小电流接地系统单相接地保护装置的研制
时间：10-21
来源：EDN
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1．4 液晶显示模块的设计
本装置采用单片机与HG12605-A液晶显示模块连接来实现人机接口。本模块主要完成显示时间和日期；显示故障线路编号；显示装置运行状态与装置内部故障信息；显示串口通信参数的任务。
HG12605-A中内藏ST7920点阵式LCD控制与驱动芯片，可以显示字母、数字符号、汉字、以及自定义文字符号。ST7920芯片内部集RAM和ROM、字型产生器、以及液晶驱动器和控制电路于一体，因此，只要一个很小的处理系统，就可以操作HG12605-A液晶显示模块，并且硬件连接简单。液晶模块和单片机的连接如图4所示。
图中，E为芯片使能引脚。DB0-DB7为数据总线，通过D／I、R／W以及和DB0-DB7的各种组合，可以完成对液晶模块的初始化操作和数据读写。LEDA和LEDK为液晶模块的背光，可以通过可调电阻调节亮度。
1．5 DSP与单片机的软件流程图
本保护装置要完成的主要任务有数据采集、数据处理、通信与显示。其中数据采集任务是由DSP负责，数据显示和通信的任务由单片机负责。单片机程序包括各种初始化子程序、通信子程序、显示子程序。DSP程序包括初始化子程序、自检子程序、接地发生检测子程序、A／D子程序、数据处理(小波分析)子程序，采用C语言和汇编语言混合编写。其中主函数租DSP函数部分采用C程序编写；中断服务和控制程序采用汇编语言编写，并供C调用。程序流程图如图5所示。图中的Earthstart为接地故障发生标志，通过检测8路电压信号，当判别有接地故障时将Earthstart置1。FinFlag为计算完成标志。外部输入的电压、电流信号经过输入转换电路变为低压小信号，经过平移电路和信号调理，成为可以直接被A／D转换的采样信号，输入A／D转换器。DSP芯片从A／D的寄存器中读取数据。当所有的转换都结束时，DSP启动数据处理程序，即应用小波分析对数据进行分析和计算。计算完成后，将计算结果存储在双口RAM中，并把FinFlag标志置1。当单片机查询到此标志为真时，启动数据读取程序，从双口RAM中读取DSP已经运算完成的数据。当读取完成时，FinFlag和Earthstart标志都置为0，然后完成显示任务和串行通信任务。系统等待下一次接地故障的发生。
2 结论
1)采用单片机和DSP双CPU作为小电流接地系统单相接地故障检测的核心，充分发挥了单片机的控制功能和DSP强大的信号处理能力；通过双端口的RAM对两个CPU进行连接，并采用硬件判优方案，保证了双CPU数据交换的实时性和可靠性。
2)采用6片AD转换芯片，实现了36路信号同步采集，使用DSP对数据进行分析，应用了小波分析方法中的信号奇异特性选出故障线路。
3)采用LCD显示模块实现了很好的人机交互。
本装置采用单片机与HG12605-A液晶显示模块连接来实现人机接口。本模块主要完成显示时间和日期；显示故障线路编号；显示装置运行状态与装置内部故障信息；显示串口通信参数的任务。
HG12605-A中内藏ST7920点阵式LCD控制与驱动芯片，可以显示字母、数字符号、汉字、以及自定义文字符号。ST7920芯片内部集RAM和ROM、字型产生器、以及液晶驱动器和控制电路于一体，因此，只要一个很小的处理系统，就可以操作HG12605-A液晶显示模块，并且硬件连接简单。液晶模块和单片机的连接如图4所示。
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图中，E为芯片使能引脚。DB0-DB7为数据总线，通过D／I、R／W以及和DB0-DB7的各种组合，可以完成对液晶模块的初始化操作和数据读写。LEDA和LEDK为液晶模块的背光，可以通过可调电阻调节亮度。
1．5 DSP与单片机的软件流程图
本保护装置要完成的主要任务有数据采集、数据处理、通信与显示。其中数据采集任务是由DSP负责，数据显示和通信的任务由单片机负责。单片机程序包括各种初始化子程序、通信子程序、显示子程序。DSP程序包括初始化子程序、自检子程序、接地发生检测子程序、A／D子程序、数据处理(小波分析)子程序，采用C语言和汇编语言混合编写。其中主函数租DSP函数部分采用C程序编写；中断服务和控制程序采用汇编语言编写，并供C调用。程序流程图如图5所示。图中的Earthstart为接地故障发生标志，通过检测8路电压信号，当判别有接地故障时将Earthstart置1。FinFlag为计算完成标志。外部输入的电压、电流信号经过输入转换电路变为低压小信号，经过平移电路和信号调理，成为可以直接被A／D转换的采样信号，输入A／D转换器。DSP芯片从A／D的寄存器中读取数据。当所有的转换都结束时，DSP启动数据处理程序，即应用小波分析对数据进行分析和计算。计算完成后，将计算结果存储在双口RAM中，并把FinFlag标志置1。当单片机查询到此标志为真时，启动数据读取程序，从双口RAM中读取DSP已经运算完成的数据。当读取完成时，FinFlag和Earthstart标志都置为0，然后完成显示任务和串行通信任务。系统等待下一次接地故障的发生。
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2 结论
1)采用单片机和DSP双CPU作为小电流接地系统单相接地故障检测的核心，充分发挥了单片机的控制功能和DSP强大的信号处理能力；通过双端口的RAM对两个CPU进行连接，并采用硬件判优方案，保证了双CPU数据交换的实时性和可靠性。
2)采用6片AD转换芯片，实现了36路信号同步采集，使用DSP对数据进行分析，应用了小波分析方法中的信号奇异特性选出故障线路。
3)采用LCD显示模块实现了很好的人机交互。
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