第三章 控制系统硬件设计
3V或5V电压系统。TMS320F2812的I/O电压为+3.3V，因此若使用该元件，ADS8364的BVDD必须设置成3.3V。ADS8364与TMS320F2812的连接如图3-15所示。
ADS8364的BYTE和ADD引脚都接地，因此选择16位数据输出方式，并且对每个通道转换结果的读取通过地址线A2、A1、A0来选择。ADS8364的片选信号由TMS320F2812的地址线XA18、XA17和I/O空间选通线/XZCS0AN经过74LS138译码选通。 为了实现ADS8364六个通道的同步采样，ADS8364的A、B、C三组启动控制信号/HOLDA、/HOLDB、/HOLDC由TMS320F2812的同一I/O引脚控制，这样只要TMS320F2812使该引脚有效就可以同时启动ADS8364的六个通道，从而实现六通道的同步采样。
ADS8364的时钟信号由TMS320F2812的定时器4的周期PWM输出信号T4PWM提供，频率为4MHz。在DSP复位时，A/D芯片也复位。A/D转换结束信号接到DSP的外部中断引脚 ，因此对A/D转换结果的读取可采用中断和查询两种方式。
3.3.7实时时钟电路设计
因为电网中的各种参数经常发生变化，从而导致控制器的工作状态不断发生变化。为了实时记录控制器的工作情况，准确的反映出不同时期电网的各种参数变化，更好的完成对电网无功功率的补偿，需要控制器具有独立的时间记录。
传统的数据记录方式是隔时采样或定时采样，没有具体的时间记录，因此，只能记录数据而无法准确记录其出现的时间；若采用DSP计时，一方面需要采用计数器，占用硬件资源，另一方面需要设置中断、查询等，同样耗费DSP的资源，而且，某些测控系统可能不允许。而采用数字时钟芯片对数据进行记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录，能实现数据与出现该数据的时间同时记录。这种记录对长时间的连续测控系统结果的分析及对异常数据出现的原因的查找具有重要意义。
因此设计中采用了美国DALLAS公司推出的DS1302时钟芯片，它是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V~5.5V。采用三线接口与CPU
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第三章 控制系统硬件设计
进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302与TMS320F2812的连接电路如图3-16所示。
+5VC296pFU10Y232.768KHz1234VCC2X1X2GNDDS1302VCC1SCLKI/ORST87PWM36PWM45PWM5
C306pF图3-16 DS1302与TMS320F2812的连接电路
3.3.8环境温度检测电路设计
环境温度是影响同步分合精度的重要因素，因此，准确检测环境温度是同步开关控制器系统中的一个重要环节。环境温度的变化将引起机构分、合闸线圈电阻值的变化，同时，对开关（断路器）永磁体的性能也将产生影响，从而使开关的动作时间发生变化。它还会对开关的运动阻尼带来影响。开关的运动阻尼包括摩擦阻尼、粘滞阻尼和空气阻尼。温度的变化也可能会引起阻尼系数的改变，引起开关运动的反力特性的改变，从而对机构的动作时间产生影响。
因传统的测温方法多是采用模拟温度传感器进行测量，在数据的采集和传输过程中易受外界环境的干扰，使测得的结果误差较大，故给出了基于数字温度传感器DS18B20的温度检测方法。该温度检测方法具有抗电磁干扰能力强、测温准确、编程实现容易、连线简单等优点[12]。
+5V3U9VDDDQGND2GPIOB01DS18B20
图3-17 DS18B20与TMS320F2812的连接电路图
DS18B20数字温度传感器是DALLAS公司生产的1—wire，即单线总线器
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第三章 控制系统硬件设计
件，具有线路简单、体积小的特点。DS18B20的测量温度范围在-55~125℃，分辨率可以从9~12位中选择。本系统中DS18B20采用外部+5V电源供电方式。DS18B20与TMS320F2812的连接方式如图3-17所示。
3.3.9键盘设计电路
键盘接口是DSP应用系统中最常用的应用人机交互接口之一。用户可以通过键盘将命令或数据发送给DSP系统。为了便于用户查看各种历史记录，对某些参考值进行修改，设计了键盘电路。
本文结合实际需要以及编程的考虑，选择了HD7279A作为键盘芯片。键盘阵列中共有16个按键，如图3-18所示，分别定义为为数字0~9、小数点、确认键、上下选择键、清除键和功能键。配合显示菜单，可以方便的浏览电网参数，进行保护定值的查看和设定。DSP只在HD7279A发出键盘中断信号时才去读取键值，完成相应的处理工作，从而比单纯的扫描方式更加节约CPU资源。
HD7279A是一片具有串行接口可同时驱动8位共阴式数码管或(64只独立LED)的智能显示驱动芯片，该芯片同时还可连接多达64键的键盘矩阵，单片即可完成LED显示、键盘接口的全部功能。HD7279A内部含有译码器，可直接接受BCD码或16进制码，并同时具有2种译码方式，此外，还具有多种控制指令，如消隐闪烁左移右移段寻址等。HD7279A具有片选信号，可方便地实现多于8位的显示或多于64键的键盘接口[13]。
DIG0R28S1DPS5SAS9SBS13SCS14S15S16S10S11S12S6S7S810KDIG1R29S210KDIG2R30S310KDIG3R31S410KRP1100K*412348765 图3-18 键盘设计电路
HD7279A需要一外接的RC振荡电路以供系统工作，其典型值分别为R=1.5kΩ，C=15pF。如果芯片无法正常工作，首先检查此振荡电路。在印刷电
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第三章 控制系统硬件设计
路板时，所有元件，尤其是振荡电路的元件应尽量靠近HD7279A，并尽量使电路连线最短。HD7279A的RESET复位端在一般的情况下，可以直接与正电源连接，在需要较高可靠性情况下，可以连接一外部的复位电路，或直接由MCU控制。在上电或RESET端由低点平变为高电平后，HD7279A大约需要经过18~25ms的时间才会进入正常的工作状态。程序中，尽可能地减少DSP对HD7279A的访问次数，可以使得程序更有效率。图3-19给出了键盘模块的接口电路图。
+5VR321.5KU1412345GPIOB06GPIOB17GPIOB28GPIOB3910111213VDDVDDNCVSSNCCSCLKDATAKEYSGSFSESDHD7279RESETRCCLKODIG7DIG6DIG5DIG4DIG3DIG2DIG1DIG0DPSASBSC282726252423222120191817161514C311.5pFDIG3DIG2DIG1DIG0DPSASBSC 图3-19 键盘模块与TMS320F2812的连接电路
3.3.10液晶显示电路设计
点阵式液晶显示模块是一种集显示、控制与驱动为一体的显示器件，在设计中我们采用FYD12864-0402B液晶显示器。FYD12864-0402B是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块。其显示分辨率为128×64，内置8192个16×16点汉字，和128个16×8点ASCII字符集，强大的字库省去了很多自行编码的麻烦；该模块不仅可以显示8 行16×16点阵的汉字，利用其灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，还可构成全中文人机交互图形界面；其内置了DC-DC转换电路，无需外加负电压，无需片选信号，简化了软件设计：其内部控制器为ST7920。
TMS320F2812与ST7920的硬件接口设计如图3-20所示。ST7920并、串口方式可选，当PSB置高时为并行方式，置低时为串口方式。本设计使用8位并口的通讯模式，故将PSB接固定高电平。RESET为液晶复位引脚，低电平有效。
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