同步采集卡的設(shè)計(jì)及其在電能表校驗(yàn)中的應(yīng)用.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會的進(jìn)步,數(shù)據(jù)采集成為人們獲取周圍世界信息的重要途徑之一;日益增加的信號類型和復(fù)雜的處理算法對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集速度和精度提出了越來越高的要求。另外,隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的提出,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息全面感知的重要手段,這要求其具備分布式終端部署和大數(shù)據(jù)量吞吐的能力。
　　 論文介紹了數(shù)據(jù)采集的基本概念和相關(guān)知識,調(diào)研了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,并著重對三相電能計(jì)量方面的基本原理和實(shí)現(xiàn)算法做了詳細(xì)的分析,結(jié)合課題的

2、需求,設(shè)計(jì)了整體的系統(tǒng)框架,研究并實(shí)現(xiàn)了一種基于ARM的同步采集卡,并最終應(yīng)用于電能表校驗(yàn)儀中。
　　 硬件方面,該方案以STM32F107為控制核心,以AD7656為模數(shù)轉(zhuǎn)換器件,可以實(shí)現(xiàn)電壓信號同步采集、數(shù)據(jù)前端處理、網(wǎng)絡(luò)控制等功能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括電源模塊設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)模塊設(shè)計(jì)、觸發(fā)脈沖輸入模塊設(shè)計(jì)等。系統(tǒng)硬件參數(shù)為:六通道最大獨(dú)立采樣率為250KSPS每通道,輸入電壓范圍為±10V;4路觸發(fā)脈沖輸入;10M/1

3、00M以太網(wǎng)通信。
　　 軟件方面,應(yīng)用了TCP/IP協(xié)議,在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)了采集卡控制和數(shù)據(jù)傳輸。采集卡軟件指令包括握手指令,采樣率設(shè)置指令,脈沖通道設(shè)置指令,數(shù)據(jù)采集指令,結(jié)束指令等。該軟件設(shè)計(jì)考慮到了在不改變采集卡軟件的同時(shí),滿足上位機(jī)下達(dá)的各種采集模式。
　　 應(yīng)用方面,以電能表校驗(yàn)領(lǐng)域?yàn)槔?說明了采集卡的應(yīng)用情況。電能表校驗(yàn)儀,利用虛擬儀器的理念,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定,電能參數(shù)的采集、存儲與計(jì)算,電網(wǎng)運(yùn)行狀況診斷和故