基于DSP的交流采样系统毕业设计论文Word格式.docx
《基于DSP的交流采样系统毕业设计论文Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于DSP的交流采样系统毕业设计论文Word格式.docx（49页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
（4）通过上述设计，能够完成对交流信号的采集、处理并将所需数值显示出来。
满足设计要求。
由于时间、水平有限，本系统没有实现与计算机的数据通信，将在日后工作与学习中进一步完善。
关键词：
交流采样，DSP,微机保护
Thesistopic:
Professional:
UndergraduateStudents:
（Signed）_____________
Instructor:
（Signed）______________
ABSTRACT
Theexchangesamplingistheelectricalnetworkcarriesonthemicrocomputertoprotectimportantlyonestep,theexchangesamplingmethod'
sprotectsfitandunfitqualityimmediateinfluencetheeffectwhichtothemicrocomputer.ThissystemappliestheDSPmanufactureexchangesamplingcircuit,causesittorealizehighspeed,theaccurateexchangesampling,realizesthesimulationmicrocomputerprotectivetripfunctionthroughthesoftwarecontrol.
ThisarticleintroducedrealizesusingDSPtoexchangesthesignalsamplinghardwarecircuitdesign,thepaperaltogetherdividesintofourparts.
（1）introducedthattheexchangesamplingthebasicstructure,thedesignmentality,andanalyzesthepresentexchangesamplingseveralways;
（2）throughtoexchangesthesamplingobjectanalysis,thedefinitesampling'
sparametersizeanddesignsbasedontheF2812samplingcircuit;
（3）carriesontheexperimentusingCCS3.1usingthedesignproceduretothesamplingcircuit,obtainselectriccircuit'
serrorandcarriesontheanalysis;
（4）throughtheabovedesign,cancompletetoexchangessignalgathering,processingandwillneedthevaluetodemonstrate,satisfiesthedesignrequirements.
Becausethetime,thelevelarelimited,thissystemhasnotrealizedwithcomputer'
sdatacommunication,willbeworkinginthefutureandinthestudyfurtherconsummates.
KEYWORDS:
Exchangesampling,DSP,microcomputerprotection
第一章绪论
1.1研究背景与意义
电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路。
电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况属于不正常运行状态。
故障和不正常运行状态都可能在电力系统中引起事故，系统事故的发生，除了由于自然条件的因素以外，一般都是由于设备制造上的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高或运行维护不当而引起的。
在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性意外，故障一旦发生，必须迅速而有选择性的切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。
继电保护装置到目前为止大部分都被电子元件或计算机代替，在微机保护系统当中，交流采样装置是微机保护很重要的一部分，其采样精度直接影响到了微机保护的准确度。
近几年来随着半导体技术的高速发展，各种种类的新型处理器相继问世，让开发运用在电力系统中的高速采样系统成为了可能。
随着数字信号处理器（DSP）的不断普及，其优异的性能逐渐被人们所知，将DSP运用于电力系统的各个环节已经是一种趋势。
本课题介绍的交流采样系统使用运算放大器和DSP对交流信号进行采样，具有实时性好、高准确高的优点，研究一种高实时性、高准确性的采样系统，对提高微机保护的性能至关重要，这是本课题研究的意义。
1.2研究现状
