基于DSP和CPLD的低压断路器智能控制器

2．2 脱扣电路模块设计

脱扣电路分为数字脱扣与模拟脱扣数字脱扣电路较为简单，DSP通过I／O口输出脱扣信号，经过光耦隔离放大驱动磁通线圈。模拟脱扣电路采用比较器电平鉴幅电路实现，每一相电流采用两个比较器来完成，当微处理器没有发出脱扣信号且电流信号的幅值在参考基准电压范围内，则比较器并联输出一高电平，否则为低电平。低电平信号通过脉宽检测电路，进行抗干扰处理。如果低脉冲维持一定的宽度则单稳态触发器被触发，同时输出一定宽度的脉冲通过驱动电路使磁通变换器打开，从而分断断路器。模拟脱扣电路如图3所示。

比较器电平鉴幅电路在实际应用中，由于干扰的存在，比较器的输出会出现一些不必要的窄脉冲，因此设计了脉宽检测电路用于滤除干扰尖峰引起误触发脱扣动作。在设计时，当输入脉冲宽度大于1ms时，输出32．9ms的脱扣信号；当小于1ms时，不输出脱扣信号。

模拟脱扣电路在实际应用中，上电初期的短路电流只在100 ms内起作用，其后即在DSP初始化完毕开始正常运行，模拟脱扣电路则进行特大短路电流的判断，两种不同情况，其电流定值不同。因此设计了可切换参考基准电压，即MCR分断接通电路。MCR分断接通电路在上电初期，C408两端电压较低，通过比较器输出高电平，使得T401饱和导通，因此参考基准电压降低，即模拟脱扣动作值较低，出现短路故障时，实现MCR脱扣。上电稳定后，C408两端电压升高，通过比较器输出低电平，使得T401截止，此时参考基准电压较高，在出现特大短路电流时，实现模拟脱扣，MCR脱扣电路如图4所示。

2．3 GPRS通信模块与DSP硬件接口设计

GPRS通信模块采用SIEMENS公司的MC55GPRS模块，软件原理图如图5所示。DSP芯片F2812通过外部总线接口XINTF扩展了一块带双异步串口(UART)的TL16C752B芯片，和MC55 GPRS模块相连。DSP芯片主要实现整个系统所需的协议以及监测数据的采集、中心主站的命令的解析；GPRS模块则完成无线通信功能。

3 控制器软件设计

系统软件主要完成信号采样，脱扣算法，通信处理和按键显示等功能。控制器的软件设计采用汇编语言和C语言混合编程的方法进行程序结构优化，以确保实时性。程序具有模块化和子程序化的特点，同时在程序设计中加入了抗干扰处理。主程序流程图如图6所示。

4 结语

本文详细叙述了智能控制器系统各组成部分的设计过程，并给出了具体的电路图。通过软件与硬件系统测试表明，该智能控制器能够较好地完成信号采集、无线通信和线路通断控制功能。在后续的研究中，可采用嵌入式实时多任务操作系统μC／OS-Ⅱ作为系统软件平台，实现μC／OS-Ⅱ在F2812上的移植。