生了感應電流，根據(jù)楞次定律，這個感應電流使得轉(zhuǎn)盤總是朝一個方向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動經(jīng)蝸桿傳遞到計數(shù)器，累計轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)數(shù)，從而達到計量電能的目的。另一種是近幾年隨著電子工業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)的電子式電能表，它是利用電流和電壓作用于固態(tài)電子器件而產(chǎn)生電能輸出量的電能計量儀表。機械式電能表由于自身的機械特性導致其穩(wěn)定性和精度都不盡人意，隨著電力市場化改革的不斷深入，我國的國電網(wǎng)、省電網(wǎng)在各級電能計量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)建設(shè)中，大部分已將其更新為電子式電能表。結(jié)合電力市場運作和管理的實際需要，當前電能量計量儀器的測量已經(jīng)從簡單的有功電度和無功電度測量發(fā)展到測量電壓(相電壓／平均值)、電流(相電流／平均值1、功率因數(shù)、工頻頻率、無功功率、視在功率、單相或雙向電能量、預測／熱需求、諧波、對稱分量，以及其它電力參數(shù)值的測量，如相序轉(zhuǎn)換、電壓／電流非平衡、分時段。而完成的功能也由傳統(tǒng)的計量發(fā)展到多條記錄存儲、可與計算機進行數(shù)據(jù)交換、可進行遠程實時測量(有線或無線)等。目前市面上的一些智能型的電力參數(shù)測試儀，多采用一片普通單片機cPu(往往是8位機)，同時完成電力參數(shù)的計算和整個儀表系統(tǒng)的管理任務，再加上輸入變換、A／D轉(zhuǎn)換以及字長等諸多環(huán)節(jié)的影響，致使儀器的整體精度和準確度越來越不能滿足日益提高的性能要求。還有一些廠家采用模擬／數(shù)字變換型電能測量專用芯片(如AD公司的AD7755系列芯片和ATMEL公司的AT73C501芯片組)開發(fā)出來的產(chǎn)品，雖然在電能計量上取得了很好的精確度，但整體應用范圍較窄，無法實現(xiàn)功能的多樣性，移植性較差，對于高速實時信號處理也不適合。DSP技術(shù)的高速發(fā)展為電力參數(shù)測試技術(shù)帶來了新的變革，特別是在電力系統(tǒng)電壓和電流的高次諧波的測量和分析，非正弦情況下的有功電能和無功電能的計量方面，DSP的應用成為了目前電力參數(shù)測試儀器開發(fā)的最新趨勢我國雖然引進了國外一些多功能電力參數(shù)測試儀器，但其在功能、價格、維護等方面不能完全適合我國現(xiàn)階段的需要，因此迫切需要一種高質(zhì)量、高可靠性、功能齊全、價格低廉的多功能電力參數(shù)測試儀。近幾年來隨著半導體技術(shù)的飛速發(fā)展，新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷問世，使開發(fā)新式多功能電力參數(shù)測試儀成為可能。本課題的研究工作就是在此背景下展開的。1.3本論文的研究內(nèi)容本文主要針對我國電力系統(tǒng)供配電的實際情況，在分析電力參數(shù)測試儀器的現(xiàn)狀和傳統(tǒng)測試儀器存在的問題的基礎(chǔ)上，開發(fā)出一個基于DSP的電力參數(shù)綜合測試裝置，實現(xiàn)多種電力參數(shù)的實時測量。該裝置可用來測量單相、三相交流電路的電壓、電流、頻率、功率因數(shù)、有功和無功功率、視在功率等參量；可對諧波進行實時測量及分析。本文的主要研究內(nèi)容包括：1、分析電力參數(shù)測試儀器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，指出開展電力參數(shù)綜合測試儀器研究的重要意義。2、對諧波測量的方法進行深入的分析和討論，提出用雙譜線插值算法進行諧波分析，3、研究分析其他各參數(shù)的測量方法，4、進行基于DSP的軟、硬件設(shè)計。5、對系統(tǒng)進行誤差分析。第2章電力參數(shù)測量原理2.1電壓電流有效值的測量若以采樣周期對瞬時電壓、電流在一個采樣周期內(nèi)采樣N個點，則離散的電壓電流有效值的計算方法如下電壓有效值：（2.1）電流有效值：（2.2）式中：N一個周期內(nèi)采樣點數(shù)U、I電壓、電流有效值、電壓、電流瞬時采樣值2.2頻率的測量頻率是指單位時間內(nèi)事物周期性運動的次數(shù)。在電力系統(tǒng)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，負荷功率的增減，發(fā)電機出力的變動不斷發(fā)生，系統(tǒng)中不同節(jié)點的頻率產(chǎn)生不同程度的波動，這是一種企求系統(tǒng)能量均衡的動態(tài)過程，在不破壞系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，在各節(jié)點同時檢測，不易覺察到波動的差異。從概率統(tǒng)計的意義上，各節(jié)點的頻率是相等的，并在作同步的變化。在此條件下，任一點測得的頻率，均為系統(tǒng)頻率。電力系統(tǒng)頻率一方面作為衡量電能質(zhì)量的指標，需要加以動態(tài)監(jiān)測，另一方面作為實施安全穩(wěn)定控制的重要狀態(tài)反饋量，要求能實旄重構(gòu)。另外，頻率同步也是實現(xiàn)高精度諧波分析的重要措施之一。本文采用的測頻方法是硬件測頻法，它的實質(zhì)就是周期法。首先，需要專門測頻電路，首先采用前置低通濾波器，濾除電壓(電流)信號中的諧波分量，以避免測量結(jié)果受到諧波的影響，增加了硬件投資。