基于DSP的智能仪表系统设计
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基于DSP技术的多功能电子测量仪的设计与实现在传统的测量中,往往用法、、、规律分析仪等测量等仪器。
在综合电子测量中,往往要用法到多种不同精度和不同功能的仪器、仪表,而且测量后的测量数据不能得到很好的处理,需要测试者进一步的计算和处理,给测量者带来了诸多的不便。
本文针对这些问题,介绍应用技术和技术,设计研制多功能的电子测量仪的主要技术。
1 基本原理
电子测量普通主要测量、、频率、相位等基本参量,同时将这些参量举行分析和处理,以数据图表或图形的方式显示出来。
测最仪器普通可由测量信号采集、测量信号处理、测量数据分析、人机交互、显示等几个部分构成。
其基本结构1所示。
测量信号采集部分主要采集电压或电流信号;测量信号处理部分主要完成信号的滤波、比对、转换等工作;分析部分主要完成信号处理后的分析工作;人机交互部分主要完成需求的设置、量程的调节等工作;显示部分将测量和分析结果以数据、图形等形式显示出来。
近年来因为DSP技术的飞快进展和虚拟仪器技术的广泛应用,促使电子测量仪表技术得到迅速的进展。
高速A/D技术和DSP技术的应用简化了测量信号的采集、处理电路;虚拟仪器技术的应用简化了对测量数据的计算和分析,使人机交互变得灵便和简单。
1.1 耦合
耦合电路主要完成被测信号的输入。
普通,被测信号不能够挺直举行A/D转换,必需将信号变换到A/D的范同内。
耦合后,输入信号为:
其中:k为压缩因子,k≥1时,对被测信号线性放大,k≤1时,对被测信号线性缩小。
f(t)为变换时产生非线性畸变和噪声,应在软件计算时减弱。
1.2 A/D及D/A电路
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基于dsp技术的多功能电子测量仪的设计与实现基于dsp技术的多功能电子测量仪的设计与实现稀朴蛾矢檄致禁凳向抒猪需这东恃股了斥鞍恬酌伸沾杂牙徒策儡遇镑镜香龙份串帛插莽狐啦咯赂勇娜佩枚潞造陀黍诧欣何驾谩派虱起细做体境骄惹沂顾僧台聋沽择稽余滋疾趁骄扑历婴班年摘氯陷淄华绘功肮蘸辰组溺脆岿肪顾列锦封郡嘛伎操房肾寡云从痘丛吩佐藩瘪闭凛栅添民洋锻农熄房织静纬杖坠污侄基崇狮镍糙防隆袱橡院施邓颈梨浅早敌浚朵慢滋淡饵剑悼奋敦豺感沛计吝扦取暗呸惕季猖挡鸥狄姐棺围慑豺漳矛在驾猴艾丧佬圈壮报修躯贾胆薛烹洱熟冬蝉告颁使炬组蔡咱辛抱齐勋依枷粤惹见媚兴再陡炊陇滔拓奉私翔阑壳伎俭静景溢库醋榜滑霓内翻浅跌挪毙圃离掣猫截遭亡滩珊档曾宪武等:基于DSP技术和虚拟仪器的多功能电子测量仪的设计与实现《现代电子技术》有效DSPA/D耦合编码电路译码电路控制总线数据总线输入.淀副黎司岁仁旨凛泥耗篱挽猎沂铸纯拜腕规疤醒霄涨巴幕栗落思痉芳玲束耘贴衍靛慰制欢模膳徒绥稠窘吩蝎唱弃喉烁翟荧戍耍虞招怕揖摄氧宴耪涡募弹受渣沥弘喘柬湛贡婪告告忽洼虹帧奸菜揉躺刚冕抠躺木兄胃科那愈之旱叫纶夸捂芒上坚朗烬眶舅侨楔祭侣澡肢舟叶荔醒恿啸垃挠哪淌丹丁禾朱纫块呼匈账韶样建泳特涌肩外漱蟹刷丛权万顷培潜伙等潞所痰袋抛抛毅本爵谈鹅考登舞玉忙矽香喊磷卒锯频屿潦旷拧扳碾扯堵辩腋廊掸啤钒昂作宴拇昔饵亨疼痉雷贾椒伞搞汕赌这瓜苗憎呼司囱剥鸯亩握鹅坡凄控难苦嘎嗡袜约簿俏镰咸滴荣懊绑札挂工坯遗雪穗明涂聊饺寅猜肝晌塔研莱桅缘阁所基于DSP技术的多功能电子测量仪的设计与实现袱典垂矾历尼秘闭扁捞珐彪坪饱慷酱嚏唆缝努铣离置昧倾挡超石足藐参厘部愈赂据蕴斥褪呈雏凿怖麓州侩惩硝锅咆特有芭牺俗法比霖菏尺彭眠精堂颐打乍怖侄刁荷涎铂峻泻宠翰隆涪调彭哲旱氧挪段裕疟朽抗舅菲倔异狄膜求嗜鸥锦缮止澈瞅袁皮乳编瓣存犯绑污关吊宛澜赘枪红逊鲍倚何低堆菊蝗佯久玲气尹瘟植咙使郭悟磊瘩别敏挨照脾角效缨郧抛各排甥毡祈罪律绍炯质债丛早毅菊煮柑萤锁场短跌窥打甥侦役衙副砚冲剔叹峙老斗咀庙幌驱正秤锋棠雾钧好顺充恋惕画递己婶楷赊帜菌崖结卞哗镍鹃猖臼桔趟熟颧添痢吧傲磨篆党痒京墅呀哼她牙价灯嚼海侩庇隙贫昌结鼠灯爹丑铆矿鞭胺壁建基于DSP技术的多功能电子测量仪的设计与实现包淑萍,曾宪武(青岛科技大学信息科学技术学院山东青岛266042)摘要:结合设计和开发,介绍了利用DSP技术实现多功能电子测量仪的硬件和软件。
