【文章內(nèi)容簡介】 速， DSP 把實際轉(zhuǎn)速和設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)比較，通過模糊自適應(yīng)的參數(shù)調(diào)整，然后進(jìn)行 PID 運算，給出控制電壓，控制執(zhí)行器動作，改變噴油量，從而控制柴油發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速。同時通過 TMS320LF2407A的 A/D 模塊，獲得柴油發(fā)電機組的狀態(tài)參數(shù) (水溫，油壓 )，通過 TMS320LF2407A的處理，通 過 SCI 模塊送顯示模塊，從而完成對柴油發(fā)電機組的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)測。 [11, 12, 14] 轉(zhuǎn)速控制的實現(xiàn) 柴油機的速度控制對輸出電的品質(zhì)有極大的影響，因此必須進(jìn)行準(zhǔn)確的速度控制。柴油發(fā)電機組調(diào)速的基本原理是通過速度信號傳感器檢測出轉(zhuǎn)速的變化，通過電子調(diào)速器的控制，有執(zhí)行器帶動油門拉桿，調(diào)節(jié)供油量大小，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的控制。該調(diào)速系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)速檢測單元、電子調(diào)速器單元及執(zhí)行機構(gòu)等部分組成。檢測部分主要是由轉(zhuǎn)速電磁傳感器及飛輪齒圈組成的，電磁傳感器從飛輪齒圈測得發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，并將其變換成與轉(zhuǎn)速成正 比的脈沖信號輸入給電子調(diào)速器，電子調(diào)速器將轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速進(jìn)行對比，并進(jìn)行相應(yīng)的控制運算，再由功率輸出環(huán)節(jié)驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)改變供油量大小，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖所 示： 轉(zhuǎn)速的測量 對于轉(zhuǎn)速的測量我們首先通過轉(zhuǎn)速傳感器獲得轉(zhuǎn)速信號，然后通過整型和光電隔離進(jìn)入 TMS320LF2407A 的捕獲輸入口。這是應(yīng)用了 DSP 的事件管理模塊 9 的捕獲單元來實現(xiàn)的，捕獲單元在 DSP 的捕獲引腳上出現(xiàn)跳變時被觸 發(fā)，這是通過通用定時器作為時基來進(jìn)行的。 執(zhí)行器的控制 電磁執(zhí)行器所需的控制信號為 PWM 信號，產(chǎn)生 PWM 信號有兩種方式。一種是通過軟件的方式產(chǎn)生，另一種是通過硬件方式產(chǎn)生。在這里我們通過硬件方式產(chǎn)生。 DSP 通過 D/A 轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生轉(zhuǎn)速控制信號，經(jīng)過 PWM 功率放大電路產(chǎn)生能驅(qū)動執(zhí)行器的 PWM 信號。我們先介紹 DSP 和 DA 轉(zhuǎn)換芯片的連接 [18， 40] 2407 應(yīng)用板上提供了一個四通道 12 一位，雙緩沖的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器 DAC7625,四個 DAC 通道和 DAC 轉(zhuǎn)換啟動寄存器映射在 LF2407 的工， %0 空間。下 圖是它的功能框圖 ： 它的工作時序如 下 圖所示 ： 10 DAC7625 通過芯片 TLC2272 引到輸出 端口上， TLC2272 是雙運放，結(jié)構(gòu)如圖所示。 [2730] 電磁執(zhí)行器我們選用美國 GAC 公司的 ADC120，它的特性如下 ： 1． 具有 磅扭力 2． 25176。 旋轉(zhuǎn)角 3．、 反應(yīng)速度快于 32 毫秒，可用于達(dá)到 150 匹馬力的低摩擦燃油泵，適用于螺旋式、小型直列油泵、小型化油器。 4． 電壓范圍可為 12V 或 24V。接收的信號為 Pu39。M 信號。 它通過連桿與柴油機的油門相連。 