DSP三相电能测量单元硬件设计(2)
交流电气信号的采样有两种方式，即直流采样和交流采样。直流采样技术的精度和稳定性受外界因素影响较大，且测量误差和体积较大，价格较为昂贵。交流采样技术具有计算灵活，响应快，精度高等特点，目前已经得到了广泛应用。传统的测量装置由于硬件资源与速度的限制，周期波的采样点比较少，并且在算法方面有一定限制，因而达不到很高的测量精度；同时，谐波分量等一些参数也无法获得。为了解决上述问题，本论文决定测量采用交流采样技术，提高了三相电参数的测量速度和精度[2]。
在传统的电能测量系统中， 一般采取8051、80C196 等普通单片机作为核心部件，由于普通的单片机采用的是冯•诺依曼结构，其程序指令和数据共用一个存储空间，指令周期较长，多为微秒级，无法进行实时高速的采样和实时处理。因此，在实际测量中采样点数被严格限制，一般只能对电网每周波采样16 点。由于电网在不断波动，电压、电流信号并非标准的正弦信号，因此采样点数的多少对精度（包括线性度和稳定性）具有相当大的影响。而目前测量装置多采用数字信号处理芯片DSP，本论文决定采用。DSP放弃了冯•诺依曼结构，采用先进的哈佛结构，即将程序指令存储空间与数据存储空间分开，并且各有自己的地址与数据总线。这样就可以同时处理指令和数据，从而大大提高了处理速度———指令周期多为纳秒级且绝大部分为单周期指令，这使得实时采样和处理成为可能[3]。
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要工作
为了对三相电能各项电力参量进行精确测量，本论文设计了测量系统，并对其设计过程作了详细的阐述。本论文的主要工作包括测量系统的工作原理分析、系统总体设计、系统硬件设计、系统软件设计以及系统的调试。只有先分析清楚系统的工作原理，才能对系统进行总体规划，然后才能进行系统的硬件设计和软件设计，最后的系统各功能的调试则是对系统功能的最好检验。
（1） 测量系统的工作原理分析
查阅相关的资料，然后从测量芯片ADE7878的测量及计算功能入手，重点分析计算各电力参数的原理，以及将各电力参量传输给控制芯片的方法。
（2） 系统总体设计
了解国内外三相电能测量仪器发展现状，搜集相关技术资料，分析总结测量系统应具有的功能，分析设计需求，然后制定测量系统的总体设计方案。根据系统总体设计方案，采用模块化思想去构建系统所应具有的功能模块。
（3）系统硬件设计
系统硬件设计主要包括电源、测量和控制模块的设计。测量芯片采用ADE7878，控制芯片为LPC2366。系统硬件设计采用模块化设计方法，主要工作包括划分功能模块，各功能模块芯片选型并设计芯片外围电路以及计算系统功耗。系统硬件主要包括电源模块、测量模块和控制模块等几大功能模块。
（3） 系统软件设计
系统软件使用C语言编写，软件设计遵循模块化的设计思路，并对系统主程序以及各模块驱动程序的设计过程作了较为详细的介绍。
（4）系统调试和功能测试
最后的工作是测量系统的功能测试，主要工作包括：电源模块调试；测量模块调试；串口调试。
1.4 本文章节安排
本文介绍了系统工作原理和总体设计方案以及硬件、软件设计过程。在阐述具体内容之前，现将本文主要章节安排如下：
第1章，绪论。搜集并查阅相关资料，撰写本文的课题背景及研究意义，简述本课题在国内外的研究现状，并安排好本文的具体工作。
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