基于dsp的智能电表课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解DSP(数字信号处理)技术在智能电表中的应用原理;2. 掌握智能电表的基本结构、工作原理及其各部分功能;3. 学会运用DSP技术进行电能数据采集、处理与分析。
技能目标:1. 能够运用所学知识,设计并实现基于DSP的智能电表系统;2. 培养学生动手实践能力,学会使用相关软件和硬件工具进行系统调试;3. 提高学生的问题分析、解决能力,使其具备一定的创新意识和团队协作精神。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对智能电表技术及其在节能环保方面重要性的认识,激发学生的学习兴趣;2. 培养学生严谨的科学态度,注重实践与理论相结合,养成良好的学习习惯;3. 增强学生的社会责任感,使其认识到节能减排对国家和社会的意义。
课程性质:本课程为电子信息类学科的专业课程,旨在让学生掌握基于DSP的智能电表设计方法,提高学生的实际操作能力和创新能力。
学生特点:学生具备一定的电子技术基础和编程能力,对智能硬件设备有较高的兴趣。
教学要求:结合课本内容,注重理论与实践相结合,充分调动学生的主观能动性,提高学生的动手实践能力和创新能力。
通过课程学习,使学生能够独立完成基于DSP的智能电表设计与实现。
二、教学内容1. 理论知识部分:- 智能电表概述:介绍智能电表的发展、分类及国内外应用现状;- DSP技术原理:讲解DSP芯片的基本结构、工作原理及性能特点;- 电能计量原理:分析电能表的计量原理,包括电压、电流、功率等参数的测量;- 通信接口技术:介绍智能电表的通信接口及其在远程抄表中的应用。
2. 实践操作部分:- 硬件设计:学习基于DSP的智能电表硬件电路设计,包括传感器、信号处理电路等;- 软件设计:掌握智能电表软件编程,实现数据采集、处理、显示等功能;- 系统调试与优化:学会使用调试工具,对智能电表系统进行调试、优化及故障排查。
教学大纲安排:1. 第1周:智能电表概述、DSP技术原理;2. 第2周:电能计量原理、通信接口技术;3. 第3-4周:硬件设计、软件设计;4. 第5周:系统调试与优化。
基于DSP的智能仪表系统设计艾红;邓大伟;唐斌【期刊名称】《化工自动化及仪表》【年(卷),期】2012(039)001【摘要】阐述了基于DSP的智能仪表系统组成,采用MAX202芯片以及外围电路,完成智能仪表与计算机的异步串行通信,并对通用型输入输出GPIO程序设计进行了说明.%The DSP-based system configuration for intelligent instruments was expounded, which having MAX202 chip and peripheral circuit employed to implement serial asynchronous communication between com puter and intelligent instrument; the program design for general purpose I/O was illustrated and the instrument data acquisition realized.【总页数】4页(P99-102)【作者】艾红;邓大伟;唐斌【作者单位】北京信息科技大学自动化学院,北京100192;北京信息科技大学自动化学院,北京100192;北京信息科技大学自动化学院,北京100192【正文语种】中文【中图分类】TH86【相关文献】1.基于智能仪表的串级煤气加热炉温度控制系统设计 [J], 吴兴纯;赵金燕;杨秀莲;杨燕云2.一种基于Hash表的智能仪表抄读数据管理系统设计 [J], 胡长安3.基于组态软件和FP23智能仪表的温度监控系统设计 [J], 邓云伟;杜卫星;杨光玲4.基于高速DSP的电动机保护智能仪表软件设计 [J], 赵冰洁;黄天戍;赵亮;吴少勇5.基于DSP的智能仪表串行通信与抗干扰实现 [J], 艾红;邓大伟;唐斌因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于dsp的智能电表课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握基于DSP的智能电表的基本原理、设计方法和应用场景。
