基于DSP和LabVIEW的信號(hào)電源檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))

青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目：基于DSP和LabVIEW的信號(hào)電源檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要隨著社會(huì)的發(fā)展，生活中我們用到的電能設(shè)備越來越多,因此我們對(duì)電源質(zhì)量的要求隨之升高,對(duì)電源的可靠性有了足夠的重視。對(duì)于設(shè)備電源來說，一旦缺少設(shè)備將無法正常運(yùn)作，影響生產(chǎn)生活效率，嚴(yán)重時(shí)會(huì)為國家企業(yè)帶來無法挽救的損失，所以信號(hào)電源質(zhì)量的檢測和研究，成為當(dāng)今時(shí)代越來越關(guān)注的話題。我們所做設(shè)計(jì)使用了TI公司的TMS320F2812型號(hào)數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）以及NI公司的LabVIEW軟件,我們主要使用DSP的高速處理數(shù)據(jù)的能力來處理電源信號(hào)，然后通過LabVIEW軟件做上位機(jī)進(jìn)行顯示存儲(chǔ)和分析數(shù)據(jù)，進(jìn)而設(shè)計(jì)出新一代的信號(hào)電源檢測系統(tǒng)。關(guān)鍵詞信號(hào)電源DSPLabVIEW上位機(jī)檢測系統(tǒng)AbstractWiththedevelopmentofsociety,weusemoreandmoreelectricityequipmentinlife,sowedemandmoreforpowerquality,andwepayenoughattentionforthereliabilityofpowersupply.Forequipmentsupply,oncethelackofequipmentwillnotabletooperatenormally,influencetheproductionefficiency,andwillbringirreparablelossesforthesupplyquality,becometheeraofincreasinglyconcernedtopic.ThesystemusesTMS320F2812whichisTIdigitalsignalprocessor(DSP)andNIcompany'sLabVIEW,processingpowersignalbyusingDSPhighspeeddataprocessingability,storage,displayandanalysisbyLabVIEW,thedesignofdetectionsystemsignalsanewgenerationofpower.KeywordspowersupplyDSPLabVIEWupper-computerdetectionsystem目錄TOC\o"1-3"\f\h\u前言 前言設(shè)備電源在工業(yè)、通信等范疇中角色越來越重要，發(fā)揮著越來越大的作用。設(shè)備電源供應(yīng)著整個(gè)系統(tǒng)的電源，電源質(zhì)量的好壞直接影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性可靠性。電源的穩(wěn)定性是負(fù)載設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，電源的高可調(diào)控性提高系統(tǒng)的能耗比。電源是全部產(chǎn)業(yè)和信息化體系中最根本和而又重要的組成部分，對(duì)產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定和信息體系安全有決定性作用，所以又對(duì)設(shè)備電源的管理監(jiān)控是必須的。眾多的非線性負(fù)荷以及其他不正常用電設(shè)備的使用，使電網(wǎng)中的種種干擾因子不斷增長，設(shè)備電源質(zhì)量下降，我們必須要更加詳細(xì)的判別各種不同的干擾，更加實(shí)施的了解我們的電參數(shù)，才能更好地進(jìn)行供電，才能具有更好的可靠性。在現(xiàn)階段電能裝置很大一部分是基于穩(wěn)態(tài)參數(shù)的檢測，很少有對(duì)暫態(tài)參數(shù)的檢測，像短時(shí)斷電和電壓跌落等等，檢測一直不夠全面。也有部分文獻(xiàn)提出了檢測暫態(tài)算法。但它們的沒有應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)，并且不能夠同時(shí)檢測暫態(tài)穩(wěn)態(tài)參數(shù)等等。所以說，我們需要一套更加全面的檢測裝置來保障我們的電力設(shè)施，電源供應(yīng)。該論文我們主處理芯片采用DSP，主要是DSP具有快速的數(shù)據(jù)處理功能，能夠快速處理數(shù)據(jù)，更加實(shí)時(shí)的反應(yīng)設(shè)備電源的各項(xiàng)參數(shù)，更好地實(shí)現(xiàn)電源保護(hù)。DSP之所以數(shù)字處理速度比其他處理器快，是因?yàn)樗哂泻芏嘤欣跀?shù)字運(yùn)算和信號(hào)處理的硬件。我們?cè)趨?shù)檢測分析的過程中采用了比較先進(jìn)的快速小波(MALLAT)算法，以及信號(hào)突變檢測算法，還有比較成熟的快速傅里葉算法等等，這些算法都能夠精準(zhǔn)的檢測各種信號(hào)，非常的全面。我們主要是通過LabVIEW只做了一個(gè)參數(shù)顯示界面，進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示與讀取存儲(chǔ)。我們本次設(shè)計(jì)采用了TMS320F2812-DSP和LabVIEW為基本架構(gòu)的信息處理平臺(tái)進(jìn)行策劃，我們將2812-DSP高速度的數(shù)據(jù)采集分析處理能力和LabVIEW相結(jié)合，我們主要利用LabVIEW的編輯界面的方便性以及它所具有的圖形化編程方式，方便我們編程開發(fā)，經(jīng)過串行接口與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，然后將數(shù)據(jù)傳給LabVIEW處理并顯示。我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)成本比較低，具有圖形化編程的優(yōu)勢，價(jià)格比較低，并且具有很強(qiáng)的通用性以及可移植性。我們所用的LabVIEW是NI公司（美國）研制的軟件，具有很好的創(chuàng)新性，它具有世界上應(yīng)用最廣泛，功能最強(qiáng)大，最方便跨素的圖形化的軟件開發(fā)環(huán)境，使制作現(xiàn)實(shí)界面不可多得的一款軟件。TMS320F2812是由美國德州儀器公司研發(fā)的DSP處理芯片，在2004年進(jìn)入中國，由于其具有的各種優(yōu)勢，剛進(jìn)入中國就被我們大量應(yīng)用，為我們眾多設(shè)計(jì)師所青睞。TMS320F2812作為嵌入式的開法平臺(tái)，具有較強(qiáng)的可移植性，并且具有較強(qiáng)的通用性。在我們平常生活工作中，信號(hào)電源作為我們用到的各種設(shè)備的供電電源，關(guān)系到各行各業(yè)的正常運(yùn)作，比如電視，電腦，工廠中機(jī)器，電梯等等，設(shè)備電源的產(chǎn)品質(zhì)量無疑使非常重要的，為此我們必須努力提高自身技術(shù)，爭取做出可靠性強(qiáng)的電源，還有就是我們要做好設(shè)備電源的檢測，及時(shí)處理設(shè)備電源所遇到的問題。由此可見，信號(hào)電源的檢測尤為重要。第1章緒論1.1課題提出的背景及研究意義伴隨著電子信息化的迅猛發(fā)展，工控系統(tǒng)自動(dòng)化和智能化程度也有日新月異的進(jìn)步。隨著科技的發(fā)展,處理器越來越向著集成方向發(fā)展,超大規(guī)模電路在處理器中大量的節(jié)省了空間，外圍電路集成在一塊芯片上很大程度上降低了電磁波輻射，提高了效率?？