諧波電能計量算法的研究及matlab仿真【畢業(yè)設(shè)計】

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(論文)</p><p><b>　　（二零 屆）</b></p><p>　　諧波電能計量算法的研究及MATLAB仿真</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 電子信息工程 &

2、lt;/p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><

3、p>　　本課題主要研究了小波變換的基本理論,為實現(xiàn)復雜工業(yè)現(xiàn)場的電能準確計量，提出了基于小波分解與重構(gòu)算法的諧波電能計量方法和基于該算法的諧波信號提取的理論，提出了一種在諧波存在的環(huán)境下基于小波變換的有功電能計量算法，并對穩(wěn)態(tài)信號和非穩(wěn)態(tài)信號分別進行有功電能計量的仿真實驗。結(jié)果證實了基于小波變換算法的有功電能計量精確度可滿足現(xiàn)行電能計量的要求，具有很高的實用價值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：諧波能量，小波

4、變換，分解與重構(gòu)，穩(wěn)態(tài)信號，非穩(wěn)態(tài)信號，MATLAB 仿真</p><p>　　Harmonic power measurement algorithm</p><p>　　and MATLAB simulation</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The main topic

5、of the basic theory of wavelet transform for the realization of complex industrial site accurate measurement of power, based on wavelet decomposition and reconstruction algorithm of the harmonic energy measurement method

6、s and algorithms based on the theory of the harmonic signal extraction proposed In the presence of a harmonic environment based on wavelet transform algorithm for active energy measurement, and signal and non-steady stat

7、e signals were measured for active energy sim</p><p>　　Keywords: Harmonic energy，Wavelet Transform，Decomposition and reconstruction，Steady-state signal，Non-stationary signal，MATLAB simulation. </p>&l

8、t;p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1選題背景及研究意義1</p><p>　　

9、1.2諧波分類及變化特點1</p><p>　　1.3諧波測量在電力系統(tǒng)中的重要性2</p><p>　　1.4諧波測量儀器3</p><p>　　1.5電網(wǎng)諧波測量方法綜述3</p><p>　　1.5.1采用模擬帶通或帶阻濾波器測量方法3</p><p>　　1.5.2快速傅里葉變換理論3</p&

10、gt;<p>　　1.5.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論4</p><p>　　1.5.4 小波變換理論4</p><p>　　1.6論文主要研究的內(nèi)容和目標4</p><p>　　1.6.1 主要研究的內(nèi)容4</p><p>　　1.6.2 目標4</p><p>　　2電網(wǎng)諧波的數(shù)學理論6</p&

11、gt;<p>　　2.1諧波的概念及相關(guān)參數(shù)6</p><p>　　2.1.1 諧波的概念6</p><p>　　2.1.2 諧波含量（電壓或電流）7</p><p>　　2.1.3 諧波含有率（HR）8</p><p>　　2.2離散傅里葉變換理論9</p><p>　　2.3快速傅里葉變換理

12、論10</p><p>　　2.4小波變換理論13</p><p>　　2.4.1小波變換13</p><p>　　2.4.2多分辨分析15</p><p>　　3基于小波變換的諧波電能測量及MATLAB仿真21</p><p>　　3.1小波的分解與重構(gòu)21</p><p>　　3

13、.2 電能的計算22</p><p>　　3.3 諧波功率的定義23</p><p>　　3.4基于MATLAB平臺的有功電能計量仿真24</p><p>　　3.4.1穩(wěn)態(tài)信號的仿真24</p><p>　　3.4.2非穩(wěn)態(tài)信號的仿真29</p><p>　　4基于ATT7022B的諧波電能測量硬件設(shè)計3

14、4</p><p>　　4.1裝置總體設(shè)計方案34</p><p>　　4.2芯片ATT7022B的結(jié)構(gòu)34</p><p>　　4.3采樣電路35</p><p>　　4.4存儲器電路36</p><p>　　4.5 SPI接口電路37</p><p>　　4.6通信轉(zhuǎn)換電路37&

15、lt;/p><p><b>　　結(jié)論38</b></p><p><b>　　參考文獻39</b></p><p>　　致謝錯誤!未定義書簽。</p><p>　　附錄1 仿真程序141</p><p>　　附錄2 仿真程序241</p><p>

16、;　　附錄3 仿真程序341</p><p>　　附錄4 仿真程序441</p><p>　　附錄5 仿真程序542</p><p>　　附錄6 仿真程序642</p><p>　　附錄7 仿真程序742</p><p>　　附錄8 仿真程序842</p><p>　　附錄9 仿真程

17、序943</p><p>　　附錄10 仿真程序1043</p><p>　　附錄11 仿真程序1143</p><p>　　附錄12 仿真程序1243</p><p>　　附錄13 仿真程序1344</p><p>　　附錄14 仿真程序1444</p><p>　　附錄15 仿真

18、程序1544</p><p>　　附錄16 仿真程序1644</p><p>　　附錄17 仿真程序1745</p><p>　　附錄18 仿真程序1845</p><p>　　附錄圖19 硬件連接圖46</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p&g

19、t;　　1.1選題背景及研究意義</p><p>　　近幾年來隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)中出現(xiàn)越來越多的非線性負荷。這些非線性負荷產(chǎn)生大量的諧波電流，造成電網(wǎng)中電壓波形的嚴重畸變，對電力系統(tǒng)中的發(fā)、變電設(shè)備、繼電保護裝置等造成了很大程度上的危害[1]。目前，在世界范圍內(nèi)，諧波污染問題已經(jīng)得到了廣泛的重視。而且，電能計量的準確性與合理性直接影響著發(fā)電企業(yè)、輸配電企業(yè)、電力用戶之間的利益。</p>

20、<p>　　諧波問題在電力系統(tǒng)中的存在是比較普遍的，對諧波問題的分析包括對畸變波形的分析方法、諧波源分析、電源諧波潮流計算及在諧波情況下對各種電氣量的測量方法等。諧波測量在諧波問題的分析中有以下幾點不可或缺的作用：a．確保設(shè)備投運后電力系統(tǒng)和設(shè)備可以安全并經(jīng)濟的運行；b．確保實際電力系統(tǒng)及諧波源用戶的諧波水平符合標準的規(guī)定；c．檢測諧波故障或異常；d．各種諧波專題測試，如諧波阻抗、諧波諧振和放大等，可以準確的測量出諧波對于線