它存在一定的缺陷，但實現(xiàn)電路簡單，響應快，計算機計算量小。本設(shè)計將三相電壓電流6路信號中的一路電壓信號送入到過零比較器得到與電壓信號頻率相同的方波信號輸出，由DSP的捕獲腳捕獲信號上升沿，利用系統(tǒng)時鐘計算出兩個上升沿之間的時間，從而計算出頻率。信號周期，將信號周期N等分，就可得到信號的采樣間隔，從而實現(xiàn)采樣頻率對系統(tǒng)頻率的跟蹤。2.3基于傅立葉變換的諧波分析法快速傅立葉算法理論比較成熟，是目前諧波測量中最基本的方法。針對FFT算法存在的柵欄效應和頻譜泄露現(xiàn)象造成的測量誤差，可以通過選擇適當?shù)拇昂瘮?shù)抑制泄露現(xiàn)象，也可以根據(jù)所選窗函數(shù)的形式對幅值和相位進行插值修正，在一定程度上彌補柵欄效應造成的誤差。本文采用在對加窗后進行插值的雙譜線插值算法，該方法能極大地提高FFT計算的精度，從而滿足諧波測量中對諧波參數(shù)的精度要求。2.3.1算法原理設(shè)一個頻率為、幅值為A、初相位為的單一頻率信號x(t)，在經(jīng)過了采樣頻率為的模數(shù)變換后得到如下的形式的離散信號：（2.3）如果所加窗函數(shù)的時域形式為w(n)，其連續(xù)頻譜w(f)，則加窗后該信號的連續(xù)傅立葉變換為：（2.4）如果忽略負頻點-處頻峰的影響，在正頻點處附近的連續(xù)頻譜函數(shù)可以表達為：（2.5）對上式進行離散抽樣，即可得到它的離散傅立葉變換的表達式為：（2.6）式中離散頻率間隔為，N是數(shù)據(jù)截斷的長度。峰值頻率很難正好位于離散譜線頻點上，也就是說一般不是整數(shù)。設(shè)峰值點左右兩側(cè)的譜線分別為第和條譜線，這兩條譜線也應該是峰值點附近幅值最大和次最大的譜線。顯然，在離散頻譜中找到這兩條譜線，從而可確定和令這兩條譜線幅值分別是和則由式(2.6)可知：（2.7）由于，所以可引入一個輔助參數(shù)口。顯然，的數(shù)值范圍是，它是以原點為對稱的。這樣，將式（2.7）經(jīng)過變量代換和改寫后，可以得到：（2.8）令，并且當N較大時，式（2.8）一般可簡化為，其反函數(shù)記為。當窗函數(shù)w（n）為實系數(shù)時，其幅頻響是偶對稱的，因而函數(shù)及其反函數(shù)是奇函數(shù)。計算可以采用多項式逼近方法。多項式逼近是一種近似計算復雜連續(xù)函數(shù)值的數(shù)值方法。通過控制多項式逼近的次數(shù)，可以有效地控制逼近的精度。而且，隨著硬件乘法器在微處理器中的廣泛應用，多項式逼近的計算公式易于采用程序代碼實現(xiàn)。當采用切比雪夫多項式逼近奇函數(shù)時，所求多項式的偶次項系數(shù)將為0，這樣就進一步減少了乘法計算量。在對幅值進行修正時，直接對和兩根譜線進行加權(quán)平均，從而計算出實際的峰值點的幅值。其計算公式為：（2.9）式（2.9）中對兩根譜線采用的權(quán)重與各自的幅值成正比。對于一般的實系數(shù)窗函數(shù)，當N較大時，式（2.9）可進一步簡化為的形式，其中是偶函數(shù)。如果采用多項式逼近求出函數(shù)的近似計算公式，結(jié)果中將不含有奇次項。這樣修正算法的計算公式可改寫為：（2.10）式中，為多項式的偶次項系數(shù)。由于在尋找插值點時用到了峰值點附近的兩條譜線，因此稱該方法為雙譜線插值算法。當采用一些典型的窗函數(shù)時，可由上述的多項式逼近和雙譜線修正算法推導出幅值、相位的簡單實用的修正公式。由于本裝置采用加漢寧窗的修正算法，現(xiàn)把加漢寧窗的修正公式列出：（2.11）2.4功率的測量對于功率的計算包括有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)的計算，功率的測量.在正弦波情況下，有功功率為:（2.12）其中：U、I電壓和電流的有效值，功率因數(shù)。而在存在諧波的非正弦情況F，有功功率定義為：（2.13）經(jīng)離散化后，以一個周期內(nèi)有限個采樣電壓和電流瞬時值來代替一個周期內(nèi)連續(xù)變化的電壓和電流函數(shù)值，則單相有功功率離散化后得：（2.14）其中：P有功功率N個周期內(nèi)采樣點數(shù)、電壓、電流瞬時采樣值三相總的有功功率為各單相有功功率之和:（2.15）單相視在功率的測量：（2.16）其中：U、I電壓、電流有效值視在功率為各單相視在功率之和：(2.17)無功功率為：（2.18）根據(jù)已經(jīng)所得的有功功率和視在功率，可得功率因數(shù)：（2.19）2.5本章小結(jié)本章主要從理論上分析了本裝置所需測量的電壓／電流有效值、功率等的測量原理，并給出了具體計算公式。第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1系統(tǒng)總體方案設(shè)計電力參數(shù)綜合測試儀的總體結(jié)構(gòu)如圖3.1所示：圖3.1總體結(jié)構(gòu)圖整個系統(tǒng)分為兩大部分：數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)顯示與存儲系統(tǒng)。其中，數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)主要負責從電網(wǎng)中采集各種數(shù)據(jù)，完成各種數(shù)據(jù)處理工作。數(shù)據(jù)顯示與存儲系統(tǒng)主要完成測量數(shù)據(jù)的顯示、存儲工作。兩部分之間通過串口進行數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)是整個測試裝置設(shè)計中最為重要的一部分，儀器的絕大部分測試功能都依靠這一部分來實現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的硬件平臺由一片DSP(TMS320VC5502)，結(jié)合眾多的外圍接口芯片組成的，它主要有以下幾個模塊組成：處理器模塊：由DSP芯片TMS320VC5502及相應的外圍電路組成，主要用來控制數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)處理工作。