删幊唐骷軌蛴密浖绦蛲瓿伸`活的控制，給智能化工業(yè)控制提供一個(gè)平臺(tái)，并且去掉了以前繁瑣的控制電路。DSP數(shù)字處理器實(shí)時(shí)處理現(xiàn)場數(shù)據(jù)并調(diào)整工控系統(tǒng)的邢臺(tái)，這樣的話就不會(huì)輕易受到電磁,溫度等因素的影響,這樣的話處理器才能更加穩(wěn)定,才能使系統(tǒng)更加穩(wěn)定.芯片之間通過現(xiàn)場總線使得通信更加便捷,廣泛地應(yīng)用擴(kuò)展了他的施展空間.工業(yè)數(shù)字化控制是當(dāng)今世界控制領(lǐng)域的一大重點(diǎn)領(lǐng)域,而智能化控制更是研究的重中之重,智能化控制對(duì)當(dāng)今的實(shí)際生產(chǎn)有著深遠(yuǎn)的意義.信號(hào)電源在產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域中有重要的地位，設(shè)備電源是整個(gè)系統(tǒng)的能量來源,直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性，設(shè)備電源的性能直接關(guān)系到設(shè)備能否正常運(yùn)行,電源的穩(wěn)定性是負(fù)載設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，電源的高可調(diào)控性提高系統(tǒng)的能耗比。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,數(shù)字化控制是發(fā)展的唯一方向。關(guān)于設(shè)備電源控制管理系統(tǒng)是很繁瑣的，在一些復(fù)雜的系統(tǒng)中,如果只是用一個(gè)數(shù)字處理芯片(DSP)或者是只是用一個(gè)微控制器(MCU)來做整個(gè)系統(tǒng)的控制器,那么整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)效性與穩(wěn)定性將不能夠得到保證,很多信息無法及時(shí)處理,系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍,最終影響各種指標(biāo)。單芯片很難滿足需要,所以我們采用模塊化多核數(shù)字控制,我們?cè)O(shè)計(jì)就是采用以DSP和LabVIEW共同處理系統(tǒng)信息.1.2信號(hào)電源檢測的發(fā)展史及研究現(xiàn)狀到現(xiàn)在為止的信號(hào)電源的檢測技術(shù)，大體上是用比較基本的方式與控制系統(tǒng)進(jìn)行信息傳遞。方便有效地信息溝通還不能夠?qū)崿F(xiàn)，現(xiàn)在，設(shè)備電源的研究方已經(jīng)開始在其產(chǎn)品中加入比較高級(jí)的監(jiān)控系統(tǒng)，以此來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理，但是現(xiàn)在市場上都是比較零散的方式，根本沒辦法滿足特定市場的需求，到目前為止，尚無被普遍應(yīng)用的電源通信協(xié)議和信號(hào)電源操作程序，各電源研發(fā)單位只能自己研發(fā)不兼容的硬件平臺(tái)和自己的軟件接口，并且使用自己的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，這種情況通常會(huì)增加開發(fā)成本，致使不同廠商的產(chǎn)品系統(tǒng)兼容性比較差?，F(xiàn)在社會(huì)上的電源檢測產(chǎn)品與智能系統(tǒng)應(yīng)用的需求已經(jīng)有很大一段差距了，那國內(nèi)來說，我們的智能化電源檢測產(chǎn)品研究致使處在試探階段.我們現(xiàn)在信號(hào)電源檢測離我們的需要還有很大的差距，我們必須向著高智能化高自動(dòng)化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)設(shè)備電源智能化管理也勢在必行。我們以后所需要的信號(hào)電源檢測系統(tǒng)應(yīng)該是數(shù)字化、模塊化、冗余化、智能化和行業(yè)綠色產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)于一身。更加具體地說，數(shù)字化是信號(hào)電源檢測系統(tǒng)使用數(shù)字芯片作為核心控制器，實(shí)現(xiàn)高速以及精確計(jì)算的控制；我們所說高頻化一般指控制器的頻率高速度；這里模塊化指電源檢測系統(tǒng)的任務(wù)分模塊，不同模塊實(shí)現(xiàn)不同作用，例如DSP(DigitalSignalProcessing)來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集，把這一單元模塊化，方便以后其他項(xiàng)目用到，可以方便移植。DSP配合相應(yīng)的軟件算法驅(qū)動(dòng)，能夠快速及時(shí)的收集信息，并且可以根據(jù)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，然后通過反饋環(huán)節(jié)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，可以有較高的實(shí)時(shí)性。主要的電源監(jiān)控系統(tǒng)模塊用MCU（MicroControllerUnit）做核心控制器，模塊內(nèi)部設(shè)置接口，方便與外界通信；智能化指設(shè)備電源的檢測系統(tǒng)可以自行判斷設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并且可以自診斷，自調(diào)整，這樣的話可以實(shí)現(xiàn)本地管理及遠(yuǎn)程操控；行業(yè)綠色標(biāo)準(zhǔn)而是指設(shè)備電源檢測系統(tǒng)在運(yùn)行中不對(duì)設(shè)備電源產(chǎn)生污染，實(shí)現(xiàn)綠色話。隨著嵌入式及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，可視化管理及遠(yuǎn)程監(jiān)控便捷化的步伐已然加快。以后的設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)肯定會(huì)朝著智能化發(fā)展，應(yīng)該具有如下特征：(1)控制器的對(duì)外通訊應(yīng)該給出標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的接口以及形象化的人機(jī)交互界面，如標(biāo)準(zhǔn)的CAN總線，標(biāo)準(zhǔn)的RS總線和LCD觸摸屏等等?？刂破鹘涌诒姸?，可以適合不同的場合。比如在設(shè)置安設(shè)地方，用USB通訊可以使不具有串口的筆記本電腦通信，或者可以使用CAN總線通信，進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)度。(2)每個(gè)設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)要有自己的身份，在系統(tǒng)中有自己的標(biāo)示，即在系統(tǒng)中有獨(dú)特的ID，使得其他系統(tǒng)與其通信比較方便。并且通過此ID可以查閱詳細(xì)資料。(3)良好得人機(jī)交互接口是不可或缺的，只有這樣我們才能更加簡便的獲取數(shù)據(jù)，更加直觀，我們所做的提示內(nèi)容應(yīng)該合理易懂，具有齊全的功能，要使操作比較方便，方便管理人員的操作維護(hù)。(4)實(shí)現(xiàn)智能化，出現(xiàn)故障后系統(tǒng)可以自行診斷，進(jìn)行自保護(hù)，自修復(fù)。并且會(huì)有顯示給管理人員，系統(tǒng)可以自動(dòng)記下所處問題，進(jìn)行屏幕顯示等等。(5)系統(tǒng)可編程，即系統(tǒng)的所有軟件配置，系統(tǒng)性能配置，系統(tǒng)軟件更新，串口等等，通過編程可以更好地控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)我們所需要的功能。