電量測量裝置的高精度校驗(yàn)實(shí)現(xiàn)方案

本文敘述在進(jìn)行電量測量裝置的高精度校驗(yàn)中，采用數(shù)字信號處理器TMS320F206及其與工業(yè)控制PC機(jī)（IPC）的ISA總線、雙口SRAM、高精度A/D轉(zhuǎn)換器等接口電路的實(shí)現(xiàn)方法。

在進(jìn)行常規(guī)電量測量裝置的校驗(yàn)中，作為校驗(yàn)裝置，一定要對電壓、電流的幅值、頻率、相位等進(jìn)行高精度測量，在校驗(yàn)裝置中采用TI公司DSP器件TMS320F206控制A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集和數(shù)字濾波處理，并把濾波處理后的數(shù)據(jù)傳送給微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理，實(shí)現(xiàn)了高精度電表校驗(yàn)的要求。

測量單元的組成及其功能

測量單元是作為系統(tǒng)的高精度“標(biāo)準(zhǔn)表”，要完成對交/直流電壓、電流的多個(gè)電量測量，測量的精度小于0.05級，測量單元采取插卡式設(shè)計(jì)，直接插入IPC（工業(yè)控制微機(jī)）的ISA總線中使用。本單元結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

其中：A/D轉(zhuǎn)換器采用BB公司的ADS7805，這是16-Bit，轉(zhuǎn)換頻率可達(dá)100KHz，的高精度轉(zhuǎn)換器，芯片有28腳雙排直插式或貼片式封裝，轉(zhuǎn)換結(jié)果16位并行輸出，啟動轉(zhuǎn)換和讀取上次轉(zhuǎn)換的結(jié)果可以同時(shí)進(jìn)行，用它完成變換后的電壓、電流信號的A/D轉(zhuǎn)換;雙口RAM采用CY7133-25，它是一個(gè)雙邊均16位數(shù)據(jù)位的2KBRAM，兩邊可以分別對片內(nèi)的存儲單元進(jìn)行存取，在電路中分別受DSP和IPC的控制，以實(shí)現(xiàn)IPC和TMS320F206之間的數(shù)據(jù)交換;過零比較用LM339，實(shí)現(xiàn)對交流v、I的過零檢測，用于獲取計(jì)算頻率、相位差等數(shù)據(jù)的信號。

DSP采用的是TI公司的16-bit定點(diǎn)DSP TMS320F206，運(yùn)算速度40MIPS，是一種低功耗器件，采用了改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu)，有1條程序總線和3條數(shù)據(jù)總線，流水線操作，有高度并行32-bit算術(shù)邏輯單元、16*16-bit并行硬件乘法器、片內(nèi)存儲器、片內(nèi)外設(shè)和高度專業(yè)化的指令集，從而使該芯片速度高、操作靈活。片內(nèi)資源還有：內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器，可以對外接時(shí)鐘源進(jìn)行*1、*2、*4和/2來產(chǎn)生CPU時(shí)鐘;片內(nèi)有RAM4.5K，F(xiàn)lash32K，能夠適合于許多工程應(yīng)用，特別是32K Flash作為程序存儲器，給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和程序的調(diào)試帶來很大方便;3個(gè)外部中斷INT1、INT2、INT;1個(gè)同步串口和一個(gè)異步串口;1個(gè)軟件可編程定時(shí)器;JTAG掃描仿真接口（IEEE標(biāo)準(zhǔn)），用來實(shí)現(xiàn)在線仿真測試;具有4個(gè)獨(dú)立可編程I/O腳（I/O0、I/O1、I/O2、I/O3），1個(gè)輸出腳XF和1個(gè)輸入腳/BIO。

由于DSP的取指和執(zhí)行能完全重疊運(yùn)行，再加上多級流水線操作、專用的硬件乘法器、特殊的DSP指令和快速的指令周期等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得其數(shù)字處理速度大大提高，這也為DSP和外部電路和器件的接口提出了一些新的要求和問題，在設(shè)計(jì)DSP應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)必須要認(rèn)真考慮。

TMS320F206和ISA總線的接口

考慮到系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的適時(shí)性和相對獨(dú)立性，TMS320F206和IPC交換數(shù)據(jù)是通過雙口SRAM實(shí)現(xiàn)，接口電路如圖2所示。

這部分電路接口，主要需要考慮解決以下問題：

（1） DSP對雙口SRAM的讀/寫控制

TMS320F206的地址線A0-A10分別和CY7133的A0L-A10L直接相連，F(xiàn)206的16位數(shù)據(jù)線分別和CY7133的IO L0-10直接相連。由于采用了快速雙口SRAM，無需考慮為DSP加入等待狀態(tài)，R//WE直接接RAM的R/W LU和R/W LL進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫控制，CY7133的片選信號/CEL由/DS和A15組合產(chǎn)生，由圖可見TMS320F206對CY7133的尋址

范圍為8000H-87FFH。測量單元用了3片TMS320F206組成3路相同的測量電路對三相電路分別測量（圖2中只》 　?。?） IPC對雙口SRAM的讀/寫控制;

IPC通過ISA總線對雙口SRAM的讀/寫控制，直接用存儲器尋址的方法進(jìn)行讀寫。 ISA總線有A0-A19根地址線，可以直接尋址00000-FFFFFH，其中C8000-EFFFFH保留給用戶，可以作為存儲器的擴(kuò)充設(shè)計(jì)使用。本電路IPC對雙口SRAM的讀/寫控制中，地址線、數(shù)據(jù)線、存儲器讀（/OE）和寫（/MEMW）控制線的連接如圖2中所示，其譯碼電路譯碼得到的3組地址選擇信號，D8000-D87FFH、D88000-D8FFFH、D9000-D97FFH分別用來作為3路雙口RAM的片選信號。