畢業(yè)論文基于DSP的多通道數(shù)據(jù)采集電路(一)

1、免費畢業(yè)論文-基于dsp的多通道數(shù)據(jù)采集電路(一)  基于dsp的多通道數(shù)據(jù)采集電路摘要:提出了一種基于dsp的多通道數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計方案。該方案采用硬件高速鎖相環(huán)電路控制多通道a /d轉(zhuǎn)換器,使1個周期的采樣點總數(shù)不變,但這個數(shù)值可調(diào)。然后,脈沖通過調(diào)理,且通過一種特殊的電路進行推遲再進入cpu. 這樣, cpu就可以處理這些信號,同時也避開了由元器件產(chǎn)生的毛刺。這樣保證了電路的同步整周期采樣,實現(xiàn)了多路數(shù)據(jù)的采集。同時,在仿真軟件里對部分關(guān)鍵電路進行了仿真,然后,又在實際的完整電路板上再次驗證了整個設(shè)計,其效果好。關(guān)鍵詞:多通道;鎖相環(huán);放大電路c ircu it design

2、 ofmulti2channel da ta sampling ba sed on dspabstract:a method of circuit design ofmulti2channel data samp ling based on dsp was p roposed. a high speed pll circuit was adop ted to control the multi2channelad convert, so the number of samp ling point in a period was invariable. but it was ad2 justab

3、le. after that the pulse would be adjusted, and postponed by a special circuit. then it went into cpu, and the cpu dealt with it, and avoided the burrswhich were created by the components. imp lemented the synchronous samp ling in a whole period, and the multi2channel data samp ling. meanwhile, some

4、 key componentwas simulated in simulation software. the whole real cir2 cuit is validated, and the performance of the circuit is perfect.key words:multi2channel; pll; amp lifier circuit引言 要提高電力的質(zhì)量,減少無功功率的損耗,并要使電源更穩(wěn)定,現(xiàn)在普遍采取有源電力濾波的方式。文獻 1 提到了電力系統(tǒng)有源濾波的一些基本的概念和設(shè)計方法。并對有源濾波的結(jié)構(gòu)有著比較詳盡的探討。但是采用這種方法需要進行前級

5、濾波,而且要求比較高精度的采樣,然而,在電力采集的過程中,由于諧波的存在,使得采樣的結(jié)果不準確。另外,目前的a /d采樣一般只有8位,而且裝置多使用單片機控制,所以這使得無論是精度還是速度,目前的采樣系統(tǒng)都遠遠達不到要求。許多電力設(shè)計人員,經(jīng)過長期的努力,盡管效果稍微有點改善,但是并不理想。當然,原因有很多,比如受到工藝、原理等的制約。為了避免這些缺陷,可以采用針對dsp的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。與同類的處理器中相比, tms320lf2407更適合用在電力系統(tǒng)的處理進程中,其驅(qū)動能力很強,可以直接驅(qū)動h橋和一些低耗電的電路。1 硬件框架 系統(tǒng)框架如圖1所示。系統(tǒng)主要由濾波放大電路、方波產(chǎn)生電

6、路,鎖相電路,脈沖調(diào)理電路,采樣保持電路組成。其中,輸入信號通道和濾波放大電路的通道共用一個端口。為了防止電流干擾,原始多路信號經(jīng)過電壓互感器和電流圖1 系統(tǒng)總框架圖 互感器的時候轉(zhuǎn)化為幅值不超過40 ma的交流電流信號。對于輸入,還有專門的電壓提升電路。其提升的電壓數(shù)值,可以通過一塊專門設(shè)計的電壓提升電路進行調(diào)節(jié),只要把輸入調(diào)節(jié)到tms320lf2407所能接收的信號幅值范圍內(nèi)就可以了,這比以前設(shè)計的固定電壓方便多了。在放大電路中,含有濾波的部分,后面的方波產(chǎn)生電路利用放大后的信號產(chǎn)生方波,然后經(jīng)過倍頻電路,進行256倍頻。最終得到了50 hz交流電的采樣控制脈沖。1. 1 放大電

7、路設(shè)計 放大電路保留輸入信號的低頻率部分(50 hz左右) ,用低通濾波電路進行濾波,如圖2所示。通過計算得出的公式來仿真和設(shè)計,仿真結(jié)果是:大約在頻率472 hz時候放大倍數(shù)為1,而實際結(jié)果01932 5,稍小于1;在50 hz時候為9197,而實際結(jié)果為8164,基本符合要求。仿真結(jié)果基本符合實際測量的情況。 通過改變cpl2和cpl3就適當?shù)馗淖兞硕A濾波系統(tǒng)的響應。為了使信號的干擾最小,而有用的信號所占的比例最大,而且使諧波的度最小,所以,對以前的濾波電路進行了一些調(diào)整和改進,圖2所有的參數(shù),就是最后確定的最優(yōu)的參數(shù)。圖2低通濾波電路1. 2方波信號產(chǎn)生及其相應的鎖

8、相電路 方波信號產(chǎn)生的主要部分是: lm311比較電路,把前面預處理完的信號變?yōu)榉讲?。lm311是高速的電壓比較芯片,其響應速度很快,使用加上拉的輸出,這樣脈沖信號的電壓就可以方便地調(diào)節(jié)了。然后再經(jīng)過4046鎖相。鎖相效果可以參考式(1) :fmin =1/rpl11 (c1 + 32)fmax =1/rpl10 (c1 + 32)+ fmin            （1）f0 =(fmin + fmax)/2f0 = 112 18 hz(1)鎖相環(huán)的頻率特性可由式(2)確定

9、:2fc1/*sqrt(2*f1/(rpl12*cpl6)                                             (2)fc f1一般用簡單計算出的參數(shù)結(jié)果就可以控制,但效果欠佳。由于鎖相速度主要與rpl10和cpl6有關(guān)。通過在以前的電路基礎(chǔ)上經(jīng)過大量的實驗,改進如圖3所示。 圖3改進的pll電路 實驗發(fā)現(xiàn),當r1 變小時,鎖相范圍變大。盡管此時鎖相范圍的下限略有所升高,但與此同時鎖相速度會有很大的提高。又因為交流電的頻率大概在50 hz左右波動,所以,對下限要求不高。而對于采樣,它要求實時的跟蹤交流電頻率的變化,對速度要求比較高。所以,根據(jù)速度優(yōu)于范圍的原則,盡可能提高速度。最終采用了r1 = 511 k. 當然,當c2 降低時,鎖相速度也會升高