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摘要：一種由鎖相環(huán)CD4046和單元片機(jī)80C196KC的PTS（外設(shè)事務(wù)服務(wù)器）構(gòu)成的高精度交流采樣系統(tǒng)。該系統(tǒng)能方便地實(shí)現(xiàn)對多路信號的采集，并采用頻率跟蹤技術(shù)消除電網(wǎng)基波頻率波動時的影響，簡化了外圍電路硬件，大大提高了數(shù)據(jù)采集的精度和可靠性。另外還給出它在同步發(fā)電機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器中的應(yīng)用實(shí)例。
關(guān)鍵詞：鎖相環(huán) 單片機(jī) 外設(shè)服務(wù)器（PTS） 交流采樣
隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，電力網(wǎng)容量不斷增大，結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，電力系統(tǒng)中自動化設(shè)備的運(yùn)用越來越廣泛，而數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)則是實(shí)現(xiàn)自動化的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)采樣信號的不同，采樣可分為直流采樣和交流采樣。直流采樣采集通過電量變送器整流后的直流量，這種方法軟件設(shè)計簡單，計算方便，便于濾波，對采樣值只需作一次比例變換即可得到被測量的數(shù)值，采樣周期短；但它不能及時反映被測量的突變，有較大的時間常數(shù)，測量諧波有誤差，投資較大，維護(hù)復(fù)雜，因而在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用受到限制。交流采樣直接對變換好的5V（或0～5V）交流信號進(jìn)行采樣，主要優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時性好、相位失真小、投次少、便于維護(hù)；其缺點(diǎn)是算法復(fù)雜、精度難以提高。但是隨著微機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的高速發(fā)展，交流采樣以其優(yōu)異的性能價格比，呈現(xiàn)出逐步取代直流采樣的趨勢。
1 外設(shè)服務(wù)順PTS原理及應(yīng)用
INTEL 80C196KC單片機(jī)的外設(shè)服務(wù)器PTS（Peripheral Transaction Server）利用其內(nèi)部的微代碼執(zhí)行操作，對中斷可提供一種類似于計算機(jī)DMA（直接存儲器訪問）的響應(yīng)，它把一個中斷映射到相應(yīng)PTS通道，由該通道產(chǎn)生一個PTS周期，PTS周期就像DMA周期那樣插入到正常指令流中，不需要額外的軟件開銷，大大增強(qiáng)了CPU的中斷事處處理能力。
在我們研制的微機(jī)勵磁調(diào)節(jié)器中，要求每個周波采樣16次，每次進(jìn)行8個數(shù)據(jù)的A/D采樣，這里采用了每個周期執(zhí)行16次PTS服務(wù)，每進(jìn)入個PTS周期， CPU自動進(jìn)行了8次A/D轉(zhuǎn)換的方法。將80C196KC內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換設(shè)置HSO時間到啟動方式，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后引發(fā)A/D結(jié)束中斷，進(jìn)入PTS周期，轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取和此后的7次轉(zhuǎn)換由PTS以立即啟動A/D的方式完成。這里HSO的時間基準(zhǔn)是定時器T2，T2的時鐘源為外部時鐘T2CLK（由 IOC0控制寄存器來設(shè)定），來自鎖相環(huán)電路壓控振蕩器的輸出信號。A/D模式下的PTSCB控制塊包含 4個寄存器：PTSCOUNT、PTSCON、S/D和REG寄存器。PTSCOUNT確定無需在軟件干預(yù)下連續(xù)運(yùn)行的PTS周期數(shù)；PTSCON控制寄存器用來確定PTS的工作方式及S/D的指針在每次A/D結(jié)束后是否修改；S/D是一個指針，它指向1個表格，該表格可位于內(nèi)部RAM，也可位于外部 RAM，用來存放啟動A/D的命令和A/D轉(zhuǎn)換后的結(jié)果；REG也是一個指針，它指向一個固定的存儲單元，該單元暫存A/D的命令字，在PTS執(zhí)行過程中，CPU先把表格中A/D命令暫存于此，然后再將命令從這個單元寫入A/D的命令寄存器中。PTS A/D方式的控制切塊初始化及A/D轉(zhuǎn)換表格分別如表2和表3所示。
表1 PISCB的初始化內(nèi)容
| 不用 |
| 不用 |
| REG（HI）=00H |
| REG（LO）=02H |
| S/D（HI）=90H |
| S/D(LO)=00H |
| PTSCON=0CAH |
| PTSCOUNT=08H |
表3 PTS A/D轉(zhuǎn)換表格