在电力系统的实际运行中，随着电力系统的快速发展，电网容量的扩大使其结构更加复杂，电网存在谐波，还会有各种顺势干扰，采用时间继电器、电流继电器、信号继电器等组成的采样系统，存在硬件电路复杂等诸多弊端，因此本系统求取系统中交流参数采用软件代替硬件，进一步优化了交流采样系统，做到了简化硬件、提高实时性，并能快速、准确地采集各种电力参数，具有一定的应用价值。
随着国家GDP快速增长，电力系统的供电负荷日益增大，对其稳定性的要求越来越高，对电网的建设的投入也相当的大，在厂矿企业中，对电的需求十分的大，供配电的稳定性直接与效益挂钩。
随着微型计算机、DSP系统价格的逐步降低和技术的不断成熟，在工厂用电中，6.3kV、380V电压等级的继电保护设备也逐步向微机保护发展，基于DSP的交流采样系统将大量运用于此类场合。
1.3课题的总体设计思路
本设计是一个交流电压、电流采样、继电保护系统。
要求是明确该系统的基本构成，了解均方根算法等相关控制算法，熟悉DSP采样原理，完成采样电路硬件设计，实现交流采样。
其设计要求如下：
1）用数码管显示当前线路的电压、电流和功率
2）电压峰值采样范围为0V-480V,电流峰值采样范围为0-7.07A。
3）当采样所得电流或电压超出设定范围时，继电器动作，切断负载线路。
文章介绍了以DSPF2812为核心的交流采样系统的设计，该设计采用了两路AD转换器以同时检测电流与电压的大小，并在程序上进行监控。
控制部分使用继电器切断线路。
本系统由硬件设计和软件变成构成，一下逐步对整个系统的软硬件作出介绍。
第二章交流采样系统的器件介绍
2.1DSP芯片介绍
我们通常所说的DSP有两个含义：
其一是DigitalSignalProcessing的简称，是指数字信号处理技术，它不仅涉及许多学科，还广泛应用于多种领域。
特别是20世纪60年代，随着计算机和信息技术的迅猛发展，进一步推动了数字信号处理技术的理论和应用领域的发展；
DSP的第二个含义是DigitalSignalProcessor的简称，即数字信号处理器，也称为DSP芯片，它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度远远超过通用微处理器。
他是一种适合于数字信号处理的高性能微处理器。
数字信号处理其已经成为数字信号处理技术和实际运用之间的桥梁，并进一步促进了数字信号处理技术的发展，也极大地拓展了数字信号处理技术的应用领域。
在微电子技术发展的带动下，DSP芯片的功能日益强大，性能价格比不断提高，开发环境日臻完善，应用领域不断扩大。
在步入数字化时代的进程中，数字信号处理器扮演着举足轻重的角色。
2.1.1DSP的特点
为了实现快速的数字信号处理，DSP芯片一般都采用特殊的软硬件结构。
TMS320系列DSP主要采取了哈佛结构、流水线技术、硬件乘法器和特殊DSP指令等。
哈佛结构：
哈佛结构是一种并行体系结构，主要特点是将程序和数据储存在不同的存储空间，对程序和独立编址，独立访问。
而且在DSP内部设置了数据和程序两套总线，使得存取指令和执行能完全重叠运行，提高数据吞吐量。
为了进一步提高速度和灵活性，TMS320系列产品中，在哈佛结构上作了改进，一是允许程序存储在高速缓存中，提高指令读取速度；
二是允许数据存放在程序存储器中，并被算术运算指令直接使用，增强芯片的灵活性。
另外，DSP仲的双口RAM及独立读写总线使数据存取速度提高。
流水线技术：
DSP芯片广泛采用流水线技术，增强了处理器的处理能力。
TMS320系列流水线深度为2～6级不等，也就是说，处理器在一个时钟周期可以并行处理2-6条指令，在每条指令处于流水线的不同阶段。
在流水线操作中，取指令、指令译码和执行可以独立处理，这样DSP可以同时处理多条指令，只是每条指令处于不同的阶段。
例如在取N条指令是，前一条指令处于译码阶段，而前两条指令则处于执行阶段。
硬件乘法器：
在数据信号处理的许多算法中，（如FFT和FIR等），需要做大量的乘法和加法。
显然，乘法速度越快，数据处理能力就越强。
在通用的微处理器中，有些根本没有乘法指令，有乘法指令的处理器，其乘法指令的执行时间也较长。
相比而言DSP芯片一般都有一个硬件乘法器。
在TM320系列中，一次乘累加最少可以在一个时钟周期完成。
特殊DSP指令：
DSP芯片的另外一个特点就是采用了特殊的寻址方式和指令。
比如，TMS320系列的位返转寻址方式，LTD、MPY、RPTK等特殊指令。
采用这些适合于数字信号处理的寻址方式和指令，进一步减少了数字信号处理的时间。
另外，由于DSP的时钟频率提高，执行周期的缩短，加上以上一些DSP结构特征使得DSP实现实时数字信号处理成为可能。
2.1.2DSPTMS320F2812芯片的技术指标
1、芯片运行速度为150M；
2、工作速度可达150MIPS；
3、片上RAM18k×
16bit；
4、片上扩展RAM存贮空间64K×
16Bit；
5、自带16路12bitA/D,最大采样速率12.5msps；
6、2路的DAC7528转换，10M/S，8Bit；
7、一路UART串行接口，符合RS232标准；
8、16路PWM输出；
9、1路CAN接口通信；
10、片上128×
16bitFLASH，自带128位加密位；
11、设计有用户可以自定义的开关和测试指示灯；
12、4组标准扩展连接器，为用户进行二次开发提供条件；
13、具有IEEE1149.1相兼容的逻辑扫描电路，该电路仅用于测试和方针
14、+12V电源输入，内部+3.3V、+1.8V电源管理；
2.1.3DSPF2812开发板的管脚功能说明
F2812有四个用于二次开发的34芯外扩总线，分辨是J12、J13、J18、J19。
J12扩展插座包含1
升级会员 