21、性電力系統(tǒng)和設(shè)備的損害。由于諧波具有固有的隨機性、非平穩(wěn)性、非線性和影響因素的復雜性等特征，所以要對諧波進行準確的測量也并非易事，也正因此，吸引了眾多學者對此進行廣泛研究[2]。</p><p>　　在有諧波存在的電學量的測量中，以功率和電能的測量最為重要。這項工作除了與諧波測量的相關(guān)標準有關(guān)外，更與諧波、畸波的功率分類和定義有關(guān)。數(shù)字采樣測量技術(shù)（如快速傅里葉變換的數(shù)字技術(shù)和小波變換的數(shù)字技術(shù)）的發(fā)展突破了以前

22、存在的各種技術(shù)的限制，為功率和電能的測量提供了精密和快速的方法。</p><p>　　本課題對諧波的定義、產(chǎn)生及其檢測方法作重點介紹。重點研究基于FFT、小波變換等諧波檢測的方法，對不同分析方法進行仿真分析。確定出合適的諧波分析方法和諧波電能計量算法。為諧波電能監(jiān)測裝置的研究與開發(fā)提供基本的理論依據(jù)。在相關(guān)理論研究的基礎(chǔ)上，對基于DSP的諧波電能計量裝置的整體結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。</p><p>

23、;　　1.2諧波分類及變化特點</p><p>　　國際電工委員會（IEC）標準的規(guī)定，把諧波按波動性質(zhì)分為四類：</p><p>　　（1）準穩(wěn)態(tài)（慢變化）諧波。</p><p><b>　　（2）波動諧波。</b></p><p>　?。?）快速變化諧波。</p><p>　　（4）諧波（in

24、ter harmonic）和其他成分。</p><p>　　根據(jù)實測結(jié)果，電力系統(tǒng)中的諧波變化特點有兩種：</p><p>　?。?）隨機性的變化，為小周期，短間隔的不規(guī)則性的變化，反映出諧波為隨機變量的特征。</p><p>　?。?）規(guī)則性的變化，其大小隨諧波源負荷的大小、系統(tǒng)運行方式等作大周期性的變化[3]。</p><p>　　1.3

25、諧波測量在電力系統(tǒng)中的重要性</p><p>　　電網(wǎng)諧波是指對周期性交流量進行傅里葉級數(shù)分解, 得到頻率為基波頻率大于1整數(shù)倍的分量。電力系統(tǒng)諧波是重要的電能質(zhì)量指標之一。當電力系統(tǒng)中諧波含量達到一定程度時,將對電力設(shè)備帶來嚴重危害,影響電力系統(tǒng)的正常運行。對于監(jiān)測諧波或?qū)χC波進行補償而言, 確定諧波源是非常重要的。諧波對公用電網(wǎng)和其他電力系統(tǒng)的危害主要有以下幾個方面：</p><p>

26、　　（1）影響線路的穩(wěn)定運行</p><p>　　在現(xiàn)行的供配電系統(tǒng)中，一般采用電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器或晶體管繼電器檢測并保護著電力線路與電力變壓器，但當諧波含量高時，電磁式繼電器與感應(yīng)式繼電器容易使繼電保護誤動作。而晶體管斷電器雖然具有許多優(yōu)點，但是容易受諧波影響產(chǎn)生誤動。所以，諧波將嚴重影響著電網(wǎng)線路的穩(wěn)定運行。</p><p>　?。?）影響電網(wǎng)的質(zhì)量</p>&l

27、t;p>　　眾所周知，電網(wǎng)中的諧波使電網(wǎng)的電壓與電流波形發(fā)生畸變。另外相同頻率的諧波電壓與諧波電流要產(chǎn)生同次諧波的有功功率與無功功率，從而影響著電網(wǎng)的質(zhì)量。</p><p>　　（3）對電容器的危害</p><p>　　諧波使電容器端電壓增大，電容器的電流增加，使電容器損功率增加。如果諧波含量超出電容器所允許的條件，就會使電容器過電流和過負荷，使電容器異常發(fā)熱，絕緣介質(zhì)加速老化。尖項

28、波形波易在介質(zhì)中誘發(fā)局部放電，而諧波的存在往往使電壓呈現(xiàn)尖項波形，這樣將縮短電容器的使用壽命。再者，在諧波嚴重的情況下，還會使電容器擊穿。</p><p>　?。?）對電力變壓器的危害</p><p>　　諧波使變壓器的電阻損耗、導體中的渦流損耗與導體外部因漏磁引起的雜散損耗都要增加。而且諧波還會使變壓器的鐵耗增大，表現(xiàn)在鐵心中的磁滯損耗，諧波使電壓的波形變得越差，則磁滯損耗越大。除此之外

29、，諧波還導致變壓器噪聲增大。</p><p>　?。?） 對電力電纜的危害</p><p>　　諧波次數(shù)高頻率上升導致導體的交流電阻增大，使得電纜的允許通過電流減小。另外，電纜的電阻、系統(tǒng)母線側(cè)及線路感抗與系統(tǒng)串聯(lián)，提高功率因數(shù)用的電容器及線路的容抗與系統(tǒng)并聯(lián)，在一定數(shù)值的電感與電容下可能發(fā)生諧振[4]。</p><p><b>　　1.4諧波測量儀器&l

30、t;/b></p><p>　?。?）按測量原理分：模擬式測量儀器和數(shù)字式測量儀器。模擬式測量儀器是從模擬信號中測取諧波。數(shù)字式測量儀器是先對模擬信號采樣、量化為數(shù)字信號，然后經(jīng)數(shù)字處理，得到得到基波和各次諧波的幅值和相位。</p><p>　?。?）按測量功能分：諧波分析儀和頻譜分析儀。諧波分析儀只測取電網(wǎng)周期信號的各次諧波，而頻譜分析儀是在一定頻率范圍內(nèi)測取各種信號全部頻率分量的

31、幅值。</p><p>　　1.5電網(wǎng)諧波測量方法綜述</p><p>　　由于諧波具有固有的非線性、隨機性、分布性、非平穩(wěn)性和影響因素的復雜性等特征，難以對諧波進行準確測量，為此許多學者對諧波測量問題進行廣泛研究[4]。常用的一些諧波測量方法，分成以下幾個方面：</p><p>　　1.5.1采用模擬帶通或帶阻濾波器測量方法</p><p>

