基于SD卡的电能耗用记录仪设计与实现

摘 要：利用ARM处理器LPC2l48与SD卡接口，设计了一种新颖的多参数电能耗用记录仪，用于大容量耗电数据采集。该记录仪采用FAT32文件系统，可将现场各种电能耗用数据及时保存到SD卡之中。利用SD卡的良好移动性，可方便地实现与计算机的数据交换，达到现场数据采集、室内数据分析的目的。同时SD卡内保存的数据也可以由记录仪随时读取，在液晶显示器上以文本或曲线方式进行回放。

　　SD卡作为新型移动存储设备，以体积小、速度快、抗震动、通用性强的特点各受青睐。以SD卡作为存储介质来保存企业的电能耗用参数，可以有效提高数据保存的可靠性。采用SD卡结合ARM处理器LPC2l48设计的多参数电能耗用记录仪，将现场采集的各类电能耗用数据按文件方式存储到SD卡中，并且可以方便地与PC等上位机进行数据交换，从而满足现场数据采集、室内进行数据分析的要求，特别适合于长时间、大容量数据采集的场合。

　　1、系统硬件设计

　　电能耗用记录仪硬件电路如图1所示，ARM核处理器LPC2l48是整个系统的核心，其工作频率高达60 MHz，内置5l2 KB的闪存和16 KB的SRAM，并且带有SPI总线、两路A／D转换器、实时时钟等多种片内功能部件。电网中的电压电流信号通过较高精度的互感器变换成1V左右的交流信号，同时使记录仪·与强电隔离，对隔离后的交流信号进行整形、滤波之后送人LPC2148内部两路A／D转换器，完成对电压、电流、功率因数等参数的测量，LPC2148根据内部实时时钟提供的时间按高峰和低谷时段对耗电量进行分时计度，计算出瞬时电量、整点电量、总需量等参数。记录仪采用点阵图形液晶显示器作为本地显示接口，既可以文本模式显示所采集的数据，也可以图形方式显示采集数据曲线。外扩矩阵键盘用于设定数据采集间隔、采集时间等，系统根据用户设定启动数据采集，并自动将采集得到的数据存储到SD卡存储器中。

图1系统硬件框图

　　SD卡可以采用SD和SPI两种工作方式，在sPI方式下只需要4条信号线即可完成数据通信，操作简单方便，而且很容易与LPC2148的SPI总线进行接口，接口引脚说明如表1所列。作为SPI设备，SD卡的SPI通道由以下4个信号组成：CS（片选）、SCK（时钟）、Dateln（主机到卡的数据信号）和DateOut（卡到主机的数据信号）。CS是SD卡的片选信号线，在整个SPI操作过程中，必须保持低电平有效；SCK时钟用于同步；Dateln不但传输数据还发送命令；DateOut除了传输数据外，还发送应答信号。