基于DSP和实时嵌入式系统的智能脱扣器设计

摘要

该文介绍了断路器的测控单元智能脱扣器的各种测量及保护算法原理,并进行了具体的硬件和软件模块的设计,旨在实现断路器的智能保护、远程控制和集中管理.该智能脱扣器在硬件上以TI公司的DSP芯片TMS320LF2407为核心处理器,主要进行数据的实时采集处理和断路器的故障保护.硬件设计采用了标准化模块设计方法,硬件电路尽可能选择标准化、模块化结构的典型电路,以便扩展.智能脱扣器在软件设计上采用了实时多任务操作系统以保证各个优先级不同的任务能够按先后顺序有条不紊的执行.既保证了软件的可靠性和稳定性,也满足了电力系统的实时性要求.软件的编制采用模块化编程方法,每一个模块相对独立,完成某一个特定功能,便于维护和添加新功能.最后,就TMS320LF2407本身具有的一个全双工的SCI串行口和一个CAN2.0模块,提出了基于RS-485总线标准的一主多从式串行通信和基于CAN总线的多主通信两种设计方案,以解决智能脱扣器和外界的通信问题,实现脱扣器的的集中控制和调度管理.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1引言

§1.2国内外的发展现状

§1.3本文主要工作

§1.3.1智能脱扣器原理图设计

§1.3.2硬件线路的设计及调试

§1.3.3操作系统的移植及软件设计

第二章智能脱扣器的设计原理

§2.1电网电参量的计算原理

§2.1.1电压和电流的计算

§2.1.2功率和功率因数的计算

§2.2各段保护功能的原理及实现方法

§2.2.1保护的算法分析

§2.2.2三段电流保护功能的原理及实现

§2.2.3其它保护功能

§2.3负载监控

§2.4智能脱扣器的自诊断

第三章 智能脱扣器的硬件设计

§3.1嵌入式系统概述

§3.2以DSP为核心的嵌入式系统

§3.2.1 DSP的体系结构

§3.2.2 TMS320LF2407概述

§3.2.3 TMS320LF2407的中央处理器

§3.2.4 TMS320LF2407的开发环境

§3.3智能脱扣器的硬件设计

§3.3.1微处理器单元模块设计

§3.3.2采样模块设计

§3.3.3键盘输入模块设计

§3.3.4液晶显示模块设计

§3.3.5时钟电路模块

§3.3.6通讯模块设计

§3.3.7电源模块设计

§3.4系统硬件抗干扰

§3.4.1硬件干扰的来源

§3.4.2硬件抗干扰的措施

第四章 智能脱扣器的实时嵌入式软件设计

§4.1多任务实时操作系统概述

§4.1.1实时系统与实时操作系统

§4.1.2实时多任务操作系统的功能

§4.2多任务实时操作系统μC/OS-II的内核分析

§4.2.1任务的状态以及任务控制块(TCB)

§4.2.2任务的调度

§4.2.3多任务的管理

§4.2.4多任务之间的通信

§4.2.5时钟节拍

§4.2.6内存管理

§4.3μC/0S-II在DSP上的移植

§4.3.1移植的条件

§4.3.2将μC/OS-II移植到TMS320LF2407上

§4.4智能脱扣器系统实时任务的分类与调度

§4.4.1任务的分类

§4.4.2任务的调度

§4.5程序设计

§4.5.1主函数设计

§4.5.2采样程序的设计

§4.5.3 FFT计算子程序设计

§4.5.4保护任务的设计

§4.6软件抗干扰

§4.6.1软件系统受干扰的原因

§4.6.2智能脱扣器采取的抗干扰措施

第五章智能脱扣器的通讯设计

§5.1 RS-485通讯

§5.1.1 RS-485总线标准

§5.1.2 RS-485通讯协议

§5.1.3通讯软件设计

§5.2 CAN总线通讯

§5.2.1 CAN总线规范

§5.2.2 CAN控制器及其接口电路

§5.2.3基于CAN总线通信的程序设计

第六章 结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间完成的论文