ADC120 電磁執(zhí)行器為愷裝式直流比例電磁鐵，其加油方向與繞組內(nèi)控制電流成比例，減油方向的復(fù)位力由油門復(fù)位彈簧產(chǎn)生，當(dāng)二力相等時，輸 出軸位于相應(yīng)平衡位置 ； 若增大控制電流，則輸出軸向加油方向運動，反之則向減油方向運動。 2. 4 A/D 模塊 11 TMS320LF2407A 提供 16 路、 10 位 ADC 模塊。每個 ADC 通道的最大轉(zhuǎn)換時間是 500nS. ADC 模塊的高低參考電平分別為 +3. 3V 和 0V。我們主要采樣的水溫，油壓信號，通過傳感器和變換電路變成電壓信號，經(jīng)過濾波，在通過運放把電壓由 05V 的電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?DSP 的 AD 通道可以接受的 電壓，再經(jīng)過DSP 處理數(shù)字顯示出來。我們先介紹它的傳感器和處理電路。 我們主要對柴油發(fā)電機組的水 溫和油壓進(jìn)行監(jiān)測和顯示，當(dāng)其超過一定值時進(jìn)行報警。由于對精度要求不高我們采用簡單的分壓電路來獲得電壓信號。我們采用的是上海超導(dǎo)傳感器廠的溫度和壓力傳感器，通過傳感器和變換電路將柴油發(fā)電機組的溫度和壓力信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后在 A/D 模塊的作用下將獲得的電壓信號轉(zhuǎn)變成 DSP 需要的數(shù)字信號，通過 DSP 處理，將發(fā)電機組的水溫和油壓顯示出來。對于水溫測量，我們采用熱電阻傳感器，它是利用轉(zhuǎn)換元件電磁參量隨溫度變化的特征，對溫度和與溫度有關(guān)的參量進(jìn)行檢測的裝置。熱電阻測溫法是利用金屬的電阻隨溫度變化這一特征來測量的。它 方便可靠，所以我們對水溫的測量用熱電阻傳感器，對柴油發(fā)電機組的油壓我們采用常用的壓阻傳感器。它體積小、靈敏度高、動態(tài)響應(yīng)好等特點而廣泛用于壓力、液位等物理量的測量，它是以半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)為原理進(jìn)行測量的，就是指半導(dǎo)體材料在某方向受力時，它的電阻率發(fā)生顯著變化。這就是我們通常所說的壓阻效應(yīng)。對于壓阻式傳感器，我們需要注意的是它受到溫度影響后產(chǎn)生的零點溫度漂移和靈敏度溫度漂移。廠商對傳感器進(jìn)行了標(biāo)定，對溫度傳感器表定了不同溫度對應(yīng)的的電阻值。對于壓力傳感器標(biāo)定了不同壓力對應(yīng)不同的的阻值。 如表 21, 22 所示 ： 從運放出來的信號就進(jìn)入 DSP 的模擬輸入通道， 采用級連工作方式來進(jìn)行AD 采樣， ADC 模塊能夠序列轉(zhuǎn)換并進(jìn)行自動排序?？赏ㄟ^模擬輸入通道的多路選擇器來選擇要轉(zhuǎn)換的通道。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，轉(zhuǎn)換后的數(shù)值結(jié)果保存在該通道相應(yīng)的結(jié)果寄存器中?？梢杂枚鄠€觸發(fā)源啟動 A/ D 轉(zhuǎn)換，在給定的排序方式下， 4個排序控制器 (CHSELSEQn)決定了模擬通道轉(zhuǎn)換的順序。而且可以對同一個通道進(jìn)行“過采樣”，這樣得到的采樣結(jié)果是比傳統(tǒng)的采樣結(jié)果分辨率高。 下 圖 是 DSP2407 的 ADC 在級連工作方式下自動排序的結(jié)構(gòu)框圖?；?DSP 的柴油發(fā)電機組的控制器的設(shè)計 12 表 21 水溫傳感器溫度和阻值的關(guān)系 溫度 (0C) 40 60 80 100 120 150 電阻值（Ω） 440 246 133 77 47 25 表 22 油壓傳感器壓強和阻值的關(guān)系 油壓(MPa) 0 電阻值（Ω） 10 49 88 119 149 178 顯示模塊 液晶模塊介紹 為掌握柴油發(fā)電機組的工作狀況和方便現(xiàn)場調(diào)試人員。我們需 對柴油發(fā)電機 組的各種狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行顯示。常用的顯示方式有下列幾種 ： 1． 采用機械儀表的方式。 2． 采用 LED 顯示。 3． 采用 LCD 顯示。 4． 采用 CRT 顯示器 如果采用機械儀表顯示，讀數(shù)有一定的誤差。采用 LED 顯示雖然解決了讀數(shù)問題，但不是很直觀。