(6)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，以后實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制將是一個(gè)發(fā)展方向，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置，并且可以查詢數(shù)據(jù)，狀態(tài)等，進(jìn)而可以達(dá)到現(xiàn)場控制的效果。(7)具備完整的事件回溯／查詢機(jī)制，使系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)異常事件實(shí)時(shí)處理，并存檔，當(dāng)管理員要查看歷史數(shù)據(jù)時(shí)，由于系統(tǒng)自身的存檔功能，則系統(tǒng)能夠輸出已經(jīng)保存好的事件以便管理人員參考。1.3本文主要研究內(nèi)容本論文主要根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)狀研究DSP的運(yùn)用和LabVIEW的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出一個(gè)檢測系統(tǒng)，通過兩者結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)設(shè)備的電源質(zhì)量進(jìn)行檢測，在LabVIEW平臺(tái)下進(jìn)行DSP采集和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，電源信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后在DSP進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)過USB接口送到上位機(jī)上面顯示和存儲(chǔ)，同時(shí)上位機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位、DSP程序加載、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂坪蛿?shù)據(jù)處理等功能。第一章介紹了課題的背景和研究意義，介紹了設(shè)備電源檢測的發(fā)展史和研究現(xiàn)況.第二章介紹了信號(hào)電源的知識(shí)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)介紹了DSP和LabVIEW的基本知識(shí).第三章介紹了硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，上位機(jī)界面和程序框圖設(shè)計(jì).第四章對(duì)信號(hào)電源進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析.第五章對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)和展望.第2章信號(hào)電源檢測系統(tǒng)概述2.1信號(hào)電源檢測系統(tǒng)信號(hào)電源檢測系統(tǒng)是一類新型的產(chǎn)品，是保障電源質(zhì)量的一類產(chǎn)品，其基本特征是：它有現(xiàn)場檢測層和電源變換層、隔離保護(hù)層，這些都是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)進(jìn)行架構(gòu)的?，F(xiàn)場檢測指的是處理器DSP對(duì)設(shè)備電源進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢測，并可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場圖像監(jiān)控，可以實(shí)現(xiàn)電話報(bào)警，聯(lián)網(wǎng)同步信息等等。電源變換層指的是將交流電源變換為其他功率或者是交直流等，能滿足系統(tǒng)所要求的能量。隔離保護(hù)層能夠?qū)υO(shè)備電源做防雷保護(hù)以及斷路器保護(hù)等等。這種智能化,安全性高,高可靠性,小體積,較少維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。信號(hào)電源可以向用電設(shè)備提供能源，又叫做電源供應(yīng)器，為系統(tǒng)中所有部件的電能。設(shè)備電源儲(chǔ)能大小，輸出電壓和電流的穩(wěn)定性，將會(huì)直接對(duì)計(jì)算機(jī)工作性能和壽命產(chǎn)生影響。電源是指存儲(chǔ)電能的裝置,這些電能是通過其他形式的能轉(zhuǎn)換過來的。例如發(fā)電機(jī)電能的來源是機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，干電池電能來源是化學(xué)能。這是電源的兩個(gè)種類。整流電源指的是經(jīng)過變壓整流，將交流變直流的裝置。信號(hào)源是指可以產(chǎn)生信號(hào)的設(shè)備。例如晶體三極管可以起到信號(hào)放大作用,又可以將信號(hào)傳遞到后面去。這樣來說后面電路的信號(hào)源就是指晶體三極管。有時(shí)候整流電源、信號(hào)源也稱為電源。當(dāng)設(shè)備需要的電源頻率比較高使，則對(duì)電源的要求將會(huì)提高。就像現(xiàn)在計(jì)算機(jī)電源內(nèi)部為開關(guān)電路，該電路可以把完成交流轉(zhuǎn)直流，然后利用斬波電路調(diào)控電壓，以此電壓給不同部分供電。計(jì)算機(jī)內(nèi)部電源是模擬電路的范疇，負(fù)載將會(huì)影響電源輸出質(zhì)量，所以說功率是計(jì)算機(jī)一個(gè)重要指標(biāo)。2.2數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）概述及在信號(hào)電源檢測中的作用數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2812是TMS320C2000平臺(tái)上的比較新的產(chǎn)品。C28x的源代碼與24x/240x的源代碼可以兼容，所以說已有得240x用戶能夠比較容易的控制軟件投資。另外來說，C28x作為一個(gè)C/C++引擎具有高效的優(yōu)點(diǎn)，這個(gè)引擎可以讓用戶使用高級(jí)語言對(duì)控制系統(tǒng)軟件進(jìn)行開發(fā),具有較強(qiáng)的可移植性，并且可以用C/C++等。C28x的進(jìn)行DSP算術(shù)能力與進(jìn)行系統(tǒng)控制能力一樣厲害，但是通常系統(tǒng)控制任務(wù)交給微控制器其中的器件來完成。這種方式使得一些系統(tǒng)省去了使用另外一個(gè)處理器的必要。由于C28x的64位處理能力使得它可以對(duì)較高數(shù)字分析問題進(jìn)行求解.不然的話，我們得找一個(gè)專門的處理器實(shí)現(xiàn)方案。加入了快速中斷響應(yīng)，可以使我們的系統(tǒng)對(duì)異常事件的處理很靈敏,反應(yīng)較快。C28x的流水線式操作使他的處理速度大幅度提高,可以應(yīng)對(duì)高速度的數(shù)據(jù)處理,無需找其他的處理器即可。 內(nèi)存總線（哈弗總線架構(gòu)）對(duì)于大部分DSP來說，CPU與外設(shè)，內(nèi)存之間的通信以及數(shù)據(jù)傳輸用多總線結(jié)構(gòu)，該DSP可以通過軟件編程進(jìn)行總線讀取數(shù)據(jù)讀取寫入等功能，該DSP具有32條數(shù)據(jù)線路以及22條地址線路。CPU將數(shù)據(jù)寫入這些數(shù)據(jù)線路和地址線路。其中數(shù)據(jù)線路可以使32位單周期運(yùn)行。哈弗結(jié)構(gòu)，通常指的是多總線結(jié)構(gòu)。利用該結(jié)構(gòu)CPU讀取每條指令，讀取寫入每個(gè)數(shù)據(jù)僅需一個(gè)周期。