【文章內(nèi)容簡介】 efi 、 Sqrefi 。該系統(tǒng) 實時檢 測三相定子電流 和 轉(zhuǎn)子 位置，通過 clark 變換，得到同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中定子電流分量實際值。 通過電流環(huán)控制器達到 電機實際電流值與 系統(tǒng) 設(shè)定電流值相 同 ，實現(xiàn)了電機的 電流 控制 ，從而達到對轉(zhuǎn)矩的控制 0。 控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖如 圖 。 圖 永磁同步電 機矢量控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖 1 緒 論 7 網(wǎng)絡(luò)通訊方案 ENC28J60 是近期推出的 以太網(wǎng)控制器，具有 獨立的 28 引腳， 可以大大簡化設(shè)計、減小空間、降低成本， 又可以提供以太網(wǎng)通信的相應(yīng)功能， 并且兼容 協(xié)議， 與微控制器的連接可達 10 MB/s 的 最高速度，是目前 業(yè)界標(biāo)準(zhǔn) 的 SPI 接口 。 圖 是 ENC28J60的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)圖 [0]。 圖 ENC28J60 的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)圖 ENC28J60 封裝體積小，具有以下特性： IEEE 802． 3 兼容的以太網(wǎng)控制器；接收器和沖突抑制電路； 可編程填充和 CRC 生成；可達 l0 MB／ s 的 SPI 接口 最高速度 ， 支持 模式有 全雙工和半雙工；可編程在發(fā)生沖突時可 自動重發(fā)；可編程自動拒絕錯誤數(shù)據(jù)包； 集成 MAC 和 10BASE— T PHY；支持一個帶自動極性檢測和校正的 10BASE— T 端口 [錯誤 !未找到引用源。 ]。 文結(jié)構(gòu) 本課題設(shè)計 了 一套智能化 的云臺攝像頭控制 裝置，該 云臺攝像頭 主要負責(zé) 完成 實時采集 圖像 、 溫度 、 濕度等信息 功能 ，并將 最終 得到的現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳到遠端主機， 及時 為 管理人員 提供了全面、綜合的數(shù)據(jù) ，同時根據(jù)管理人員的需要對攝像頭進行遠程控制 。 針對 目前市場上出現(xiàn)多種通信接口 的缺點 ，同時隨著 網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)的發(fā)展和 普及，網(wǎng)絡(luò) 越來越多的進入人們的生活和工作 ，希望能夠 借助 現(xiàn)有的 網(wǎng)絡(luò) 實時的 傳輸 視頻和音頻 的數(shù)據(jù)， 該設(shè)計 就是 采用帶有網(wǎng)絡(luò)接口 的智能化 攝像頭 ，實現(xiàn) 了 監(jiān)控 裝置的網(wǎng)絡(luò)化 控制 。 雖然 很早就有了 將各種數(shù)字設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化 的 思想，但 由于網(wǎng)絡(luò) 上的主要通信協(xié)議 （ TCP/IP）是一個龐大的協(xié)議族， 實現(xiàn)這些功能 ， 如果我們采用單片機， 那么 它的 運行速度、內(nèi)存儲器 都 無法滿足完成協(xié)議族的 要求 ，特別像 TMS320lF2407 是 根本不可能的。 所以本設(shè)計 的創(chuàng)新點是 通過簡化 TCP/IP 協(xié)議來實現(xiàn)攝像頭云臺和網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，來滿足 實際 攝像頭云臺控制 的要求。經(jīng)過實踐檢驗 ， TCP/IP 協(xié)議?？梢愿鶕?jù)實際的需要，通過剪裁和 精簡 ，達到 設(shè)計 的要求。 在本論文 設(shè)計中 ，應(yīng)用層的采取了 嵌入式 WEB 服務(wù)器 的方案 ， 該設(shè)計只需在 遠端監(jiān)控機器瀏覽器上 對目標(biāo)地址進行正常的訪問即可，與通用的上網(wǎng)相同，簡單方便。 第一章緒論，主要講述了本課題的主要研究內(nèi)容和實際意義，本課題系統(tǒng)的拓撲。 第二章硬件設(shè)計，主要講述了本系統(tǒng)的硬件設(shè)計和實現(xiàn)。 第三章云臺控制器的設(shè)計，主要講述了云臺控制器的設(shè)計開發(fā)。 第四章網(wǎng)絡(luò)接口的設(shè)計，主要講述了嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的設(shè)計開發(fā)。 第五章總結(jié)，對全文的工作進行了總結(jié)。