32、;　　最早的諧波測量是采用模擬濾波器實現(xiàn)的，其模擬并行濾波式諧波測量裝置方框圖如圖1-1所示。由圖可見，輸入信號經(jīng)放大后送入一組并行的帶通濾波器，濾波器的中心頻率f1、f2、…、fn是固定的，為工頻的整數(shù)倍，且f1<f2<…為工頻的整數(shù)倍，然后送至多路顯示器顯示被測量量中所含諧波成分及其幅值。</p><p>　　圖1-1 濾波式諧波測量裝置</p><p>　　1.5.2快速

33、傅里葉變換理論</p><p>　　傅立葉變換的諧波測量是由離散傅立葉變換過渡到快速傅立葉變換的基本原理構(gòu)成。應(yīng)用此方法的優(yōu)點是測量精度較高，功能較多，使用方便。其缺點需進行2次變換，計算量大，計算時間長，檢測結(jié)果實時性較差。當式(1-1)不成立時，即如果再采樣過程中信號頻率和采樣頻率不一樣時，會產(chǎn)生頻譜泄漏效應(yīng)和柵欄效應(yīng)，使計算出的頻率、幅值和相位不準確，誤差較大，不能滿足測量的標準，因此必須要對算法進行分析和

34、完善。</p><p>　　(1-1) </p><p>　　式中，L為正整數(shù)；T0為信號周期；TS為采樣周期；fs為采樣頻率；f0為信號頻率；</p><p>　　1.5.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論</p><p>　　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于電力系統(tǒng)諧波測量目前正處于起步階段。它主要有3方面的應(yīng)用

35、：a、諧波源辨識；b、電力系統(tǒng)諧波預測；c、諧波測量。</p><p>　　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于諧波測量主要包括以下方面：網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、樣本的確定和算法的選擇。</p><p>　　一些仿真結(jié)果表明，用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)諧波與無功電流檢測的網(wǎng)絡(luò)，不僅對周期性變化的電流具有很好的跟蹤性能，而且對各種非周期變化的電流也能進行快速跟蹤，對高頻隨機干擾也有良好的識別能力[4]。</p><

36、p>　　1.5.4 小波變換理論</p><p>　　小波分析克服了傅立葉變換在頻域完全局部化而在時域完全無局部性的缺點。小波變換能將電力系統(tǒng)中高次諧波投影到不同的尺度上，會明顯地表現(xiàn)出高頻、高次諧波信號的特性，特別是小波包具有將頻率空間進一步細分的特性，從而為諧波分析提供了可靠依據(jù)。通過對含有諧波的電流信號進行正交小波分解，可以分析電流信號的各個尺度的分解結(jié)果，并利用多分辨的概念將低頻段(高尺度)上的結(jié)果

37、看作不含諧波的基波分量?；谶@種算法，可以利用軟件構(gòu)成諧波檢測環(huán)節(jié)，且能快速跟蹤諧波的變化[5]。</p><p>　　1.6論文主要研究的內(nèi)容和目標</p><p>　　1.6.1 主要研究的內(nèi)容</p><p>　　隨著工業(yè)的發(fā)展，非線性用電負荷的日益增多，供電系統(tǒng)中諧波成分也不斷的增加。電力系統(tǒng)諧波對供電系統(tǒng)、電力設(shè)備造成危害，而且非線性用戶在用電過程中將部分

38、基波電能轉(zhuǎn)化為諧波電能，從而增加了企業(yè)的非經(jīng)營行成本。為保證準確的進行電能計量，保障電力部門的效益，所以研究在諧波存在下的電能計量方法很有必要的，盡早找到一種合理準確的電能計量算法。</p><p><b>　　1.6.2 目標</b></p><p>　　通過對諧波問題的研究，根據(jù)實際情況合理選擇以諧波分析為主的電能檢測方法，并提出以單片機為控制核心的，配以適當?shù)挠?/p>

39、件電路和軟件設(shè)計的諧波電能監(jiān)測系統(tǒng)整體方案,實現(xiàn)對諧波電流和電壓的基波和各次諧波、有效值、電能等參數(shù)的計算、顯示等功能。</p><p>　　2電網(wǎng)諧波的數(shù)學理論</p><p>　　在電力系統(tǒng)中，電壓、電流等物理量可以看作信號予以變換和處理。諧波問題包括畸變波形的分析方法、諧波源的分析、諧波的影響、電網(wǎng)諧波流的計算、諧波測量及有諧波存在時各種電量的測量。而穩(wěn)態(tài)諧波分析所涉及的主要數(shù)學工具

40、就是傅里葉變換（傅里葉級數(shù)和傅里葉變換）。傅里葉分析的結(jié)果用幅頻特性和相頻特性表征?？梢院苊黠@的看到畸變波形的各次諧波幅值和相角隨諧波次數(shù)變化的情況[6]。</p><p>　　2.1諧波的概念及相關(guān)參數(shù)</p><p>　　2.1.1 諧波的概念</p><p>　　在電力系統(tǒng)中，發(fā)電廠出線端電壓一般具有很好的正弦特性。正弦電壓可以表示為</p>&

41、lt;p><b>　　(2-1)</b></p><p><b>　　其中，—電壓有效值</b></p><p><b>　　—初相角度</b></p><p>　　—角頻率，；—周期；—頻率；</p><p>　　但在接近負荷端，電壓畸變率較大。對于某些負荷，電流波形只

42、是一個近似的正弦波。</p><p>　　根據(jù)傅里葉級數(shù)進行分解，任何周期性的畸變波形都可用正弦波形的和表示。對一個連續(xù)非正弦波形，當滿足絕對可積的的條件即狄里赫利條件</p><p><b>　　(2-2)</b></p><p>　　可以分解為傅里葉級數(shù)：</p><p><b>　　(2-3)</b

43、></p><p>　　式中n 為正整數(shù)，各次諧波成分的幅度值按以下各式計算：</p><p><b>　　直流分量</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　余弦分量的幅度</b></p><p><

44、;b>　　(2-5)</b></p><p><b>　　正弦分量的幅度</b></p><p><b>　　(2-6)</b></p><p>　　其中 n=1,2,3 …</p><p>　　還可以寫成另外的形式：</p><p><b>　　

45、（2-7）</b></p><p><b>　　或者</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　比較（2-3）、（2-7）和（2-8），可以看出傅里葉級數(shù)中各個量之間的關(guān)系</p><p><b>　　(2-9)</b></p

