基于SD卡的電能耗用記錄儀設計與實(shí)現

摘 要：利用ARM處理器LPC2l48與SD卡接口，設計了一種新穎的多參數電能耗用記錄儀，用于大容量耗電數據采集。該記錄儀采用FAT32文件系統，可將現場(chǎng)各種電能耗用數據及時(shí)保存到SD卡之中。利用SD卡的良好移動(dòng)性，可方便地實(shí)現與計算機的數據交換，達到現場(chǎng)數據采集、室內數據分析的目的。同時(shí)SD卡內保存的數據也可以由記錄儀隨時(shí)讀取，在液晶顯示器上以文本或曲線(xiàn)方式進(jìn)行回放。

　　SD卡作為新型移動(dòng)存儲設備，以體積小、速度快、抗震動(dòng)、通用性強的特點(diǎn)各受青睞。以SD卡作為存儲介質(zhì)來(lái)保存企業(yè)的電能耗用參數，可以有效提高數據保存的可靠性。采用SD卡結合ARM處理器LPC2l48設計的多參數電能耗用記錄儀，將現場(chǎng)采集的各類(lèi)電能耗用數據按文件方式存儲到SD卡中，并且可以方便地與PC等上位機進(jìn)行數據交換，從而滿(mǎn)足現場(chǎng)數據采集、室內進(jìn)行數據分析的要求，特別適合于長(cháng)時(shí)間、大容量數據采集的場(chǎng)合。

　　1、系統硬件設計

　　電能耗用記錄儀硬件電路如圖1所示，ARM核處理器LPC2l48是整個(gè)系統的核心，其工作頻率高達60 MHz，內置5l2 KB的閃存和16 KB的SRAM，并且帶有SPI總線(xiàn)、兩路A／D轉換器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等多種片內功能部件。電網(wǎng)中的電壓電流信號通過(guò)較高精度的互感器變換成1V左右的交流信號，同時(shí)使記錄儀·與強電隔離，對隔離后的交流信號進(jìn)行整形、濾波之后送人LPC2148內部?jì)陕稟／D轉換器，完成對電壓、電流、功率因數等參數的測量，LPC2148根據內部實(shí)時(shí)時(shí)鐘提供的時(shí)間按高峰和低谷時(shí)段對耗電量進(jìn)行分時(shí)計度，計算出瞬時(shí)電量、整點(diǎn)電量、總需量等參數。記錄儀采用點(diǎn)陣圖形液晶顯示器作為本地顯示接口，既可以文本模式顯示所采集的數據，也可以圖形方式顯示采集數據曲線(xiàn)。外擴矩陣鍵盤(pán)用于設定數據采集間隔、采集時(shí)間等，系統根據用戶(hù)設定啟動(dòng)數據采集，并自動(dòng)將采集得到的數據存儲到SD卡存儲器中。

圖1系統硬件框圖

　　SD卡可以采用SD和SPI兩種工作方式，在sPI方式下只需要4條信號線(xiàn)即可完成數據通信，操作簡(jiǎn)單方便，而且很容易與LPC2148的SPI總線(xiàn)進(jìn)行接口，接口引腳說(shuō)明如表1所列。作為SPI設備，SD卡的SPI通道由以下4個(gè)信號組成：CS（片選）、SCK（時(shí)鐘）、Dateln（主機到卡的數據信號）和DateOut（卡到主機的數據信號）。CS是SD卡的片選信號線(xiàn)，在整個(gè)SPI操作過(guò)程中，必須保持低電平有效；SCK時(shí)鐘用于同步；Dateln不但傳輸數據還發(fā)送命令；DateOut除了傳輸數據外，還發(fā)送應答信號。