摘 要：介绍一种基于dsp和单片机的新型 电能质量监测装置，该装置可完成国标规定的电能质量指标的测量，并有数据显示、存储、 通信和简单录波等功能。装置软件采用模块化思想设计，便于调试与修改。
关键词：电能质量；dsp；单片机；双cpu；监测
development of surveillance equipment on power quality
based on dsp and mcu
yu dan, wang qing, li xiaomin
(school of electrical enginnering, wuhan university, wuhan 430072, ch ina)
abstract: this paper designs a surveillance equipment on power q uality by double cpu technology which can accomplish the measure of power qualit y index stipulated by national standard and have some other functions such as da ta showing, data saving, communicating, simple wave recording etc. the design of software is modularized so that the program can debug and modify easily.
keywords: power quality; dsp; mcu; double cpu; surveillance
1系统的硬件设计
监测终端根据除《暂时过电压和瞬时过电压》之外的五个电能质量国家标准设计。装置主要 由dsp系统、单片机系统、模数转换电路、gps接受模块、滤波电路、电压整形电路、通信电 路等部分组成，结构框图如图1。本文主要介绍dsp系统和单片机系统部分。
1.1dsp系统的设计
本装置采用dsp tms320lf2407作为运算核心。它内部有16k*16位的flash eeprom，无须外接 程 序存储器。但其内部只有544字的ram，远不能满足系统数据存储要求；并且dsp在仿 真时需要将程序下载到外部ram中运行，所以外接了两片32k*8位的ram(is61c256)。lf2407 是16位总线，所以两片is61c256共用一个片选信号，一片作为高字节存储器，一片作为低字 节存储器被f2407同时访问。另外，接在数据总线上的还有两片a/d转换器(ads8364)和2k*8 位的双口ram(idt7132)。
1.2模数转换模块的设计
装置中选用了两片ads8364芯片。它们是16位的数据采集系统，单个ads8364芯片内集成了6 个独立的带采样保持的adc，提供6个独立的差分输入口，每两个通道共用一个转换触发信号 ，三个转换信号同时触发可实现6通道同步采样，最高采样频率为250khz。ads8364内部集成 6*16bit数据缓冲寄存器，通过向a0、a1、a2写控制字可选择直接寻址模式、循环读数、fif o三种方式读取单次模数转换的数据。我们采用控制逻辑最简单的fifo方式，即让a0、a1、a 2直接接高电平，同时，让所有的转换信号共用一个同步脉冲启动信号，这样12个通道同时 工作，等所有通道都发出转换完毕中断低电平后，dsp可按逻辑分别从fifo中读取转换数据 。单块该芯片和dsp的电气接线如图2所示。
1.3单片机模块的设计
单片机采用80c196kc，系统包括复位电路、晶振、存储器及译码电路、液晶模块和按键等， 主要用于设定参数，显示电能质量监测结果和人机对话。
1.4双cpu的工作协调途径
本模块中的双cpu工作协调主要有数据共享和复位协调两方面。
系统采用双口ram来实现双cpu的数据共享。双口ram idt7132是一种具有两个可以独立读/写 端口的静态ram。idt7132两侧的cpu可独立分时访问存储器中任意单元。当出现左右cpu同时 访问同一存储单元时，将产生竞争，此时由片内的仲裁逻辑功能确定由哪一侧的cpu来访 问该单元，并同时通过引脚的变低来延缓另侧cpu对该存储单元的访问；当 准许访问该单元的cpu完成操作后，延缓侧的线变高，该侧的cpu即可操作 该单元。将idt7132的仲裁控制功能和80c196kc、f2407的等待功能结合即可实现对竞争问题 的解决：将idt7132两侧的脚与单片机和dsp的脚连接；当出现竞争时 ，被延缓侧的cpu受busy影响进入等待状态，直到变高。
双cpu除信息共享外，还须相互保持工作状态的联系。这里单片机未使用看门狗电路，所以 将f2407的脚接单片机的复位脚，使dsp可控制单片机复位；而单片机则通过 双口ram向dsp发工作状况信号，保证双cpu之间的复位联系。下表为idt7132存储空间分配表 。
2系统的软件功能及任务分配
本装置的主要任务是对电能质量指标进行在线测量、数据分析、数据显示及数据通信等。由 于装置需要对大量的数据进行运算，所以tms320lf2407软件采用汇编语言设计，提高装置的 实时性；而80c196的软件采用c51设计，以便于人机界面的开发和升级。
2.1tms320lf2407主程序设计
tms320lf2407根据双口ram中的标志字来执行任务，主程序流程如图3，主要包括以下几个方 面：
1)系统初始化：若系统为上电复位，则进行系统初始化：设置片内锁相环、看门狗 、中断及必要的控制寄存器和清除各标志寄存器等；若系统为非上电复位则直接进
