基于S3C2440的电能质量检测系统的设计

发布时间：2017-06-07 04:11

  本文关键词：基于S3C2440的电能质量检测系统的设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着高新技术产业的发展,电力电子设备以及非线性负载的使用,对电能的需求急速上升,对电能质量的要求也逐步苛刻。传统的检测仪器主要是基于单片机,其功能单调,精度不足且通讯方式繁琐不能应用于长距离的传输,这些缺点亟需改进。课题针对传统仪器的不足自开发了电能质量检测系统,系统围绕ATT7022E的采样模块和S3C2440微处理器组建。硬件部分包括电压电流输入模块,SPI通讯模块,ARM微处理器模块和网络通讯模块;软件部分以Linux为开发平台,阐述软件开发环境的构建、硬件接口程序和检测程序的编写、SQLite数据库的设计以及网络通讯的实现,给出了详细的程序流程图;最后用Qt开发人机交互界面,显示电能质量的相关参数。本文从整体结构上可分四层,第一部分为绪论、嵌入式开发基础以及电能质量检测基础,主要论述了课题的研究现状、Linux的概念和微处理器S3C2440的性能以及建立在数学模型上的电能质量检测算法;第二部分为硬件设计,包括电压电流输入电路,ATT7022E采样电路,SPI数据传输电路以及S3C2440的外围电路;第三部分为软件设计,以硬件接口层、逻辑层以及界面层的分层模型为整体架构,编写了数据采集、数据处理和数据传输等模块的程序;第四部分为实验结果以及数据分析,论述了本装置在实际应用中的可行性以及测量参数的精度是否符合设计要求。
【关键词】：电能质量 ATT7022E Linux Qt
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM76
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 课题背景9-10
• 1.1.1 电能质量的定义9
• 1.1.2 电能质量问题的产生9-10
• 1.2 国内外研究的现状和发展10-11
• 1.2.1 国内电能质量检测现状10
• 1.2.2 国外的发展研究状况10-11
• 1.3 课题的设计目标11
• 1.4 课题研究的主要内容11-12
• 1.5 本章小节12-13
• 第二章 嵌入式系统开发基础13-21
• 2.1 Linux的概念13-17
• 2.1.1 Linux的概念及组成13-15
• 2.1.2 Linux内核概述15-17
• 2.1.3 选择Linux的原因17
• 2.2 嵌入式处理器——ARM17-20
• 2.2.1 ARM简介17-18
• 2.2.2 S3C2440的外部硬件资源18-20
• 2.3 本章小节20-21
• 第三章 电能质量检测基础21-31
• 3.1 交流电基本参数21-23
• 3.1.1 电压有效值和电流有效值21-22
• 3.1.2 功率和功率因数22-23
• 3.1.3 频率23
• 3.2 谐波的定义及测量23-30
• 3.2.1 谐波的定义23-25
• 3.2.2 谐波的分析25-27
• 3.2.3 频谱泄露27-28
• 3.2.4 加窗插值FFT算法28-30
• 3.3 本章小节30-31
• 第四章 电能质量检测仪的硬件设计31-39
• 4.1 硬件的总体结构31
• 4.2 ARM外围电路31-36
• 4.2.1 电源电路32-33
• 4.2.2 复位电路33
• 4.2.3 网络接口33-34
• 4.2.4 Flash存储电路34
• 4.2.5 SDRAM接口34-35
• 4.2.6 JTAG调试电路35-36
• 4.3 数据采集电路36-38
• 4.3.1 ATT7022E外围电路36
• 4.3.2 供电模块36-37
• 4.3.3 电压以及电流模拟输入37
• 4.3.4 SPI通讯接口电路37-38
• 4.4 本章小节38-39
• 第五章 电能质量检测仪的软件设计39-64
• 5.1 软件设计的总体框架39
• 5.2 软件开发环境的搭建39-44
• 5.2.1 Ubuntu39-40
• 5.2.2 建立交叉编译环境40-42
• 5.2.3 Bootloader的移植42-43
• 5.2.4 Linux内核的移植43-44
• 5.3 底层和逻辑层的软件设计44-58
• 5.3.1 主程序45
• 5.3.2 ATT7022E接口程序45-48
• 5.3.3 基本电参量检测程序48-49
• 5.3.4 谐波分析子程序49-54
• 5.3.5 数据库设计54
• 5.3.6 ARM终端的网络通讯54-58
• 5.4 界面层的软件设计58-63
• 5.4.1 Qt概述58-59
• 5.4.2 界面设计59-63
• 5.5 本章小节63-64
• 第六章 实验结果和数据分析64-71
• 6.1 实验环境64-65
• 6.2 ARM端软件测试65-68
• 6.2.1 基本电参量的测量65
• 6.2.2 谐波的测量65-66
• 6.2.3 数据存储的测试66-67
• 6.2.4 TCP网络传输测试67-68
• 6.3 系统精度分析68-70
• 6.3.1 基本电参量的精度分析68-69
• 6.3.2 谐波参数的精度分析69-70
• 6.4 本章小节70-71
• 第七章 总结与展望71-73
• 7.1 论文研究工作总结71
• 7.2 进一步研究及展望71-73
• 参考文献73-76
• 附录A 插图清单76-78
• 附录B 表格清单78-79
• 附录C 部分程序79-84
• 致谢84

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本文编号：428146