專利名稱：一種基于spi總線的串行開關(guān)量采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實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(I)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。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是，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)。為實現(xiàn)上述目的，本實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。本實用新型的有益效果是本實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；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。

圖1本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2本實用新型的電路原理圖。
具體實施方式
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I的輸入端；所述轉(zhuǎn)換模塊I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I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，實現(xiàn)并行信號到串行信號的轉(zhuǎn)換。SPI接口芯片支持最高IOMHz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Ims ;工作電壓-2. 7V至5. 5V (-40° C至+85° C)滿足電力系統(tǒng)設(shè)計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(S0)、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，實時采集SPI接口芯片的數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹袛嘈盘栒埱蟆?br> 權(quán)利要求1.一種基于SPI總線的串行開關(guān)量采集系統(tǒng)，其特征在于包括隔離模塊、轉(zhuǎn)換模塊和(PU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，隔離模塊采集并行開關(guān)量信號，將并行開關(guān)量信號進(jìn)行抗干擾處理輸出，送入轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換模塊將輸入的并行開關(guān)量信號轉(zhuǎn)換為串行SPI傳輸數(shù)據(jù)輸出，送入CPU采集模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SPI總線的串行開關(guān)量采集系統(tǒng)，其特征在于所述隔離模塊采用PS2501芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SPI總線的串行開關(guān)量采集系統(tǒng)，其特征在于所述CPU采集模塊采用TMS320F2812芯片。
專利摘要本實用新型公開了一種基于SPI總線的串行開關(guān)量采集系統(tǒng)，包括隔離、轉(zhuǎn)換和CPU采集子模塊。隔離模塊對并行開關(guān)量信號進(jìn)行抗干擾處理，轉(zhuǎn)換模塊將并行開關(guān)量信號轉(zhuǎn)換為串行SPI傳輸數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換模塊可以通過中斷響應(yīng)的方式，將開關(guān)量信號的變化快速通知CPU，實現(xiàn)實時讀取。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾性強(qiáng)、能保證開關(guān)量信號的可靠采集。
文檔編號G01R31/327GK202837497SQ20122051166
公開日2013年3月27日 申請日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
發(fā)明者張志峰, 龍宇平, 黃小大 申請人:華自科技股份有限公司