基于dsp和mcu的新型电能质量监测装置的设计

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1、基于DSP和MCU的新型电能质量监测装置的设计

2、第1内容显示中　　摘　要：介绍一种基于DSP和单片机的新型电能质量监测装置，该装置可完成国标规定的电能质量指标的测量，并有数据显示、存储、通信和简单录波等功能。装置软件采用模块化思想设计，便于调试与修改。　　关键词：电能质量；DSP；单片机；双CPU；监测DevelopmentofSurveillanceEquipmentonPoin(SchoolofElectricalEnginnering,S320LF2407作为运算核心。它内部有16K*16位的FLASHEEPROM，无须外接程序存储器。

3、但其内部只有544字的RAM，远不能满足系统数据存储要求；并且DSP在仿真时需要将程序下载到外部RAM中运行，所以外接了两片32K*8位的RAM(IS61C256)。LF2407是16位总线，所以两片IS61C256共用一个片选信号，一片作为高字节存储器，一片作为低字节存储器被F2407同时访问。另外，接在数据总线上的还有两片A/D转换器(ADS8364)和2K*8位的双口RAM(IDT7132)。1.2模数转换模块的设计　　装置中选用了两片ADS8364芯片。它们是16位的数据采集系统，单个ADS8364芯片内集成了6个独立的带采样保持的AD

4、C，提供6个独立的差分输入口，每两个通道共用一个转换触发信号，三个转换信号同时触发可实现6通道同步采样，最高采样频率为250kHz。ADS8364内部集成6*16bit数据缓冲寄存器，通过向A0、A1、A2写控制字可选择直接寻址模式、循环读数、FIFO三种方式读取单次模数转换的数据。我们采用控制逻辑最简单的FIFO方式，即让A0、A1、A2直接接高电平，同时，让所有的转换信号共用一个同步脉冲启动信号，这样12个通道同时工作，等所有通道都发出转换完毕中断低电平后，DSP可按逻辑分别从FIFO中读取转换数据。单块该芯片和DSP的电气接线如图2所示。

5、500)this.style.ouseg(this)">1.3单片机模块的设计　　单片机采用80C196KC，系统包括复位电路、晶振、存储器及译码电路、液晶模块和按键等，主要用于设定参数，显示电能质量监测结果和人机对话。1.4双CPU的工作协调途径　　本模块中的双CPU工作协调主要有数据共享和复位协调两方面。　　系统采用双口RAM来实现双CPU的数据共享。双口RAMIDT7132是一种具有两个可以独立读/写端口的静态RAM。IDT7132两侧的CPU可独立分时访问存储器中任意单元。当出现左右CPU同时访问同一存储单元时，将产生竞争，此时由片内的

6、仲裁逻辑功能确定由哪一侧的CPU来访问该单元，并同时通过500)this.style.ouseg(this)">引脚的变低来延缓另侧CPU对该存储单元的访问；当准许访问该单元的CPU完成操作后，延缓侧的500)this.style.ouseg(this)">线变高，该侧的CPU即可操作该单元。将IDT7132的仲裁控制功能和80C196KC、F2407的等待功能结合即可实现对竞争问题的解决：将IDT7132两侧的500)this.style.ouseg(this)">脚与单片机和DSP的500)this.style.ouseg(this)">脚

7、连接；当出现竞争时，被延缓侧的CPU受BUSY影响进入等待状态，直到500)this.style.ouseg(this)">变高。　　双CPU除信息共享外，还须相互保持工作状态的联系。这里单片机未使用看门狗电路，所以将F2407的500)this.style.ouseg(this)">脚接单片机的复位脚，使DSP可控制单片机复位；而单片机则通过双口RAM向DSP发工作状况信号，保证双CPU之间的复位联系。下表为IDT7132存储空间分配表。500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(thi

8、s)">2系统的软件功能及任务分配　　本装置的主要任务是对电能质量指标进行在线测量、数据分析、数据显示及数据通信等。由于装置需要对大量的数据进行运算，所以TMS320LF2407软件采用汇编语言设计，提高装置的实时性；而80C196的软件采用C51设计，以便于人机界面的开发和升级。2.1TMS320LF2407主程序设计　　TMS320LF2407根据双口RAM中的标志字来执行任务，主程序流程如图3，主要包括以下几个方面：　　1)系统初始化：若系统为上电复位，则进行系统初始化：设置片内锁相环、看门狗、中断及必要的控制寄存器和清除各标志寄存器等；

9、若系统为非上电复位则直接进入运行状态。　　2)参数设置：系统初始化后循环读双口RAM中的参数设置区，根据标志字节将参数读入或默认设置。　　3)系统运