基于TMS320F206的电网数据处理板设计

１６Ｃ５５２是ＴＩ?ＴＬｌ６Ｃ５５２?、ＥＸＡＲ?ＳＴ１６Ｃ５５２? 、ＶＬＳＩ?ＶＬ１６Ｃ５５２?等公司生产的异步通信芯片。在采样处理板中?１６Ｃ５５２可作为ＲＳ２３２、ＲＳ４８５串口和打印机并口的扩展芯片，并通过ＭＡＸ２３２驱动芯片来和ＭＡＸ１４８６驱动芯片与上位机进行通讯。图２为ＵＡＲＴ扩展的电路图。

图4

    由于ＴＭＳ３２０Ｆ２０６仅有一个同步通讯口，因而设计中采用ＤＳＰ的ＵＡＲＴ扩展。同时由于输入输出接口的资源有限，故采用了ＣＰＬＤ扩展。图２中将ＤＳＰ及电源、地、光电耦合器等做了简化，有兴趣的读者可以查询相关资料。本系统中１６Ｃ５５２的串口和并口都工作在中断工作方式，１６Ｃ５５２的ＣＬＫ端外接１５．９７４４ＭＨｚ晶振时，可通过设置除数寄存器的高、低位ＤＬＭ、ＤＬＬ来确定通讯的波特率。

在硬件电路设计中，ｌ６Ｃ５５２的片内寄存器选择线Ａ０～Ａ２以及读写信号均由ＤＳＰ直接控制。串、并行通道的片选线ＣＳＡ、ＣＳＢ和ＣＳＰ则由ＣＰＬＤ直接控制，可根据需要选择串行通信方式还是并行通信方式。为防止干扰，系统加入了光电隔离器，由于ＲＳ２３２电平与ＣＭＯＳ电平不同，因此ＲＳ２３２驱动器与ＣＭＯＳ电平连接时必须经过电平转换，ＭＡＸ２３２就是完成这一功能的。另外，用ＭＡＸｌ４８６来实现与ＲＳ４８５的通讯，该驱动芯片的ＯＥ、Ｈ／Ｆ可决定电路是工作在半双工还是全双工状态，并可由ＣＰＬＤ来控制选择。ｌ６Ｃ５５２的并口可直接连接到ＰＣ机的并口上而无须电平转换。通讯时，通过中断ＩＮＴ１～ＩＮＴ３可向ＣＰＬＤ逻辑块发生申请，并由ＤＳＰ响应。

    为了便于调试和实现程序加载、设置软件断点等功能，系统扩展了３２ｋ的快速ＳＲＡＭ来将程序、参数放入其中，调试成功后，可将待固化程序通过仿真器烧入ＴＭＳ３２０Ｆ２０６的第一块１６ｋ字的Ｆｌａｓｈ中，第二块用于固化放置重要参数。为了调试方便和有效利用资源，程序、数据片选应采用图３所示的连接方式，调试时程序选用前１６ｋ（８０００Ｈ～ＢＦＦＦＨ）的ＳＲＡＭ，后１６ｋ（Ｃ０００Ｈ～ＦＦＦＦＦＨ）用于存放数据参数。

该系统能测量４０Ｈｚ～２ＭＨ的信号频率。测量工频时，电网信号经变压器降压后，再经过滤波器和比较器送给ＣＰＬＤ进行计数测量。８ＭＨｚ（ＣＬＫ）晶振脉冲输入可以使用单独的有源晶振，也可以用ＣＰＬＤ对已有的１６ＭＨｚ晶振分频得到。

选用完成系统电源监控的看门狗复位芯片ＭＡＸ１２３２，可设置为自动刷新和手动复位结合方式。当电压检测器监控到Ｖｃｃ低于所选择的容限时，系统将输出并保持复位电平；以使ＤＳＰ能在一定时间内触发ＳＴ端来刷新看门狗。如果ＳＴ在２５０ｍｓ间隔内未触发，ＭＡＸ１２３２自动发出信号来复位系统。

３ 基于ＴＭＳ３２０Ｆ２０６的软件流程

该数据采集处理板通过ＴＭＳ３２０Ｆ２０６内部定时器中断来启动Ａ／Ｄ转换，中断周期被设置为每周波采样６４点，即约３１２．５ｎｓ触发一次中断。ＭＡＸ１２５的１２路Ａ／Ｄ转换完成后，电路将触发中断信号ＩＮＴ０给ＤＳＰ。实时数据由ＤＳＰ通过连续读脉冲将数据存到内、外部扩展ＲＡＭ或通过通讯扩展芯片传给上位机。当数据采样达到６４个点后，开始执行ＦＦＴ单元。通常将ＦＦＴ算法程序块存到ＤＳＰ内部存储单元Ｂ０中，该单元是一个６４点同址基２ 时间抽取的ＦＦＴ模块。通过ＤＳＰ算法可实现对各项电能质量指标及其它电参数的计算与分析，同时进行数据处理（包括谐波分析和不平衡度分析），也就是在采样点采样后实时检测信号的峰值、有效值等信息，以判断过压、欠压、振荡等电能质量问题。最后将实时波形或分析谱结果传送到ＰＣ上位机或其它网络上。系统的每个采样周期的时间分配见图４ 所示。其软件主程序和中断处理程序流程图分别见图５、图６ 所示。

４　结束语

我国对电网质量研究起步较晚，目前使用的电网质量检测设备与发达国家还有一定距离，因此，电网污染问题仍然有待于进一步解决，传统的采样装置有待于进一步优化提高，本文设计的电力采样处