微机继电保护的主要芯片的介绍.ppt

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1、微机继电保护的主要芯片介绍概述微机继电保护是一个智能化的工业控制设备。它关键的器件有微处理器、模数转换器、数字运算器和逻辑运算器等。早期微机继电保护用8位单片机，运算速度低，性能较差，不能满足要求。后来人们采用16位，运算速度更高、性能更强的单片机。为了实现复杂的数字滤波计算，辅以数字信号处理器(DSP)。目前出现的ARM系列的32位的单片机，它的功能又远远超过16位的单片机；芯片中有极大的数据、程序存储空间，有与DSP相比拟的运算速度。早期微机继电保护用12位，转换速度为25μs的模数转换器(A／D)。为了提高精度和便于采样数据共享，人们又采用压频转换器(

2、VFC)代替12位A／D。现在14位和16位的A／D器件具有更高精度和速度，2～3μs的转换速度，又取代了VFC。早期微机继电保护用通用的逻辑芯片构成微机系统，如并行接口，串行接口，时钟，与非门等芯片。目前采用可编程逻辑器件，一片就可以实现所有逻辑功能。高技术的应用使微机继电保护可靠性更高、性能更强、体积和功耗更小，可以实现非常复杂的保护功能，软件开发可以采用高级语言。一、VFC型数据采集系统VFC：电压频率转换器VFC(VoltageFrequencyConverter)是另一种实现模数转换功能的器件。可以将VFC器件与其他电路一起构成数据采集系统，从而实

3、现模数转换的功能。电压、电流信号经电压形成回路后，均变换成与输入信号成比例的电压量，经过VFC，将模拟电压量变换为脉冲信号，该脉冲信号的频率与输入电压成正比，经快速光电耦合器隔离后，由计数器对脉冲进行计数，随后，微型机按采样间隔Ts读取的计数值就与输入模拟量在Ts内积分成正比，达到了将模拟量转换为数字量的目的，实现了数据采集系统的功能。1、VFC型数据采集系统示意图2、VFC型数据采集系统的特点低通滤波特性抗干扰能力强位数可调与微型机的接口简单实现多微型机共享易于实现同时采样不适用于高频信号的采集有不可消除的误差二、常用的模数转换器1、AD7665转换器简介

4、：在A／D转换器件中，AD7665是一种逐次逼近型的16位快速模数转换器，转换速率为500KSPS(SamplesPerSecond)或570KSPS。器件内部包含了一个高速的16位数转换电路，一个适用于不同输入范围的电阻电路，一个用于控制转换的内部时钟，一个纠错电路。输出方式既可以是串行接口也可以是并行接口，以便于和各种微机接口。AD7665的温度为一40～+85℃，最大的非线性误差在±2．5LSB以内，转换噪声的典型值为0．7LSB，其功能如图所示。AD7665功能框图2、MAXl25简介MAXl25是美国MAXIM公司生产的一种八通道高速14位模数转换

5、器件，它采用逐次逼近转换技术。其内部集成了一个8通道的多路开关，一个具有14位分辨率的A／D转换器，4个同步采样保持器，一个可编程序发生器，两组1～4路的模数转换结果可以补码的形式存入于4个14位RAM中。MAXl25的八路输入通道均有±17V的输入故障保护电路。此器件需要±5V的双极性供电，采样电压的范围是一5～+5V，广泛应用电机控制系统监控及数字信号处理等领域之中。MAXl25的主要特点：(1)八个模拟量输人通通，即八种转换工作模式和一种节电模式。(2)模数转换器的转换时间为3μs；模拟量输入电压范围为-5～+5V。(3)参考电压可选用器件内部提供的2

6、.5V，也可选用外部参考电压。(4)内部集成一个可编程序列发生器。时钟频率为O．1MHz～16MHz。(5)具有高速并行的单片机或微处理机接口。三、微机继电保护常用的单片机1、8XCl96KB单片机简介：8X196KB单片机硬件总体框图8XC196KB单片机内容介绍U1——中央处理单元CPUU2——时钟发生器U3——中断控制单元U4——程序存储器U5——存储器控制器MCR、从程序计数器SPC和队列QUEUEU6——端口3(P3)和端口4(P4)U7——总线交换协议与端口1(P1)U8——高速输入输出通道U9——定时器单元U10——串行通信单元U11——D／A

7、转换单元U12——端口2(P2)多路转换器U13——端口0(P0)和端口2(P2)U14——A／D转换单元2、32位单片机ARM系列的32位单片机的运算速度和其他功能远远超过16位单片机，具有很高的性能价格比。最高性能的ARM9系列单片机的执行速度高达1．1MIPS／MHz，而主频为100～233MHz，有的集成有2MB高速Flash存储器。例如ARM7系列单片机LPC2212／LPC2214，是一款基于16／32位ARM7TDMI—S，并支持实时仿真和跟踪的CPU，带有128／256KB嵌入的高速Flash存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使

8、32位代码能够在最大时钟速率下运行。可使用16位Th