46、><p><b>　　； </b></p><p>　　由以上各式表明，任何周期信號只要滿足狄里赫利條件就可以分解成直流分量和許多正弦、余弦分量。這些正弦、余弦分量的頻率必定是基頻的整數(shù)倍。通常把頻率為的分量稱為基波，頻率為，，...等分量分別稱為二次諧波、三次諧波…等。顯然，直流分量的大小以及基波與各次諧波的幅度、相位取決于周期信號的波形。</p>&l

47、t;p>　　2.1.2 諧波含量（電壓或電流）</p><p>　　諧波含量為從周期性交流量中減去基波分量后所得的量。</p><p><b>　　諧波電壓含量</b></p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　式中是第n次諧波電壓</p><p

48、><b>　　諧波電流含量</b></p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　式中是第n次諧波電流。</p><p>　　2.1.3 諧波含有率（HR）</p><p>　　周期性交流量中含有的第n次諧波分量的方均根值與基波分量的方均根值之比(用百分數(shù)表示)，第n次

49、諧波電壓含有率以表示，第n次諧波電流含有率以表示[7]。</p><p>　　第n次諧波電壓含有率（Harmonic Ratio）</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　式中是第n次諧波電壓(方均根值)</p><p>　　是基波電壓(方均根值);</p><p>

50、　　第n次諧波電流含有率</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　式中是第n次諧波電流(方均根值)</p><p>　　是基波電流(方均根值);</p><p>　　周期性交流量中的諧波含量的方均根值與其基波分量的方均根值之比(用百分數(shù)表示)。</p><p>　　電

51、壓總諧波畸變率以THD表示:</p><p>　　THD=×100(%) （2-14）</p><p>　　電流總諧波畸變率以THD表示:</p><p>　　THD= (2-15) </p><p>

52、;　　2.2離散傅里葉變換理論</p><p>　　序列x(n)長度為M，定義x(n)的N點DFT為</p><p><b>　?。?-16）</b></p><p>　　式中，N稱為離散傅里葉變換區(qū)間長度，要求N M。為書寫簡單</p><p>　　令，因此通常將N點DFT表示為</p><p&g

53、t;<b>　?。?-17）</b></p><p>　　定義X(k)的N點離散傅里葉逆變換(IDFT)為</p><p><b>　?。?-18）</b></p><p>　　有限長序列在數(shù)字信號處理是很重要的一種序列，當然可以用Z變換和傅里葉變換來研究它，但是，可以導出反映它的"有限長"特點的一種有

54、用工具是離散傅里葉變換(DFT)。離散傅里葉變換除了作為有限長序列的一種傅里葉表示法在理論上相當重要之外，而且由于存在著計算離散傅里葉變換的有效快速算法，因而離散傅里葉變換在各種數(shù)字信號處理的算法中起著核心的作用。</p><p>　　從物理意義上來說，傅里葉變換實際上是把波形分解成許多不同頻率的正弦波的疊加和。為了能夠重構(gòu)，要適當?shù)倪x取采樣頻率（采樣周期T）。當然，當滿足某種限制時，就有可能通過有限個采樣點來確

55、定這些樣值點所代表的函數(shù)。這種限制就是乃奎斯特（Nyquist）抽樣定理：當?shù)念l帶受到限制時，要想準確的恢復，必須以大于其最高頻率的二倍的頻率來采樣。如果采樣頻率低于其最高頻率的二倍，將造成頻譜重疊，造成信息的損失[9]。</p><p>　　然而，傅里葉變換存在著明顯的缺陷即無時間局部信息。就是說，信號任何時刻的微小變化都會牽動整個頻譜；反過來，任何有限頻段上的信息都不足以確定在任意時間校范圍函數(shù)。比如，對于一

56、個低頻信號，如果給它在某一時刻增加一個沖擊，那么它的頻譜就會立刻變成寬帶頻譜。然而，根據(jù)這個寬帶頻譜只能辨別出信號中存在著沖擊，無法確定這個沖擊發(fā)生的時間位置。這表明，傅里葉變換分析法雖然有很強的頻域定位和頻率局域化的能力，但是沒有時間定位和時間局域化的能力[9]。</p><p>　　2.3快速傅里葉變換理論</p><p>　　當有N個采樣點時，采用DFT變換，每計算一個頻譜的離散值就

57、要做N次復數(shù)相乘和N-1次復數(shù)相加運算，計算全部N個點的頻譜值就需要做個乘法和N(N-1)次加法運算。</p><p>　　1965年，庫利（J.W.Cooley）和圖基（J.W.Tukey）提出了快速傅里葉變換算法（FFT），計算全部N個點的頻譜值就需要做個乘法和次加法運算，大大節(jié)省了運算時間。FFT算法的問世是數(shù)字信號處理發(fā)展史上的一個轉(zhuǎn)折點[10]。</p><p>　　對信號進行N

58、次采樣，采樣率，采樣信號的時域表示，其中0<n<N-1,相鄰采樣間隔為，對這N個采樣點進行離散傅里葉變換，表達式如下： （2-19）</p><p>　　其中 k=0,1,2,3…,N-1 ; </p><p>　　FFT算法要求采樣的點數(shù)N必須是2的整數(shù)冪，即（L為整數(shù)），如果不滿足這個條件，可以人為的加上若干零值點，使之達到這一要求。這種N為2的整數(shù)冪的F

59、FT也稱基-2FFT。因此，快速傅里葉變換的發(fā)展方向有兩個：一個是N等于2的整數(shù)冪的算法，如基-2算法、基-4算法等；另一個是N不等于2的整數(shù)冪的算法。</p><p>　　最常用的是基-2算法和基-4算法，但他們又各有優(yōu)勢，基-2算法變換的程序代碼較少，但耗時較長，整周期的采樣點數(shù)是2的整數(shù)冪；而基-4算法的程序代碼較多，但耗時較短，整周期的采樣點數(shù)是4的整數(shù)冪。</p><p>　　基

60、-2算法又分為兩種：</p><p>　?。?）按時間抽選（DIT）的基-2 FFT算法（庫利—圖基算法）：將時域序列按時間下標的n的奇、偶分成兩組來分解DFT，層層下分直到兩點的DFT為止。</p><p>　　(2) 按頻率抽選（DIF）的基-2 FFT算法（桑德—圖基算法）：將頻域序列按頻率下標k的奇、偶分成兩組來分解DFT，層層下分直到兩點的DFT為止。兩種方法類似，按時間抽選（D

