电特性测量系统软件设计毕业论文(编辑修改稿)

电特性测量系统软件设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

量软件设计方案 基本功能要求 (1) 熟悉工厂供电技术； (2) 熟悉测量系统硬件电路原理； (3) 设计软件结构； (4) 掌握 开发工具； (5) 熟练运用 PROTEUS 仿真； (6) 编写程序代码及调试 ； (7) 软、硬件系统联调。 总体方案设计 硬件平台 课题主要研究电特性测量系统的软件程序设计。 选用的是 ARM 为核的LPC20xx 系列的芯片， LPC20xx 系列是 NXP 公司生产的以 ARM7TDMIS 核为基础的嵌入式处理器，在芯片内部配置了大量的接口及功能模块。 本设计选用的是 LPC2124 芯片， LPC2124 具有较小的 64 引脚封装，低功耗的特点，以及多个片内外设（如 32 位定时器、 A/D 转换器、外部中断等），多个 32 位定时器， 4路 10 位 ADC,内置多种串行通信接口以及多达 9 个外部中断，因此特别适用于工业控制、医疗系统访问控制、通信网关、协议转换器、嵌 入式 MODEM 等各种类型的应用。 开发环境与仿真 本课题选用的 是 开发工具， 是 ARM 公司推出的 ARM 集成开发工具，具有用户多、编译效率高、支持的 ARM 内核多的特点。 ARM ADS全称为 ARM developer Suite，是 ARM 公司推出的 ARM 集成开发工具，成熟版本为 ，他的前身是 SDT， SDT 是 ARM 公司几年前的开发环境软件。 支持 ARM10 之前的所有 ARM 系列微控制器，支持软件调试，支持汇编、C 语言、 C++源程序，具有编译效率高、系统库功能强等特点。 本课题用 开发工具围绕 LPC2124 片上的基本功能模块实现三 相 电特性的测试，最终通过2 三相电特性测量软件设计方案 2 了西安工业大学毕业设计（论文） 1 PROTEUS 的仿真验证。 PROTEUS 是英国 Labcenter 公司推出的适合嵌入式设计仿真与开发的仿真软件，使用 PROTEUS 软件可以完全脱离硬件平台来学习嵌入式系统，可以说是嵌入式学习的一次革命。 开发语言 本课题软件用的语言主要有 C 语言，还有启动代码中所用到的汇编语言。 本文选用 C 语言主要是由于 C 语言有以下优点： (1) 寄存器分配，数据类型等由编译器管理； (2) 编程及调试的时间减少， 大大缩短开发周期； (3) 明显增加软件可读性，便于改进和扩展。 软件总体结构 本系统主要针对我国电力系统供配电的实际情况，通过 ARM7 单片机为核心，配以相应的外围电路和功能软件，采用交流采样技术实现多种电力参数的在线实时测量和数据分析，为电网的安全经济运行提供可靠保证。 本课题主要研究电特性测量系统的软件程序设计。 本课题的软件部分主要是通过实时采样电流电压的瞬时值，以及过零检测，进而计算出电流电压的有效值、频率值、有用功率、无用功率、视在功率、功率因数等电力参数。 本测量系统的软件设计主要分为以 下几个模块： (1) 主程序模块 (2) 电压、电流采集程序 (3) 频率采集程序 (4) 数据处理程序 (5) 时钟日历程序 (6) 键盘服务程序 (7) 显示服务程序 本设计拟采用 集成开发工具编写 C 语言程序实现测量系统的相关功能。 数据的处理与计算是程序设计的主要部分。 系统基本测量的参数主要包括：电流有效值、电压有效值、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等。 首要环节是对输入的电气信号进行离散化，即采样。 根据被采集信号的不同，数据采集可分为直流采样和交流采样两大类。 对比分析后， 系统选用交流采样，数值的计算采用离散的电压电流有效值计算公式来实现。 为了提高 ARM7 核的 LPC2124 芯片程序编写效率，系统软件采用了分模块编写的方法，用 C 语言和汇编语言混合编写。 对于 LPC2124 和各模块的初始化、数据采集程序采用汇编编程，对于主程序、键盘显示等通用性较强程序，采用 C西安工业大学毕业设计（论文） 2 语言编写。 本系统的主要功能模块有数据采集模块、数据处理模块、时钟模块，按键显示模块等。 所有软件模块的功能都在主控模块的调配下协调执行，主控模块首先对系统进行初始化操作，包括 CPU 初始化、 I/O 初始化、 A/D 初始化、LCD 初始 化、时钟初始化、异步通讯初始化等。 随即对数据进行采集、处理、显示。 然后判断是否有键按下，根据判断结果，执行相应按键服务程序。 系统的主要电特性参量介绍： (1) 电压有效值： 让恒定电压和交变电压分别加在阻值相等的电阻上 ,使它们在相同时间内产生的热量相等 ,就可以把该恒定电压的数值规定为这个交变电压的有效值 . (2) 电流有效值： 将一直流电与一交流电分别通过相同阻值的电阻，如果相同时间内两电流通过电阻产生的热量相同，就说这一直流电的电流值是这一交流电的有效值。 (3) 有功功率： 在交流电路中，电源在一个周 期内发出瞬时功率的平均值 (或负载电阻所消耗的功率 )，称为 有功功率。 (4) 无功功率： 在正弦电流电路中，复功率的虚部： ，且供给电感的无功功率为正值。 (5) 视在功率： 在电工技术中，将单口网络端钮电压和电流有效值的乘积，称为视在功率（ apparent power），记为 S=UI。 (6) 功率因数： 在交流电路中， 电压 与电流之间的相位差 (Φ)的余弦叫做功率因数，用符号 cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和 视在功率 的比值，即 cosΦ=P/S。 系统主程序流程图 如 图 所示。 西安工业大学毕业设计（论文） 3 系统初始化送液晶显示切换A / D 通道配置A / D 采集环境推算电特性参数 A / D 数据处理（滤波）开始一路A / D 是否结束N所有A / D 结束Yk e y A 按下。 