信號調(diào)理模塊：由電壓電流互感器、濾波電路、換檔電路等組成，主要完成信號的變換和調(diào)理。模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊：由A/D轉(zhuǎn)換芯片ADS8364組成，該模塊主要用于實時采集電網(wǎng)參數(shù)。存儲器模塊：由SDRAM芯片HY57v6432200CT和FLASH芯片39VF400A組成。該模塊主要用于擴展外部存儲器，存放程序代碼和數(shù)據(jù)。RS-232通訊模塊：由電平轉(zhuǎn)換芯片以及相應的外圍電路組成。該模塊主要用于數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)的通訊。鍵盤和顯示電路:是人工干預系統(tǒng)的主要手段，與顯示器同屬人機通信部分。3.2信號采集部分設(shè)計3.2.1電壓和電流的檢測與調(diào)理電路電壓和電流的檢測與調(diào)理電路的主要功能是把互感器輸出的mA級弱電流信號轉(zhuǎn)化成適合DSP采樣的電壓信號?；ジ衅鳂?gòu)成了信號檢測部分，電壓單元為電壓互感器PT，電流單元為電流互感器CT，具體電路如圖3.2和圖3.3所示。下面說明電流采樣電路，電壓采樣電路和電流采樣電路類似，在這里就不多做說明了。由電流互感器副邊輸出的是交流信號，存在正負特性。此電流信號經(jīng)過電阻采樣后轉(zhuǎn)化為-3.3V～+3.3V之間的電壓信號，由于所用的A／D轉(zhuǎn)換器是單極性的，而電流檢測信號是雙極性的，故交流模擬量信號在經(jīng)過電流、電壓轉(zhuǎn)換后，還要進行電平轉(zhuǎn)換，A／D轉(zhuǎn)換器的參考電壓為+3.3V，因此偏移電壓取1.65V，使得偏移后的信號范圍在0至+3.3V之間。再把信號送入到A／D轉(zhuǎn)換口。圖3.2電流采樣電路圖3.3電壓采樣電路3.2.2頻率測量電路由于系統(tǒng)的測量是通過對信號進行周期采樣的方法來實現(xiàn)的，因此其準確性不僅來源于采樣的準確性還來源于系統(tǒng)頻率測量的準確性，因此加入測頻電路是必不可少的。測頻電路設(shè)計如圖3.4所示：選擇三相電壓電流6路信號的其中一路作為基準進行跟蹤，這里選擇1路電壓信號，該電壓信號首先經(jīng)過前端由LM324構(gòu)成的射極跟隨器，射極跟隨器起緩沖、隔離、提高帶載能力的作用，然后通過由LM339構(gòu)成的過零比較電路將其轉(zhuǎn)換成與電壓信號頻率相同的方波信號以采集頻率信息。圖3.4頻率測量電路3.3模數(shù)轉(zhuǎn)換部分設(shè)計數(shù)字測量系統(tǒng)的測量精度與A／D轉(zhuǎn)換器的性能參數(shù)有很大關(guān)系，A／D轉(zhuǎn)換器是整個數(shù)字電路的核心器件，在整個電氣測量系統(tǒng)中占有重要地位，因此必須首先合理地選擇A／D轉(zhuǎn)換器。眾所周知，A／D轉(zhuǎn)換器的種類繁多，性能各異，主要包括以下幾種：雙斜積分型、逐次逼近型和閃電式A／D轉(zhuǎn)換器。其中閃電式A／D轉(zhuǎn)換器速度最快，價格也最昂貴，但閃電式AD轉(zhuǎn)換器通常準確度、分辨率不高，不宜用在高準確度采樣系統(tǒng)；雙斜積分型準確度高、價格低廉，但速度最慢；逐次逼近型居中，速度較快、價格適中、準確度較高，它的優(yōu)點是能保證高分辨率、高速轉(zhuǎn)換。這得益于其結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)上述分析，在此選用逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。而選擇AD轉(zhuǎn)換器需要先確定AD轉(zhuǎn)換器位數(shù)及信號的采樣頻率，所以在設(shè)計硬件電路之前需要確定這兩個參數(shù)的理論值。由于要研制的測試儀器電壓電流的測試精度預計達到0.05％RG(量程)，所以A／D轉(zhuǎn)換器位數(shù)至少要達到12位。同時，本裝置在設(shè)計中，需要在5個周波中采樣1024個點，采樣頻率需要大于10500Hz。我們要檢測的信號包括三相電壓、三相電流共6路，在監(jiān)測中，除了要知道每路信號值的大小之外。還要知道信號彼此之間的相位關(guān)系，這就要求采用同步采樣技術(shù)來獲得準確的信息。同步采樣也是信號頻譜分析的前提條件。同步采樣模塊一般采用多個采樣保持器、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)和高速分辨率的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換囂來構(gòu)成，這樣構(gòu)成硬件開銷很大，實現(xiàn)復雜，且同步效果不一定理想，如果能找到合適的A／D轉(zhuǎn)換芯片，具有6通道，且6通道能夠同時采樣，則可以省去多個采樣保持器、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，使設(shè)計工作大為簡化，且使準確度得到保證。綜合以上因素考慮，我們選擇了非常適合本系統(tǒng)設(shè)計要求的ADS8364數(shù)據(jù)采集芯片。ADS8364為250kHz、6通道同步采樣的16位逐次逼近ADC，是TI公司專為同步數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計的高速、低功耗A／D轉(zhuǎn)換芯片。