【正文】 要有鍵盤電路、顯示電路、語言輸出電路和打印機(jī)接口電路等。單片機(jī)系統(tǒng)采用8279作為鍵盤、顯示器接口，用硬件完成鍵盤與顯示器掃描。鍵盤電路由0～9十個(gè)數(shù)字鍵和時(shí)鐘設(shè)定鍵、確認(rèn)鍵、開始鍵、停止鍵等五個(gè)功能鍵組成，具有設(shè)定采樣周期、采樣頻率、啟動采樣、停止采樣、顯示控制等功能。其中采樣頻率系統(tǒng)默認(rèn)值設(shè)定為150Hz。顯示部分主要由8位LED數(shù)碼管構(gòu)成，具有實(shí)時(shí)顯示加速度數(shù)值和系統(tǒng)故障部位的功能。語音報(bào)警電路采用ISD公司的ISD1200系列中的20秒單片語音錄放芯片。它集語音處理和存儲于一體，具有掉電信息保存，手動和單片機(jī)控制均可等特點(diǎn)，使用十分方便。智能加速度傳感器與其它類型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，工作環(huán)境更為惡劣，往往噪聲較大，振動劇烈。而抗干擾性作為智能加速度傳感器的一個(gè)重要方面，直接影響到傳感器的測量精度和運(yùn)行穩(wěn)定性。系統(tǒng)除采用信號調(diào)理電路外，還采用數(shù)字濾波技術(shù)以提高測量精度，硬件看門狗和軟件陷阱技術(shù)來提高工作穩(wěn)定性。 ADXL202與DSP接口電路加速度傳感器ADXL202水平安裝于DSP核心控制板，DSP核心控制板水平固定在小車上。因此，ADXL202引腳1（0XOUT）輸出小車前后方向上的加速度脈寬信號，引腳9（YOUT）輸出小車左右側(cè)向加速度脈寬信號。智能小車控制器的主要作用在于：接收傳感器的輸入信號，計(jì)算、處理接收到各種傳感器信號并輸出控制信號。因此，控制器電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于各種接口電路的設(shè)計(jì)，包括：電源與接地、存儲器、ADC、PWM輸出/CAP輸入、數(shù)據(jù)通信等。電源TMS320F2812采用++（或+）電源供電。其中I/O采用+，芯片的核電壓采用+，而實(shí)際常用的是+5V電源，所以必須采用電源轉(zhuǎn)換芯片。有關(guān)電源轉(zhuǎn)換的芯片很多，我們采用TPS73系列的芯片，它們是TI公司為了配合DSP而設(shè)計(jì)的電源轉(zhuǎn)換芯片。考慮到智能小車的整體供電（+9V），TMS320F2812控制板使用兩種電源輸入：+5V或+9V。若控制板選擇+5V電源供電，則+5V電源直接輸入到電源轉(zhuǎn)換芯片TPS73HD318，轉(zhuǎn)換為++，向TMS320F2812供電；若選擇+9V電源供電，則電源先經(jīng)過三端5V正電壓輸出穩(wěn)壓器L7805穩(wěn)壓到+5V，再經(jīng)過電源轉(zhuǎn)換芯片TPS73HD318轉(zhuǎn)換為++，向TMS320F2812供電。由于控制板的電流較小，且與TMS320F2812沒有電氣上的直接相連，為了盡量減小控制板的尺寸，電源輸入選擇通過跳線來設(shè)置。同時(shí)，控制板沒有電源開關(guān)。智能小車控制器電路板的上電順序?yàn)椋和ㄟ^跳線，選擇電源輸入（+5V或+9V）；打開智能小車總電源開關(guān)，控制板上電完畢。電平定義。電源去耦在直流電源回路中，負(fù)載的變化會引起電源噪聲。例如在數(shù)字電路中，當(dāng)電路從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種狀態(tài)時(shí)，就會在電源線上產(chǎn)生一個(gè)很大的尖峰電流，形成瞬變的噪聲電壓。配置去耦電容可以抑制因負(fù)載變化而產(chǎn)生的噪聲，是印制電路板的可靠性設(shè)計(jì)的一種常規(guī)做法，配置原則如下：電源輸入端跨接一個(gè)10～100uF的電解電容器，如果印制電路板的位置允許，采用100uF以上的電解電容器的抗干擾效果會更好。如遇到印制電路板空間小而裝不下時(shí)，可每4～10個(gè)芯片配置一個(gè)1～10uF鉭電解電容器，這種器件的高頻阻抗特別小，在500kHz～20MHz范圍內(nèi)阻抗小于1Ω，而且漏電流很小（）。對于噪聲能力弱、關(guān)斷時(shí)電流變化大的器件和ROM、RAM等存儲型器件，應(yīng)在芯片的電源線（Vcc）和地線（GND）間直接接入去耦電容。去耦電容的引線不能過長，特別是高頻旁路電容不能帶引線。接地控制電路板的數(shù)字地與模擬地分開，并且在一點(diǎn)用磁珠相連。接口電路圖智能小車控制器的電源部分的接口電路。 存儲器智能小車控制器的存儲器分為靜態(tài)隨機(jī)存儲器（SRAM）和非易失性存儲器（EEPROM）。