專利名稱：不同頻率信號等間隔采樣電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及數(shù)字信號采樣領(lǐng)域，特別是ー種適用于不同頻率信號的等間隔采樣電路。
背景技術(shù)：
在對電網(wǎng)電能質(zhì)量進行測量時，需要對波形進行采樣，出于對諧波計算的高精確度要求，要對エ頻波形進行等間隔采樣。目前交流采樣應(yīng)用最多的數(shù)字處理算法是離散DFT算法，可以同時獲得被測向量的有效值以及相位。但是由于該算法是基于每ー個數(shù)據(jù)窗內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)是否等間隔并反映被測信號的一個完整周波，因此采用此算法時，必須考慮被 測信號頻率的漂移問題，當采樣頻率能夠?qū)崟r跟蹤被測信號頻率時，方能保證每個采樣數(shù)據(jù)窗內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)等間隔反映被測信號的一個完整周波。傳統(tǒng)的采樣方式是通過采用鎖相環(huán)電路進行完成被測信號的分頻輸出，以實現(xiàn)不同頻率信號的等間隔采樣。鎖相環(huán)電路的工作原理是被測信號經(jīng)放大器放大整形后加到相位比較器，在相位比較器中被測信號與標準信號進行相位比較，相位比較器輸出反映被測信號與標準信號的誤差電壓；誤差電壓經(jīng)濾波后加至壓控振蕩器，通過調(diào)整壓控振蕩器的振蕩頻率，使采樣頻率實時跟隨被測信號頻率。其中壓控振蕩器的頻率調(diào)節(jié)則通過調(diào)節(jié)設(shè)置在鎖相環(huán)芯片外圍的滑動變阻器進行調(diào)節(jié)。此種采用方式存在以下缺點1)需要人為調(diào)節(jié)滑動變阻器才能實現(xiàn)，可控精準度較低，在調(diào)試過程中需要反復(fù)調(diào)節(jié)才能達到采樣要求，工作效率低下。2)鎖相環(huán)電路中的鎖相環(huán)芯片需要調(diào)節(jié)相應(yīng)的參數(shù)才能實現(xiàn)所需要的采樣信號輸出，由于電路中的電阻、電容等參數(shù)容易受溫度、濕度等ー些外在環(huán)境條件的影響，因此在無論在調(diào)試過程中，還是在運行過程中，都容易出現(xiàn)錯誤信號的輸出，影響數(shù)據(jù)處理與分析。

實用新型內(nèi)容本實用新型需要解決的技術(shù)問題是提供一種無需人為調(diào)節(jié)，即能實現(xiàn)頻率跟隨、等間隔采樣，且適用于不同頻率信號的采樣電路。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是。不同頻率信號等間隔采樣電路，包括整形模塊、DSP微控制器以及AD轉(zhuǎn)換模塊；所述整形模塊用于對被測信號進行整形濾波后轉(zhuǎn)化為DSP微處理器所需要的方波輸出給DSP微處理器，整形模塊的輸入端連接被測信號，輸出端連接DSP微處理器的捕獲引腳；所述DSP微處理器用于對捕獲的方波信號進行脈寬調(diào)制處理，并將處理后的采樣信號輸出給AD模塊，對AD模塊進行觸發(fā)，DSP微處理器的脈沖觸發(fā)端連接AD模塊的控制引腳；所述AD模塊用于根據(jù)DSP微處理器發(fā)出的觸發(fā)指令對被測信號進行等間隔采樣，AD模塊的輸入端連接被測信號，AD模塊的數(shù)據(jù)輸出端連接DSP微處理器的數(shù)據(jù)輸入端。本實用新型所述DSP微處理器采用TMS320F2812。本實用新型所述AD模塊采用AD8364。[0009]由于采用了上述技術(shù)方案，本實用新型取得的技術(shù)進步是。本實用新型結(jié)構(gòu)簡単，電路中不設(shè)置滑動變阻器，無需人為調(diào)節(jié)，而是利用DSP芯片中的捕獲功能以及PWM功能，實現(xiàn)不同頻率信號的等間隔采樣。本實用新型通過軟件根據(jù)采樣過程中實際情況進行自動調(diào)節(jié)，測取被測信號的實際周期值，因此不受波形頻率的影響，不僅能夠保證采樣的精準度，還大大提高了工作效率。且不受外界條件因素的影響，運行穩(wěn)定可靠。

圖I為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型DSP2812的工作流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進ー步詳細說明。不同頻率信號等間隔采樣電路，用于對被測信號進行等間隔采樣。其結(jié)構(gòu)如圖I所示，主要包括整形模塊、DSP微控制器以及AD轉(zhuǎn)換模塊。AD模塊采用AD8364 ； DSP微處理器采用TMS320F2812 (以下簡稱DSP2812) ；DSP2812共有6個捕獲單元，兩個事件管理器模塊EV (以下簡稱EV模塊)，每個EV模塊中分別設(shè)置有三個捕獲単元、兩個定時器以及三個脈寬調(diào)制模塊(以下簡稱PWM模塊)。其中整形模塊的輸入端連接被測信號，輸出端連接DSP微處理器捕獲單元的CAP捕獲引腳。整形模塊用于對被測信號進行整形濾波后轉(zhuǎn)化為DSP微處理器所需要的方波輸出給DSP微處理器。微處理器DSP2812的PWM模塊的脈沖輸出端連接AD8364的HOLD控制引腳。