ADS8364有6個模擬輸入通道，分為A、B、C三組，每組包括2個通道，分別由HOLDA、HOLDB和HOLDC啟動A／D轉(zhuǎn)換。當三個保持信號同時被選通時，六通道同步采樣。模擬電源為單+5V供電，將ADS8364的REFin和REFout引腳接到一起可以輸出+2．5V的參考電壓提供給差分電路。ADS8364的時鐘信號由外部提供，轉(zhuǎn)換時間為20個時鐘周期，最高頻率為5MHz，在5MHz的時鐘頻率下ADS8364轉(zhuǎn)換時間為3.2us，相應的數(shù)據(jù)采集時間為0.8us，每個通道的總的轉(zhuǎn)換時間為4us，A/D轉(zhuǎn)換完成后產(chǎn)生轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC。數(shù)字電源供電電壓為3V～5V，既可以與3.3V供電的微控制器接口，也可以與5V供電的微控制器接口。A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果為16位，數(shù)據(jù)輸出方式很靈活，分別由BYTE、ADD與地址線A2A1A0的組合控制。A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取方式有三種：直接讀取、循環(huán)讀取和FIFO方式。根據(jù)BYTE為0或者為1可確定每次讀取時得到的數(shù)據(jù)位數(shù)，根據(jù)ADD為O或者為1可確定第一次讀取的是通道地址信息還是通道A／在本系統(tǒng)中，模擬信號采用差分輸入方式，要滿足雙極性輸入就需要進行電平轉(zhuǎn)換，由于采樣時已經(jīng)進行了電平轉(zhuǎn)換。所以可以直接輸入到AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換。由于ADS8364與TMS320VC5502都是，TI公司提供的高速芯片，兩者在速度上能夠完全匹配，實現(xiàn)芯片間的無縫連接。ADS8364的BYTE和ADD引腳都接地，因此選擇16位數(shù)據(jù)輸出方式，并且對每個通道轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取通過地址線A2、A1、A0來選擇。ADS8364的REFIN和REFOUT引腳接到一起輸出+2．5V的參考電壓。ADS8364采用+5V模擬電源(AVDD)和數(shù)字電源(DVDD)。為了實現(xiàn)ADS8364六個通道的同步采樣，ADS8364的A、B、C三組啟動控制信號HOLDA、HOLDB和HOLDC接在一起，由TMS320VC5502的定時器O的輸出信號統(tǒng)一控制，只要定時時間到就可以同時啟動ADS8364的六個通道，從而實現(xiàn)六通道的同步采樣。轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC通過FPGA引入TMS320VC5502的中斷引腳INT0上，每一次轉(zhuǎn)換完后就引發(fā)TMS320VC5502中斷，VC5502在中斷服務程序中讀取16位轉(zhuǎn)換結(jié)果。3.4處理器部分設(shè)計由于本裝置在測量中，大量使用乘法累加運算，如有效值運算、功率計算、FFT變換等，選用一般的51系列單片機是無法勝任的，又因為本系統(tǒng)中沒有復雜的控制功能，因而選用了適合于高速數(shù)據(jù)運算的TI公司的55xx系列DSP中的TMS320VC5502作為主處理器。TMS320VC55X是TI公司推出的新一代定點DSP芯片，TMS320VC5502就是基于這一代CPU處理核的定點DSP芯片。它通過提高并行性及降低片內(nèi)資源的功耗達到高性能低功耗的目的。CPU的內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)由一條程序總線，三條數(shù)據(jù)讀總線，兩條數(shù)據(jù)寫總線及用于外設(shè)和DMA控制器的總線構(gòu)成。這些總線使得C55x能在一個時鐘內(nèi)完成三次數(shù)據(jù)讀操作和兩次數(shù)據(jù)寫操作。3.4.1TMS320VC5502的主要外設(shè)TMS320VC5502內(nèi)部集成了許多外圍設(shè)備，以便于控制與片外的存儲器、協(xié)處理器、主機及串行設(shè)備的通信。其主要外設(shè)包括：(1)外部存儲器接口(EMIF)(2)通用異步接受／發(fā)送器(UART)(3)C控制接口(4)主機接口(HPI)(5)直接存儲器訪問(DMA)控制器(6)三個全雙工的多通道緩沖串口(MCBSP)(7)四個定時器(8)片內(nèi)可編程鎖相環(huán)（PLL）時鐘發(fā)生電路(9)多個通用FO引腳和一個輸出引腳XF其中EMIF支持對異步存儲器，如EZPROM，SRAM，及高速同步存儲器SDRAM的無縫連接。MCBSP支持對一系列工業(yè)標準的串行設(shè)備的無縫連接。DMA控制器獨立于CPU工作，為數(shù)據(jù)移動提供六個獨立的通道。HPI是一個8／16位的并行接口，可訪問C5502內(nèi)部存儲器的32K字，HPI支持對一系列主處理器的無縫連接。3.4.2TMS320VC5502芯片的主要特性如下．(1)200／300MHZ的時鐘周期，每個周期可以執(zhí)行一條或兩條指令。(2)兩個MAC單元，一個時鐘周期可執(zhí)行兩次乘累加運算。(3)一個40bit的ALU，執(zhí)行高精度的算術(shù)邏輯運算。(4)一個16bit的ALU，與40比特的ALU并行運算。(5)一個40bit的桶狀移位器，可以將結(jié)果左移31bit或右移32bit。(6)四個40bit的累加器，保留計算的結(jié)果。(7)16K字節(jié)的指令緩沖區(qū)。