作者：福州大學(xué)電氣工程系（350002）姜學(xué)寶 楊耿杰 陳樹棠 來源：《電子技術(shù)應(yīng)用》 基于外設(shè)事務(wù)服務(wù)器的交流采樣算法在同步 發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 摘要：一種由鎖相環(huán)cd4046和單元片機80c196kc的pts（外設(shè)事務(wù)服務(wù)器）構(gòu)成的高精度交流采樣系統(tǒng)。該系統(tǒng)能方便地實現(xiàn)對多路信號的采集，并采用頻率跟蹤技術(shù)消除電網(wǎng)基波頻率波動時的影響，簡化了外圍電路硬件，大大提高了數(shù)據(jù)采集的精度和可靠性。另外還給出它在同步發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)器中的應(yīng)用實例。 關(guān)鍵詞：鎖相環(huán) 單片機 外設(shè)服務(wù)器（pts） 交流采樣 隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，電力網(wǎng)容量不斷增大，結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，電力系統(tǒng)中自動化設(shè)備的運用越來越廣泛，而數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)則是實現(xiàn)自動化的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)采樣信號的不同，采樣可分為直流采樣和交流采樣。直流采樣采集通過電量變送器整流后的直流量，這種方法軟件設(shè)計簡單，計算方便，便于濾波，對采樣值只需作一次比例變換即可得到被測量的數(shù)值，采樣周期短；但它不能及時反映被測量的突變，有較大的時間常數(shù)，測量諧波有誤差，投資較大，維護復(fù)雜，因而在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用受到限制。交流采樣直接對變換好的5v（或0～5v）交流信號進行采樣，主要優(yōu)點是實時性好、相位失真小、投次少、便于維護；其缺點是算法復(fù)雜、精度難以提高。但是隨著微機技術(shù)和微電子技術(shù)的高速發(fā)展，交流采樣以其優(yōu)異的性能價格比，呈現(xiàn)出逐步取代直流采樣的趨勢。 在大部分由單片機構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，通過定時中斷的方式對工頻50hz的電壓信號進行均勻采樣。由于電網(wǎng)中頻率波動和諧波分量的存在，普通中斷時，cpu要執(zhí)行保持斷點轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)、保護現(xiàn)場、恢復(fù)現(xiàn)場、返回等一系列操作，cpu開銷較大。這樣在cpu任務(wù)較重或采樣數(shù)據(jù)較多時，對被測量和精度和準確度都有一定的影響。作者在研制微機勵磁調(diào)節(jié)器的過程中，充分利用intel 80c196kc單片機本身特有的一種外設(shè)服務(wù)器功能，結(jié)合cd4046鎖相環(huán)的具體應(yīng)用，大大簡化了外圍電路硬件，提高了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度和可靠性。 1 外設(shè)服務(wù)順pts原理及應(yīng)用 intel 80c196kc單片機的外設(shè)服務(wù)器pts（peripheral transaction server）利用其內(nèi)部的微代碼執(zhí)行操作，對中斷可提供一種類似于計算機dma（直接存儲器訪問）的響應(yīng)，它把一個中斷映射到相應(yīng)pts通道，由該通道產(chǎn)生一個pts周期，pts周期就像dma周期那樣插入到正常指令流中，不需要額外的軟件開銷，大大增強了cpu的中斷事處處理能力。 與中斷向量相似，pts也有一個向量表，共15個字，位于2040h～205ch，優(yōu)先級和普通中斷的優(yōu)先級相同。每個pts向量都指向一個pts控制塊（ptscb），控制塊必須駐留在內(nèi)部ram空間（1ah～1ffh）。每個控制塊包括8個字節(jié)，其首址應(yīng)能被8除盡，由控制塊來確定pts的工作方式。80c196kc提供了5種pts模式：一次傳送模式、塊傳送模式、a/d模式、his模式和hso模式。為了控制pts的工作，80c196kc內(nèi)部水平窗口1中設(shè)有兩個16位字寄存器ptssel和ptssrv，其作用如同中斷屏蔽寄存器和中斷掛號寄存器，格式完全相同，如表1所示。若要打開某一外設(shè)pts功能，只需將ptssel中的相應(yīng)位置“1”即可。綜上所述，當把某外設(shè)的pts功能打開并設(shè)置好pts控制塊時，該外設(shè)不會進入其相應(yīng)的pts中斷服務(wù)程序，而進入pts周期。cpu內(nèi)微代碼按ptscb設(shè)置的工作模式和要