采用 CRT 顯示雖然解決了以上問題，但現(xiàn)場的電磁場較強， CRT 受到電磁場的影響較大。因此我們顯示模塊采用 LCD 顯示。 液晶終端 SP4DSC 的性能指標(biāo)如下： 1 顯示點陣 ： 320 X 240 象素 2 顯示顏色 ： 單色 3 工作電壓 ： DC5V 4 最大功耗 ： 5V X 950mA S 作溫度 ： 20 176。 60 176。 6 相對濕度 ： 60% 液晶的串行接口介紹 ： 13 液晶終端內(nèi)置微處理器，它能與控制板或者計算機進(jìn)行通訊。它的串行接口 引腳功能如下表 23 所示需要顯示的狀態(tài)參數(shù)通過 DSP 送給液晶終端。具體的控制命令可以通過液晶 的使用說明書獲得，這在我們編寫液晶模塊程序時要用到，硬件上 先通過 MAX232 芯片，再和液晶的數(shù)據(jù)接收口和地線相連，具體的連接 。 TMS320LF2407A 和液晶 模塊的連接 我們采用 TMS320LF2407 的 SCI 模塊和液晶模塊通訊， DSP 上的 SCITXD和 SC 工 RXD 通過 M,AX232 與液晶模塊通訊，由于液晶模塊只用于顯示，我們只用 DSP 的發(fā)送口和液晶的接收口就可以了， DSP 上采用的是 TTL 電平，液晶上采用 RS232C 的 EIA 標(biāo)準(zhǔn)電平，這就需要電平轉(zhuǎn)換，于是我們采用符合 RS232標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動芯片 MAX232，實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，也就是說將 5V電平表示為“ 1 , OV電平表示為“ 0” 的邏輯轉(zhuǎn)換為 3 到 15V 表示為“ 1” ， +3 到 +15V 表示為“ 0”的邏輯，其中 MAX232 主要有以下特點 ： .5V 電源供電 .傳輸速度大于 120Kbit/S .雙接收和雙發(fā)送 .功耗低，集成度高。 2. 6 DSP 和外部 RAM 的連接 DSP 需要擴展外部 RAM，這里我們選用 CYPRESS 公司的 CY7C1021 芯片。 外部 RAM 芯片 CY7C1021 的介紹 14 CY7C1021 芯片的特點 ： 1． 3. 3V 下運行 2． 低功耗一 576Mw (Max) 3． 當(dāng)沒有被選擇是自動斷電源 4． 高位和低位的獨立控制 功能描述 ： CY7C102lV 是高效的 CMOS 靜態(tài) RAM，當(dāng)它未被選擇是它自動降低功耗，當(dāng)對它進(jìn)行寫操作是，首先對它的片選端和寫使能端輸入低電壓，低字節(jié)使能端有效時，數(shù)據(jù)從 I/O 引腳 (07)進(jìn)入地址線 A0A15 指定的地址。高字節(jié)使能端有效是數(shù)據(jù)從 I/O 引腳 (8115)進(jìn)入地址線 A0A15 指定的地址。對它進(jìn)行讀操作是通過對它的片選端和讀使能端輸入低電 壓 ，同時使得寫使能端為高，如果低字節(jié)使能端為有效為低時，數(shù)據(jù)會從 A0A15 指定的地址讀到 I/O 引腳 (07)上，如果高字節(jié)使能端為有效高時，數(shù)據(jù)會從 A0A15 指 定的地址讀到 I/O 引腳 (815)上。當(dāng)片選端為高電平時，輸入輸出引腳處于高阻抗。引腳結(jié)構(gòu)圖如圖 所示 。 2. 6. 2 DSP 和 CY7C1021 的接口 DSP 通過 16 根數(shù)據(jù)線和 16 根地址線與 CY7C1021 連接，同時使用了 DSP的數(shù)據(jù)空間選通引腳 DS，讀使能引腳 RD 和寫使能引腳 WE，連接接口 。 15 鍵盤處理模塊 我們使用鍵盤來現(xiàn)場調(diào)試 PID 控制中的三個參數(shù) Kp, hi, Kd。完善調(diào)速功能 。具體我們使用 DSP 的數(shù)字輸入輸出模塊進(jìn)行鍵盤的設(shè)計。我們設(shè)置I0PD0,I0PF2~I0PF6 作為六個 按鍵的輸入口，把它們設(shè)置為一般 I/O 口，并且為輸入方式，通過鍵盤掃描進(jìn)行 PID 參數(shù)的調(diào)節(jié)。 報警和跳閘模塊 當(dāng)柴油機發(fā)電機組的狀態(tài)參數(shù) (轉(zhuǎn)速、缸溫、油溫等 )超過一定的極限時， DSP應(yīng)當(dāng)發(fā)出報警和跳閘信號，通過報警和跳閘電路產(chǎn)生報警和跳閘。報警 和跳閘模塊的功能在于保護(hù)柴油發(fā)電機組，同時確保輸出電