基于DSP的新型多功能電能質(zhì)量監測儀表

2.4 其他電路設計

單片機通信及人機接口模塊是一個(gè)以單片機為MCU的計算機系統，它的主要功能是完成DSP運算結果的數據再處理，管理輸入輸出設備，協(xié)調整個(gè)儀器系統的工作，并使儀器操作方便、顯示直觀(guān)。

設計采用TI公司超低功耗的MSP430F149單片機，它具有16 bit RISC結構，16 bit寄存器和常數寄存器，內置乘法器，2個(gè)UART，分段可擦除Flash[4]。

液晶顯示選用128×64點(diǎn)陣型液晶顯示模塊，可顯示各種字符及圖形，可與CPU直接接口，具有8 bit標準數據總線(xiàn)，6條控制線(xiàn)及電源線(xiàn)，采用KS0108控制IC。RS485通信電路采用SN65LBC184，并配合快速光耦合器6N137，實(shí)現與上位機的通信。系統按鍵共6個(gè)，分別是“菜單”、“復位”、“確認”、“↑”、“↓”和“返回”?？紤]到按鍵操作會(huì )很頻繁，而MSP430F149的 I/O口又比較豐富，所以用帶中斷功能的P2口采用下降沿觸發(fā)的中斷方式來(lái)進(jìn)行按鍵編程。

3 系統軟件的設計

該儀表的軟件設計分為兩部分，一是TMS320VC5402的相關(guān)程序設計，其主要功能是：A/D采樣控制、串口數據傳輸、大量復雜的數值運算、FFT 諧波分析、部分事件記錄以及與主控單片機的通信等；二是MSP430單片機中的相關(guān)程序，主要功能包括：液晶顯示、按鍵處理、數字通信、開(kāi)關(guān)量輸入輸出的實(shí)現等。在編程語(yǔ)言的選擇上，DSP部分采用匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言相結合的方式[5]，為了保證系統良好的實(shí)時(shí)性，以匯編語(yǔ)言為主，C語(yǔ)言做整個(gè)程序框架進(jìn)程調度，既保證了程序的易讀性，也兼顧了系統良好的實(shí)時(shí)性。MSP430F149的程序完全基于C語(yǔ)言平臺開(kāi)發(fā)，程序簡(jiǎn)單易讀，可移植性好，便于后續升級工作。

系統主程序流程圖如圖5所示。上電后首先DSP進(jìn)入引導程序并開(kāi)始系統的初始化，然后，為了使串口能配合AD73360開(kāi)始工作，要對DSP的 McBSP串口進(jìn)行設置，包括對字長(cháng)、允許產(chǎn)生中斷等的設置。開(kāi)始工作后串口的時(shí)鐘由AD73360產(chǎn)生，接著(zhù)由設置好的串口對A/D進(jìn)行初始化,打開(kāi)六路采樣通道,設置采樣模式等。然后打開(kāi)INT0等待中斷。INT0由PLL電路產(chǎn)生,由此實(shí)現同步采樣。DSP收到INT0后，打開(kāi)發(fā)送中斷向A/D發(fā)送采樣指令，并同時(shí)打開(kāi)數據接收中斷開(kāi)始接收數據，采樣后對數據進(jìn)行FFT諧波分析以及處理后的數據傳送與顯示。數據采集流程圖如圖6所示，MCU與DSP 通信流程圖如圖7所示。

儀表的參數測試電路已經(jīng)通過(guò)試驗，可達到預期目標。該電力參數監測儀表是針對電力系統、工礦企業(yè)、公共設施等設計的多功能電力電測儀表，它以 TMS320VC5402為核心，以MSP430F149為主控芯片，結構簡(jiǎn)單緊湊，功能完備，工作穩定，可應用于科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中。