西安工業(yè)大學(xué) 碩士學(xué)位論文 8 系統(tǒng)硬件設(shè)計 單片機的選擇和硬件設(shè)計思想 本系統(tǒng)控制芯片采用 TI 公司的 TMS320LF2407 系列微控制器，其突 出特點是外圍模塊豐富，數(shù)據(jù)處理能力強，而且是伺服控制和運動控制系統(tǒng)的首選方案。分別由一些基本功能模塊按不同的應(yīng)用目標(biāo)組合而成。 TMS320LF2407 微控制器是一種高性能 16 位定點 DSP。 具有單尋址隨機存儲器和雙尋址隨機存儲器 ，可根據(jù)需要映射成 程序存 儲器或 數(shù)據(jù)存儲器。 定點運算最高達每秒 40 兆條。 另外 該微控制器具有 32K 字節(jié) Flash存儲器， 這種 flash 可以進行快速 的 擦除和 寫入 ，便于 修改 代碼 、成本 低 、性能可靠 特點 [0]。 TMS320LF2407A 這款 DSP 芯 片內(nèi)資源 豐富 。 該控制器具有 兩個事件管理器，具有兩個通用定時器、三個比較單元和 PWM 八路 輸出； 6 個八位標(biāo)準(zhǔn) I/O 口，同步串口和異步串口，以及 CAN 模塊等片內(nèi)外設(shè) ，大大 減化了硬件設(shè)計 ，可以控制液晶顯示和鍵盤輸入等設(shè)備 ， 10 位 16 通道片內(nèi) A/D 轉(zhuǎn)換器，單通道轉(zhuǎn)換速度達到 375ns。 TMS320LF2407A 具有 可編程高速定時串行接口 SCI 和 SPI，能夠?qū)崿F(xiàn)與外部設(shè)備以及其它處理 芯片 的高速通信， 采用哈佛結(jié)構(gòu)和單指令 硬件 乘且累加運算 器 以及 變址運算 等 指令，大 幅 提高運算速度 0。因此在 數(shù)字信號處理 方面 ，特別是 在 卷積運算、 數(shù)字濾波 (有限沖激響應(yīng)濾波和無限沖激響應(yīng)濾波等 )、 線性變換 (快速傅立葉變換、希爾伯特變換、余弦變換等 )等 運算中 具備 很高 速度 的運算。 綜上， TMS320LF2407A 具有 以上的 特征 ，采用 TMS320LF2407A 作為主控芯片 ， 不僅 可以 大大 簡化電機控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)， 而且可以 達到 降低成本，提高系統(tǒng)的性能價格比。 該 裝置在硬件 設(shè)計 方面 主要 遵循 的 原則： 在符合單片機 常規(guī) 控制 方法 的 同時， 我們的設(shè)計力爭 選擇典型 電路 ， 以便 為系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化 做好 基礎(chǔ)； 并且 應(yīng)考慮到 整個電路設(shè)計 的 電平、性能之間 匹配 。 遵循的 原則 是 軟件 能夠 實現(xiàn)的功能 力爭由軟件實現(xiàn) 。由軟件實現(xiàn)的硬件功能 所需要的 時間要比直接用硬件所需要的時間 長， 所以要考慮用軟件實現(xiàn) 占用過 多 CPU 時間， 另外 可靠性及抗干擾是軟、硬件系統(tǒng)設(shè)計 中不可缺的一部分。 遵循 以上原則， 盡量采用集成度高的串行接口芯片作為主要的核心 硬件模塊 ， 以便達到 提高系統(tǒng)硬件的集成度、簡化電路、 節(jié)省 硬件資源 的目的 。 硬件電路設(shè)計方案 本 設(shè)計 所 開發(fā) 的攝像頭監(jiān)控裝置的目的 是在需要的時間控制攝像頭的工作，采集攝像頭的數(shù)據(jù)， 偶爾需 通過電路接口與外部設(shè)備 進行 通信。除了 該控制器 自帶 的以上模塊，還需加裝 LV641615T 外部存儲器 、DS1337 時鐘芯片和 ENC28J60 網(wǎng)絡(luò)控制芯片 等模塊。硬件電路的原理 圖 所示。 T M S 3 2 0 L F 2 4 0 7電 流 電 壓 位 置 采 樣 電 路復(fù) 位 電 路 ， 其 他E N C 2 8 J 6 0P W M 電 路D S 1 3 3 7 實 時 時 鐘R A ML V 6 4 1 6 1 5 TJ T A G 接 口 圖 系統(tǒng)整體硬件框圖 DSP 外圍電路主要包括：時鐘電路、復(fù)位電路、 JTAG 接口電 路等，是 DSP 最小系統(tǒng)外圍電路。 時鐘電路 DSP 的時鐘 可 通過外部晶振電路獲得。晶振頻率選用 了 30MHz，通過 DSP 片內(nèi)鎖相環(huán)倍頻可軟件調(diào)整 DSP的工作頻率。另外，為了使 DSP 能夠 獲得更好的時鐘信號，晶振輸出信號在進入 DSP 之前， 我們設(shè)計 接了一級施密特反相器（ 74HC1G14）進行整形。 圖 所示為 DSP 的時鐘電路原理圖。 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計 9 C2100R2+ V+ V100R12 45374 H C 1G 14U1L1C1GND4NC1C L K5VCC830MO S C33pFC3X C L KD S P 圖 DSP 時鐘電路 復(fù)位電路 圖 所示為 DSP 復(fù)位電路原理圖。 