极管（LED），使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。

光耦合器的主要优点是：

信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高。

表3.2 TLP521-2参数表

通道数 隔离电压 输出类型 输入电流 输出电压 针脚数 光电耦合器类型 封装类型 工作温度范围 正向电压 Vf 最大 电压, Vceo 电流, If 平均

2 2500V 晶体管 50mA 55V 8 晶体管输出 DIP-8 -55-100 1.3V 55V 5mA - 14 -

3.2电源的设计

3.2.1本设计中电源的概述

本设计共有三套电源，其一为DSP专用电源，由DSP开发板提供;其二为继电器执行机构专用电源，继电器执行机构专用电源为型号为T-50B的直流稳压电源和24V稳压电源，输出电压分别为5V和24V,5V用于继电器943-1C-5DS线圈供电，24给中间继电器供电；其三为测控单元专用电源，由型号为T-50B的直流稳压电源提供。

电源选择依据：①DSP开发板可以直接给DSP提供电源，无需另外加设电源。②继电器943-1C-5DS以及测控单元所用电源是5VDC，考虑到实验室现有情况，采用T-50B的直流稳压电源。③24v继电器需要采用24VDC，实验室由24V直流电源。

3.3 CPU的选择

在煤矿井下防越级跳闸设计中的测控单元，一般都需要速动性好、可靠性高的CPU。根据实验室现有的条件，我们选择DSP TMS320F2812作为处理器芯片，现对其作如下简要介绍。

3.3.1 TMS320F2812简述

TMS320F2812高速的运算能力、强大的实时处理能力和高度集成化的设计结构，使得它在控制领域内得到了人们的青睐。TMS320F2812的内核是32位的定点内核，最高主频为150MHz，它具有高度集成的外设结构，在芯片内集成大量的外设，其中包括：事件管理器EVA/EVB、16通道（包含两个高性能的采样保持单元）12位模数转换器ADC、看门狗定模块WatchDog、通用输入/输出多路复用器GPIO、多通道缓冲串行接口McBSP、增强型CAN总线接口、两个串行通信接口SCIA/SCIB、高性能串行外设接口SPI等。

TMS320F2812还有以下特点：

● TI公司C2000系列DSP中第一个32位的定点内核的DSP芯片； ● 内部含有3个可编程的32位定时器；

● 采用改进的哈佛总线结构模式（Harvard Bus Architecture）；

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● 具有快速的中断响应能力和中断处理能力； ● 扩大了程序存储区和数据存储空间；

● 一个周期内可完成32位×32位的乘法累加操作，同时产生64位结果； ● 一个周期内可完成2个16位×16位的乘法累加操作；

● 它是同一系列性能最高的芯片，实时处理能力强，能应用于很多复杂的控制算法，并且其代码与以前各个型号的DSP兼容。

由于这些特点，TMS320F2812有着广泛的应用空间。图3-4为TMS320F2812的结构功能框图。

图3.4 TMS320F2812的结构功能框图

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3.3.2本设计中对TMS320F2812资源的配置

F2812有四个用于二次开发的34芯外扩总线，分别是J12、J13、J18、J19。J12扩展

插座包含16根地址线和16跟数据线，可以用于读出和输出并行的数据；J13扩展插座包括F2812外部扩展总线的控制线、McBSP接口线、外部中断和外部复位等重要的引脚信号；J18扩展插座主要是AD和DA接口，J18仲扩展了所有的AD和DA引脚；J19扩展插座主要是扩展F2812开发板上空闲的DSP外设引脚，以便于制定硬件环境。

由于交流采样系统只需要用到J18和J19扩展插座，下表就对J18和J19的所用到的管脚进行说明 表3.2 J18管脚

管脚 3 4 5 6 22 23 24 29 30 31 32 34 表3.3 J19管脚

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名称 CAP1 CAP2 ADINA2 ADINA3 ADCREFLO ADINA0 ADINA1 CAP3 CAP4 CAP5 CAP6 AGND 说明 相角检测 频率检测 C相电压信号 C相电流信号 模拟参考低电压输入 A相电流输入 A相电压输入 手动分闸 检测断路器是否拒动 提供3.3V电源 驱动出口继电器 模拟地