61、IT）的基-2 FFT算法比較常用，下面來介紹這種方法的原理。</p><p>　　將的序列（n=0,1,2,…,N-1）先按n的奇偶分成以下兩組：</p><p>　　r=0,1,.... (2-20)</p><p><b>　　則可將DFT化為</b></p><p>　　利用系數(shù)

62、的可約性,即,則上式可表示成</p><p><b>　?。?-21）</b></p><p>　　式中和分別是和的N/2點的DFT：</p><p><b>　?。?-22）</b></p><p><b>　　（2-23） </b></p><p>

63、　　由（2-25）可看出，一個N點的DFT已分解成兩個N/2點的DFT,它們按（2-25） 又組合成一個N點的DFT。但是，和以及和都是N/2點的序列，即r,k滿足r,k=0,1,.... 。而卻又N點，而（2-25）計算只是得到前半部分的結(jié)果，要用和來表達全部的的值，還必須應(yīng)用系數(shù)的周期性， ,即可以得到：</p><p><b>　　(2-24)</b></p><p

64、>　　同理可得 （2-25）</p><p>　　(2-28)、（2-29）說明了后半部分k值（N/2kN-1）所對應(yīng)的，分別等于前半部分k值（0k N/2-1）所對應(yīng)的和。 再考慮的性質(zhì)： (2-26)</p><p>　　這樣，把(2-28)、（2-29）、(2-30)

65、代入（2-25），就可將表達為前后兩部分：</p><p>　　前半部分（k=0,1,... ）</p><p><b>　?。?-27）</b></p><p>　　后半部分（k=…. ）</p><p>　　k=0,1,.... （2-28） </p><p>　　這樣，只要求出0到（

66、N/2-1）區(qū)間的所有和 的值，就求出了0到(N-1)區(qū)間內(nèi)的所有的值,如圖2-1的8點DFT一次時域抽取分解運算 的蝶形圖。</p><p>　　圖2-1 8點DFT一次時域抽取分解運算流圖</p><p>　　這樣就大大節(jié)省了運算時間。直接計算N點DFT的復數(shù)乘法次數(shù)為N2，復數(shù)加法次數(shù)為(N-1)N。隨著N點數(shù)的增多，DIT-FFT算法所表現(xiàn)的優(yōu)勢愈發(fā)明顯。</p>

67、<p><b>　　2.4小波變換理論</b></p><p>　　小波這一術(shù)語，顧名思義，“小波”就是小區(qū)域、長度有限、均值為0的波形。傳統(tǒng)的信號理論，是建立在Fourier分析基礎(chǔ)上的，而Fourier變換作為一種全局性的變化，其有一定的局限性，而小波分析克服了這種局限性。與Fourier變換相比，小波變換是空間(時間)和頻率的局部變換，即是一種窗口大?。ù翱诿娣e）固定但其形狀

68、可變時間窗和頻率窗都可改變的時頻局部化分析方法，很適合探測正常信號中夾帶的瞬態(tài)反?，F(xiàn)象，能有效地從信號中提取信息，所以被稱為分析信號的“顯微鏡”[11]。</p><p><b>　　2.4.1小波變換</b></p><p><b>　?。?）連續(xù)小波變換</b></p><p><b>　?。?-29）<

69、;/b></p><p>　　假定,為了由連續(xù)小波變換式（2-33）重構(gòu)，需要滿足容許性條件 </p><p><b>　?。?-30）</b></p><p>　　如果,那么是連續(xù)的，則由式（2-34）推出，或者</p><p><b>　?。?-31）</b></p><

70、;p>　　如果滿足容許性條件（2-34），則稱函數(shù)系為一個基小波，其中，；；稱為尺度因子；稱為平移因子。參數(shù)和都是連續(xù)變化的。相應(yīng)的（2-33）稱為關(guān)于這個基小波的連續(xù)小波變（或積分小波變換）。</p><p>　　連續(xù)小波變換（2-33）也可以寫成內(nèi)積表達式形式：</p><p><b>　　（2-32）</b></p><p>　　可

71、以以尺度的概念去理解，當增大時，表示以伸展了的波形去衡量整個；當減小時，表示以壓縮了的波形去衡量局部，大的比例因子看全局而小的比例因子看局部（細節(jié)）。這一性質(zhì)稱為“變焦距”性質(zhì)[12]。</p><p>　　從另一種角度去看，越小，對應(yīng)的是高頻率，時間分辨率越高。所以，分析高頻信號時，應(yīng)當采用窄的分析窗口。由于小波變換的分析窗口的面積恒定，窗口變窄，窗口的高度必然增加，即頻率的定位能力和頻域的分辨率要降低。<

72、;/p><p>　　連續(xù)小波變換還具有一個重要的性質(zhì)，即等Q性質(zhì)：小波的帶通濾波器的帶寬和中心頻率成正比 </p><p>　　是常數(shù) （2-33）</p><p>　　即濾波器有一個恒定的相對帶寬，稱之為等Q結(jié)構(gòu)。這樣一來，小波變換讓和在同一時頻平面變化，稱之為多分辨分析。</p><p

73、><b>　?。?）離散小波變換</b></p><p>　　a、在連續(xù)小波變換中，考慮族，由于基函數(shù)的等Q性質(zhì)，需要對參數(shù)也做等Q結(jié)構(gòu)離散化，為了方便，只限制取正值，所以容許條件變成，在二進小波變換中，只取為一些離散的值，，；增大時延遲時間間隔也增大，這時，對于固定的伸縮步長，可選取，；在時，取固定（）整數(shù)倍離散化 是很自然的，當然要取使“覆蓋”整個實軸，故取。</p>

74、<p><b>　　現(xiàn)在提出兩個問題：</b></p><p>　　離散小波系數(shù)完全特征化嗎？</p><p>　　任一函數(shù)能寫為“基本建筑塊” 的一種疊加嗎？</p><p>　　對于參數(shù)離散化的子波基函數(shù)，有小波系數(shù)，所以只要能找到，，信號的重建</p><p><b>　　（2-34）<

75、/b></p><p>　　b、提到重構(gòu)（完全特征化），必須提到小波框架的概念，為了由得到一個數(shù)值穩(wěn)定的重構(gòu)算法，要求構(gòu)成一個框架。如果構(gòu)成一個框架，可求得由重構(gòu)的一個算法。對于這個算法框架界的比是重要的。</p><p>　　由小波系數(shù)所代表的能量滿足</p><p><b>　?。?-35）</b></p><p&

