基于LP2132芯片的备自投测控单元的硬件设计

文章摘要：摘要：采用模块化的设计，以一个支持实时仿真和跟踪，16／32位的ARM7TDMI-S CPU微控制器LPC2132为核心，配合其他功能芯片，完成硬件设计要求。考虑到强弱电信号之间的相互电磁干扰，在整体结构上采用3层电路板，实现了强弱电信号的隔离，提高了系统的抗干扰性、运行的稳定性和人员现场操作的安全性。本控制单元设计完全符合备自投配电终端智能化、小型化、多功能化的要求。关键词：配电；监测终端；串行数据通信；LPC2132 文中以LPC2132芯片作为系统主控器，针对电力系统数据信号采集、数据通信以及系统状态监测等问题，设计出一种含两主一备功能的备自投等多功能配电的硬件系统，其可以测量回路

基于LP2132芯片的备自投测控单元的硬件设计,标签：单片机开发,单片机原理,http://www.88dzw.com

摘要：采用模块化的设计，以一个支持实时仿真和跟踪，16／32位的ARM7TDMI-S CPU微控制器LPC2132为核心，配合其他功能芯片，完成硬件设计要求。考虑到强弱电信号之间的相互电磁干扰，在整体结构上采用3层电路板，实现了强弱电信号的隔离，提高了系统的抗干扰性、运行的稳定性和人员现场操作的安全性。本控制单元设计完全符合备自投配电终端智能化、小型化、多功能化的要求。
关键词：配电；监测终端；串行数据通信；LPC2132

    文中以LPC2132芯片作为系统主控器，针对电力系统数据信号采集、数据通信以及系统状态监测等问题，设计出一种含两主一备功能的备自投等多功能配电的硬件系统，其可以测量回路中的有功功率、无功功率、能量、电压、电流、功率因数等功能。以两路市电作为进线，另加一路备用电源，通过联络开关将两段母线联通供电，三路电源互为备用。该系统亦可实现远程监控和备自投。

1 系统的总体结构
    系统整体结构采用3层电路板：底层为信号采集电路板，因其上层多为大型元器件，为了保持测试仪结构稳定性，将其置于底层。该层主要用于信号的传输与变换，将外部传送的大电压电流信号转换为小电压电流信号；中间层为信号处理电路板，它将信号采集板传送的小电压电流信号进行处理，该层也是本设计的主控电路板；上层是LCD显示电路板，用于对从中间层传送的测量参数进行显示，如图1所示。

2 微控制器的选择
    本系统选择LPC2132作为微控制器，它是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的32／16位ARM7TDMI-STM CPU微控制器，带有64／128／256／512 kB的嵌入高速Flash存储器。LPC2132具有多个32位定时器，1个(LPc2132)10位8路ADC，10位DAC，PWM通道，47个GPIO，9个边沿或电平触发的外部中断。系统LPC2132外接口示意图，如图2所示。

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    (6)SPI串行接口。LPC2131具有一个硬件SPI(SPI，Serial Peripheral Interface)接口，它是一个同步、全双工串行接口，最大数据位速率为时钟速率的l／8，可以配置为主机或从机。本系统SPI串口利用SN74HCl38D实现ADCl28S022的片选，也即实现回路选择，如图8所示。

4．2开关量输入、输出电路
    开关量输入、输出模块实现的是配电监控终端的遥信量采集和遥控量输出的功能。遥信量包括故障指示器动作信号、开关位置信号、异常信号灯数字量。遥控是对开关的控制。
    配电线路中，隔离开关、负荷开关及继电器的开、合状态，是通过检测其专用辅助触点位置得知的。开关和继电器等因处于强电场中，电磁干扰较为严重，所以需采取抗电磁干扰措施。常用方法是光电隔离技术。本系统中使用TLP521-4。SN74HCl65D是一个8位移位寄存器，它将光电隔离电路传送来的信号处理后传给LPC2132进行处理，从而实现了抗电磁干扰。系统中开关量输入光电隔离电路，如图9所示。
4．3系统互感电路
    配电用户一侧电流较大，容易对系统产生电磁干扰，同时系统器件一般都是低压、低流工作环境，因此外电不能直接接入监控终端，必须先将电网的电力信号经过隔离转换。文中选择电压、电压互感器实现。系统互感电路，如图10所示。

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