(8)32Kxl6bit的片內(nèi)RAM，分為8塊4K×16bit的雙訪問RAM(9)16Kxl6bit的片內(nèi)ROM，支持多種自舉裝載模式。(10)8M×16bit的最大可訪問外部存儲空間。(11)32bit的外部并行總線存儲器，支持外部存儲器接口。(12)可編程的省電模式，各個模塊可獨立編程。(13)3.3V的I／0電壓，1.26V的內(nèi)核電壓。3.5外部存儲器電路的設(shè)計在進行DSP系統(tǒng)設(shè)計時外部存儲器接口的設(shè)計很重要，它關(guān)系到整個系統(tǒng)資源的空間分配。本系統(tǒng)擴展的外部存儲器包括SDROM和FLASH。EMIF(ExternalMemoryInterface)是外部存儲器和TMS320VC5502片內(nèi)其他單元間的接口，CPU訪問片外存儲器的時候必須通過EMIF。TMS320VC5502內(nèi)外空間都統(tǒng)一編址，整個EMIF空間分為四個部分CE0--CE3，每個CE空間彼此獨立，可以進行不同的訪問控制，每個空間的大小為4M字節(jié)片內(nèi)的存儲器自動跳過。設(shè)計中將SDRAM配置在CE2和CE3空間，將CEl空間分配給FLASH用。3.5.1SDRAM接口電路設(shè)計SDRAM是SynchronousDynamicRAM的縮寫，即同步動態(tài)存儲器。動態(tài)存儲器中同步技術(shù)的出現(xiàn)，使得讀寫速度從以往的60ns～70ns提升到了目前的6ns～7ns，提高了將近10倍，而且價格便宜，在需要選用大容量存儲器時，它的性價比非常高。本系統(tǒng)中采用SDRAM作為外接存儲器之一，它是DSP單元存儲A／D轉(zhuǎn)換后的采樣數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)運算輸出的中間及最終結(jié)果的場所。在DSP上電后需要對SDRAM進行自檢，以避免SDRAM單元出錯造成以后監(jiān)測儀工作不正?；驍?shù)據(jù)出錯。本系統(tǒng)中選用的SDRAM為HYNIX公司的HY57V643220CT，芯片容量是2Mx32位，覆蓋TMS320VC5502的CE2和CE3子空間。它具有以下特點：1）最高工作頻率高達166MHz；2)標準3.3V供電；3)32位數(shù)據(jù)總線：4)管腳可與1]阻器件兼容；由于同步動態(tài)RAM是通過EMIF接口與DSP進行連接的，工作時的時鐘脈沖由DSP提供，TMS320vC5502的最高時鐘頻率為200MHz，EMIF接口提供的最高頻率是1OOMHz，從這一點來看，HY57V643220的166MHz是完全達到要求的。3.5.2FLASH接口電路設(shè)計本系統(tǒng)是一個需要脫機運行的DSP系統(tǒng)，用戶代碼需要在加電后自動裝載運行。DSP系統(tǒng)的引導裝載(Bootload)是指在系統(tǒng)加電時，DSP將一段存儲在外部的非易失性存儲器的代碼移植到內(nèi)部的高速存儲器單元中去執(zhí)行。這樣既利用了外部的存儲單元擴展DSP本身有限的ROM資源，又充分發(fā)揮了DSP內(nèi)部資源的效能。盡管用戶代碼在一段時間相對是固定的，但是如果直接將其掩膜到內(nèi)部ROM中去的話，一方面受容量以及價格的限制，另一方面在系統(tǒng)軟件升級上顯得不是很靈活方便。FLASH是一種高密度、非易失性的電可擦寫存儲器，而且單位存儲比特的價格比傳統(tǒng)的EPROM要低，十分適合于低功耗、小尺寸和高性能的便攜式系統(tǒng)。除了可以采用專用的硬件編程器把代碼灌入FLASH中之外，也可以利用現(xiàn)成的DSP通過軟件編程來實現(xiàn)同樣的功能。系統(tǒng)中選用的Flash存儲器是SST39VF400A，該芯片的容量是256Kx16bit，它是一種低電源電壓芯片，工作電壓為3.3V，速度是70ns，數(shù)據(jù)保存時間超過100年，它具有容量大、掉電后數(shù)據(jù)不丟失、可在線快速讀寫、可整片或者分頁擦除等特點。3.6通信接口部分設(shè)計為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)與外部進行數(shù)據(jù)通信，本文設(shè)計RS-232通信接口，主要完成數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)顯示存儲系統(tǒng)之間的通信。本儀器選用的DSP芯片TMS320VC5502中帶有通用異步串行通信。由于數(shù)據(jù)顯示和存儲系統(tǒng)的控制器是工控機，采用的是232電平，而數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)采用的是TTL電平，兩者之間不能直接進行通訊，這里我們采用MAX232芯片來完成電平轉(zhuǎn)換。MAX232芯片是常用的RS-232C與TTL電平轉(zhuǎn)換芯片，它的內(nèi)部有電壓倍增電路和轉(zhuǎn)換電路，只需+5V電源便可實現(xiàn)RS-232C與TTL電平轉(zhuǎn)換，使用起來十分方便，一個芯片可連接兩對收，發(fā)信號線，接口電路如下圖圖3.5通信接口電路3.7鍵盤和顯示部分設(shè)計3.7.1鍵盤電路設(shè)計鍵盤在人機交互系統(tǒng)中是一個很重要的部分。輸入數(shù)據(jù)、查詢和控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，都要用到鍵盤。鍵盤是最簡單的輸入設(shè)備，是人工干預計算機的主要手段，與顯示器同屬人機通信部分。鍵盤的工作方式一般有程序控制掃描方式、定時掃描方式和中斷掃描方式3種。在本文的設(shè)計中，根據(jù)具體應用情況，選擇了矩陣式鍵盤，鍵盤的工作方式選擇了程序控制掃描方式。