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电能质量监测装置上位机管理系统的研究

作　者: 董浩
导　师: 郎兵
学　校: 北京交通大学
专　业: 电气工程
关键词: 电能质量监测上位机 DSP ARM WinCE
分类号: TM933.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文介绍了电能质量监测装置在国内外的研究现状和发展趋势,讨论了电能质量各项指标的计算方法,以及电能质量监测装置的各种设计方案。在综合分析和评价了各个方案后,本论文采用了DSP+ARM双CPU结构。该结构综合利用了DSP强大的数据处理能力和ARM通信能力强的特点。然后介绍了嵌入式系统的发展现状和趋势,提出了在上位机系统中加载Windows CE嵌入式实时操作系统的设计方案。本装置主要由上位机和下位机两部分组成。下位机以DSP处理器为核心,主要完成对监测节点的三相电压、三相电流、频率等电能质量相关数据的采集和计算；上位机以S3C2410微处理器为核心,对下位机中采集到的数据进一步处理,得到电能质量的相关指标,并将这些指标进行本地存储、就地显示、以及上传至电能质量监控中心,实现电能质量的实时监测与远程控制。论文主要论述了电能质量监测装置上位机系统的设计。上位机硬件设计主要在S3C2410核心板的基础上扩展所需要的各种外设功能,包括各种通信接口、存储接口和人机交互接口等。上位机软件设计主要包括Windows CE嵌入式系统开发,外扩开发板上硬件驱动程序的编写和界面应用程序的开发。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 引言  11-17
  1.1 电能质量监测的背景与意义  11-13
    1.1.1 电能质量问题产生的原因和危害  11-12
    1.1.2 电能质量监测的意义  12-13
  1.2 电能质量监测装置的分类与发展趋势  13-15
    1.2.1 电能质量监测装置的分类  13-14
    1.2.2 电能质量监测装置的发展趋势  14
    1.2.3 本课题的主要工作  14-15
  1.3 本章小结  15-17
2 电能质量监测指标与系统方案选择  17-29
  2.1 电能质量国家标准  17-22
    2.1.1 供电电压允许偏差  17-18
    2.1.2 电压波动和闪变  18-19
    2.1.3 公用电网谐波的测量和分析  19-20
    2.1.4 三相供电电压允许不平衡度  20
    2.1.5 电力系统频率允许偏差  20-21
    2.1.6 暂时过电压和瞬态过电压  21-22
  2.2 嵌入式系统开发基础  22-27
    2.2.1 嵌入式系统  22-23
    2.2.2 嵌入式处理器  23-25
    2.2.3 嵌入式操作系统  25-26
    2.2.4 系统各种方案介绍与选择  26-27
  2.3 本章小结  27-29
3 上位机系统硬件设计  29-47
  3.1 电能质量监测装置系统结构  29-31
    3.1.1 系统工作原理  29-30
    3.1.2 系统主要模块介绍  30-31
  3.2 S3C2410核心板  31-33
    3.2.1 S3C2410核心板的结构  31-32
    3.2.2 Nand Boot设计  32-33
  3.3 外扩功能板硬件电路设计  33-46
    3.3.1 以太网接口电路  34
    3.3.2 RS232接口电路  34-35
    3.3.3 RS485接口电路  35-36
    3.3.4 USB接口电路  36-38
    3.3.5 CAN总线接口电路  38-39
    3.3.6 GPRS接口电路  39-41
    3.3.7 SD卡接口电路  41-43
    3.3.8 LCD触摸屏接口电路  43-45
    3.3.9 上位机硬件系统实物图  45-46
  3.4 本章小结  46-47
4 Windows CE嵌入式操作系统  47-61
  4.1 平台构建器的安装和镜像的定制  48-51
    4.1.1 平台开发工具的安装  48
    4.1.2 安装板级支持包  48-49
    4.1.3 创建新平台并定制系统镜像  49-51
    4.1.4 新平台的配置和编译  51
  4.2 WinCE镜像的下载与运行  51-59
    4.2.1 通过USB下载运行WinCE镜像  52-53
    4.2.2 WinCE与桌面系统建立通信连接  53-56
    4.2.3 Windows CE的BootLoader  56-57
    4.2.4 WinCE系统内核启动流程  57-59
  4.3 本章小结  59-61
5 上位机系统软件设计  61-77
  5.1 系统软件结构与驱动模型  61-64
    5.1.1 系统软件结构  61-62
    5.1.2 WinCE驱动模型  62-64
  5.2 UART异步通信  64-68
    5.2.1 串口数据通信协议  64-65
    5.2.2 UART程序设计  65-68
  5.3 USB通信  68-72
    5.3.1 USB设备工作原理  68-69
    5.3.2 USB设备驱动程序设计  69-72
  5.4 SD卡存储器  72-76
    5.4.1 SD卡总线  72-73
    5.4.2 SD总线协议  73-74
    5.4.3 SD卡应用程序  74-76
  5.5 本章小结  76-77
6 界面应用程序设计  77-93
  6.1 WinCE界面应用程序  77-82
    6.1.1 应用程序开发环境  77-78
    6.1.2 Windows CE界面应用程序框架  78-82
  6.2 Windows CE界面应用程序  82-92
    6.2.1 主窗口程序设计  83-85
    6.2.2 PQMD子窗口应用程序  85-86
    6.2.3 PQInf子窗口应用程序  86-87
    6.2.4 RTWfo子窗口应用程序  87-89
    6.2.5 PerCot子窗口应用程序  89-91
    6.2.6 SyHelp子窗口应用程序  91-92
  6.3 本章小结  92-93
7 结论  93-95
参考文献  95-97
附录A  97-98
附录B  98-101
作者简历  101-105
学位论文数据集  105

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