SPAM在掉電后數(shù)據(jù)即丟失，用于存放數(shù)據(jù)處理過程中的產(chǎn)生的暫存數(shù)據(jù)；EEPROM在程序正常運(yùn)行時(shí)是只可讀不可寫，用于存放需要長時(shí)間保存的數(shù)據(jù)。 SRAM存儲器擴(kuò)展TMS320F2812通過外部接口（XINTF）來擴(kuò)展SRAM。智能小車控制器的內(nèi)存映射圖如下，與TMS320F2812A芯片不同的是，存儲器映射在XINTF ZONE 6譯碼空間內(nèi)，占用TMS320F2812A芯片的0x10 0000～0x13 FFFF地址單元中。這里有一個(gè)聲明，如果控制器電路板板上所連接的存儲器為64K的存儲器，則這部分的實(shí)際有效內(nèi)存是0x10 0000～0x10FFFF；為了特殊的需求，這里最多可以擴(kuò)展到256K的實(shí)際存儲器，這時(shí)實(shí)際有效地址為0x10 0000～0x13 FFFF。智能小車控制器在TMS320F2812芯片外擴(kuò)展了64K*16位的SRAM，存儲器占用的地址空間共有256K，因此片外存儲器實(shí)際占用的地址是0x10 0000～0x10 FFFF，其他的部分暫時(shí)沒有使用，如果有特殊需要，可以最多放置256K*16的存儲器。智能小車靜態(tài)存儲器選用CYPRESS公司的CY7C1021V。 SRAM接口電路智能小車控制器的SRAM的接口電路。外擴(kuò)的存儲器可以實(shí)現(xiàn)隨機(jī)訪問，這部分映射空間可以在DSP上電復(fù)位后的任何時(shí)候訪問，此時(shí)不需要對DSP做任何初始化。如果需要這部分存儲器在高速的狀態(tài)下運(yùn)行，需要修改DSP的存儲器等待狀態(tài)。具體設(shè)置DSP的存儲器和數(shù)值可以參考TMS320F2812數(shù)據(jù)手冊。一般來說，為保證存儲器的穩(wěn)定讀寫，當(dāng)DSP在最高速狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，需要1個(gè)軟件等待狀態(tài)。 EEPROM智能小車系統(tǒng)需要保存一些參數(shù)或狀態(tài)數(shù)據(jù)，例如：控制小車速度大小的PWM的占空比與具體速度值的比例參數(shù)，控制小車方向的PWM的占空比與小車轉(zhuǎn)向值的比例關(guān)系，表示小車前后或左右方向上加速度大小的加速度傳感器輸出的PWM占空比與加速度值之間的比例參數(shù)等。這些參數(shù)，在系統(tǒng)第一次運(yùn)行時(shí)，需要進(jìn)行校正，然后這些參數(shù)會保存在存儲器中，供小車調(diào)用。根據(jù)實(shí)際需要，可以重新對這些參數(shù)進(jìn)行校正。除了使用芯片上的Flash之外，我們利用DSP的SPI接口擴(kuò)展了一個(gè)EEPROM，用來保存這些需要長期保留的數(shù)據(jù)。（SPI）TMS320F2812器件包括帶4個(gè)引腳的串行外設(shè)接口（SPI）模塊。SPI是一個(gè)高速、同步串行I/O口，它允許可編程的串行位流（1～16位）以可編程的位傳輸速度移入或移出器件。通常SPI用于DSP處理器和外部外設(shè)以及其他處理器之間的通信。典型的應(yīng)用包括通過諸如移位寄存器、顯示驅(qū)動器、DAC以及日歷時(shí)鐘等器件所進(jìn)行的外部I/O或器件的擴(kuò)展。SPI的主/從操作支持多處理器通信。 EEPROM接口電路智能小車控制器的EEPROM的接口電路。，SPISTEA、SPSOMA、SPSIMA和SPICLKA都是DSP的SPI接口引腳，在這里DSP的SPI模塊用做主方式，也就是由DSP的SPICLKA提供整個(gè)連接的時(shí)鐘。而CS、SO、SI和SCK則是串行存儲器的SPI接口，由DSP的SPI接口發(fā)送命令完成對存儲器芯片的操作。 模數(shù)轉(zhuǎn)換TMS320F2812芯片集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）模塊。傳感器輸入模擬信號的范圍是：0～5V，而TMS320F2812的ADC模塊的輸入電壓范圍是：0～3V。因此，模擬信號輸入ADC模塊前需要進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。我們采用高精度電阻分壓的方式來進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。為了降低模擬量的輸入阻抗，同時(shí)提高ADC的轉(zhuǎn)換精度，智能小車控制器首先將模擬輸入通過運(yùn)放進(jìn)行電壓跟隨，以降低輸入阻抗，然后將輸入經(jīng)電阻分壓后輸入到ADC模塊。為了獲得指定的ADC精度，適當(dāng)?shù)碾娐钒宀季€至關(guān)重要。為了達(dá)到更好的效果，接到ADCIN引腳的線不要靠近數(shù)字信號線，這樣可以降低數(shù)字信號對于ADC輸入的轉(zhuǎn)換噪聲。