基于SD卡的電能耗用記錄儀設計與實現(xiàn)

摘 要：利用ARM處理器LPC2l48與SD卡接口，設計了一種新穎的多參數(shù)電能耗用記錄儀，用于大容量耗電數(shù)據(jù)采集。該記錄儀采用FAT32文件系統(tǒng)，可將現(xiàn)場各種電能耗用數(shù)據(jù)及時保存到SD卡之中。利用SD卡的良好移動性，可方便地實現(xiàn)與計算機的數(shù)據(jù)交換，達到現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、室內數(shù)據(jù)分析的目的。同時SD卡內保存的數(shù)據(jù)也可以由記錄儀隨時讀取，在液晶顯示器上以文本或曲線方式進行回放。

　　SD卡作為新型移動存儲設備，以體積小、速度快、抗震動、通用性強的特點各受青睞。以SD卡作為存儲介質來保存企業(yè)的電能耗用參數(shù)，可以有效提高數(shù)據(jù)保存的可靠性。采用SD卡結合ARM處理器LPC2l48設計的多參數(shù)電能耗用記錄儀，將現(xiàn)場采集的各類電能耗用數(shù)據(jù)按文件方式存儲到SD卡中，并且可以方便地與PC等上位機進行數(shù)據(jù)交換，從而滿足現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、室內進行數(shù)據(jù)分析的要求，特別適合于長時間、大容量數(shù)據(jù)采集的場合。

　　1、系統(tǒng)硬件設計

　　電能耗用記錄儀硬件電路如圖1所示，ARM核處理器LPC2l48是整個系統(tǒng)的核心，其工作頻率高達60 MHz，內置5l2 KB的閃存和16 KB的SRAM，并且?guī)в蠸PI總線、兩路A／D轉換器、實時時鐘等多種片內功能部件。電網(wǎng)中的電壓電流信號通過較高精度的互感器變換成1V左右的交流信號，同時使記錄儀·與強電隔離，對隔離后的交流信號進行整形、濾波之后送人LPC2148內部兩路A／D轉換器，完成對電壓、電流、功率因數(shù)等參數(shù)的測量，LPC2148根據(jù)內部實時時鐘提供的時間按高峰和低谷時段對耗電量進行分時計度，計算出瞬時電量、整點電量、總需量等參數(shù)。記錄儀采用點陣圖形液晶顯示器作為本地顯示接口，既可以文本模式顯示所采集的數(shù)據(jù)，也可以圖形方式顯示采集數(shù)據(jù)曲線。外擴矩陣鍵盤用于設定數(shù)據(jù)采集間隔、采集時間等，系統(tǒng)根據(jù)用戶設定啟動數(shù)據(jù)采集，并自動將采集得到的數(shù)據(jù)存儲到SD卡存儲器中。

圖1系統(tǒng)硬件框圖

　　SD卡可以采用SD和SPI兩種工作方式，在sPI方式下只需要4條信號線即可完成數(shù)據(jù)通信，操作簡單方便，而且很容易與LPC2148的SPI總線進行接口，接口引腳說明如表1所列。作為SPI設備，SD卡的SPI通道由以下4個信號組成：CS（片選）、SCK（時鐘）、Dateln（主機到卡的數(shù)據(jù)信號）和DateOut（卡到主機的數(shù)據(jù)信號）。CS是SD卡的片選信號線，在整個SPI操作過程中，必須保持低電平有效；SCK時鐘用于同步；Dateln不但傳輸數(shù)據(jù)還發(fā)送命令；DateOut除了傳輸數(shù)據(jù)外，還發(fā)送應答信號。