数据采集卡的设计与实现.docVIP

总第 ! 卷 第 !#$ 期 $,,! 年 第 # 期  电测与仪表 -’./012/3’ 4.3561.7.80 9 :850167.803028  %’(!) *+!#$ ;68+ ==!  一种基于 !# 和 $!%’( 数据采集卡的设计与实现  张  隽 丁仁杰 清华大学 电机工程系!北京 ?===@!A  摘要!讨论了 BCD 芯片 E4CF$=GF$ 和 H I B 转换芯片 HBJ@#K 的特点以及它们在静态无 功补偿器!C%G的控制器中的应用#设计了基于 BCD 和 HBJ@#K 的数据采集卡#给出了 HBJ@#K 和 BCD 的接口电路$ 这种高速高精度的数据采集卡有着广泛而良好的应用前 景$ 关键词!BCD%HBJ@#K%E4CF$,GF$%数据采集 中图分类号!EDF,$ 文献标识码!L 文章编号!?,,?M?FN,$,,!#,#M,,FJM,!  !0*567 -74 589:0807+-+537 3; 574 3; 4-+- -.=5*5+537 .-,4 )-*04 37 !? -74 $!%’( OP38Q ;68#B28Q R.8S2. TB.U3107.80 V -’./012/3’ -8Q28..128Q#E528QP63 W82X.1520Y#L.2S28Q ,,,@!#GP283Z  $)*+,-.+[EP. /P313/0.15 V E4CF$=GF$ 38\ HBJ@#K 38\ 0P.21 3UU’2/30285 8 0P. /8] 01’’.1 V C0302/ %31 G7U.85301 C%GZ 31. \25/655.\ 28 0P25 U3U.1+ EP. \.52Q8 V 0P. \303 3/^6252028 /31\ 38\ 0P. 280.1V3/. V HBJ@#K 38\ BCD 31. U1X2\.\+EP25 /31\ V.3] 061.5 P2QP 5U..\ 38\ P2QP U1./2528 _20P 3 _2\. 3UU’2/3028 28 0P. V6061.+ /01 23,4*[BCD%HBJ@#K%E4CF,GF%\303 3/^6252028  @  引  言  司的 HBJ@#K 芯片#研制了这种高速高精度的数据采 在设计 C%G 控制器的过程中#数据采集是非常重 要的一环# 需要在现场同步采集三相电流和三相电 压#共计六路电信号进行转换处理$ 系统启动后#无论 是采用瞬时无功法还是两点法# 都不仅要求 GDW 的 处理速度快计算准确#而且对 H ‘ B 的转换速度和转 换精度也提出了一定要求$传统的 C%G 控制器通常仅 由 4GCK? 或 N# 系列单片机系统构成#采用单片机内 置的 H ‘ B 转换器进行数据采集$ 这样不仅因为单片 机集数据采集处理控制判断与输出于一身而负担 较重# 而且因其没有专门的浮点计算单元和 ?# 位精 度的限制#使得计算时间较长且精度不高#不能满足 a?b B 转换器字长仅有 ?= 位#单通道转换时间!!#$%和采 样时间!!’(分别长达 ?=d,!5 和 ?+,!5#而且无法实 现多通道同步采样 % 它的单指令周期最短也长达 K,,85!采用 ?#4 晶振#显然无法满足 C%G 对控制器 越来越高的精度和速度要求$ 为克服以上缺点#在设 集卡$ A BC 控制器总体设计 在 C%G 控 制 器 的 设 计 中 # 采 用 了 主 从 式 的 双 GDW 结构# 主 GDW 选用 :80.’ 公司的 @,G?N#cG 单片 机# 从 GDW 选用 E: 公司的 E4CF,GFM!, 数字信号 处理器 !BCD#BCD 集成于合众达 !C--B 公 司 的 GFDC4 型应用板上# 为采集电力系统或负荷电压电 流设计了这款高速高精度数据采集卡#同时设计了开 关量输出板输出控制角的数值$ BCD 应用板得到系统 电压和负荷电流后#计算得到各电压和电流的有效值 和相位#然后依据控制目标选择相应的控制算法可计 算得到补偿装置实际应该输出的各相电纳值#再转变 成 EGR 的控制角数值# 由开关量输出板输出给移相 触发板产生触发脉冲$ 单片机和 E4CF,GF 之间采 用双口 RH4 进行通信# 负责监测系统中的水温水 压流量触发板状态和 LeB 状态等量并与上位机进 行通信$ 总的控制系统框图如图 ? 所示$ 计 C%G 控制器的过程中# 我们采用 H83’Q B.X2/. 公 D 基于 EFGD@CGD 的计算单元简介  ! ! ! 总第 ! 卷 第 !#$ 期 $,,! 年 第 # 期  电测与仪表 -’./012/3’ 4.3561.7.80 9 :8