基于ATMEGA128單片機(jī)的自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置設(shè)計(jì)

電壓的測(cè)量和計(jì)算涉及到交流采樣技術(shù)。交流采樣，就是直接對(duì)交流電氣信號(hào)的瞬時(shí)值進(jìn)行采樣，再用一定的數(shù)值算法求得所關(guān)心的信號(hào)參數(shù)或信息。交流采樣有異步采樣和同步采樣兩種，其中后者應(yīng)用較多。同步采樣又可以分為硬件同步(PLL鎖相環(huán)技術(shù))和軟件同步。軟件同步就是利用處理器的中斷性能跟蹤周期的變化且均勻地采樣。這就是所謂的頻率跟蹤。在數(shù)據(jù)處理方面，本文采用將正弦周期信號(hào)展開成為傅立葉級(jí)數(shù)的形式，然后再離散化，進(jìn)而求出電壓有效值。

具體而言，交流信號(hào)用 表示。下面是計(jì)算的詳細(xì)過程。

將周期信號(hào)展開成為傅立葉級(jí)數(shù)的形式：

當(dāng) 時(shí)，可以推出

由7式可以看出只要求 和 ，就可以求出基波的最大值和有效值。同理可以求出其他高次諧波的相關(guān)值。將公式2和公式3離散化，則可以在程序中實(shí)現(xiàn)計(jì)算。也就是

其中，N為同步采樣點(diǎn)數(shù)。

相角的測(cè)量有兩種實(shí)現(xiàn)途徑。一種是主要依賴硬件，軟件起輔助作用。另一種則完全依賴軟件，采用不同的算法。前者的誤差主要來自硬件，后者的誤差主要是算法所帶來的。Atmega128的16位定時(shí)器T1/C1和T3/C3均具有輸入捕獲的功能，可以利用兩者對(duì)兩側(cè)交流信號(hào)上升沿進(jìn)行捕獲，捕獲的時(shí)間差與周期進(jìn)行比較，就可以折算出兩者之間的相差。

但是，遲滯比較器的存在使輸出對(duì)輸入信號(hào)的幅值敏感 ，輸入信號(hào)幅值越大，相移越小，也就是說在電壓比較低的時(shí)候，誤差會(huì)比較大。完全依賴軟件的測(cè)量辦法很多，本裝置的實(shí)現(xiàn)方法如下：

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