基于DSP的新型多功能電能質(zhì)量監(jiān)測儀表的設(shè)計
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倍頻鎖相電路如圖3所示，首先將所檢測的信號送入方波發(fā)生器，輸出一個與輸入信號同頻率的方波f 1，然后送入由鎖相環(huán)CD4046和計數(shù)器74LS393構(gòu)成的128倍頻鎖相電路。將74LS393分頻后的輸出信號接到CD4046比相器輸入端3，與f 1進(jìn)行比較，直至3端和4端的輸入信號相位差不再隨時間變化，進(jìn)入鎖定狀態(tài)。此時Vout輸出端對方波信號實現(xiàn)了128倍頻,依此方波對AD73360進(jìn)行數(shù)據(jù)采集觸發(fā)。同時，74LS393的9腳輸出信號送入DSP的捕獲端口，用于測量頻率。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/195494.htm
此鎖相倍頻電路不需要軟件干涉,節(jié)省了軟件資源，同時提高了檢測速度。倍頻鎖相電路為A/D采集提供了精確的觸發(fā)脈沖，提高了檢測精度，實現(xiàn)了同步鎖相采集。
2.3 TMS320VC5402與MSP430通信接口電路
TMS320VC5402提供一個HPI主機(jī)接口。HPI是一個8位并行口，用來與主設(shè)備或主處理器接口，HPI作為一個外設(shè)與主機(jī)相連，使主機(jī)的訪問操作很容易[3]。
當(dāng)TMS320VC5402與主機(jī)傳送數(shù)據(jù)時，HPI能自動地將外部接口連續(xù)傳來的8位數(shù)組合成16位數(shù)，并傳送至TMS320VC5402。當(dāng)主機(jī)使用HPI寄存器執(zhí)行一個數(shù)據(jù)傳輸時，HPI控制邏輯會自動執(zhí)行對一個專用2 KB的內(nèi)部雙訪問RAM的訪問,以完成數(shù)據(jù)處理,然后C5402可以在它的存儲器空間訪問讀寫數(shù)據(jù)。HPI口的存儲器訪問可分為共用尋址和單主機(jī)尋址方式，一般選用共用尋址方式。DSP和單片機(jī)通過向雙方發(fā)送中斷通知對方數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好，通過監(jiān)測對方設(shè)置的狀態(tài)判斷對方是否準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)。圖4是MSP430單片機(jī)與TMS320VC5402的硬件接口電路。
2.4 其他電路設(shè)計
單片機(jī)通信及人機(jī)接口模塊是一個以單片機(jī)為MCU的計算機(jī)系統(tǒng)，它的主要功能是完成DSP運(yùn)算結(jié)果的數(shù)據(jù)再處理，管理輸入輸出設(shè)備，協(xié)調(diào)整個儀器系統(tǒng)的工作，并使儀器操作方便、顯示直觀。
設(shè)計采用TI公司超低功耗的MSP430F149單片機(jī)，它具有16 bit RISC結(jié)構(gòu)，16 bit寄存器和常數(shù)寄存器，內(nèi)置乘法器，2個UART，分段可擦除Flash[4]。
液晶顯示選用128×64點陣型液晶顯示模塊，可顯示各種字符及圖形，可與CPU直接接口，具有8 bit標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)總線，6條控制線及電源線，采用KS0108控制IC。RS485通信電路采用SN65LBC184，并配合快速光耦合器6N137，實現(xiàn)與上位機(jī)的通信。系統(tǒng)按鍵共6個，分別是“菜單”、“復(fù)位”、“確認(rèn)”、“↑”、“↓”和“返回”?？紤]到按鍵操作會很頻繁，而MSP430F149的I/O口又比較豐富，所以用帶中斷功能的P2口采用下降沿觸發(fā)的中斷方式來進(jìn)行按鍵編程。
3 系統(tǒng)軟件的設(shè)計
該儀表的軟件設(shè)計分為兩部分，一是TMS320VC5402的相關(guān)程序設(shè)計，其主要功能是：A/D采樣控制、串口數(shù)據(jù)傳輸、大量復(fù)雜的數(shù)值運(yùn)算、FFT諧波分析、部分事件記錄以及與主控單片機(jī)的通信等；二是MSP430單片機(jī)中的相關(guān)程序，主要功能包括：液晶顯示、按鍵處理、數(shù)字通信、開關(guān)量輸入輸出的實現(xiàn)等。在編程語言的選擇上，DSP部分采用匯編語言和C語言相結(jié)合的方式[5]，為了保證系統(tǒng)良好的實時性，以匯編語言為主，C語言做整個程序框架進(jìn)程調(diào)度，既保證了程序的易讀性，也兼顧了系統(tǒng)良好的實時性。MSP430F149的程序完全基于C語言平臺開發(fā)，程序簡單易讀，可移植性好，便于后續(xù)升級工作。
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