并且所有外設(shè)和其他部件對(duì)內(nèi)存的訪問都設(shè)有優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先級(jí)高的優(yōu)先執(zhí)行，優(yōu)先級(jí)低的隨后執(zhí)行。以下是部分優(yōu)先級(jí)順序：最高級(jí)：寫入數(shù)據(jù)（注意內(nèi)存總線上無法一塊寫入數(shù)據(jù)和程序，數(shù)據(jù)的寫入比程序的寫入優(yōu)先級(jí)要高。）寫入程序讀取數(shù)據(jù)（就像寫入一樣，讀取的時(shí)候也是優(yōu)先讀取數(shù)據(jù)）讀取程序最低級(jí)：取指令（取指令優(yōu)先級(jí)比較低，在數(shù)據(jù)、程序的寫入與讀取之后）外設(shè)總線 我們所用DSP有一個(gè)外設(shè)總線標(biāo)準(zhǔn)，可以使不同得DSP器件之間的外設(shè)連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。外設(shè)總線橋集中了很多總線，這個(gè)總線將16條地址線或者32條數(shù)據(jù)線裝進(jìn)處理器總線中.在F281x和C281x單片機(jī)上,這兩種方式的總線都是存在的,其中一版本僅僅支持16位的總線訪問,這種方式被稱之為外設(shè)幀2,C240x系列處理器與這種方式有兼容性.還有一種方式叫做外設(shè)幀1,這種方式同時(shí)支持16和32位訪問。 實(shí)時(shí)JTAG和分析 F281xC281x采用IEEE1149.1JTAG標(biāo)準(zhǔn)接口。另外，F(xiàn)281x和C281x系列處理器有實(shí)時(shí)模式，也就是說當(dāng)處理器運(yùn)行的時(shí)候，處理器正在運(yùn)算代碼和中斷，我們可以改變寄存器位置、存儲(chǔ)器外設(shè)等。使用者并且可以使用關(guān)鍵代碼實(shí)現(xiàn)單步操作，并且能夠在正常情況下可以講時(shí)間關(guān)鍵中斷復(fù)活。F281x和C281x系列處理器在CPU的內(nèi)部采用實(shí)時(shí)模式。這種功能是F281x和C281x特有的，并不需要軟件進(jìn)行監(jiān)控。還有就是該處理器給出了硬件分析，這種好處是使我們?cè)O(shè)定硬件斷點(diǎn)成為可能，并且可以設(shè)定數(shù)據(jù)/地址觀察點(diǎn)，如果一個(gè)匹配發(fā)生的時(shí)候，可以有幾個(gè)不同的中斷事件供選擇。 外部接口(XINTF)這個(gè)異步接口由19條地址線路，16條數(shù)據(jù)線路，和3個(gè)芯片選族線路組成。此芯片選擇線路被映射到5個(gè)外部區(qū)域，即區(qū)域0，1，2，6，和7。區(qū)域0、1和區(qū)域6、7分別用同一芯片選擇線路。5個(gè)塊中的每一塊均能夠設(shè)為不同的選通信號(hào)設(shè)置、等待狀態(tài)數(shù)量以及保持時(shí)序等等，還有就是通過外部設(shè)定將區(qū)域設(shè)為不同的等待狀態(tài)。芯片的選擇、等待狀態(tài)的編輯、以及可編程選通時(shí)序均能夠與外部存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)完美對(duì)接。 圖2.1數(shù)字信號(hào)處理器功能方框圖本設(shè)計(jì)中主處理芯片為DSP，該芯片可以實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，測定參數(shù)。電源信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后在DSP進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)過USB接口送到上位機(jī)上面顯示和存儲(chǔ)，，同時(shí)上位機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位、DSP程序加載、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂坪蛿?shù)據(jù)處理等功能。在DSP來采集處理數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)的基礎(chǔ)上，上位機(jī)實(shí)現(xiàn)顯示等。2.3開發(fā)平臺(tái)LabVIEW概述及在信號(hào)電源檢測中的作用LabVIEW軟件是由美國國家儀器公司（NI）生產(chǎn)的在數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域具有獨(dú)特優(yōu)勢的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)。使用LabVIEW在進(jìn)行軟件開發(fā)時(shí)直觀簡便，具有大量接口的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，數(shù)據(jù)分析表達(dá)功能強(qiáng)大，用戶能方便快速進(jìn)行儀器系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)。LabVIEW的編程語言比較特別與其他軟件的編程語言不太一樣，其采用基于圖形化的編程語言G語言。LabVIEW寫程序代碼的時(shí)候采用圖形模式的結(jié)構(gòu)框圖，采用的編程方式為數(shù)據(jù)流，換句話說就是流程圖代替程序代碼，這樣更加直觀，更容易學(xué)習(xí)?；贚abVIEW的圖形化的開發(fā)環(huán)境，這種方式更加高效靈活，并且LabVIEW非常適合測試測量以及控制，為數(shù)據(jù)采集、儀器控制、測量分析和數(shù)據(jù)顯示提供了大量開發(fā)工具包，使工作效率得到很大提高，縮短了開發(fā)時(shí)間。LabVIEW的代碼可以在三大常見的臺(tái)式系統(tǒng)上運(yùn)行，有的還可以適合嵌入式設(shè)備，所以來說，LabVIEW具有比較好的可移植性，他有較強(qiáng)的跨平臺(tái)性能。LabVIEW現(xiàn)在用到的也非常廣泛，比如說在我們的交通運(yùn)輸行業(yè)，我們的航空航天方便等，均用到LabVIEW開發(fā)軟件。LabVIEW全拼是LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench，它是一種圖形化編程語言，主要是用圖標(biāo)編寫應(yīng)用程序。然而一般比較傳統(tǒng)的編程語言的程序執(zhí)行順序是用語句、指令先后順序決定的，LabVIEW

編程方式是數(shù)據(jù)流，程序執(zhí)行順序由節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)流向決定。LabVIEW有一個(gè)程序模塊，叫虛擬儀器（VI），虛擬儀器應(yīng)用很廣泛，能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行分析處理。傳統(tǒng)儀器要完成上述功能則比較復(fù)雜，一般需要包括數(shù)據(jù)采集與控制模塊、數(shù)據(jù)分析與處理模塊和處理結(jié)果表達(dá)與輸出模塊共三大部分。虛擬儀器有很大的優(yōu)勢相對(duì)傳統(tǒng)儀器。首先我們提到的是性能高，虛擬儀器技術(shù)有較快的速度，而傳統(tǒng)儀器速度慢并且比較笨重，比較昂貴，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)就能實(shí)時(shí)進(jìn)行大量復(fù)雜數(shù)據(jù)分析。其次擴(kuò)展性強(qiáng)，由于虛擬儀器軟件的靈活性，在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改進(jìn)時(shí)只需要更新計(jì)算機(jī)性能或測量硬件，而無需大量的硬件投資，從而減少成本，加速產(chǎn)品升級(jí)上市。虛擬儀器的開發(fā)時(shí)間比較短，但其技術(shù)是軟件架構(gòu)，開發(fā)者可以自主的進(jìn)行控制方案的配置創(chuàng)建與維護(hù)。最后是具有很好的集成性能，虛擬儀器軟件提供了標(biāo)準(zhǔn)的接口，可與I/O設(shè)備進(jìn)行無縫連接。在我們的設(shè)計(jì)當(dāng)中，主要利用LabVIEW能夠進(jìn)行便利的創(chuàng)建用戶界面的優(yōu)點(diǎn)。LabVIEW