76、gt;　　其中，是信號的能量，A,B稱為框架界。</p><p><b>　　c、規(guī)范正交小波</b></p><p>　　若，其他情況結(jié)果為0，這種情況即正交歸一。則任意信號可以表示成</p><p><b>　?。?-36）</b></p><p>　　2.4.2多分辨分析</p>

77、<p>　　(1) 尺度函數(shù)的概念</p><p>　　尺度函數(shù)經(jīng)過平移得到的函數(shù)定義為：</p><p>　　,； (2-37)</p><p>　　若信號可以由線性表示，則存在</p><p><b>　　(2-38)</b></p><p>

78、;　　若由尺度函數(shù)經(jīng)過平移和壓縮而得到的不同尺度下的尺度函數(shù)定義為:</p><p><b>　　(2-39)</b></p><p>　　一般來說，以來表示分辨率，越大（尺度值越小，說明信號波形被壓縮的越厲害），分辨率越高[13]。</p><p><b>　　可以分析知道：</b></p><p&g

79、t;　　當時，即尺度減小一半，信號波形被壓縮一半，則分辨率提高了一倍。</p><p><b>　　當 時，則分辨率。</b></p><p>　　當時，即尺度增大一半，信號波形被伸展一半，則分辨率下降了一倍。</p><p><b>　　當時，則分辨率。</b></p><p>　　由于信號在時域

80、上比更窄，所以可以表達更多的信號，也就是說所構(gòu)成的信號空間要比信號所構(gòu)成的信號空間大。用數(shù)學表達式可以表示成</p><p>　　； </p><p><b>　　同樣就得到：</b></p><p><b>　　(2-40)</b></p><p>　　由上式容

81、易知道，由高分辨率尺度信號所構(gòu)成的信號空間包含了低分辨率尺度信號所構(gòu)成的信號空間。也就是說：</p><p><b>　　若存在 </b></p><p><b>　　則必存在 </b></p><p>　　這表明，如果信號可以由尺度函數(shù)線性表達，那么這個信號必然也可以由線性表達。簡單的說，就是低分辨率信號可以由高分

82、辨率信號線性表達。</p><p>　?。?）由尺度函數(shù)到多分辨分析</p><p><b>　　由以上分析，</b></p><p>　　（2-41） </p><p>　　其中，是尺度濾波器（scaling filter）單位脈沖響應(yīng)。根據(jù)信號空間的概念，尺度函數(shù)可以定義小波函數(shù)，而后再由小波函數(shù)經(jīng)過平移和

83、尺度展縮得到小波信號 （2-42）</p><p>　　小波信號設(shè)計為尺度信號的正交信號，即：</p><p><b>　?。?-43）</b></p><p><b>　　定義：，</b></p><p><b>　　則可以得到：</b><

84、/p><p>　　（表示正交和） (2-44)</p><p>　　若小波函數(shù)且，則，由于小波函數(shù)屬于尺度函數(shù)張成的信號空間，說明可以由線性表示。這就是小波函數(shù)的多分辨分析方程：</p><p><b>　　(2-45)</b></p><p>　　其中，為小波函數(shù)系數(shù)</p>&l

85、t;p>　　若尺度函數(shù)與小波函數(shù)滿足正交性 即</p><p><b>　　(2-46)</b></p><p>　　則小波函數(shù)系數(shù)與尺度函數(shù)系數(shù)滿足</p><p><b>　　(2-47)</b></p><p>　　當為有限長序列，且長度N為偶數(shù)時，則有</p><p

86、><b>　　(2-48)</b></p><p><b>　　（3）的多分辨逼近</b></p><p>　　用表示所有能以分辨率逼近空間函數(shù)的集合，為的子空間：</p><p>　　令（j=….-2,-1,0,1,2,…）是中一個函數(shù)子空間序列，則滿足以下條件性質(zhì)：</p><p><

87、;b>　　單調(diào)性： </b></p><p><b>　　逼近性：，</b></p><p><b>　　伸縮性：</b></p><p><b>　　平移不變性：</b></p><p>　　滿足以上性質(zhì)的空間集合稱為以不同分辨率的的多分辨逼近[14]。&

88、lt;/p><p><b>　　對存在，</b></p><p><b>　　（2-49）</b></p><p>　　即原信號的分辨率為的逼近。</p><p>　　把分解于規(guī)范正交基的一組系數(shù)，就是上述內(nèi)積所表示的那樣，以記之，</p><p><b>　?。?-5

89、0）</b></p><p>　　稱為的分辨率為的離散逼近。</p><p>　　（4）原始信號的分解及電力系統(tǒng)干擾的檢測</p><p>　　1） 對于原始信號分解的概念，可以理解成使此原始信號通過一帶限濾波器，得到信號的粗分辨逼近（粗略信息），這部分其實就是尺度信號，與原信號的差是喪失了一部分高頻分量（精細信息），這部分是小波信號所以</p&g

90、t;<p>　　原始信號=“粗略信息”+“精細信息”</p><p>　　而精細信息可以采用高通濾波器來獲得。分解過程如圖2-2：</p><p><b>　　圖2-2</b></p><p>　　所以信號的小波分解，就是把一個混頻信號分解為若干個互不重疊的頻帶的信號，這樣就完成了濾波和檢波的功能。如果再對低頻部分（粗略信息）進行

91、小波分解，又可獲得粗略部分的“粗略信息”和“精細部分”，以此類推，將對信號逐層分解。</p><p>　　由以上分析，原始信號分解為粗略部分和精細部分，并且通過不同帶寬的帶通濾波器（高通濾波器和低通濾波器），依次分離下去，便可以從原始信號中區(qū)分出干擾，從而能單獨的分析它們。</p><p>　　可以設(shè)是原始信號的離散逼近，利用多分辨技術(shù)（分辨率分別為=1,1/2,1/4,1/8…）,在尺度

92、1分解信號是和，其中和是小波交換系數(shù)的正交信號的粗略部分和精細部分。它們定義：</p><p><b>　　（2-51）</b></p><p><b>　　（2-52）</b></p><p>　　式子中的，是相關(guān)的濾波器。下一級分解是以為基礎(chǔ)，信號的二度分解為：</p><p><b>

93、;　?。?-53）</b></p><p><b>　　（2-54）</b></p><p>　　高尺度分解如上述方法。多分辨分析（MSD）可以用下圖2-3描述：</p><p>　　圖2-3多分辨分析圖解</p><p>　　圖2-4表明，信號用和分解為和，這些濾波器使用分析信號確定小波。如果選擇系數(shù)為4的

