基于ARM的电参数测量装置的研制

论文摘要

随着我国电力工业的迅猛发展,电网上非线性负载的日益增多,导致线路电压、电流经常出现非正弦状态,从而造成电网谐波“污染”。电网谐波恶化了电能质量指标,降低了电网的可靠性,增加了电网的损失。所以,电器设备在出厂前需要对其进行检测,看其是否会影响电网的电能质量。那么可靠的电力参数测量设备的研制就变得非常重要。通过充分调研并翻阅大量资料,针对课题要求,提出了以ARM作为处理器,结合外围电路,借由μC/OS-II操作系统对硬件进行控制,来完成电参数采集及其处理的思路。本论文完成了装置的硬件电路设计和软件开发。硬件方面采用Philips公司的LPC2132作为处理器,结合外围电路,建立起基本的采样、通信和人机接口硬件平台。软件方面,首先分析了电参数测量的算法,并进行了必要的仿真。在完成μC/OS-II在LPC2132上移植的基础上,进行多任务设计,完成数据采集、电量参数计算、USB串口通信和人机接口等功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 背景
• 1.2 国内外研究成果
• 1.3 选题的意义
• 1.4 电参数测量装置设计方案的比较
• 1.5 论文主要研究内容
• 2 电参数测量算法
• 2.1 电量参数计算
• 2.2 离散傅立叶变换
• 2.3 电参数测量的快速傅立叶变换
• 2.4 基于FFT的电参数测量算法
• 2.5 算法实验结果
• 2.6 频谱泄漏及其解决方法
• 2.6.1 频谱泄漏的分析
• 2.6.2 频谱泄漏的解决方法
• 3 硬件设计
• 3.1 总体方案论证
• 3.2 信号调理电路设计
• 3.3 A/D转换器设计
• 3.4 同步电路设计
• 3.5 微处理器的选择
• 3.6 USB接口设计
• 3.7 LCD接口设计
• 3.8 键盘设计
• 4 μC/OS-Ⅱ在ARM上的移植
• 4.1 嵌入式操作系统
• 4.2 μC/OS-Ⅱ的简介
• 4.3 μC/OS-Ⅱ的移植
• 4.3.1 CPU配置
• 4.3.2 任务堆栈初始化
• 4.3.3 定义四个简单的汇编函数
• 5 基于μC/OS-Ⅱ的应用软件设计
• 5.1 任务设计
• 5.2 USB串口通信
• 5.2.1 USB总线简介
• 5.2.2 USB系统的描述
• 5.2.3 USB协议简介
• 5.2.4 前后台工作原理
• 5.2.5 USB固件的实现
• 5.3 A/D采样
• 5.4 频率测量
• 5.5 LCD显示
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献