另外，適當(dāng)?shù)母綦x技術(shù)用來將ADC模塊的電源引腳（VDDA1/VDDA2,AVDDREFBG）與數(shù)字輸入相隔離。 ADC接口電路智能小車控制器的ADC的接口電路。智能小車控制器共設(shè)有4個(gè)ADC輸入接口（ADC0IN～ADC3IN），分別經(jīng)過運(yùn)放后再進(jìn)行分壓，然后輸入DSP處理器的ADC輸入引腳。 CAN接口CAN（Control Area Networker）即控制器區(qū)域網(wǎng)，是主要用于各種設(shè)備檢測及控制的一種網(wǎng)絡(luò)。CAN最初是由德國Bosch公司為汽車的檢測、控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。由于CAN具有獨(dú)特的設(shè)計(jì)思想，良好的功能特性和極高的可靠性，現(xiàn)場抗干擾能力強(qiáng)。由于CAN總線具有以上的一些特點(diǎn)，為工業(yè)控制系統(tǒng)中高可靠性的數(shù)據(jù)傳送提供了一種新的解決方案。其在國外工業(yè)控制領(lǐng)域已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)國內(nèi)的許多工業(yè)控制領(lǐng)域也開始基于CAN的現(xiàn)場控制總線。CAN總線已成為最有發(fā)展前途的現(xiàn)場總線之一。TMS320F2812處理器集成了一個(gè)CAN控制器，該控制器是一個(gè)16位的外設(shè)模塊，具有以下特性：；對象有6個(gè)郵箱，器數(shù)據(jù)長度為0～8個(gè)字節(jié)；可編程的位定時(shí)器；可編程的CAN總線喚醒功能；自動回復(fù)遠(yuǎn)程請求；總線錯(cuò)誤診斷功能；自測試模式。 CAN接口考慮到CAN技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及其應(yīng)用的廣泛性，以及智能小車將來的功能擴(kuò)展，控制器設(shè)置了CAN總線接口。TMS320F2812中的CAN控制器集成了CAN總線的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，CAN的可靠性錯(cuò)誤檢測以及處理功能都由控制器的鏈路層自動完成。通過連接一個(gè)CAN收發(fā)器可以是TMS320F2812直接接入CAN總線網(wǎng)絡(luò)。智能小車選用PHILIPS公司的CAN控制器接口芯片PCA82C由于TMS320F2812處理器I/O口的電壓為+，為了能與CAN控制器接口芯片PCA82C250正常通信，需要加電平匹配電路。電平匹配由六施密特觸發(fā)反相器芯片74LS14通過兩次方向?qū)崿F(xiàn)。智能小車控制器的CAN通信接口電路。（Ⅴ）所選用飛思卡爾的芯片型號、相應(yīng)開發(fā)工具及數(shù)量。號碼芯片型號和相應(yīng)開發(fā)工具數(shù)量1MC9S08QG8CPBE122MMA7260QT123Sunhayato MC9S08QG8 微控制器的小型評估板(型號:CT298)44Sunhayato 3軸小量程加速傳感器模塊(型號:MM2860)45MC34710126MC33989(OR: MC33742)67MC336616（Ⅶ）軟件流程系統(tǒng)本身為一實(shí)時(shí)測試系統(tǒng)，程序設(shè)計(jì)力求簡單可靠，在測量周期內(nèi)進(jìn)行計(jì)算和處理；其次是靈活性和通用性，要求程序本身既能滿足目前應(yīng)用，又要考慮系統(tǒng)擴(kuò)充和改進(jìn)。程序使用匯編語言，采用模塊化結(jié)構(gòu)，主要包括主控模塊、人機(jī)對話功能模塊、自診斷模塊、通訊模塊、顯示模塊和數(shù)據(jù)采集模塊等。其中主控程序主要是完成各項(xiàng)功能調(diào)度；人機(jī)對話功能模塊負(fù)責(zé)系統(tǒng)初始參數(shù)（采樣周期、采樣頻率等）的設(shè)定，通訊模塊采用中斷方式與上位機(jī)進(jìn)行信息交換；顯示模塊顯示故障位置和測試數(shù)值；數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)采樣頻率的設(shè)置采用中斷方式對A/D數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；自診斷模塊對外部環(huán)境條件引起的工作不可靠和傳感器內(nèi)部故障造成的性能下降給出診斷信號。限于篇幅，這里只給出主程序流程圖，如圖4所示。圖2 軟件流程圖 圖2是軟件運(yùn)行的流程，這只是初步的設(shè)計(jì)，在將來具體實(shí)現(xiàn)中肯定要比這復(fù)雜許多，并且可能還會發(fā)生變化。