Yk e y C 按下。 k e y B 按下。 NNYY调k y e A 子程序 调k y e C 子程序调k y e B 子程序中断0 服务入口 中断服务程序1记录E I N T 0 上升沿时间中断1 服务入口 中断服务程序1记录E I N T 1 上升沿时间中断2 服务入口 中断服务程序1记录E I N T 2 上升沿时间 3 系统初始化 1 3 系统的初始化 系统的初始化 的含义 首先来讲讲系统初始化 ， 什么是系统初始化呢。 初始化就是把变量 (variable)赋为默认值，把控件设为默认状态，把没准备的准备好。 但是如果是整个系统初始化那就不一样了。 每个软件，或是工具，系统等都有一个初始 化。 如系统的初始化就是将你的系统还原到一开始做的备份的状态。 把设置等都还原至那个位置。 如果是一个软件的初始化，基本都是将一些功能的设置都还原为开始设置，意思就和恢复默认设置差不多。 初始化的执行顺序 每一个初始化部分里面的代码在程序运行后，或库的 beginend 块运行之前。 delphi使用对单元相关树的深度优先遍历来运行初始化部分。 换句话说，就只在一个单元的初始化代码运行前， delphi 就运行了特他使用的每一个单元的初始化部分。 每一个单元仅初始化一次。 程序代码当中可以有 Initialization 声明部分。 这部分里面的代码的执行，是在 windows 加载包含该单元（指 Initialization 所属单元）的模块（应用程序， DLL或者包）时运行的。 一般来说是：先 Initialization 单元，然后 interface 单元，然后 implementation 单元。 程序中 Intialize 过程。 可以在这里初始化字符串、动态数组、接口和 Variants 系统为什么要初始化呢。 第一， 信息系统是以数据库为主的软件系统，是数据库应用系统，必须设定数据库应用的安全体 系否则无法保证数据安全； 第二，信息系统是组织的管理方法，必须具备组织使用的共享数据才能供组织使用； 第三，初始化的核心是数据准备，没有历史数据不能实现系统切换，无法使用； 第四，数据必须定期存档和更新才能使信息系统有较高的运转效率；西安工业大学毕业设计（论文） 1 系统的启动代码 系统初始化主要是由软件来完成的，一般在 32 位 ARM 应用系统中，大多数软件采用 C 语言来进行编程，并且以嵌入式操作系统作为平台，这样能大大提升开发效率及软件性能。 但是，由于 C 语言生成的代码不能上电后立马运行的，因为此时还不具备运行条件，比如全局变量还没有 初始化，系统堆栈还没有设置等。 因此从系统上电，到正式运行用户的 main 函数之前，要运行一段代码，这段代码就称为启动代码。 启动代码大部分由汇编指令构成，它可以实现向量表定义、堆栈初始化、系统变量初始化、中断初始化、外围初始化、地址重映射等操作。 见 图 22。 异常向量表设置引脚功能初始化外部总线（l p c 2 1 2 4 ） 初始化各模块堆栈初始化系统硬件初始化执行环境进入m a i n 函数设置存储器 重映射设置系统时钟 设置存储器加速 设置中断向量控制器 图 首先是应该完成头文件的编写，下面就是系统初试化的头文件（ ）和系统的初始化软件（ ） 、（ ）。 (1) 系统初试化的头文件 （ ） ifndef __TARGET_H define __TARGET_H ifdef __cplusplus extern C { 西安工业大学毕业设计（论文） 2 endif ifndef IN_TARGET extern void Reset(void)。 extern void TargetInit(void)。 endif ifdef __cplusplus } endif endi (2) 系统的初始化软件 （ ）。 define the stack size。 定义堆栈的大小 SVC_STACK_LEGTH EQU 0 FIQ_STACK_LEGTH EQU 0 IRQ_STACK_LEGTH EQU 256 ABT_STACK_LEGTH EQU 0 UND_STACK_LEGTH EQU 0 NoInt EQU 0x80 NoFIQ EQU 0x40 USR32Mode EQU 0x10 SVC32Mode EQU 0x13 SYS32Mode EQU 0x1f IRQ32Mode EQU 0x12 FIQ32Mode EQU 0x11。 IMPORT __use_no_semihosting_swi。 The imported labels。 引入的外部标号在这声明 IMPORT FIQ_Exception。 快速中断异常处理程序 IMPORT __main。 C 语言主程序入口 IMPORT TargetResetInit。 目标板基本初始化。 The emported labels。 给外部使用的标号在这声明 EXPORT bottom_of_heap EXPORT StackUsr EXPORT Reset EXPORT __user_initial_stackheap CODE32 AREA vectors,CODE,READONLY 西安工业大学毕业设计（论文） 3 ENTRY。 interrupt vectors。 中断向量表 Reset LDR PC, ResetAddr LDR PC, UndefinedAddr LDR PC, SWI_Addr LDR PC, PrefetchAddr LDR PC, DataAbortAddr DCD 0xb9205f80 LDR PC, [PC, 0xff0] LDR PC, FIQ_Addr ResetAddr DCD ResetInit UndefinedAddr DCD Undefined SWI_Addr DCD SoftwareInterrupt PrefetchAddr DCD PrefetchAbor。