中的前面板就是指我們所說的用戶界面。LabVIEW中的編程方式類似于流程圖，所以用連線和圖形編程，我們就能夠前面板上的目標(biāo)控制。這種方式就是我們所用的圖形化源代碼，即為G代碼。由于LabVIEW的圖形化源代碼與流程圖有點(diǎn)類似，于是有時(shí)候也把G代碼叫做程序框圖代碼。第3章總體系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)3.1總體設(shè)計(jì)電壓隔離檢測電壓隔離檢測內(nèi)部ADCDSP2812電壓隔離檢測電壓隔離檢測內(nèi)部ADCDSP2812上位機(jī)LabVIEW信號(hào)調(diào)理電路USB串口B圖3.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖USB串口B其中，DSP作為下位機(jī)，采用了TI公司的TMS320F2812數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)主要用于數(shù)據(jù)采集與處理。NI公司的LabVIEW軟件作為上位機(jī)，上位機(jī)的功能主要用于數(shù)據(jù)通訊，并完成數(shù)據(jù)顯示存儲(chǔ)。本設(shè)計(jì)在CCS集成環(huán)境下對(duì)數(shù)據(jù)的采集進(jìn)行處理，通過USB接口將數(shù)據(jù)傳到PC機(jī)中，由LabVIEW進(jìn)行信號(hào)顯示與處理，構(gòu)成信號(hào)電源檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3.1所示。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要分為DSP軟件設(shè)計(jì)和LabVIEW軟件設(shè)計(jì)。但系統(tǒng)的核心部分主要是DSP設(shè)計(jì)部分，他主要實(shí)現(xiàn)A／D采樣控制、暫態(tài)檢測、諧波檢測、LCD顯刀；、鍵盤控制和數(shù)據(jù)通信等，此部分程序主要以C語言為主。數(shù)據(jù)的接受、顯示、存儲(chǔ)主要靠LabVIEW部分能實(shí)現(xiàn)。LabVIEW是當(dāng)今所有編程語言當(dāng)中最完善、影響力最大的一種圖形化編程語言。而程序是使用G語言代碼完成的。LabVIEW專為測試測量和控制而設(shè)計(jì)，為數(shù)據(jù)采集、儀器控制、測量分析和數(shù)據(jù)顯示提供了大量開發(fā)工具包，使工作效率得到很大提高，縮短了開發(fā)時(shí)間。3.2外部模塊硬件實(shí)現(xiàn)在信息處理系統(tǒng)中對(duì)精度要求越來越高，不僅對(duì)所需處理的數(shù)據(jù)量越來越大，而且要求處理數(shù)據(jù)的速度也越來越高，因此這對(duì)系統(tǒng)的硬件提出了相當(dāng)高的要求。在普通的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，可以采用單一CPU擔(dān)任數(shù)據(jù)采集和處理工作，但在性能和實(shí)時(shí)性要求嚴(yán)格的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，單一CPU常常因?yàn)榇罅康臄?shù)據(jù)輸入輸出和接口突發(fā)信號(hào)直接影響數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的正常工作,可以實(shí)時(shí)采用雙機(jī)平臺(tái),本設(shè)計(jì)對(duì)實(shí)時(shí)性要求不是特別高,因此只采用單一CPU即可.本文控制電路的設(shè)計(jì)基于TI公司推出DSP芯片-TMS320F2812。DSP芯片，也稱數(shù)字信號(hào)處理器（DigitalSignalProcessors,DSP），是一種特別適合于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理運(yùn)算的微處理器，其主要應(yīng)用是實(shí)時(shí)快速地實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字信號(hào)處理算法。相較于普通的微處理器，DSP具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：1、在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法；2、采用哈佛結(jié)構(gòu)，程序和數(shù)據(jù)空間分開，可以同時(shí)訪問指令和數(shù)據(jù)；3、片內(nèi)的快速RAM通?？梢酝ㄟ^獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線在兩塊中同時(shí)訪問；4、廣泛采用流水線減少指令執(zhí)行時(shí)間，處理器可以并行處理多條指令。使用此芯片極大地降低了系統(tǒng)成本，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)變得低功耗、實(shí)時(shí)性高、靈活性強(qiáng),常用的有TMS320F2808、TMS320F2812和TMS320F28335，其芯片常用資源情況見表3-1。表3.1常用DSP芯片資源表型號(hào)主頻/MHzDMA控制器RAM/KBFLASH/KBPWM通道定時(shí)器浮點(diǎn)/定點(diǎn)12位A/D轉(zhuǎn)換通道/轉(zhuǎn)換時(shí)間(/ns)TMS320F28335150有68512189浮點(diǎn)16ch/80TMS320F2812150無36256167定點(diǎn)16ch/80TMS320F2808100無36128415定點(diǎn)16ch/160外部硬件設(shè)計(jì)包括三大模塊：DSP：主要完成四路模擬信號(hào)的實(shí)時(shí)A/D、D/A轉(zhuǎn)換。需要用到擴(kuò)展256k×16bitRAM、16k×16bit雙口RAM、高速4路12bitD/A、1路RS-422異步串行接口(備用)，電源電壓電流作為模擬輸入信號(hào)通過信號(hào)調(diào)理模塊轉(zhuǎn)換后連接A/D轉(zhuǎn)換器接口。完成外接USB接口模塊的數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)調(diào)整等功能。信號(hào)調(diào)理模塊：由于雙極性模擬輸入信號(hào)幅值不滿足芯片要求不能直接接入TMS320F2812-DSP的A/D輸入引腳，必須經(jīng)過信號(hào)調(diào)理模塊，將電源信號(hào)的最大電壓幅值經(jīng)過調(diào)整到DSP芯片A/D輸入允許的范圍之內(nèi)(0~+3Vp-p)，再輸入到ADC。USB接口模塊：通過USB接口實(shí)現(xiàn)TMS320F2812-DSP與PC機(jī)的連接，實(shí)現(xiàn)了DSP和上位機(jī)LabVIEW的數(shù)據(jù)交流和傳遞。這三個(gè)模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分。根據(jù)本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案要求，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)DSP2812平臺(tái)。由于TMS320F2812-DSP芯片的引腳連接基本相同，根據(jù)通用性強(qiáng)、接口簡單、資源引出最大化、同時(shí)兼顧構(gòu)建平臺(tái)的思想來設(shè)計(jì)單DSP模塊，再由單DSP模塊構(gòu)建信號(hào)電源檢測系統(tǒng)的外部模塊。