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可用于检测单相或三相交流供电系统的电能质量检测分析

时间:02-06 来源:互联网 点击:

补偿测试等各项电能质量的测试,开发出具有特点和竞争力的产品,具有较大的实用意义,与工业实际结合起来,实用性强。

2.4 方案设计

电能质量检测装置要完成的任务种类繁多。首先要实现对现场的电能参数进行实时采集,然后要对采集数据进行快速处理,最后还要对处理参数进行统计和存储,同时要完成与用户的通讯等多个任务。这就要求我们所设计的系统不仅具有高速的处理能力,还要具备实时任务调度能力,当然最主要的还要考虑到设备的成本问题。目前已经出现过多种电能质量检测装置的设计方案,如(1)基于采集卡+工控机的设计实现方式,(2)基于单片机的设计实现方式,(3)基于DSP 的设计实现方式。

采用上述方案都存在一些问题,基于采集卡+工控机的设计实现方式,设备成本偏高、体积大、灵活性不够,不适宜大量定点安放在各检测现场;基于单片机的设计实现方式,数据处理能力不够强大,内存资源不够丰富,实现大量的数据计算和交换比较困难;基于DSP 的设计实现方式,成本高,一般适用于数据处理运算量比较大,实时性要求高而对控制和通信能力要求相对较低的检测系统。另外还有一些组合方案,如基于单片机+DSP的设计实现方式,基于MCU+CPLD的设计实现方式,但系统复杂,开发困难,成本较高。

本项目采用基于带5级流水线的32位MIPS内核的高性能RISC处理器 PIC32进行开发,速度高,最高80 MHz的频率,带有单周期乘法单元和高性能除法单元,很好的整合了单片机和DSP的功能,构成一功能强大的32位DSC(数字处理控制器),特别适合于控制、处理双密集型的场合,且该类处理器资源丰富、片内外设功能强大,足够满足常用控制场合。采用该设计方案,在满足处理大运算量实时任务要求的同时,系统的设计成本也相对较低。

PIC32系列单片机是Microchip Technology Inc.(美国微芯科技公司)推出的高性能32位单片机,它是以MIPS32架构为基础设计的。目前推出的PIC32MX3XX分支为通用型,PIC32MX4XX分支带有USB功能,PIC32MX5XX分支带有USB和CAN功能,PIC32MX6XX分支带有USB和Ethernet功能,PICMX7XX分支则带有USB、CAN和Ethernet功能。PIC32系列单片机采用哈佛结构,带有5级流水线,工作频率最高80 MHz;具有高效指令架构、高性能硬件乘法器/累加器及多至8组32个内核寄存器,可实现1.56 DMIPS/MHz的运行速度。此外,PIC32系统具有指令和ROM数据预取缓冲器的64字节高速缓存,128位宽的闪存,可缩短单个指令的取指时间,支持MIPSl6e 16位指令集构架,可最多减少40%的代码。

PIC32系列单片机包括了闪存范围从32KB到512KB的可扩展器件,片上RAM从8KB到128KB,引脚与64/100引脚的16位单片机PIC24FJ-XXXGA系列兼容,新推出的PIC32MX5XX/6XX/7XX提供XBGA的封装。另外,PIC32系列单片机带有丰富的外设资源——5个定时器、16路通道的10位A/D转换器及通信接口,即SPI、I2C、UART和PMP,同时PIC32还有集成的CRC计算功能和基于模式的传输终端选择功能的DMA控制器。此外,PIC32MX5/6/7系列包括10/100 Mbps以太网、CAN2.0b控制器、USB主设备/从设备和OTG功能。

PIC32系列单片机不仅比PIC 8位、16位单片机速度更快、性能更强,同时相对于ARM系列的32位单片机也具有一定的优势。虽然Microc-hip能选择的MISP 4K最高时钟频率只有80 MHz,但是由于MIPS内核简洁,多家处理器评估机构确认PIC32的处理能力总体性能更高,而且PI-C32的指令多为单周期指令,比多周期指令执行速度更迅捷。PIC32系列单片机多达128 KB的RAM,使其在数据处理上更具优。Microchip微公司还有一个非常独特的优势,就是该公司所有8、16和32位的器件都是充分兼容的,所有的这些全系列的产品使用的都是同样的开发工具,单一的开发环境,软件库也是全面兼容的,这对于客户更为方便。此外,Ashling、Green Hills及Hi-Tech提供了完整工具链支持,CM-X、Exp-ress Logic等提供RTOS支持,EasyGUI、Segger、RamTeX及Micrium等提供绘图工具支持。值得一提的是,微芯公司为开发人员准备了入门工具包,示例源文件,同时免费提供了如USB、TCP/IP协议栈,以及Graphics和FATl6文件系统开发的中间件模块。PIC32的MPLAB C32编译器包括了16位Microchip MCU兼容的软件外设函数库,以更加方便快捷地使用外没模块。Microchip集成开发工具支持所有PIC32型号单片机,包括MPLAB集成开发环境(IDE)、MPLAB C32 C编译器、MPLAB REAL ICE仿真系统、MPLAB ICD2在线调试器及Explore 16开发板等。

PIC32微处理器的最大优势在于速度快、高性能、芯片集成度高和外

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