94、濾波器和，那一個用的是叫4濾波系數(shù)的Daubechies 小波（簡稱Daub4）。濾波器和形成一個尺度函數(shù)和小波函數(shù)的族，所以就得到（2-45）式和（2-49）式。由于因數(shù)2的分樣，因此和的分析時間僅是的一半。如果有N個采樣點，那么信號和在同一個觀察周期，將有N/2個采樣點。</p><p>　　在時間上對干擾的定位非常明了，因為它僅使用了一個濾波器和一次二分樣。（2-55）和（2-56）中檢測和定位的物理過程被

95、描述為</p><p><b>　　（2-55）</b></p><p><b>　?。?-56）</b></p><p>　　其中，這里被認為是仿造的信號，是由尺度函數(shù)在尺度為0時的的線性組合，這樣一來，一些干擾在也像在里出現(xiàn)一樣。代入（2-45）和（2-49）到（2-59）和（2-60）產(chǎn)生</p>&l

96、t;p><b>　?。?-57）</b></p><p><b>　?。?-58） </b></p><p>　?。?-61）中，是低通濾波器，所以是采樣的正交信號的粗略部分，（2-62）中，有意帶通濾波響應(yīng)，所以只包含了信號的高頻部分。正交信號被分解成粗略部分和精細部分。精細部分清楚的指出了干擾事件的發(fā)生情況，這就達到了檢測干擾的作用[1

97、5]。</p><p>　　3基于小波變換的諧波電能測量及MATLAB仿真</p><p>　　從第二章的小波變換的分析理論中，對給定的原始信號可以分解成含有其成分的的小波級數(shù)，這些級數(shù)代表在特殊時間和特殊頻帶上的原始信號的分量。然而在電能測量中，實時電壓（電流）采樣點序列進行正交小波變換，由于每個電壓（電流）的子帶都定義在時頻域中，因此在通過電壓（電流）的各子帶分量小波變換系數(shù)計算各分量

98、功率。在三相電力系統(tǒng)中，每相功率和電能的分量在各個小波級上被累加（因為各子帶成分是正交的）就是電壓（電流）的總平均功率[16]。</p><p>　　用來產(chǎn)生小波變換的的對偶高通和低通濾波器的滑離特性對導出的各個子頻帶（小波級數(shù)）的精度起著決定性的作用。因為IIR濾波器的性能比同等復雜的FIR類的濾波器性能優(yōu)越，所以使用IIR濾波器就可以很好的將原始信號按頻率分成不同的小波級數(shù)[17]。</p>&

99、lt;p>　　3.1小波的分解與重構(gòu)</p><p>　　根據(jù)正交基的歸一性，并由和的分解關(guān)系可以得到：</p><p>　　，其中 （3-1）</p><p>　　，期中 （3-2）</p><p>　　對于給定的函數(shù)的小波系數(shù)在第二章中已經(jīng)敘述。那么在時段和級上的小波系數(shù)

100、是</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　所以對于給定的電壓信號和電流信號，可以分解為</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　　其

101、中，，</b></p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　　其中，，</b></p><p>　　尺度表示經(jīng)級分解后從原始信號中可分解出的基波分量[18]。小波多分辨率信號分解的計算原理如圖3-1</p><p>　　圖3-1小波多分辨率信號分解的計算原理

102、圖</p><p>　　反過來，可以由得到基波分量和得到諧波分量，重構(gòu)原信號。</p><p><b>　　3.2 電能的計算</b></p><p>　　小波函數(shù)和尺度函數(shù)的正交性質(zhì)，得到電壓、電流有效值和功率的計算公式[19]：</p><p>　　，， （3-7）</p><p>　　根

103、據(jù)（3-5）和（3-6）代入上式：</p><p><b>　　（3-8）</b></p><p><b>　?。?-9）</b></p><p><b>　　（3-10）</b></p><p>　　這里，是最低頻帶的有效值，是每個子頻帶或小波分解層（小于）的有效值；是最低頻

104、帶的功率值，是每個子頻帶或小波分解層（小于）的功率值。</p><p>　　3.3 諧波功率的定義</p><p><b>　　（3-11） </b></p><p><b>　?。?-12）</b></p><p><b>　?。?-13）</b></p>&

105、lt;p>　　式（3-13）中的第一項為同次諧波產(chǎn)生的功率分量</p><p><b>　?。?-14）</b></p><p>　　其在一個周期內(nèi)的平均值</p><p><b>　?。?-15）</b></p><p>　　式（3-13）中的第二項為不同次諧波產(chǎn)生的功率分量</p&g

106、t;<p><b>　?。?-16）</b></p><p><b>　　其周期平均功率</b></p><p>　　因此，可以用求平均瞬時功率的方法來計算諧波下的有功功率</p><p><b>　　（3-17）</b></p><p><b>　　諧

107、波總的有功功率</b></p><p><b>　?。?-18）</b></p><p>　　3.4基于MATLAB平臺的有功電能計量仿真</p><p>　　本文采用MATLAB平臺作為仿真工具，MATLAB自帶的工具箱包含各種功能小波分析函數(shù)，可以方便的實現(xiàn)各種小波分析。仿真信號的基波頻率是50HZ,采用3層小波包變換，取40個

108、基波周期內(nèi)的仿真輸入信號，采樣頻率=800HZ[20]。</p><p>　　表3-1給出了具有離散值的小波系數(shù)、頻帶以及包含在這些頻帶內(nèi)的附加諧波。表中是尺度級別，其余的都是小波級[21]。</p><p>　　表3-1 尺度、頻帶以及對應(yīng)頻帶上的各次諧波</p><p>　　3.4.1穩(wěn)態(tài)信號的仿真</p><p>　　設(shè)輸入的穩(wěn)態(tài)仿真

109、信號和含有3，5,7次諧波，即</p><p>　　（3-19） </p><p><b>　?。?-20）</b></p><p>　　圖3-2至圖3-7分別對原始電壓信號，原始電流信號作單尺度一維小波的分解，各頻率的原信號的仿真和對各頻率信號的重構(gòu)，穩(wěn)態(tài)信號的有功電能計量仿真結(jié)果如表3-2所示。仿真結(jié)果如下：</

