[實(shí)用新型]一種基于SPI總線的串行開關(guān)量采集系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220511663.6
• 申請日: 2012-10-08
• 公開（公告）號: CN202837497U
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志峰;龍宇平;黃小大
• 申請（專利權(quán)）人: 華自科技股份有限公司
• 主分類號: G01R31/327
• 分類號: G01R31/327
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所 43108
• 代理人: 顏昌偉

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種電力自動化監(jiān)控保護(hù)裝置開關(guān)量采集系統(tǒng)，特別是一種基于串行SPI總線的開關(guān)量采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，電力自動化監(jiān)控保護(hù)裝置中的開關(guān)量采集普遍存在以下問題：

（1）需要采集大量開關(guān)量信號，但是同時主控CPU端口資源有限；

（2）裝置插件間信號傳遞，容易受到干擾導(dǎo)致采集到的開關(guān)量錯誤；

（3）裝置插件間并行信號傳遞，占用大量的端子信號位置；

（4）采集的開關(guān)量信號多，對應(yīng)的CPU外圍驅(qū)動器件較多，不利于板件的PCB設(shè)計(jì)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提出一種可抗干擾、可快速工作、結(jié)構(gòu)簡單的基于SPI總線的串行開關(guān)量采集系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種基于SPI總線的串行開關(guān)量采集系統(tǒng)，它包括隔離模塊、轉(zhuǎn)換模塊和CPU采集模塊，所述隔離模塊的輸出端連接轉(zhuǎn)換模塊的輸入端；所述轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接CPU采集模塊的輸入端。

上述隔離模塊采用PS2501芯片。

所述CPU采集模塊采用TMS320F2812芯片。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型提供可靠的開關(guān)量信號采集方案，滿足現(xiàn)行電力自動化監(jiān)控保護(hù)裝置的抗干擾的性能要求；單一性的串行數(shù)據(jù)交換接口方案，減少了信號端子的需求，簡化了硬件電路的設(shè)計(jì)；帶中斷的SPI接口芯片，確保了電力系統(tǒng)保護(hù)中的開關(guān)量采集的快速性。

附圖說明

圖1?本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2?本實(shí)用新型的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，基于SPI總線的串行開關(guān)量采集系統(tǒng)包括三個子模塊：轉(zhuǎn)換模塊1、CPU采集模塊2、隔離模塊3。所述隔離模塊3的輸出端連接轉(zhuǎn)換模塊1的輸入端；所述轉(zhuǎn)換模塊1的輸出端連接CPU采集模塊2的輸入端。隔離模塊3將并行開關(guān)量信號進(jìn)行抗干擾處理，然后轉(zhuǎn)換模塊1將并行信號轉(zhuǎn)換為串行傳輸數(shù)據(jù)輸出，串行傳輸數(shù)據(jù)通過SPI總線經(jīng)由驅(qū)動傳送到CPU采集模塊3，實(shí)現(xiàn)開關(guān)量信號的獲取。

所述隔離模塊3，采用PS2501芯片，主要通過光電隔離信實(shí)現(xiàn)開關(guān)量號進(jìn)行抗干擾處理。首先通過電阻和穩(wěn)壓管對開關(guān)量信號電平進(jìn)行降壓，然后將信號經(jīng)光耦隔離輸出板內(nèi)設(shè)計(jì)的電平。適應(yīng)電力系統(tǒng)的需要，光耦選擇高隔離耐壓、高速光電轉(zhuǎn)換的芯片。同時在設(shè)計(jì)中，在光耦輸入端并接穩(wěn)壓二極管，對光耦進(jìn)行耐壓保護(hù)。

所述轉(zhuǎn)換模塊1，采用帶有串行SPI接口的16位I/O擴(kuò)展器的MCP23S17芯片，實(shí)現(xiàn)并行信號到串行信號的轉(zhuǎn)換。SPI接口芯片支持最高10MHz的傳輸速率；三個硬件地址引腳，最多可允許總線上連接8?個器件，即在一條SPI總線上最大可以采集128路開關(guān)量；可配置的中斷輸出引腳，快速響應(yīng)端口的電平變化，通知CPU讀取變化數(shù)據(jù)，保證變位響應(yīng)時間不大于1ms；工作電壓-?2.7V至5.5V?（-40°C?至+85°C）滿足電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的常用工作電壓及溫度特性需求。

所述CPU采集模塊2，采用了一款帶SPI接口的TMS320F2812芯片，提供包括串行輸入(SI)、串行輸出(SO)、串行時鐘(SCK)、片選(CSn)等信號，經(jīng)驅(qū)動芯片與SPI接口芯片連接。同時CPU提供外部中斷接口，實(shí)時采集SPI接口芯片的數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹袛嘈盘栒埱蟆?!-- SIPO -->