謝 辭本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我有幸得到了楊修文老師的指導(dǎo)，按照指導(dǎo)老師的安排，我在一個(gè)學(xué)期的設(shè)計(jì)中，嚴(yán)格按照熟悉論文格式、熟悉課題背景、確定設(shè)計(jì)方向、搜集資料、繪制原理圖、上機(jī)運(yùn)行程序、撰寫論文、設(shè)計(jì)總結(jié)的步驟順利完成,很好的完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。回想自己的在大學(xué)生活，我要特別感謝給予幫助和支持的各位老師，他們在學(xué)習(xí)、工作和生活方面都給了我很大的幫助和鼓勵(lì)，并且給了我很多的鍛煉機(jī)會，讓我在大學(xué)四年得到了很多的收獲，得到了很大提高。我最要感謝的是我得父母，使他們給予了我求學(xué)的機(jī)會，并且一直鼓勵(lì)我，做我的堅(jiān)強(qiáng)后盾。在以后的工作和生活中，我將更加努力的拼搏，不斷追求更大的進(jìn)步，以優(yōu)秀的表現(xiàn)回報(bào)老師、學(xué)校的培養(yǎng)之情和父母的養(yǎng)育之恩！在長達(dá)四個(gè)月的設(shè)計(jì)中，首先我要感謝楊老師的殷切教誨。楊老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，一絲不茍，他要求我們做任何事都要積極，趕在時(shí)間的前面，努力養(yǎng)成勤學(xué)好問、珍惜時(shí)間的好習(xí)慣；莊老師平易近人，積極認(rèn)真，在電路原理圖的繪制上給了我比較多的指導(dǎo)。通過老師的精心指導(dǎo)，我不但熟練的掌握了撰寫論文的基本要領(lǐng)和思路，而且對所學(xué)的專業(yè)知識有了更加深刻的理解，培養(yǎng)了我們科學(xué)研究的能力。我要衷心地向楊老師表達(dá)我的謝意。我還要感謝與我同組設(shè)計(jì)的同學(xué)，他們也給了我很大的幫助。參考文獻(xiàn)[1] [J].傳感器世界,2000，6(7):15 [2] [M].西安:西安交通大學(xué)出版社，1999:2327 [3] 趙永立，楊建成，[J],天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2006，25(4)：77803（3）：6364. [4] [J].測控技術(shù),2001,20(4):3436[5] [M].北京：電子工業(yè)出版社，2005：27267 [6] [M].北京：中國電力出版社，. [7] [M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1994:4560. [8] 毛曉波，[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2001，22(4)：195197. [9] 段成剛，[J].電網(wǎng)技術(shù)，2003，28(2)：6163.[10] [M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2005. [11] 黃純，[J].電測與儀表學(xué)報(bào)，1997，34(10)：45. [12] [J].儀器儀表學(xué)報(bào)，1984，5(4)：390396.[13] 馮志賢，[J].電測與儀表，1989，26(4)：36. [14] 戴先中，[J].電測與儀表，1988，25(2)：27. [15] [M].北京:人民郵電出版社,[16] 張建秋，陶然，[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，1995，16(5)：17.[17] [J].山東煤炭科技，2005，5：2829.[18] HUANG SHYHJIER，HSIEH CHENGTAO. Feasibility of fractalBased methods for visualizationof power system disturbances[J].Electrical Power Enerty Systems，2001,23(1):3136. [19] G. Aubert and P. Kornprobst , Mathematical Problems in Image Processing, Springer,2002[20] HUSSAIN A,SUKAIRIM H, Mohamed A .Automatic Detection of Power Quality Disturbances and Identification of Transient Signals[J].Signal Processing and its Applications, Sixth International , Symposium on，2001，On page(s):