因此只需設(shè)計(jì)出一種TMS320F2812-DSP的PCB板，降低了風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)省了時(shí)間和加工費(fèi)用。系統(tǒng)供電模塊設(shè)計(jì)：DSP采取3.3V供電，可采取LM2596低壓線性穩(wěn)壓器得到3.3V的電壓給系統(tǒng)供電，其電路圖如圖3.2。圖3.2DSP供電電路JTAG接口電路本系統(tǒng)使用的仿真器為北京瑞泰德ICETEK-5100USBV2.0，帶有USB接口，安裝和使用都非常方便。采用USB2.0仿真器進(jìn)行DSP程序的燒寫。本設(shè)計(jì)不打算采用傳統(tǒng)的并行仿真方法，因?yàn)镈SP2812結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工作速度快、封裝面積小、外部引腳多且排列密集。本系統(tǒng)使用的仿真器為XDS510USB2.0，帶有USB接口，安裝和使用都非常方便。能非常方便快捷地提供硬件系統(tǒng)的在線仿真和測試，且這種仿真器還具有體積小、安裝簡單、功能擴(kuò)充性強(qiáng)和兼容性高等特點(diǎn)，使用者可以隨時(shí)隨地地進(jìn)行開發(fā)和調(diào)試，圖3.3為本論文雙機(jī)平臺(tái)中所設(shè)計(jì)的與仿真器接口電路圖。圖3.3仿真接口電路在DSP機(jī)中SPI模塊軟件編程流程圖如圖3.4所示：圖3.4SPI軟件流程圖A/D轉(zhuǎn)換模塊:A/D轉(zhuǎn)換是將反饋控制中需要將采集到的模擬電壓電流值轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。本設(shè)計(jì)中采用的DSP的A/D模塊，其具有12位精度、16通道數(shù)據(jù)、80ns的轉(zhuǎn)換速度，可以滿足設(shè)計(jì)需要。此DSP的ADC模塊前端是16個(gè)模擬輸入通道，由一個(gè)8選1的多路切換器和2路同時(shí)采樣保持器構(gòu)成的構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)圖如圖3.5。圖3.5A/D模塊結(jié)構(gòu)圖A/D模塊的觸發(fā)方式有軟件觸發(fā)、PWM模塊觸發(fā)和外部中斷2引腳觸發(fā)，并且可以在每次轉(zhuǎn)換結(jié)束或每隔一次轉(zhuǎn)換結(jié)束觸發(fā)中斷，A/D轉(zhuǎn)換后的結(jié)果存儲(chǔ)在16個(gè)結(jié)果寄存器中，且有如下關(guān)系：轉(zhuǎn)換結(jié)果=4095×（輸入的模擬信號(hào)-ADCLO）/3系統(tǒng)信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì):由于信號(hào)電源電壓值很高，A/D模塊的電壓輸入范圍是0~3V，故需要信號(hào)調(diào)理模塊進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，將12V直流和220V交流轉(zhuǎn)換到A/D模塊可以測量的范圍。本設(shè)計(jì)中采用電壓互感器和電流互感器將220V的交流電壓轉(zhuǎn)換到0~3V，其電路原理圖3.6。圖3.6信號(hào)調(diào)理電路原理圖3.3外部模塊軟件實(shí)現(xiàn)3.3.1軟件介紹要實(shí)現(xiàn)信號(hào)電源檢測系統(tǒng)的功能需要進(jìn)行相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)，外部模塊的軟件設(shè)計(jì)主要是核心處理單元——DSP的軟件設(shè)計(jì)，其作用是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，處理和通信。對(duì)DSP的軟件設(shè)計(jì)需要一個(gè)完整的DSP集成開發(fā)環(huán)境，而這種編程軟件就是CCS(CodeComposerStudio)，CCS是目前使用最為廣泛的DSP開發(fā)軟件之一，它為DSP的編程提供了環(huán)境配置、源文件編輯、程序調(diào)試、跟蹤和分析等工具，并且能幫助使用者在一個(gè)軟件環(huán)境下完成編輯、編譯鏈接、調(diào)試和數(shù)據(jù)分析等。開發(fā)流程圖如圖3.7.圖圖3.7DSP開發(fā)流程圖圖3.8CCS機(jī)理圖CCS主要特點(diǎn)：(1)軟件編輯界面集成可視化，用戶可以方便地直接編寫多種語言文件，例如C、匯編、.h文件、cmd文件等；(2)軟件自帶集成代碼生成工具，例如匯編器、C編譯器和連接器等；(3)具有完整且方便操作的基本調(diào)試工具，不僅可以載入執(zhí)行文件(.out)，還能查看各種資源窗口，例如寄存器窗口、存儲(chǔ)器窗口和變量窗口、反匯編窗口等，并支持直接在C源代碼級(jí)進(jìn)行調(diào)試；(4)可以將多片DSP聯(lián)合在一起調(diào)試；(5)帶有斷點(diǎn)工具，可以設(shè)置硬件斷點(diǎn)，條件斷點(diǎn)和數(shù)據(jù)空間讀和寫的斷點(diǎn)操作。(6)帶有探針工具，方便簡單的進(jìn)行算法的仿真和數(shù)據(jù)的監(jiān)視等等；(7)可以運(yùn)用軟件自帶的剖析工具，來評(píng)估程序代碼所執(zhí)行的時(shí)間；(8)具有數(shù)據(jù)圖形顯示工具，繪制一些波形圖等，例如可繪制時(shí)域/頻域波形、眼圖、星座圖等，并可自動(dòng)刷新數(shù)據(jù)圖形內(nèi)容；(9)軟件中有GEL工具，用戶可以根據(jù)自己的喜好和需要編寫自己的控制面板或菜單，從而更加方便直觀地修改系統(tǒng)變量，配置參數(shù)。3.3.2軟件開發(fā)流程 DSP軟件開發(fā)的各個(gè)階段：(1)軟件設(shè)計(jì)，主要進(jìn)行程序模塊劃分、算法和流程確定，預(yù)測執(zhí)行結(jié)果。(2)對(duì)程序進(jìn)行匯編和編譯，首先創(chuàng)建工程文件，然后編寫頭文件、配置文件和源程序，再使用匯編和C編譯器對(duì)源程序進(jìn)行編譯，用編譯來排除語法、變量定義等錯(cuò)誤。(3)程序調(diào)試，利用單步執(zhí)行、斷點(diǎn)、探針等手段調(diào)試程序。(4)最后輸出結(jié)果并分析結(jié)果，利用CCS提供的強(qiáng)大工具來分析DSP程序的運(yùn)行結(jié)果，用圖形顯示數(shù)據(jù)或統(tǒng)計(jì)程序運(yùn)行時(shí)間等。利用CCS軟件工具可以在軟件環(huán)境下一次性簡單快捷完成程序編輯、編譯、調(diào)試和數(shù)據(jù)分析等工作。 圖3.9CCS開發(fā)流程代碼生成工具和代碼調(diào)試工具是兩個(gè)重要的開發(fā)工具，這兩種開發(fā)工具用來實(shí)現(xiàn)DSP芯片的開發(fā)。代碼生成是將用C語言、匯編語言或者混合語言編寫的DSP源程序進(jìn)行相應(yīng)的編譯、并鏈接最后成為可執(zhí)行的DSP代碼，DSP系統(tǒng)軟件的開發(fā)流程從具體的方面講是指直接完成、或參與完成實(shí)際軟件開發(fā)工作的各個(gè)步驟，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)考慮幾個(gè)方面，需求分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼及調(diào)試、測試及測試修改。下面是DSP中AD程序流程圖：設(shè)定采樣率設(shè)定采樣率初始化系統(tǒng)及各模塊開始保存結(jié)果觸發(fā)ADC采樣結(jié)束信號(hào)處理？