专利名称：电力录波专用可编程数模混合isa高速采样板的制作方法
技术领域：
本实用新型属于专门针对电力系统录波分析使用的基于CPLD及FIFO的可 编程ISA总线高速采样板，具体涉及一种电力录波专用可编程数模混合ISA高 速采样板。
背景技术：
目前在电力系统录波分析中，常用的方式或工具有RAM型录波仪，电能质 量分析仪，谐波分析仪，存储型示波器，录波柜等，针对日益提高的电力系统录 波分析要求及新技术的发展，以上方式及工具存在着局限性及性能指标的不足， 主要表现为
*采用SRAM做为数据存储介质，受RAM容量限制，只能工作于硬件触 发录波方式，录波可靠性低、数据量少。前台机采录波形并通过通讯口 将数据传输至上位机进行波形显示，处理及数据分析，无法进行在线实 时显示及在线实时分析，数据传输和处理的时间长。
*电能质量分析仪工作方式为采样一计算分析一采样，即采样及数值分析 工作为异步进行，故电能质量分析仪所采集的数据为断续波型数据，电 能质量分析仪最高采样频率均在60KHz以下，电能质量分析仪的模拟量 通道数较少， 一般不会多于10个通道。
*谐波分析仪与电能质量分析仪相同，采样及数值分析为异步进行，采集 数据断续，另外，谐波分析仪的采样数据缓冲区一般都较少，所能采集存储的数据量少。谐波分析议的模拟量通道数更少， 一般为6通道或4
通理，谐波分析仪功能较为单一。 *存储型示波器产品为通用电子波形记录使用， 一般只有2 4个通道可供
选择，另外数据存储量较少。因为不是专为电力系统录波分析使用。 *录波柜专为电力系统设计，具有较多的模拟量、开关量输入。是通过大
规模的硬件开销来满足录波分析要求， 一般采用标准GGD机柜结构安
装，不具备移动性及灵活性。只可用于是电力系统运行监测录波，使用
领域及场合单一，价格高。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于电力录波及分析仪器的核心构件，解决 了现有技术中存在的问题。
为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案
本实用新型的特殊之处在于电力录波专用可编程数模混合ISA高速采样 板包括A/D转换芯片、数据存储器、D/A转换芯片、74HC245总线驱动器、比 较器；所述的74HC245总线驱动器与ISA总线相联，A/D转换芯片的一路与可 编程触发逻辑控制器件相联，另一路与比较器之间通过LM358运算放大器相联， 比较器的另一路与可编程触发逻辑控制器件相联，比较器由8位4路D/A转换 芯片构成。
上述的ISA总线采用I/O端口方式与所有数据相联。 上述的数据存储器采用IDT7205双口 FIFO数据存储器。 本实用新型的有益效果
*本实用新型的所有数据(A/D转换结果，比较器状态，开关量状态)均保存在与ISA总线直接接口的FIFO存储器中，且FIFO存储器的半满 及全满信号均与总线控制相联，可通过中断或查询等方式随时了解存储 器状态，并可随时由ISA总线接口读出数据；
*录波方式可选择连续无间断录波(数据直接写入硬盘，录波时间长短取 决于硬盘容量，采样频率及通道数)，触发录波，定时录波等，触发可 选择开关量变位(开/关)，比较器动作(大于/小于)，比较器定值软件 设定，各触发量可编程组合；
录波工作中的采样频率，通道数用户可编程；
*数据传输无延迟，录波工作中数据写入及存储器控制无需软件干预自动
完成，可在采样同时进行同步显示，分析； * 32路模拟量通道，32路比较器，15路开关量通道，可满足电力系统各
工况录波分析要求； 全板尺寸为标准工控机半长卡尺寸，可方便应用于各类基于工控机的自
动化仪器。
图1是电力录波专用可编程数模混合ISA高速采样板图2是本实用新型的录波逻辑控制CPLD图3是本实用新型的比较器定值设置控制CPLD图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。
参见图1~3,本实用新型包括A/D转换芯片、数据存储器、D/A转换芯片、 74HC245总线驱动器、比较器；所述的74HC245总线驱动器与ISA总线相联，A/D转换芯片的一路与可编程触发逻辑控制器件相联，另一路与比较器之间通 过LM358运算放大器相联，比较器的另一路与可编程触发逻辑控制器件相联， 比较器由8位4路D/A转换芯片构成。
1. 开关量输入
开关量输入由光耦完成隔离，输出可直接由ISA总线读取由示译码电路 (IOSEL)配合总线I/0读写及总线宽度控制完成随时的控制査询。触发部分将 在触发控制中说明。
2. 比较器定值设定