程序控制掃描方式是利用處理器在完成其它工作的空余，調(diào)用鍵盤掃描子程序，來響應鍵輸入要求。在執(zhí)行鍵功能程序時，處理器不再響應鍵輸入要求。程序控制掃描程序一般應具備下述幾個功能：①判斷鍵盤上有無鍵按下；②去除鍵的抖動影響；⑧掃描鍵盤，得到按下鍵的鍵號。在選用了矩陣式鍵盤系統(tǒng)中的程序控制掃描方式之后，所設(shè)計的矩陣鍵盤電路如圖3.6所示。圖3.63x3矩陣鍵盤接口電路圖中行線IOPE4～IOPE6通過3個上拉電阻接電源端VCC，處于輸入狀態(tài),稱為輸入口；IOPEI～IOPE3控制鍵盤的列線電位作為鍵掃描口，處于輸出狀態(tài)。按鍵設(shè)置在行列線交叉點上，行、列線分別連接到按鍵開關(guān)的兩端。3.7.2顯示電路本系統(tǒng)采用SHARP公司的LM32019T型128·64圖形液晶顯示屏，其驅(qū)動模塊是北京精電蓬遠顯示技術(shù)有限公司制作的內(nèi)嵌SEDl335控制器的圖形液晶顯示驅(qū)動模塊，液晶顯示屏由128×64點陣構(gòu)成，具有高分辨率、接口方便(5V或3.3V)、設(shè)計簡便(內(nèi)嵌控制器)、功耗低、價格便宜等優(yōu)點，常常用于各種便攜式設(shè)備顯示前端。此設(shè)計中的液晶顯示模塊接口控制時序采用了8080時序，讀寫信號獨立，與VC5502A之間的接口電路如圖3.7所示。其中，VC5502的IOPB0～IOPB7用作數(shù)據(jù)接口，與液晶顯示模塊的數(shù)據(jù)線DB0～DB7相連，完成與SEDl335問的數(shù)據(jù)傳送；IOPA4與／WR相連，寫SEDl335時，置IOPA4為低；IOPA5與瓜D相連，讀SEDl335時，置IOPA5為低；IOPA6與／C時，置IOPA6為低；IOPA7與A0相連，通過對IOPA7寫O或1，與IOPA4和IOPA5配合來控制實現(xiàn)對SEDl335接口部指令輸入緩沖器、數(shù)據(jù)輸入緩沖器、數(shù)據(jù)輸出緩沖器和標志寄存器的訪問。VOUT為液晶控制板上的DC-DC模塊輸出電壓(+26V)，V0為液晶顯示對比度調(diào)整電壓，通過調(diào)節(jié)可變電位器，可以調(diào)節(jié)液晶屏的顯示對比度。圖3.7液晶顯示接口電路3.8本章小結(jié)本文設(shè)計的電力參數(shù)測試儀采用模塊化設(shè)計，本章首先對整個電力參數(shù)測試儀硬件體系設(shè)計進行了介紹。然后在分析電力參數(shù)對硬件的要求下，對數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)顯示和通信系統(tǒng)等相關(guān)電路設(shè)計進行了比較詳細的說明。通過各模塊的設(shè)計，實現(xiàn)整個電力參數(shù)測試儀的硬件電路。第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1主程序設(shè)計主程序流程如圖4.1所示。程序首先完成一系列的初始化工作，然后啟動定時器0，由定時器0啟動AD轉(zhuǎn)換，每次轉(zhuǎn)換完成后由轉(zhuǎn)換結(jié)束信號觸發(fā)DSP中斷，在中斷服務程序中讀取采樣數(shù)據(jù)；當達到預定的采樣次數(shù)后，調(diào)用相應的數(shù)據(jù)處理子程序，進行計算得出測量結(jié)果。當上位計算機(數(shù)據(jù)顯示和存儲系統(tǒng))發(fā)出通訊命令時，系統(tǒng)通過串行口中斷進行接收，根據(jù)不同的命令，向上位計算機發(fā)送不同參數(shù)的計算結(jié)果。對于采樣數(shù)據(jù)讀取中斷和串口接收中斷，中斷的優(yōu)先級設(shè)置為采樣數(shù)據(jù)讀取中斷的優(yōu)先級高于串口接收中斷。按照中斷的概念，低優(yōu)先級中斷不能打斷高優(yōu)先級中斷，而高優(yōu)先級中斷可以隨時打斷低優(yōu)先級中斷。在安排上述兩個中斷的優(yōu)先級時，主要考慮到數(shù)據(jù)處理過程中用到的采樣數(shù)據(jù)必須是在一定的時間內(nèi)連續(xù)采樣得到的，采樣數(shù)據(jù)讀取過程不能被其他事件中斷：而串口接收中斷是用來接收上位機發(fā)送來的命令的，數(shù)據(jù)處理完成后系統(tǒng)根據(jù)接收到的命令向上位機傳送不同的計算結(jié)果。因此，把讀采樣數(shù)據(jù)中斷設(shè)為較高的優(yōu)先級。圖4.1主程序流程圖4.2數(shù)據(jù)采集程序進行數(shù)據(jù)采集時，由TMS320VC5502片上定時器0輸出觸發(fā)信號，作為AD轉(zhuǎn)換的啟動信號。轉(zhuǎn)換完成后，ADS8364的EOC引腳變?yōu)榈碗娖?，觸發(fā)TMS320VC5502的INT0中斷，進入中斷服務程序，在服務程序中讀取AD轉(zhuǎn)換結(jié)果。將讀回的轉(zhuǎn)換結(jié)果存放在兩個緩沖區(qū)中，在中斷服務程序中，設(shè)置一個標志FLAG，當標志為O時存放在緩沖區(qū)1中，為1時存放在緩沖區(qū)2中。中斷服務程序執(zhí)行完畢后，程序回到主循環(huán)。程序如圖4.2和4.3所示。圖4.2數(shù)據(jù)采樣流程圖圖4.3A/4.3數(shù)據(jù)處理程序數(shù)據(jù)處理部分主要是對數(shù)據(jù)采集部分得到的離散信號進行處理，運用各種算法實現(xiàn)各電量參數(shù)的計算和分析。采樣數(shù)據(jù)處理流程圖如圖4.4所示。時域的離散值計算主要實現(xiàn)電壓、電流有效值、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等的計算。頻域的計算中，先計算頻率，然后對信號進行加窗處理，接下來完成諧波的計算。