否是否是圖3.10AD流程圖關(guān)中斷關(guān)中斷讀取AD轉(zhuǎn)換結(jié)果，右移4位，疊加通道號(hào)開中斷中斷返回A/D轉(zhuǎn)換中斷服務(wù)程序現(xiàn)場保護(hù)寫入雙口RAM_AD結(jié)果循環(huán)緩沖區(qū)，更新寫指針寄存器內(nèi)容及循環(huán)頁面標(biāo)志采樣間隔定時(shí)器參數(shù)設(shè)置，并啟動(dòng)恢復(fù)現(xiàn)場圖3.11 A/D轉(zhuǎn)換中斷服務(wù)程序流程圖3.4 LabVIEW軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在DSP采集和處理后，需要與上位機(jī)聯(lián)系，將數(shù)據(jù)上傳至LabVIEW平臺(tái)，本系統(tǒng)通過串口的形式將數(shù)據(jù)傳至LabVIEW來顯示存儲(chǔ)。作為上層監(jiān)控軟件本系統(tǒng)采用LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench)軟件進(jìn)行開發(fā)。虛擬儀器LabVlEW是面向最終用戶的工具．G語言是編寫LabVlEW的語言，他是一個(gè)圖形化語言，易于編程，且界面友好，用G語言來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的文本式編程語言．不僅簡化了科學(xué)計(jì)算，還有益于過程監(jiān)控和測試軟件的開發(fā)。LabVlEW上位機(jī)檢測平臺(tái)主要要包括管理功能、監(jiān)控功能、數(shù)據(jù)處理與分析以及數(shù)據(jù)庫功能4個(gè)部分。a.管理功能：主要包括權(quán)限管理和用戶管理。b．監(jiān)控功能：可以實(shí)時(shí)監(jiān)測和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，例如信號(hào)電源質(zhì)量頻率、諧波、電壓波動(dòng)閃變、不平衡度、功率因數(shù)、電壓暫態(tài)參數(shù)等參數(shù)監(jiān)控和存儲(chǔ)。c．?dāng)?shù)據(jù)分析與處理功能：對(duì)系統(tǒng)電源質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)的質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)分析和處理．當(dāng)電網(wǎng)運(yùn)行和事故產(chǎn)生時(shí)，能進(jìn)行快速有效地分析，并提供正確的歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可以通過波形、頻譜、趨勢圖以及報(bào)表等形式自動(dòng)生成檢測報(bào)告并輸出。d．?dāng)?shù)據(jù)庫功能：主要實(shí)現(xiàn)多種數(shù)據(jù)的查詢方式。比如按時(shí)間段的電流參數(shù)查詢，按時(shí)間段的電壓參數(shù)查詢和功率查詢，還可以查詢電參數(shù)異常情況 。下圖為程序框圖，主要完成了串口的初始化，發(fā)送以及接收數(shù)據(jù)，以及對(duì)數(shù)據(jù)的處理等任務(wù)。通過串口發(fā)送給下位機(jī)DSP通過串口發(fā)送給下位機(jī)DSP串口初始化數(shù)據(jù)處理開始寫指令圖形顯示分析讀取數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好讀/寫?寫讀NYYNYN讀取AD轉(zhuǎn)換結(jié)果，右移4位，疊加通道號(hào)中斷返回讀取AD轉(zhuǎn)換結(jié)果，右移4位，疊加通道號(hào)中斷返回圖3.12虛擬儀器LabVIEW軟件設(shè)計(jì)流程遠(yuǎn)程波形顯示用戶登錄數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)DSP通訊參數(shù)設(shè)置歷史數(shù)據(jù)查詢DSP數(shù)據(jù)處理遠(yuǎn)程波形顯示用戶登錄數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)DSP通訊參數(shù)設(shè)置歷史數(shù)據(jù)查詢DSP數(shù)據(jù)處理故障判斷？NY電能質(zhì)量分析異常報(bào)警記錄異常圖3.13上位機(jī)結(jié)構(gòu)功能圖系統(tǒng)運(yùn)行過程中，配置好通訊協(xié)議，然后進(jìn)行系統(tǒng)初始化，建立LabVIEW與DSP的通訊連接，得到反饋后，LabVIEW向DSP發(fā)送系統(tǒng)命令，DSP根據(jù)采集到的逆變器運(yùn)行情況通過串口利用VISA送LabVIEW處理。1、上位機(jī)與下位機(jī)的通信設(shè)計(jì)本檢測系統(tǒng)利用VISA的串口通信方式完成了從DSP到PC端LabVIEW的通信與數(shù)據(jù)交換。VISA（VirtualInstrumentSoftwareArchitecture），我們可以用它來控制儀器設(shè)備，它包含各種用儀器編程的標(biāo)準(zhǔn)I/O函數(shù)庫。VISA是通用I/O標(biāo)準(zhǔn)，支持絕大多數(shù)儀器的接口，包括串口、VXI、PXI和GPIB等。通過LabVIEW的VISA函數(shù)VISAConfigureSerialPort對(duì)串口進(jìn)行配置，數(shù)據(jù)量是8位數(shù)據(jù)位，取波特率為9600，數(shù)據(jù)量是8位數(shù)據(jù)位，1個(gè)停止位，設(shè)置為無奇偶校驗(yàn)。LabVIEW上位機(jī)的通訊界面如圖3.14。圖3.14LabVIEW上位機(jī)通訊界面2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)LabVIEW接受DSP數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到PC端數(shù)據(jù)庫，其接受界面如圖3.15。圖3.15LabVIEW數(shù)據(jù)庫界面3、數(shù)據(jù)分析采用LabVIEW進(jìn)行了信號(hào)電源輸出電能情況的簡單分析，進(jìn)行諧波分析和功率計(jì)算，實(shí)現(xiàn)電壓偏差、諧波、三相不平衡度、電壓波動(dòng)等電能質(zhì)量指標(biāo)的計(jì)算和分析。當(dāng)電能質(zhì)量指標(biāo)如電壓、電流、三相不平衡度超過設(shè)置的閾值時(shí)，系統(tǒng)有報(bào)警提示，其分析界面設(shè)計(jì)如圖3.16。圖3.16LabVIEW數(shù)據(jù)分析界面結(jié)束語本設(shè)計(jì)是基于DSP和LabVIEW的信號(hào)電源檢測設(shè)計(jì),此處的信號(hào)電源就是設(shè)備電源,設(shè)備電源的重要性不言而喻,設(shè)備電源的可靠性與準(zhǔn)確性直接關(guān)系到一個(gè)系統(tǒng)的可靠性.本設(shè)計(jì)將DSP作為下位機(jī)，虛擬儀器LabVIEW作為上位機(jī),主處理芯片采用DSP2812,由于DSP便于數(shù)字運(yùn)算和信號(hào)處理,有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備電源的參數(shù)檢測,進(jìn)而通過USB接口,將數(shù)據(jù)傳到上位機(jī)中,通過LabVIEW編制的界面進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ).同時(shí),LabVIEW可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位,系統(tǒng)開啟/關(guān)閉,下位機(jī)程序加載,數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂?并且具備數(shù)據(jù)處理的功能.本論文首先進(jìn)行了課題的背景和研究意義的介紹,然后介紹設(shè)備電源的重要性及設(shè)備電源檢測的發(fā)展史和現(xiàn)在的研究狀況.然后介紹了信號(hào)電源重要性的,并且介紹了DSP和虛擬儀器LabVIEW的基本概念和知識(shí).