收稿日期:2006-03作者简介:许卫兵(1973,男,讲师,从事检测与控制技术领域的科研和教学工作。电能质量监测和监测仪器讲座第六讲基于DSP技术的新型电能质量在线监测许卫兵1,2,孙佐1(1.池州师范专科学校,安徽池州247000;2.东南大学电气工程系,江苏南京210096摘要:提出一种基于DSP+MCU的双内核结构新型电能质量在线监测方案。该设计方案在体积、性能和成本上较现在已有设计更有优势,适合安装在现场,有利于作为永久性在线监测电能质量的设备。关键词:数字信号处理器;在线监测;电能质量;实时性中图分类号:TM933.4文献标识码:B文章编号:1006-2394(200603-0070-03PowerQualityOnlineMonitorBasedonDSPTechnologyXUWeibing1,2,SUNZuo1(1.DepartmentofMechanicalandElectricalEngineering,ChizhouTeachersCollege,Chizhou247000,China;2.DepartmentofElectricalEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,ChinaAbstract:ThedesignofanewpowerqualityonlinemonitorbasedonDSP+MCUtechnologyisputforward.Itismoreadvantageousintermsofvolume,performanceandcostincomparisonwiththeexistingdesign.Itissuitableforonthesiteinstallationandusedpermanentlyasanonlinemonitorforpowerquality.Keywords:DSP;onlinemonitor;powerquality;realtime电能质量监测系统正在朝着在线监测、实时分析、网络化和智能化的方向发展。除了传统的监测功能外,它在功能和技术上更加强调:①各种信息的提取、收集、分类和管理;②分析手段智能化;③电网运行性能和条件的自动评估;④为用户提供决策支持;⑤对问题进行预测。基于这种需求,文中介绍一种基于DSP+MCU的双CPU的设计方案。1硬件系统设计1.1硬件设计系统要处理的任务种类繁多,既有数据采样、各种计算等周期性任务,又有通信、人机交互等随机性事件。因此在硬件设计上,不但要考虑处理设备本身具有高速的处理速度和处理能力,而且还要具有实时任务调度能力,并还要考虑到设计成本问题。本文所搭建的系统硬件平台采用DSP+MCU的双CPU主从式结构。选用性能价格比较高的16位定点DSP芯片TMS320LF2407作为下位机,主要完成数据的采集、滤波处理及与上位机的通信。TMS320LF2407是美国TI公司的TMS320系列的一员,它采用增强的哈佛结构,应用高性能静态COMS技术生产,为了降低功耗,采用3.3V电源供电,具有特殊的DSP指令和33ns的指令周期,具有16通道10位A/D转换器,其最小转换速率为500ns,内有高达32K16位的FLASH程序存储器。高达2.5K16位的数据/程序RAM,54416位双端口RAM(DARAM,所以本设计:(1采用DSP内部的A/D转换器进行模/数转换。(2DSP和MCU51之间的数据交换通过16位片内54416位双端口RAM(DARAM实现。(3运用DSP的片内看门狗定时器(WDT。(4可扩展的外部存储器总共192K16位,其中程序存储器空间、数据存储器空间、I/O寻址空间各为64K16位。同时TMS320LF2407引脚较少,价格适中,用它构造电脑决策数据采集系统不但可以满足系统的设计要求而且降低系统的复杂性,性价比也有很大提高。利用DSP数字信号处理速度高的优势来处理大运算量的实时任务,MCU负责系统配置管理、人机交互、通信等,系统硬件框图如图1所示。双CPU采用DSP和MCU相结合的办法,二者采用主从结构(MCU为上位机,DSP为下位机,通过DSP片内的双口RAM(DARAM实现数据交换和协同工作,而DSP的人机接口则由MCU51实现。MCU采用ATMEL公司的AT89C55WD,它除兼容MCS-51外自带硬件看门狗定时器。MCU用来分担部分实时性要求不高的系统任务,主要包括液晶显示、键盘管理、时钟控制、系统配置管理、人机交互等。在70仪表技术2006年第3期图1系统硬件框图通信方面,设备具有RS422和CAN两种设备网接口和一个RS232接口,设备网接口可以让设备集成到企业级的电能质量分析与管理系统中,RS232接口可以和台式机或笔记本电脑实现点对点的通信,方便维护人员进行现场设备维护和故障诊断。这种由两个处理器对系统任务并行处理的方式,能更有效地发挥DSP的功效和MCU的特长。同时这种结构又可以保证系统资源有一定程度的冗余,易于今后系统功能的升级和改进。1.2系统功能该系统具有以下功能:(1具有友好的人机交互功能,能通过键盘实现对被监测的量进行选择性的...