跟着国度工业周围的增加和科学技艺的发扬，电网负荷机闭产生了很大的变动，一方面，非线性、进攻性和不屈均负荷的大方拉长使得电能质地恶化;另一方面，跟着讯息技艺的发扬。越来越多的敏锐负载对电能质地的请求也越来越高。这就请求电能质地检测阐述摆设拥有及时检测、疾速阐述、及时显示的材干。采用高职能数字信号执掌器(体例完毕电压、电流信号的及时收罗执掌，通过加窗傅里叶变换和幼波算法获得电能质地参数;嵌入式平台运转WinCE操作体例完结人机交互、数据存储、及时显示等效用。该体例为仪器的可扩展性和智能化确立了优秀的软硬件平台。
便携电能质地阐述仪硬件体例安排应以效用完毕和便携式安排为根蒂，并两全体例的可扩展性。
该硬件体例囊括信号安排、数据收罗与执掌、ARM嵌入式平台、协独揽器和电源体例5个模块，体例框架如图1所示。电网电压电流信号经安排电道预执掌;采用高速ADC数字化后由DSP执掌器体例完毕缓存及疾速、确凿的阐述估计蓄意;收罗到的波形数据和阐述估计蓄意结果通过FIFO通报到ARM嵌入式平台;采用LCD完毕波形和阐述结果显示;采用SD卡或USB存储摆设来存储大方的数据以便回放或进一步深切阐述;操纵键盘或触摸屏完毕人机交互效用;扶植RS 232、USB和收集接口，便于完毕电能质地阐述仪的体例化和收集化扩展。
体例中采用CPLD芯片安排了协独揽器。它的用意闭键是爆发A/D转换器所须要的采样时钟、完结采样通道的时序独揽、归纳FIFO读时钟逻辑、网卡地方独揽逻辑和DSP启动形式的扶植。体例硬件电道配有多种电源，通过对体例各模块电源举行独揽，以及使DSP按衡量需求做事正在节电形式等法子完毕了体例低功耗安排。体例采用电池供电，餍足便携式仪器请求。
电能质地阐述仪须要有较高的衡量确凿度，而且电网电压电流信号除了50 Hz工频分量以表，还包括电压瞬变、短时电压骤升骤降等身分惹起的高频分量;遵守大凡电网测试请求，须要检测8道信号(4道电压和4道电流);这里须要高速、高辨别率、多通道、低功耗的ADC芯片。 TI公司出品的AD7655是一款低本钱、4通道、1 MSPS采样率、16位ADC芯片。该芯片典范功耗为120 mW，采样率为10 KSPS时惟有2.6 mW，餍足体例低功耗请求;芯片内有两个低噪声、宽频带的采样连结器和相应的模仿开闭，应承两个通道同时采样。选用两片AD7655可餍足体例安排须要。
数字信号执掌器选用ADI公司的ADSP-21161N32位浮点DSP芯片。该芯片采用超等哈佛机闭，具有多条内部总线、高速运算单位、大容量存储器、活络多样的表部接口。它的内核做事频率可达100 MHz，表部总线 MHz，运算执掌速率可高达600 MIPS，以较低的做事频率完毕了较高的执掌材干，同时消浸了功耗。而ADI公司供给的凭据执掌器度身修造的IDE境遇极大的便当了DSP软件开拓，最大水准上阐发了执掌器的职能。
两片AD7655与DSP通过“三线”SPI接口衔尾，DSP对数据举行缓存并举行一系列运算，将估计蓄意结果通过LINK PORTS接口发送给FIFO完毕数据传输效用。ADC的采样时钟、每个ADC中的通道切换和双ADC调剂等独揽逻辑由协独揽器完毕。
协独揽器逻辑电道框图如图2所示。图2中，采样时钟产生器为A/D转换器供给采样时钟;ADC通道轮换独揽电道和谐8个通道的数据转换规律，协帮DSP确凿地读取各相电压电流信号;DSP启动形式独揽电道协帮DSP上电初始化次序从FLASH自启动;FIFO读时钟逻辑电道由ARM嵌入式平揽，爆发读时钟，完结DSP与ARM体例的数据传输;网卡地方独揽逻辑为CS8900网卡供给读写逻辑。
ARM嵌入式平台硬件修设如图1所示。选用三星公司S3C2410芯片，表扩64 MB SDRAM和64 MBFLASH。该嵌入式平台有浩瀚表设接口：SPI接口用于和DSP号召传输;LCD接口用于TFT液晶屏的驱动;USB接话柄用于多种即插即用摆设;SD卡接口可插入大容量SD卡用于数据存储;触摸屏接口可完毕触摸屏独揽。为了完毕仪器的收集化，该体例扩展了网卡芯片CS890OA;为了体例调试的安好性，将RS 232接口举行断绝执掌。
ARM与DSP之间通讯和数据传输通过SPI接口和FIFO完毕。ARM通过SPI接口发送死令，使DSP举行相应的数学运算及传输数据，体例设定ARM为主摆设，DSP为从摆设。FIFO用于传输DSP的估计蓄意结果和波形数据;FIFO芯片采用低功耗异步芯片SN74ALVC7805，数据传输率可达50 MH。
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