3 41 2R S T1uFC3+ 3 .3 V0 .1 u FC10 .1 u FC20 .1 u FC4M R SX R E S E TM R SX R E S E T100kR9GND1R E S E T2VCC4MR3I M P 8 1 1U1 圖 DSP 復(fù)位電路 在復(fù)位電路中 復(fù)位芯片選用 了 IPM811。 IPM811 是低電平有效輸出復(fù)位芯片， 該芯片 復(fù)位信號最小持續(xù)時間為 140ms， 另外該芯片 不僅具有上電復(fù)位和手動復(fù)位功能，而且還具有電源電壓監(jiān)控功能。 在本課題中鉗位電壓選擇為 ，當(dāng)電源電壓 低于 時，就 會 產(chǎn)生一個低電平 的 復(fù)位信號，直到電源電壓再次高于 。另外，為了在電源電壓低于 時使 IPM811 的輸出 能夠是 一個有效信號， 我們 在 IPM811 的輸出端與地之間并接了一個 100k 的電阻。 這樣 除自身的上電復(fù)位和 電源監(jiān)控復(fù)位外， IPM811 的外部復(fù)位觸發(fā)信號 增加了 2 個，即 手動復(fù)位信號 和 遠程復(fù)位信號 ； 這 2 個信號是線與的關(guān)系，任一信號有效時，均 能夠 激勵 IPM811 產(chǎn)生一個低電平復(fù)位信號。 圖 為外擴 RAM 電路原理圖 ， U1 為 RAM 存儲器 （ IS61LV6416） ，容量為 64K16 位。這里， IS61LV6416的片選信號 DSPCS2 為 TMS320F2407 的外部片選信號 PS。 西安工業(yè)大學(xué) 碩士學(xué)位論文 10 D S P C S 2D S P R DD S P W ED S P D A T A [ 0.. 15 ]D S P D A T A 15D S P D A T A 14D S P D A T A 13D S P D A T A 12D S P D A T A 11D S P D A T A 10D S P D A T A 9D S P D A T A 8D S P D A T A 7D S P D A T A 6D S P D A T A 5D S P D A T A 4D S P D A T A 3D S P D A T A 2D S P D A T A 1D S P D A T A 0D S P A D D R [ 0.. 18 ]D S P A D D R 15D S P A D D R 14D S P A D D R 13D S P A D D R 11D S P A D D R 10D S P A D D R 9D S P A D D R 8D S P A D D R 7D S P A D D R 6D S P A D D R 5D S P A D D R 4D S P A D D R 3D S P A D D R 12D S P A D D R 2D S P A D D R 1D S P A D D R 0+ VA 151A 142A 133A 124A 115CE6I /O 07I /O 18I /O 29I /O 310V C C11GND34I /O 413I /O 514I /O 615I /O 716WE17A 1018A919A820A721NC22A044A143A242OE41UB40LB39I /O 1538I /O 1437I /O 1336I /O 1235GND12V C C33I /O 1132I /O 1031I /O 930I /O 829NC23A327A426A525A624NC28I S 61 L V 64 16 L 8T IU1D S P A D D R [ 0.. 18 ] D S P D A T A [ 0.. 15 ]D S P C S 2D S P R DD S P W E 圖 外擴 RAM 電路 當(dāng)采集事件發(fā)生時，由于單片機內(nèi)部 SRAM 具有易失性，因此系統(tǒng)還擴展了外部非易失性 EEPROM 存儲器內(nèi)，以便保護數(shù)據(jù)。 外部實時時鐘 ： 我們 常常要求在特定的時間內(nèi)進行采集數(shù)據(jù)，并且需要 知道 采集 到 的 所有 數(shù)據(jù) 的 時間值， 那么 芯片 內(nèi)部 的定時器就無法滿足 ， 在設(shè)計中 我們 發(fā)現(xiàn) 采用 DS1337 外部時鐘芯片 滿足了該 要求 ，解決了實時和定時采集的需要 。 在設(shè)計調(diào)試中我們采用 DS32k，該芯片能夠 保證時鐘 精確性， 該芯片 能夠根據(jù)外界溫度、濕度等變化來自動的調(diào)整頻率輸出， 克服了 一般的 無源晶振 受 外界的因素變化 大的 缺點 。 設(shè)計中我們采用 IIC 總線將 DS32K 與單片機接口 連接 ，同時 將 中斷信號接入 到 了 控制芯片 的 外部中斷口，當(dāng) 中斷到來 時 ，產(chǎn)生下跳沿中斷， 緊跟 啟動采集事件。 DS1337 的硬件連接如 圖 。 圖 DS1337 硬件連接圖 系統(tǒng)主要功能模塊開發(fā) 云臺伺服控制部分硬件 1） A/D 轉(zhuǎn)換模塊 由于 TMS320LF240x 內(nèi)部自帶 A/D 轉(zhuǎn)換模塊，因此無需另選外圍芯片。 TMS320LF240X 有多達 16 個的模擬輸入通道 (ADCIN0～ ADCIN15)；有兩個獨立的最多可選擇