比较器设定由软件完成定值设定后，通过译码电路分地址由ISA总线直接 写入D/A转换芯片。比较器输出经4049电平匹配后ISA总线读取由示译码电路 (IOCMP1/IOCMP2)配合总线I/O读写及总线宽度控制完成随时的控制查询。 触发部分将在触发控制中说明。
3. 触发控制
触发控制用户针对开关量可设定开关闭合触发，开关分断触发，不触发三 种方式。针对比较器可设定大于比较器定值触发，小于比较器定值触发，不触 发三种方式。方式选择工作由可编程逻辑门阵列完成，首先通过ISA总线将方 式选择字(开关闭合/开关分断，大于定值/小于定值)写入锁存器LD中，通过 方式选择字与开关量/比较器输出进行异或操作完成数据有效选择，是否触发由 可编程逻辑门阵列完成，首先通过ISA总线将触发屏蔽字写入锁存器LD中， 通过方式选择字与开关量/比较器输出进行与操作完成触发有效选择。触发输出 通过ISA总线可供系统随时查询并可产生中断信号。
4. A/D转换A/D转换启动前首先设定转换通道数，设定通道总转换周期通过ISA总线 1/0接口写入8254中，8254通道1用于控制单通道转换周期，输出为脉冲方式， 输出脉冲用于控制启动A/D转换。同时输出脉冲做为通道切换控制一路做为 8254通道2的时钟，另一路做为通道计数器。8254通道2工作于计数方式，计 数定值为设定转换通道数。当读数溢出后停止本周期A/D转换工作。通道切换 计数器由CPLD完成，每转换完成后自动计数切入下一通道，直接做为4046通 道选择地址。8254通道3工作于定时方式，定值为全部通道的整体转换周期， 转出为电平方式，用于控制整体启动。A/D转换结束后，A/D转换完成信号做 为FIFO存储器的写入信号直接控制将A/D转换结果直接写入FIFO存储器中。 在写入FIFO整个过程中，CPLD控制将通道O做为开关量选择信号，模拟通道 地址由1开始，在模拟量通道译为内部通道号减一。整体录波结束(触发动作， 软件停止)由ISA总线控制8254工作停止。
5.数据存储
数据存储由双口 FIFO数据存储器7205完成，本存储器自带地址发生器。 数据写入由CPLD控制完成，写入信号当为写入开关量时由8254提供，当为写 入A/D结果时由A/D转换结束信号提供。为区别开关量与模拟量数据及排列模 拟量数据位置，开关量数据最高位强制为0，模拟量数据最高位强制为1，与开 关量相联的数据为模拟量通道0的转换结果。另外为减少数据量并合理压缩数 据，A/D转换结果第13位为对应通道的比较器输出结果。当存储器半满或全满 时均可对总线发出中断信号，另外存储器写入情况可由ISA总线查询。当全满 或半满时数据通过ISA总线以I/O端口方式以16位总线宽度直接读出进行下一 步处理操作。
权利要求1、电力录波专用可编程数模混合ISA高速采样板，其特征在于所述的电力录波专用可编程数模混合ISA高速采样板包括A/D转换芯片、数据存储器、D/A转换芯片、74HC245总线驱动器、比较器；所述的74HC245总线驱动器与ISA总线相联，A/D转换芯片的一路与可编程触发逻辑控制器件相联，另一路与比较器之间通过LM358运算放大器相联，比较器的另一路与可编程触发逻辑控制器件相联，比较器由8位4路D/A转换芯片构成。
2、 根据权利要求1所述的电力录波专用可编程数模混合ISA高速采样板， 其特征在于所述的ISA总线采用I/O端口方式与所有数据相联。
3、 根据权利要求1或2所述的电力录波专用可编程数模混合ISA高速采样 板，其特征在于所述的数据存储器采用IDT7205双口FIFO数据存储器。
专利摘要本实用新型涉及一种电力录波专用可编程数模混合ISA高速采样板。针对日益提高的电力系统录波分析要求及新技术的发展，现有方式及工具只能工作于硬件触发录波方式，录波可靠性低、数据量少。本实用新型包括A/D转换芯片、数据存储器、D/A转换芯片、74HC245总线驱动器、比较器；所述的74HC245总线驱动器与ISA总线相联，A/D转换芯片的一路与可编程触发逻辑控制器件相联，另一路与比较器之间通过LM358运算放大器相联，比较器的另一路与可编程触发逻辑控制器件相联，比较器由8位4路D/A转换芯片构成。本实用新型的所有数据均保存在FIFO存储器中，且FIFO存储器的半满及全满信号均与总线控制相联，可通过中断或查询等方式随时了解存储器状态，并可随时由ISA总线接口读出数据。
文档编号G05B19/04GK201388053SQ20092003216
公开日2010年1月20日 申请日期2009年3月11日 优先权日2009年3月11日
发明者苗爱农, 蔺宝生 申请人:西安安柏电气工程有限责任公司