圖4.4數(shù)據(jù)處理模塊流程圖4.4通信模塊TMS320VC5502DSP芯片自帶有通用異步串行通信口，通信接口收發(fā)芯片使用的是MAX232。采用中斷方式接收上位機的命令，采用查詢方式向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理完成后，查詢發(fā)送標志，如成立則根據(jù)不同的標志向上位機傳送不同的測量數(shù)據(jù)，如不成立則跳過發(fā)送程序。接收和發(fā)送流程如圖4.5和4.6所示：圖4.5中斷接收流程圖圖4.6發(fā)送數(shù)據(jù)流程圖異步通信中，數(shù)據(jù)發(fā)送端以固定的字符格式發(fā)送數(shù)據(jù)，每個字符包括1個起始位、5-8個數(shù)據(jù)位、1個奇偶校驗位和1～2個停止位。每個數(shù)據(jù)傳輸都是從起始位開始，隨后是要傳送的數(shù)據(jù)，然后是奇偶校驗位，最后是停止位，兩個相鄰數(shù)據(jù)的傳送可以有我們自己控制。在本儀器的串口通信設(shè)置中，采用8個數(shù)據(jù)位、1個停止位和奇校驗的格式，波特率采用9600。4.5鍵盤和顯示模塊程序人機界面的設(shè)計也是系統(tǒng)設(shè)計的又一個關(guān)鍵點，是實現(xiàn)儀器人性化的一個關(guān)鍵部分。包括鍵盤與液晶顯示程序設(shè)計等。鍵盤與液晶顯示部分流程圖分別如圖4.7和4.8所示：圖4.7鍵盤掃描程序流程圖圖4.8液晶顯示程序流程圖4.6本章小結(jié)本章主要對裝置所用的軟件進行了分析，系統(tǒng)在軟件上著力遵循模塊化設(shè)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(shù)據(jù)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(tǒng)誤差分析5.1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(tǒng)的測量誤差分為系統(tǒng)誤差和隨機誤差，它們存在于測量的各個環(huán)節(jié)之中。裝置的系統(tǒng)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(zhuǎn)換器等)誤差和算法誤差?，F(xiàn)結(jié)合本儀器的結(jié)構(gòu)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(chǎn)生的誤差具有一定的非線性性質(zhì)。信號調(diào)理部分，這部分電路用來對經(jīng)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(zhì)。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的精度主要取決于AD轉(zhuǎn)換器的分辨率。本裝置中模數(shù)轉(zhuǎn)換采用16位AD轉(zhuǎn)換器ADS8364，能分辨出滿刻度的O.0015％。軟件算法誤差，主要是在微處理器根據(jù)各種測量算法計算所需要的參數(shù)時產(chǎn)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(shù)字信號處理器TMS320VC5502完成數(shù)據(jù)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(zhuǎn)換器的分辨率己較高，測量算法已經(jīng)較完善的情況下，系統(tǒng)的誤差主要存在于電壓電流互感器和信號調(diào)理電路環(huán)節(jié)中，嚴格的講，互感器的誤差具有非線性的性質(zhì)，但隨著鐵磁材料性能的改善和加工工藝質(zhì)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(shù)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(diào)元件進行調(diào)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(shù)測試和調(diào)試，不適合批量生產(chǎn)。可以考慮用軟件的方法來補償這些誤差。結(jié)論本文首先分析了電力參數(shù)測量儀器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，簡要介紹了目前電力參數(shù)測量儀器研制過程中所采用的部分技術(shù)及各自的優(yōu)缺點。在此基礎(chǔ)上，將日益廣泛應用的數(shù)字信號處理芯片與數(shù)據(jù)處理算法有效地結(jié)合起來，設(shè)計了基于DSP的智能電力參數(shù)測試儀。主要成果有：1、制訂了總體方案并加以論證。2、完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計。本系統(tǒng)選用TI公司的TMS320VC5502芯片作為數(shù)據(jù)處理核心，采用16位并行模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADS8364作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元，擴展了外部存儲器(包括SDRAM和FLASH)。3、完成了相關(guān)軟件的設(shè)計，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理和通信的功能，系統(tǒng)程序采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計思想。程序使用了C語言編寫，使程序設(shè)計思路清晰、可讀性高，可移植性強，保證了執(zhí)行效率?；痉显O(shè)計要求。4、由于經(jīng)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(shù)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(tǒng)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(zhuǎn)換的程序等

