论文摘要
对于电力参数进行高精度、多参数的测量,是充分了解电网的运行状况,寻找并解决电力系统中出现问题以及实现电力系统自动化的重要途径。因此对于电力参数的测量,尤其是高精度、多参数、低价格、便携,稳定的实时测量就显得尤为重要,也一直是人们研究的一个重要的方向。本系统在硬件上选用了NXP公司生产的32位高速ARM芯片LPC2368作为主控制器,选用高性能多路同步16位A/D转化器和高精度的驱动放大器,满足高精度和高分辨率的要求。设计了可靠的测频电路实现对被测信号的同步采样。并对PCB的抗干扰和电磁兼容性进行了优化设计。本文就本系统中软件使用的关键算法进行了详细的论述。所有的算法都是在数字采样数据的基础上进行的,充分利用ARM处理器的运算能力,实现电力参数的实时测量。嵌入式多任务操作系统是实现现代实时测控系统复杂任务的唯一途径。嵌入式操作系统的使用,可以简化应用程序设计,克服传统前后系统开发方式中难以支持和管理多任务的缺点。本文详细说明了嵌入式实时操作系统μC/OS-II的特点和其在LPC2368上的移植过程,并对其内核进行了优化。仪器的网络化是现代测控仪器的一个重要特征,本系统设计了10/100Mb/s的以太网接口,并在μC/OS-II的基础上成功移植了嵌入式TCP/IP协议栈LwIP,介绍了LwIP在μC/OS-II下的工作原理和通信任务的设计。
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摘要Abstract第1章 绪论1.1 课题背景1.1.1 电力参数和电能质量1.1.2 电力参数测试、远程监控和电力自动化1.2 课题研究的发展及现状1.3 论文主要研究内容和项目来源第2章 电力交流参数测试的关键算法研究2.1 数字采样技术与实时测频算法2.1.1 数字采样技术及同步采样2.1.2 实时测频算法和软件同步采样2.2 实时有效值算法2.3 实时功率算法2.4 实时功率因数算法和负载特性2.5 三相电路的相关功率测量2.5.1 三相四线制电路的相关功率测量2.5.2 三相三线制电路的相关功率测量2.6 本章小结第3章 系统的硬件平台设计3.1 系统硬件整体设计方案3.2 同步A/D 转换器的选择和使用3.2.1 A/D 转换器的性能参数3.2.2 AD7656 的性能和电路设计3.3 ADC 周边器件的选择和使用3.3.1 ADC 外部参考电压芯片的选择和电路设计3.3.2 ADC 驱动放大器的选择和电路设计3.3.3 ADC 电源的设计3.4 电网信号的预处理和传感器选择3.5 ARM7TDMI-S 主控芯片3.5.1 ARM7 结构概述和特点3.5.2 LPC2368 处理器结构和优势3.6 测频电路设计3.7 PCB 抗干扰和电磁兼容性设计3.7.1 PCB 的板层和器件布局设计3.7.2 PCB 电源和接地处理3.7.3 PCB 信号线的布线优化3.8 本章小结第4章 嵌入式实时操作系统 μC/OS-II 的应用4.1 嵌入式实时操作系统概述4.1.1 嵌入式操作系统的概念4.1.2 常用嵌入式操作系统的比较4.2 μC/OS-II 的内核分析4.2.1 μC/OS-II 实时内核的特点4.2.2 μC/OS-II 的内核结构4.2.3 μC/OS-II 的任务状态和切换4.2.4 μC/OS-II 任务管理4.3 μC/OS-II 在 LPC2368 上的移植4.3.1 ARM7TDMI-S 的编程模式4.3.2 开发软件和编译器的选择4.3.3 LPC2368 的启动与引导4.3.4 μC/OS-II 移植的规划4.3.5 μC/OS-II 移植的实现4.4 嵌入式操作系统 μC/OS-II 的配制和裁剪4.5 嵌入式操作系统下的应用软件设计4.5.1 嵌入式操作系统下的软件架构4.5.2 嵌入式系统的任务划分与设计原则4.5.3 电力参数测量系统的任务设计4.6 本章小结第5章 以太网接口和嵌入式TCP/IP 协议的实现5.1 以太网接口5.1.1 以太网的优势5.1.2 以太网物理接口的实现5.2 网络结构和TCP/IP 协议5.2.1 以太网和网络协议栈5.2.2 TCP/IP 协议栈5.3 嵌入式TCP/IP 协议的实现5.3.1 嵌入TCP/IP 的实现方法5.3.2 嵌入式TCP/IP 协议栈LwIP 的移植5.4 LwIP 在 μC/OS-II 下的工作原理和进程设计5.5 本章小结结论参考文献攻读学位期间发表的学术论文致谢
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