基于SD卡的電能耗用記錄儀設計與實現

摘 要：利用ARM處理器LPC2l48與SD卡接口，設計了一種新穎的多參數電能耗用記錄儀，用于大容量耗電數據采集。該記錄儀采用FAT32文件系統，可將現場各種電能耗用數據及時保存到SD卡之中。利用SD卡的良好移動性，可方便地實現與計算機的數據交換，達到現場數據采集、室內數據分析的目的。同時SD卡內保存的數據也可以由記錄儀隨時讀取，在液晶顯示器上以文本或曲線方式進行回放。

　　SD卡作為新型移動存儲設備，以體積小、速度快、抗震動、通用性強的特點各受青睞。以SD卡作為存儲介質來保存企業的電能耗用參數，可以有效提高數據保存的可靠性。采用SD卡結合ARM處理器LPC2l48設計的多參數電能耗用記錄儀，將現場采集的各類電能耗用數據按文件方式存儲到SD卡中，并且可以方便地與PC等上位機進行數據交換，從而滿足現場數據采集、室內進行數據分析的要求，特別適合于長時間、大容量數據采集的場合。

　　1、系統硬件設計

　　電能耗用記錄儀硬件電路如圖1所示，ARM核處理器LPC2l48是整個系統的核心，其工作頻率高達60 MHz，內置5l2 KB的閃存和16 KB的SRAM，并且帶有SPI總線、兩路A／D轉換器、實時時鐘等多種片內功能部件。電網中的電壓電流信號通過較高精度的互感器變換成1V左右的交流信號，同時使記錄儀·與強電隔離，對隔離后的交流信號進行整形、濾波之后送人LPC2148內部兩路A／D轉換器，完成對電壓、電流、功率因數等參數的測量，LPC2148根據內部實時時鐘提供的時間按高峰和低谷時段對耗電量進行分時計度，計算出瞬時電量、整點電量、總需量等參數。記錄儀采用點陣圖形液晶顯示器作為本地顯示接口，既可以文本模式顯示所采集的數據，也可以圖形方式顯示采集數據曲線。外擴矩陣鍵盤用于設定數據采集間隔、采集時間等，系統根據用戶設定啟動數據采集，并自動將采集得到的數據存儲到SD卡存儲器中。

圖1系統硬件框圖

　　SD卡可以采用SD和SPI兩種工作方式，在sPI方式下只需要4條信號線即可完成數據通信，操作簡單方便，而且很容易與LPC2148的SPI總線進行接口，接口引腳說明如表1所列。作為SPI設備，SD卡的SPI通道由以下4個信號組成：CS（片選）、SCK（時鐘）、Dateln（主機到卡的數據信號）和DateOut（卡到主機的數據信號）。CS是SD卡的片選信號線，在整個SPI操作過程中，必須保持低電平有效；SCK時鐘用于同步；Dateln不但傳輸數據還發送命令；DateOut除了傳輸數據外，還發送應答信號。