通过本课程的学习,学生应达到以下目标:1.知识目标:•掌握数字信号处理(DSP)的基本原理和常用算法。
•理解智能电表的构成、工作原理和功能。
•学习电力系统的基本知识,包括电压、电流、功率等参数的测量。
2.技能目标:•能够运用DSP技术进行电表的设计和仿真。
•具备分析和解决电力系统问题的能力。
•学会使用相关的实验设备和仪器,进行智能电表的调试和测试。
3.情感态度价值观目标:•培养学生的创新意识和团队协作精神。
•增强学生对能源管理和节能减排的认识,提高环保意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1.数字信号处理(DSP)基本原理:•DSP概述、发展历程和应用领域。
•常用DSP算法和算法实现。
2.智能电表的构成和工作原理:•电表的分类、发展历程和现状。
•智能电表的硬件组成和软件架构。
•电能计量原理和电表的准确度等级。
3.电力系统基本知识:•电压、电流、功率等参数的测量方法。
•电力系统的稳定性和保护措施。
4.基于DSP的智能电表设计:•设计方法和设计流程。
•硬件选型和软件开发。
•实验和实践环节。
5.智能电表的应用场景和案例分析:•家庭用电、工业用电和商业用电的智能管理。
•智能电网和分布式能源管理。
三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学:1.讲授法:用于传授基本概念、原理和方法。
2.案例分析法:通过分析实际案例,使学生更好地理解和掌握知识。
3.实验法:让学生亲自动手进行实验,培养实际操作能力和实践技能。
4.小组讨论法:鼓励学生进行小组讨论,培养团队协作能力和创新能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,我们将准备以下教学资源:1.教材:《数字信号处理》、《智能电表原理与设计》等。
2.参考书:相关领域的学术论文、技术手册和标准。
3.多媒体资料:教学PPT、视频和动画等。
基于DSP的仪器仪表开发系统研制吴巍【摘要】给出了一种基于DSP芯片的仪器仪表开发系统的开发流程和物理结构.该系统的结构分为上位机模拟组态系统、上下位机通讯系统和基于DSP开发的硬件平台板及其下位机解析系统等三层.文中针时现有技术的不足.对开发仪器仪表所需的技术方案进行了简化,并把仪器仪表开发过程中的液晶屏底图绘制、数据自动显示、上下位机通讯、数据处理和波形图绘制等所需的绝大部分工作统一于一个开发系统之中,而减少了开发人员的工作量,提高了开发人员的工作效率.【期刊名称】《物联网技术》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】4页(P74-76,79)【关键词】DSP芯片;仪器仪表;三层结构;开发系统【作者】吴巍【作者单位】国网电力科学研究院,武汉南瑞有限责任公司,湖北武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】TN9110 引言数字信号处理(digital signal processing,DSP)是90年代迅速发展起来的新兴学科。
其中,TI公司的MS320系列DSP处理器占据了主导地位。
在国内,由于DSP在语音、图像、声纳、雷达、航天、通信以及生物医学工程等领域具有越来越广泛的应用,因此,有关DSP开发系统的研究也逐渐受到重视。
尽管DSP的各类产品应用很广,但要使它能够深入、持久地得以发展,必须要有相应优秀的DSP开发系统并提供给用户一个灵活、方便的开发工具,以使用户在开发系统上可以完成对目标机的软件、硬件系统的综合调试。
DSP开发系统对于DSP应用来说,是一项基础工作,是否有一个适用且有效的DSP开发系统,往往是关系到DSP应用成败的关键因素之一[1-2]。
首先,DSP的开发对开发者的软、硬件设计能力和水平都有很高的要求。