微處理器DSP2812用于對捕獲的方波信號進行脈寬調(diào)制處理，并將處理后的采樣信號輸出給轉(zhuǎn)換器AD8364，對AD模塊進行觸發(fā)采樣。AD模塊的輸入端連接被米樣信號,AD模塊的數(shù)據(jù)輸出端連接微處理器DSP2812的數(shù)據(jù)輸入端。AD模塊根據(jù)DSP微處理器發(fā)出的觸發(fā)指令對被測信號進行等間隔采樣。本實用新型的具體工作過程如下所述，其中DSP2812的工作原理如圖2所示。首先，整形模塊對所采集的被測信號進行整形濾波處理，并產(chǎn)生DSP2812所能識別的方波，即將被測信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，傳輸給DSP2812的CAP引腳。第二歩，DSP2812使能捕獲單元，并設(shè)置捕獲邊緣，即設(shè)置捕獲方波的上升沿還是下降沿。捕獲單元的CAP引腳捕獲到被測信號的跳變沿，并以定時器2的周期Tn為標準時鐘，對被測信號的ー個周期內(nèi)的跳變沿進行計數(shù)，即捕獲ー個周期內(nèi)被測信號的周期計數(shù)Ts，那么被測信號的實際周期值則為Ns=Ts*Tn，從而可以得到被測信號的周期值和頻率。捕獲單元中設(shè)置有專用的2級深度的FIFO堆棧，因此測定被測信號的頻率時分兩次進行捕捉。當?shù)谝淮尾蹲降紺AP引腳發(fā)生了指定變化時，捕獲單元將捕捉所選用計數(shù)器的計數(shù)值，并把此計數(shù)值寫入FIFO堆棧的頂層寄存器；第二次捕捉，將計數(shù)值寫入FIFO堆棧的底層寄存器，利用兩次捕獲的計數(shù)值，計算被測信號的周期值Ns。第三步，判斷周期值Ns是否為正常范圍值。本實施例的整形模塊中設(shè)置有帶通濾波單元，其頻率范圍為30Hz 80Hz，換算為定時器周期計數(shù)值應(yīng)為14648 39062，判斷如果超出此范圍，則返回第二步重新捕獲被測信號周期；如果在正常范圍之內(nèi)，則進行第四歩。第四步，用平均算法將被測信號的周期值Ns平均分成N等份，其中N為采樣點數(shù)，得到每一等份的周期值為Np。第五步，采用Np設(shè)置PWM模塊的周期，即賦值PWM模塊的寄存器，計算P麗模塊中電平翻轉(zhuǎn)所需要的比較值Nt。當PWM模塊基準定時器I計數(shù)周期值Nx大于比較值Nt吋，觸發(fā)PWM模塊中的電平進行翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)等間隔脈沖的產(chǎn)生。根據(jù)脈沖占空比要求，計算翻轉(zhuǎn)所需要的比較值Nt。Nt/Np為PWM模塊中脈沖的占空比，如果占空比為50%，則Nt/Np=50/100，計算得Nt=Np/2。最后，PWM模塊將采樣信號傳輸給AD模塊的采樣控制引腳HOLD。AD模塊通過PWM模塊產(chǎn)生的等間隔脈沖觸發(fā)進行對被采樣信號采樣，并將等間隔采集到的被采樣信號轉(zhuǎn)換 為數(shù)字信號后，傳輸給DSP2812進行數(shù)據(jù)處理。
權(quán)利要求1.不同頻率信號等間隔采樣電路，其特征在于包括整形模塊、DSP微控制器以及AD模塊；所述整形模塊用于對被測信號進行整形濾波后轉(zhuǎn)化為DSP微處理器所需要的方波輸出給DSP微處理器，整形模塊的輸入端連接被測信號，輸出端連接DSP微處理器的捕獲引腳；所述DSP微處理器用于對捕獲的方波信號進行脈寬調(diào)制處理，并將處理后的采樣信號輸出給AD模塊對AD模塊進行觸發(fā)，DSP微處理器的脈沖觸發(fā)端連接AD模塊的控制引腳；所述AD模塊用于根據(jù)DSP微處理器發(fā)出的觸發(fā)指令對被測信號進行等間隔采樣，AD模塊的輸入端連接被測信號，AD模塊的數(shù)據(jù)輸出端連接DSP微處理器的數(shù)據(jù)輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的不同頻率信號等間隔采樣電路，其特征在于所述DSP微處理器采用TMS320F2812。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的不同頻率信號等間隔采樣電路，其特征在于所述AD模塊采用 AD8364。
專利摘要本實用新型公開了一種不同頻率信號等間隔采樣電路，包括整形模塊、DSP微控制器以及AD模塊；所述整形模塊的輸入端連接被測信號，輸出端連接DSP微處理器的捕獲引腳；所述DSP微處理器的脈沖觸發(fā)端連接AD模塊的控制引腳；所述AD模塊的輸入端連接被測信號，AD模塊的數(shù)據(jù)輸出端連接DSP微處理器的數(shù)據(jù)輸入端。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，利用DSP芯片中的捕獲功能以及脈寬調(diào)制功能，測取被測信號的實際周期值，不受波形頻率的影響，在保證采樣精準度的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)不同頻率信號的等間隔采樣。
文檔編號G05B19/042GK202453691SQ20122006823
公開日2012年9月26日 申請日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者張永輝, 張繼付, 胡志華 申請人:保定浪拜迪電氣股份有限公司, 保定金電兆通軟件有限公司