基于SD卡的電能耗用記錄儀設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘 要：利用ARM處理器LPC2l48與SD卡接口，設(shè)計(jì)了一種新穎的多參數(shù)電能耗用記錄儀，用于大容量耗電數(shù)據(jù)采集。該記錄儀采用FAT32文件系統(tǒng)，可將現(xiàn)場各種電能耗用數(shù)據(jù)及時(shí)保存到SD卡之中。利用SD卡的良好移動(dòng)性，可方便地實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交換，達(dá)到現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、室內(nèi)數(shù)據(jù)分析的目的。同時(shí)SD卡內(nèi)保存的數(shù)據(jù)也可以由記錄儀隨時(shí)讀取，在液晶顯示器上以文本或曲線方式進(jìn)行回放。

　　SD卡作為新型移動(dòng)存儲設(shè)備，以體積小、速度快、抗震動(dòng)、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)各受青睞。以SD卡作為存儲介質(zhì)來保存企業(yè)的電能耗用參數(shù)，可以有效提高數(shù)據(jù)保存的可靠性。采用SD卡結(jié)合ARM處理器LPC2l48設(shè)計(jì)的多參數(shù)電能耗用記錄儀，將現(xiàn)場采集的各類電能耗用數(shù)據(jù)按文件方式存儲到SD卡中，并且可以方便地與PC等上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從而滿足現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、室內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的要求，特別適合于長時(shí)間、大容量數(shù)據(jù)采集的場合。

　　1、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　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(gè)系統(tǒng)的核心，其工作頻率高達(dá)60 MHz，內(nèi)置5l2 KB的閃存和16 KB的SRAM，并且?guī)в蠸PI總線、兩路A／D轉(zhuǎn)換器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等多種片內(nèi)功能部件。電網(wǎng)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(shí)使記錄儀·與強(qiáng)電隔離，對隔離后的交流信號進(jìn)行整形、濾波之后送人LPC2148內(nèi)部兩路A／D轉(zhuǎn)換器，完成對電壓、電流、功率因數(shù)等參數(shù)的測量，LPC2148根據(jù)內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)鐘提供的時(shí)間按高峰和低谷時(shí)段對耗電量進(jìn)行分時(shí)計(jì)度，計(jì)算出瞬時(shí)電量、整點(diǎn)電量、總需量等參數(shù)。記錄儀采用點(diǎn)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(shù)據(jù)，也可以圖形方式顯示采集數(shù)據(jù)曲線。外擴(kuò)矩陣鍵盤用于設(shè)定數(shù)據(jù)采集間隔、采集時(shí)間等，系統(tǒng)根據(jù)用戶設(shè)定啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集，并自動(dòng)將采集得到的數(shù)據(jù)存儲到SD卡存儲器中。

圖1系統(tǒng)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(shù)據(jù)通信，操作簡單方便，而且很容易與LPC2148的SPI總線進(jìn)行接口，接口引腳說明如表1所列。作為SPI設(shè)備，SD卡的SPI通道由以下4個(gè)信號組成：CS（片選）、SCK（時(shí)鐘）、Dateln（主機(jī)到卡的數(shù)據(jù)信號）和DateOut（卡到主機(jī)的數(shù)據(jù)信號）。CS是SD卡的片選信號線，在整個(gè)SPI操作過程中，必須保持低電平有效；SCK時(shí)鐘用于同步；Dateln不但傳輸數(shù)據(jù)還發(fā)送命令；DateOut除了傳輸數(shù)據(jù)外，還發(fā)送應(yīng)答信號。