110、p><p>　　圖3-2 電壓信號單尺度一維小波的分解</p><p>　　圖3-3基波和3,5,7次諧波電壓原始信號</p><p>　　圖3-4 重構(gòu)基波和3,5,7次諧波電壓信號</p><p>　　圖3-5 電流信號單尺度一維小波的分解</p><p>　　圖3-6 基波和3，5,7次諧波電流原始信號</p

111、><p>　　圖3-7 重構(gòu)基波和3,5,7次諧波電流信號</p><p><b>　　表3-2</b></p><p>　　表3-2 穩(wěn)態(tài)信號的有功電能仿真實驗數(shù)據(jù)</p><p>　　3.4.2非穩(wěn)態(tài)信號的仿真</p><p>　　設(shè)輸入的非穩(wěn)態(tài)仿真信號和含有3，5,7次諧波，即</p>

112、;<p><b>　　（3-21）</b></p><p><b>　?。?-22）</b></p><p>　　圖3-7至圖3-11分別對各頻率的原信號的仿真和對各頻率信號的重構(gòu)，非穩(wěn)態(tài)信號的有功電能計量仿真結(jié)果如表3-3所示。仿真結(jié)果如下：</p><p>　　圖3-8基波和3,5,7次諧波電壓原始信號&

113、lt;/p><p>　　圖3-9 重構(gòu)基波和3,5,7次諧波電壓信號</p><p>　　圖3-10 基波和3，5,7次諧波電流原始信號</p><p>　　圖3-11 重構(gòu)基波和3,5,7次諧波電流信號</p><p><b>　　表3-3</b></p><p>　　4基于ATT7022B的諧波

114、電能測量硬件設(shè)計</p><p>　　本課題研究的是如何在諧波影響下對電能的準確計量。本設(shè)計是基于ATT7022B芯片, ATT7022B是一顆高精度三相電能專用計量芯片，適用于三相三線和三相四線應(yīng)用。ATT7022B集成了六路二階sigma-delta ADC、參考電壓電路以及所有功率、能量、有效值、功率因數(shù)以及頻率測量的數(shù)字信號處理等電路。</p><p>　　4.1裝置總體設(shè)計方案&

115、lt;/p><p>　　圖4-1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　上圖中，電壓信號和電流信號是從電網(wǎng)中獲取，并經(jīng)電流/電壓互感器和運算放大器調(diào)理成適合A/D轉(zhuǎn)換的電壓后，輸入到A/D轉(zhuǎn)換芯片中，A/D轉(zhuǎn)換芯片將模擬輸入信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出信號送入到ATT7022B中進行處理。與單片機的接口部分，ATT7022B與單片機的有6條連線，其中4條是SPI口線CS、SCLK、DIN、DOUT，一條

116、ATT7022B的復位控制線，一條與信號線SIG相連。</p><p>　　4.2芯片ATT7022B的結(jié)構(gòu)</p><p>　　ATT7022B內(nèi)部的電壓監(jiān)測電路可以保證加電和斷電時正常工作，提供了SPI接口，方便與外部MCU之間進行計量參數(shù)以及校表參數(shù)的傳遞。支持全數(shù)字域的增益、相位校正。有功、無功電能脈沖輸出CF1、CF2，可以直接接到標準表進行誤差校正，而CF3、CF4輸出基波/諧

117、波下的有功和無功電能脈沖或者RMS、PQS視在電能脈沖。如圖4-2所示的其內(nèi)部框圖。</p><p><b>　　4.3采樣電路</b></p><p>　　三相計量芯片ATT7022B的采樣電壓可采用電壓互感器方式，采樣電流可采用電流互感器方式，將芯片與電網(wǎng)進行了隔離，從而可以獲得良好的抗干擾性能。VxP和VxN輸入電路中1.2k和電容0.01uF構(gòu)成了抗混疊濾波器

118、，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)講究對稱，并采用了溫度性能較好的元器件，從而保證了整個系統(tǒng)獲得良好的溫度特性。</p><p><b>　　圖4-4 采樣電路</b></p><p><b>　　4.4存儲器電路</b></p><p>　　我們使用24C64來作為外接存儲器，它是一種串行非易失性記憶體，可以得知它的引腳圖：</p&g

119、t;<p>　　圖4-5 24C64的引腳定義圖</p><p>　　其中，A0-A2用來設(shè)置芯片的器件地址，當同一總線上有多個器件時，可以通過設(shè)置A0-A2引腳的值來確定器件地址。SDA為串行數(shù)據(jù)引腳，用于在芯片讀寫時輸入或輸出數(shù)據(jù)或地址等，這個引腳是雙向的，它是漏極開路的，使用時需要加一個上拉電阻。SCL引腳是器件的串行同步時鐘信號的輸入，若器件使用在單片機系統(tǒng)中，那么SCL引腳應(yīng)由單片機控制，

120、根據(jù)單片機的程序要求生成串行同步時鐘信號來控制總線的存取。WP引腳是寫保護腳，當WP引腳接入高電平時，芯片數(shù)據(jù)均處于禁止寫入狀態(tài)，當WP引腳接地時，芯片處于正常的讀寫狀態(tài)。當一個電路要求正常使用時，是不允許程序修改存儲器中的數(shù)據(jù)的，只有在維護設(shè)置才可以進行修改，這時可以在電路上設(shè)置WP跳線或用微處理器對WP進行控制，這樣只有在特定的電路狀態(tài)下才可以更改到數(shù)據(jù)。VDD接電源5V。</p><p>　　將24c64的

121、SCL和SDA引腳分別加上拉電阻后接到單片機的P10和P11，由程序控制其讀寫。</p><p>　　圖4-6 存儲器電路</p><p>　　4.5 SPI接口電路</p><p>　　SPI傳輸信號時可能會受到干擾，出現(xiàn)抖動，可以在SPI信號線上串聯(lián)一個電阻，阻值為10-100。這個電阻與IC輸入端的寄生電容一起構(gòu)成了低通濾波器，可消除SPI接口上信號的振蕩。若

122、數(shù)字輸入端的內(nèi)部電容不夠大，還可以在這個輸入端加一個10pF左右的電容。從電阻的另一端接出至單片機的P13-P16引腳。</p><p>　　圖4-7 SPI接口電路</p><p><b>　　4.6通信轉(zhuǎn)換電路</b></p><p>　　在異步串行通信中應(yīng)用比較廣的標準總線是RS-232C，但它的電平規(guī)定為在-3V~-15V之間的任意電平