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致謝經(jīng)過將近半年的時間，畢業(yè)論文設(shè)計接近了尾聲。作為一個沒有任何設(shè)計經(jīng)驗的本科生來說，本次的設(shè)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(yè)設(shè)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(yè)設(shè)計。在找工作上，老師也給予了我極大的支持和關(guān)心。老師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)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(guān)心和幫助的老師、同學們，謝謝你們

附錄A/D轉(zhuǎn)換程序主程序：//寄存器cesi用于測試每個A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果#include“register.h”intADRESULT[16];//定義一個數(shù)組用于保存A/D結(jié)果volatileunsignedint*j;//定義一個指針變量jinti=0x00,cesi;//屏蔽中斷子程序voidinlinedisable（）{ asm("setcINTM");}//開總中斷子程序voidinlineenable(){ asm("clrcINTM");}//系統(tǒng)初始化子程序voidinitial(){ asm("setcSXM");//符號位擴展有效 asm("clrcOVM");//累加器中結(jié)果正常溢出 asm("clrcCNF");//B0被配置為數(shù)據(jù)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voidADINIT(){ T4CNT=0x0000;//T4計數(shù)器清0 T4CON=0x170C;//T4為連續(xù)增計數(shù)模式，128分頻，且選用內(nèi)部時鐘源 T4PR=0x75;//設(shè)置T4的周期寄存器 GPTCONB=0x400;//T4周期中斷標志出發(fā)A/D轉(zhuǎn)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ACQPS3~ACQPS0為0//轉(zhuǎn)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(fā)A/D轉(zhuǎn)換//且用中斷模式1 MAXCONV=0x0F;//16通道 CHSELSEQ1=0x3210; CHSELSEQ1=0x7654; CHSELSEQ1=0x0BA98; CHSELSEQ1=0x0FEDC;//轉(zhuǎn)換通道是0～15}//啟動A/D轉(zhuǎn)換子程序（通過啟動定時器4的方式間接啟動）voidADSOC(){ T4CON=T4CON|Ox40;//啟動定時器4}//若是其他中斷，則直接返回子程序voidinterruptnothing(){ return;}//A/D中斷服務子程序voidinterruptadint(){ asm("clrcSXM");//抑制符號位擴展 j=RESULT0;//取得RESULT0的地址 for(i=0;i<=15;i++,j++) { ADRECULT[i]=j>>6;//把A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果左移6位后存入規(guī)定的數(shù)組 cesi=ADRECULT[i];//檢驗每個A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果 } ADCTRL2=ADCTRL2|0x4200;//復位SEQ1，且清除INTFLAGSEQ1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(guān)閉}main(){ disable();//禁止總中斷 initial();//系統(tǒng)初始化 ADINIT();//A/D初始化程序 enable();//開總中斷 ADSOC();//啟動A/D轉(zhuǎn)換 while(1) { if(i==0x10)break;//如果已發(fā)生中斷，則停止等待 }//等待中斷發(fā)生 T4CON=T4CON&0x0FFBF;//停止定時器4，即間接停止A/D轉(zhuǎn)換 while(1) { ; }//死循環(huán)，在實際的工程應用中，可以將A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果用于一些運算中}基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設(shè)計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究HYPERLINK"/detail.htm?3