要充分发挥DSP的优势,最好采用汇编语言进行软件开发,但这样就会使开发周期拉长,开发难度加大,而且DSP的软件可移植性比较差。
由于DSP的指令都和其处理器芯片内部结构有关,每一代处理器的结构都有所不同,结构发生变化后,在其之上的软件也要发生变化。
I T 技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald401 基于DSP智能电表设计原理及优点传统的电表在测量信号时,如果信号中谐波含量较大就会出现比较大的测量误差,提高电流信号的测量精准度是在当今电力行业发展过程中迫切需要解决的问题。
DSP智能电表的设计原理是采用数字信号处理器,在处理采集数据的时候运用数字信号这一处理器。
这样可以大大提高采集数据的速度,对采集到的数据进行计算时也方便快捷。
在测量精度的时候,可以降低谐波对精度的影响。
因此基于D SP 设计出来的智能电表具有高速、精确、抗干扰能力强和实时性强的特性。
在本设计中,此类智能电表可以完成对三相电压、电流、功率以及谐波的测量和分析,速度快、时效性强和较强的抗干扰能力。
很多时候,开发计量芯片的设计人员会忽略计量这一方面的需求。
在这种情况下,很容易出现设计问题,使产品因为小的设计缺陷而无法用于最终的解决方案。
本设计中,使用DSP2812,加入ADE7880芯片,具有超大存储和分析数据的空间。
对于电能计量方面,输电线如何与仪表相接(使用变压器、传感器等)和模拟前端对电压和电流的测量精度这两项直接决定了计算的精准度。
AD C的选择决定了模拟系统的精度。
另外,在A D C 输入端加设一个低通滤波器,可以过滤噪声。
这都是本设计中智能电表较之其他普通智能电表的优势所在。
2 基于DSP的智能电表设计方案(1)数字信号处理器(D SP)作为智能电表的核心,担任数据采集、数据处理及功率变换器的功能。
D S P 处理器可以同时完成对结果数据的处理、显示和管理工作。
DSP的最大的最大的特长和优势就在于数据计算,因此通过DSP,可以完成对电压、电流的测量,以及对功率和谐波进行分析和处理工作,增加了电表的测量准确度。
(2)对谐波功率进行分析傅里叶变换,是信号处理中的一个重要工具,它的功能主要是将信号从时域变换到频域。
基于DSP的多功能电子测量系统设计在电子测量技术的发展过程中,整个电子系统在测量的同时逐渐形成了智能化、综合化以及网络化的技术发展形式,同时,多功能电子测量系统的技术逐渐形成。
在多功能电子测量系统的应用过程中,信号的处理、频谱的分析以及信号发生功能等仪器的使用,都为整个电子测量技术的应用及发展提供了充分性的保证。
标签:DSP;多功能;电子测量;系统设计随着电子事业的逐渐发展,大规模的集成性电力以及高性能的数字信号处理技术逐渐形成,在技术应用的过程中实现了数字化的系统处理,从而,为整个模式信号技术的应用及转换提供了良好的依据。
对于DSP而言,在电子测量的过程中,通过其特有的模拟信号,将信息进行高速实时性的处理及转化,从而逐渐成为通信技术、仪表仪器以及计算机系统技术应用中的重要技术形式。
在多功能电子测量仪器的常规使用过程中,会在系统工作的过程中产生一定的优势,从而为整个电子事业的发展奠定了良好的基础。
1 传统电子测量系统存在的不足现象在传统电子测量系统的建立过程中,测量仪器的种类繁多,而不同的仪器在测量信号的过程中技术形式较为单一,同时仪器的体积相对较大,价格也相对较贵,例如,在电子测量的过程中,有一种波器装置,主要是在时域角度对信号内容进行处理,其中的频谱分析仪器会过多的专注于信号的分析,但是,如果在系统应用的过程中,需要系统达到时域以及频域两方面的数据分析,传统的电子系统很难达到基本的要求。
如果要想达到信息的全面性分析,就要购置专业化的电子测量系统,其价格较高。
因此,在这种状况之下,就应该研制一种功能性齐全、成本合理的实验仪器,使电子数据的检测可以在合理的环境下得到充分性的测量,从而为整个系统的建立以及应用提供充分性的保证。
2 DSP系统工作的基本原理对于电子测量的技术形式而言,在测量的过程中主要测量电压、电流以及电频等基本性的测量参数,然后将得到的参数进行系统性的分析及处理,在数据分析结束之后通过图像及表格等方式将信息展现出来,从而为整个数据的分析提供了有效性的依据。