基于arm的视频采集系统设计「信息采集方案」

今天带来基于arm的视频采集系统设计「信息采集方案」，关于基于arm的视频采集系统设计「信息采集方案」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

交流采样板采用拥有2个10位8路A/D转换功能的ARM芯片实现电力参数的交流采样。交流采样板主要功能是ARM将A/D转换后的数据根据运算公式经过计算，得到电压、电流、功率等电力参数，并根据这些数据完成防盗检测的功能。通过SPI总线将采集计算得到的电压、电流、功率、防盗报警等实时值传送给主板。采用基于ARM的交流采样方法进行数据采集可以达到较快的采样速度、较高的精确度和稳定性。

一、输入通道设计

（1）电压信号输入接口

采用2mA：2mA电压互感器

初级：I=300V/150KΩ=2mA

次级：Vo=500Ω*2mA=1V

三回路电压信号输入共需三个这样的输入接口。

（2）电流信号输入接口

采用5A：5mA电流互感器，将电流信号转换为电压信号输出

Vo=5mA*200Ω=1V

12回路电流信号输入共需12个这样的输入接口。

（3）正弦电压信号转换

电压、电流分别经过电压互感器、电流互感器变换后输出的都是幅值为1V的正弦电压信号。由于ARM芯片的测量范围为0~3.3V，需将有正有负的正弦电压信号电平抬高，经过处理后的电压信号范围必须在0~ 3.3V之内。

选用集成运放LM324实现信号转换。上图为运放LM324构成的同相输入加法电路来完成电压信号的转换。Up点电位由R4和R5分压得到，约为0.8V。

经过电平信号叠加得到：Vout=Vin 1.6 （V）

3路电压和12路电流输入共15路，需要15个运放，即共需4片LM324。

（4）ARM芯片选择及AD转换接口

ARM芯片选用飞利浦的LPC2134，片内拥有2个10位A/D转换器，测量范围为0~3.3V，每个通道的转换时间大于或等于2.44微秒。

ARM可通过命令控制同时启动片内的两个A/D转换器，每个A/D转换器的8个引脚输入复用，即8选1通道切换。

3路电压、12电流信号输入与A/D转换输入连接按照上图进行配置。

二、电源设计

ARM系统是 3.3V供电，需要将电源板提供的 5V降为 3.3V，选用稳压管芯片SPX1117M3-3.3将 5V稳压至3.3V。

三、SPI总线接口

SPI总线用于交流采集板与主板之间的数据通信。信号线为SCL、MOSI、MISO。

四、I2C总线

重要的校准参数和数据需要存入外部存储器EEPROM，当系统掉电后可以从外部存储器将数据读出，避免重要数据丢失。选用带有看门狗的EEPROM芯片CAT1161。CAT1161带有I2C总线接口，ARM通过操作I2C总线进行读写CAT1161。

五、串行接口

串行接口用于对每路电流和电压进行校准。信号线为RxD、TxD。

六、电参量计算公式

电压有效值公式为

将电压有效值公式离散化，以一个周期内有限个采样电压数字量来代替一个周期内连续变化的电压函数值，则

式中：ΔTm为相邻两次采样的时间间隔；um为第m-1个时间间隔的电压采样瞬时值；N为1个周期的采样点数。

若相邻两采样的时间间隔相等，即ΔTm为常数ΔT，考虑到N=(T/ΔT) 1，则有

式（1）就是根据一个周期各采样瞬时值及每周期采样点数计算电压信号有效值的公式。

同理，电流有效值计算公式如下：

计算一相有功功率的公式

离散化后为

式中：im、um为同一时刻的电流、电压采样值。

功率因数可由下式求得：cosφ=P/UI=P/S

按照以上公式计算可得出电压、电流、功率、功率因数。

七、采集板主要技术指标

a. 3回路电压信号：0-300VAC

b. 12路回路电流信号：初级电流互感器输入0-5A

即电压最大误差：±3V，电流最大误差：±0.05A；