CN202837497U - 一种基于spi总线的串行开关量采集系统 - Google Patents

一种基于spi总线的串行开关量采集系统 Download PDF

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张志峰
龙宇平
黄小大
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Abstract

本实用新型公开了一种基于SPI总线的串行开关量采集系统，包括隔离、转换和CPU采集子模块。隔离模块对并行开关量信号进行抗干扰处理，转换模块将并行开关量信号转换为串行SPI传输数据，转换模块可以通过中断响应的方式，将开关量信号的变化快速通知CPU，实现实时读取。本实用新型结构简单、抗干扰性强、能保证开关量信号的可靠采集。

Description

一种基于SPI总线的串行开关量采集系统
技术领域
本实用新型涉及一种电力自动化监控保护装置开关量采集系统，特别是一种基于串行SPI总线的开关量采集系统。
背景技术
目前，电力自动化监控保护装置中的开关量采集普遍存在以下问题：
（1）需要采集大量开关量信号，但是同时主控CPU端口资源有限；
（2）装置插件间信号传递，容易受到干扰导致采集到的开关量错误；
（3）装置插件间并行信号传递，占用大量的端子信号位置；
（4）采集的开关量信号多，对应的CPU外围驱动器件较多，不利于板件的PCB设计。
实用新型内容
本实用新型的目的是，针对现有技术不足，提出一种可抗干扰、可快速工作、结构简单的基于SPI总线的串行开关量采集系统。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于SPI总线的串行开关量采集系统，它包括隔离模块、转换模块和CPU采集模块，所述隔离模块的输出端连接转换模块的输入端；所述转换模块的输出端连接CPU采集模块的输入端。
上述隔离模块采用PS2501芯片。
所述CPU采集模块采用TMS320F2812芯片。
本实用新型的有益效果是：本实用新型提供可靠的开关量信号采集方案，满足现行电力自动化监控保护装置的抗干扰的性能要求；单一性的串行数据交换接口方案，减少了信号端子的需求，简化了硬件电路的设计；带中断的SPI接口芯片，确保了电力系统保护中的开关量采集的快速性。
附图说明
图1 本实用新型的结构示意图。
图2 本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，基于SPI总线的串行开关量采集系统包括三个子模块：转换模块1、CPU采集模块2、隔离模块3。所述隔离模块3的输出端连接转换模块1的输入端；所述转换模块1的输出端连接CPU采集模块2的输入端。隔离模块3将并行开关量信号进行抗干扰处理，然后转换模块1将并行信号转换为串行传输数据输出，串行传输数据通过SPI总线经由驱动传送到CPU采集模块3，实现开关量信号的获取。
所述隔离模块3，采用PS2501芯片，主要通过光电隔离信实现开关量号进行抗干扰处理。首先通过电阻和稳压管对开关量信号电平进行降压，然后将信号经光耦隔离输出板内设计的电平。适应电力系统的需要，光耦选择高隔离耐压、高速光电转换的芯片。同时在设计中，在光耦输入端并接稳压二极管，对光耦进行耐压保护。
所述转换模块1，采用带有串行SPI接口的16位I/O扩展器的MCP23S17芯片，实现并行信号到串行信号的转换。SPI接口芯片支持最高10MHz的传输速率；三个硬件地址引脚，最多可允许总线上连接8 个器件，即在一条SPI总线上最大可以采集128路开关量；可配置的中断输出引脚，快速响应端口的电平变化，通知CPU读取变化数据，保证变位响应时间不大于1ms；工作电压- 2.7V至5.5V （-40°C 至+85°C）满足电力系统设计的常用工作电压及温度特性需求。
所述CPU采集模块2，采用了一款带SPI接口的TMS320F2812芯片，提供包括串行输入(SI)、串行输出(SO)、串行时钟(SCK)、片选(CSn)等信号，经驱动芯片与SPI接口芯片连接。同时CPU提供外部中断接口，实时采集SPI接口芯片的数据传输的中断信号请求。

Claims (3)

1.一种基于SPI总线的串行开关量采集系统，其特征在于：包括隔离模块、转换模块和CPU采集模块，所述隔离模块的输出端连接转换模块的输入端；所述转换模块的输出端连接CPU采集模块的输入端，隔离模块采集并行开关量信号，将并行开关量信号进行抗干扰处理输出，送入转换模块，转换模块将输入的并行开关量信号转换为串行SPI传输数据输出，送入CPU采集模块。
2.根据权利要求1所述的基于SPI总线的串行开关量采集系统，其特征在于：所述隔离模块采用PS2501芯片。
3.根据权利要求1所述的基于SPI总线的串行开关量采集系统，其特征在于：所述CPU采集模块采用TMS320F2812芯片。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106990352A (zh) * 2017-03-06 2017-07-28 新华三技术有限公司 开关检测装置及通信设备
CN112799322A (zh) * 2020-12-28 2021-05-14 卡斯柯信号有限公司 一种多路开关量采集与处理装置

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