使我們對(duì)這兩款開發(fā)平臺(tái)有一個(gè)大致了解,然后我們?cè)俳榻B了大體的設(shè)計(jì)思路,依次介紹了硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，上位機(jī)界面和程序框圖設(shè)計(jì).謝辭首先我要感謝我的指導(dǎo)老師高軍偉教授，在我做此畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，循循善誘，負(fù)責(zé)且耐心的指導(dǎo)并解答我設(shè)計(jì)中所遇到的困難和疑問，他的博學(xué)多識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致是我今后學(xué)習(xí)和工作的榜樣，高老師多次詢問我的設(shè)計(jì)進(jìn)程并和我們一起討論，打開了我的研究思路并在高老師那里得到了很多啟發(fā)，在此，我衷心的表示感謝。這些都將成為我以后的學(xué)習(xí)和工作中最寶貴的財(cái)富。在課題的選題與研究過程中，與闞樞師哥，張盼棟師哥共同討論了課題的研究方法，在數(shù)據(jù)的采集以及算法的實(shí)現(xiàn)上給予了我很大的支持，幫助我解決了許多具體的問題給我提供了非常多的寶貴建議。感謝我的家人、老師、同學(xué)、朋友對(duì)我的關(guān)心、支持、幫助與鼓勵(lì)，這些都將成為我今后人生道路中前進(jìn)的動(dòng)力。衷心感謝在百忙之中抽出寶貴時(shí)間評(píng)閱論文和參加答辯的各位專家、教授。參考文獻(xiàn)周求湛，錢志鴻，劉萍萍，戴宏亮等．虛擬儀器與LabVIEWTM7Express程序設(shè)計(jì)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004，6：47~105，217~218張毅，龍風(fēng)樂等．測控系統(tǒng)中三種最新軟件的比較[J]．化工自動(dòng)化及儀表，1999，3：25~34張愛平．LabVIEW入門與虛擬儀器[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2004，5：58~64李剛，林凌等．LabVIEW—易學(xué)易用的計(jì)算機(jī)圖形化編程語言[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001，10：8~23申業(yè)剛．電子測量[M]．南京：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1986，8：115~170寧改娣，楊拴科．DSP控制器原理及應(yīng)用[M]．北京：科學(xué)出版社，2002江思敏等編著．TMS320LF240xDSP硬件開發(fā)教程[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003，1~2張?。贒SP的USB2．0接口技術(shù)研究[D]．湖北武漢：華中科技大學(xué)，2004朱明鋯，趙勇，甘泉編著．DSP應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2002何滿．基于DSP的勵(lì)磁控制器的研究[D]．廣西：廣西大學(xué)，2001，5DSPSELECTIONGUIDE．TexasInstruments．2005TexasInstrumentsInc．MS320F2810，TMS320F2811，TMS320F2812，TMS320C2810，TMS320C2811，TMS320C2812DigitalSignalProcessorsDataManual[R]．LiteratureNumber：SPRS174J，2003TexasInstrumentsIncorporated．張衛(wèi)寧編譯．TMS320C28X系列DSP的CPU與外設(shè)(上、下)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2005郭兵．電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化((EDA)技術(shù)及應(yīng)用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003清源計(jì)算機(jī)工作室．Prote199SE原理圖與PCB及仿真[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004余載泉，李玉和．Protel實(shí)戰(zhàn)演練[M]．北京：人民郵電出版社，2000趙晶．Protel99高級(jí)應(yīng)用[M]．北京：人民郵電出版社，2000劉和平．TMS320LF240XDSPC語言編程開發(fā)應(yīng)用北京[M]．北京：北京航空航天出版社，2002彭啟琮，管慶等編著．DSP集成開發(fā)環(huán)境—CCS及DSP/BIOS的原理與應(yīng)用[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2004尹勇，歐光軍，關(guān)榮鋒．DSP集成開發(fā)環(huán)境CCS開發(fā)指南[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003，11IDTCorporation．High-speed3．3V32k*16Dua1-portStaticRAM，datasheetdocumentforIDT70V27S/L，2001陳肖華，任德志，徐麗萍，葛南燕．基于增強(qiáng)型SPI接口的大容量FLASH擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)[J]．機(jī)床電器，2006，5：30~32TexasInstrument．CodeComposerStudio．Literaturenumber：SPRU328B，F(xiàn)ebruary，2000TexasInstrumentsIncorporated．TMS320C2x/C2xx/C5xOptimizingCCompilerUser’sGuideDallas：TexasInstrumentsIncorporated，1995，TexasInstrumentsIncorporated.TMS320C1x/2x/2xx/5xAssemblyLanguageToolsUser’sGuideDallas：TexasInstrumentsIncorporated，1995LabVIEWFunctionManual．USA：NationalInstrumentsCorporation，1998NoelAdorno．DevelopingaLabVIEWIntrumentDriver．USA：TheApplicationNoteofNationalInstrumentsCorporationNoelAdorno．LabVIEWIntrumentDriverStandards．USA：TheApplicationNoteofNationalInstrumentsCorporationCYPRESSEZ-USBSX2?High-SpeedUSBInterface基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)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(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)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(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)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(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測量儀的研制基于單片機(jī)的紅外測油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號(hào)的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動(dòng)譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的