基于dsp的煤礦防爆開關(guān)數(shù)據(jù)采集電路的硬件設(shè)計(jì)-資料下載頁
2025-11-22 22:46本頁面
【導(dǎo)讀】的核心部件是內(nèi)部的控制器。數(shù)據(jù)采集電路是防爆開關(guān)的重要組成部分，長(zhǎng)期以來現(xiàn)場(chǎng)所?，F(xiàn)有的防爆開關(guān)的智能化程度低，數(shù)據(jù)采集不及時(shí)、不準(zhǔn)確，有些保護(hù)器不能。傳送至上位機(jī)并聯(lián)網(wǎng)供工作人員檢查、操作。本文針對(duì)上述問題，設(shè)計(jì)了基于TMS320F2812的防爆開關(guān)數(shù)據(jù)采集電路的硬件部分。該裝置具有多通道采集功能，采用DSP片內(nèi)置ADC模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，精度高、速度快，并對(duì)開關(guān)量進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。由于DSP對(duì)上電順序、時(shí)鐘、存儲(chǔ)空間有嚴(yán)格要求，本文對(duì)其最。針對(duì)煤礦井下復(fù)雜的環(huán)境和通信能力不完善的弱點(diǎn)，設(shè)計(jì)了RS-485轉(zhuǎn)Profibus. 畫出了系統(tǒng)處理的軟件流程圖，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了抗干擾分析和設(shè)計(jì)。到工程應(yīng)用中打下了扎實(shí)的理論依據(jù)和實(shí)踐基礎(chǔ)。
【正文】 S C I BE C A NJ T A G外 部 R A MR S4 8 5P C 機(jī)檢 測(cè) 電 路信 號(hào) 采 集 處 理顯 示 電 路P r o f i b u s總 線 圖 硬件電路總框圖 設(shè) 計(jì) 方 案編 輯 、 編 譯 和鏈 接 生 成 代 碼調(diào) 試 、 語 法 檢 查和 斷 點(diǎn) 設(shè) 置實(shí) 時(shí) 觀 察 、 分析 、 統(tǒng) 計(jì) 和 跟 蹤 圖 開發(fā)流程圖 為了使 C 語言運(yùn)用得更容易、更有效， TI 公司采用了特殊的硬件方式尋址外設(shè)寄存器，這種方式是采用位和寄存器結(jié)構(gòu)體訪問方式。以結(jié)構(gòu)體方式先 定義 寄存器的各位，然后將寄存器映射到器件 的物理地址處，實(shí)現(xiàn)通過寄存器方式控制器件 [14] 。 本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括：初始化程序，擴(kuò)展 RAM， A/D 算法，顯示部分以及和上位機(jī)通信等。 本章主要介紹了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路 。重點(diǎn)介紹了核心芯片 TMS320F2812 的選 取和特點(diǎn)。 介紹了數(shù)據(jù)采集電路的處理模塊 —— TMS320F2812 自帶 ADC 模塊。 介紹硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)軟件 等。 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁 4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)對(duì)于工業(yè)系統(tǒng)來說是一個(gè)框 架，一切設(shè)計(jì)均要基于硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，而本設(shè)計(jì)題目重點(diǎn)在于硬件電路的設(shè)計(jì)。 因此， 在本章中，將詳細(xì)介紹煤礦防爆開關(guān)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。先搭建 TMS320F2812 的最小系統(tǒng)， 使其能正常運(yùn)行， 再介紹其外圍數(shù)據(jù) 采集 電路，顯示電路和通信電路等。 DSP的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) DSP 的最小系統(tǒng)主要包括電源模塊、時(shí)鐘模塊、看門狗和復(fù)位模塊、外擴(kuò) RAM 模塊和 JTAG 掃描模塊。 以 TMS320F2812 為核心處理器的電路原理圖如圖 ： 圖 TMS320F2812 電路圖 電源模塊 TMS320F2812 芯片采用雙電源供電模式，其中一路電源電壓為 +，為 GPIO，VDD3VFLSCITXDASCIRXDASCITXDBSCIRXDBXF_XPLLDISnAGNDnXWEnXRDXREADYXRSnX1_CLKINXCLKOUTC28_TRSTnC28_TCKC28_TMSC28_TDIC28_TDOC28_EMU0C28_EMU1ADCREFMADCREFPVDDA3VVDDA1VDD1FLASH VDD I/O VDD CORE ADCVDDAIO1ADCINB02ADCINB13ADCINB24ADCINB35ADCINB46ADCINB57ADCINB68ADCINB79ADCREFM10ADCREFP11AVSSREFBG12AVDDREFBG13VDDA114VSSA115ADCRESEXT16XMP/MCn17ADCINA0174ADCINA1173ADCINA2172ADCINA3171ADCINA4170ADCINA5169ADCINA6168ADCINA7167ADCLO175ADCBGREFIN164GPIOA0PWM192GPIOA1PWM293GPIOA2PWM394GPIOA3PWM495GPIOA4PWM598GPIOA5PWM6101GPIOA6T1PWM_T1CMP102GPIOA7T2PWM_T2CMP104GPIOA8CAP1_QEP1106GPIOA9CAP2_QEP2107GPIOA10CAP3_QEPI1109GPIOA11TDIRA116GPIOA12TCLKINA117GPIOA13C1TRIPn122GPIOA14C2TRIPn123GPIOA15C3TRIPn124GPIOB0PWM745GPIOB1PWM846GPIOB2PWM947GPIOB3PWM1048GPIOB4PWM1149GPIOB5PWM1250GPIOB6T3PWM_T3CMP53GPIOB7T4PWM_T4CMP55GPIOB8CAP4_QEP357GPIOB9CAP5_QEP459GPIOB10CAP6_QEPI260GPIOB11TDIRB71GPIOB12TCLKINB72GPIOB13C4TRIPn61GPIOB14C5TRIPn62GPIOB15C6TRIPn63XD021XD124XD227XD330XD433XD536XD639XD754XD865XD968XD1073XD1174XD1296XD1397XD14139XD15147GPIOD0T1CTRIP_PDPINTAn110GPIOD5T3CTRIP_PDPINTBn79GPIOD1T2CTRIPn_EVASOCn115GPIOD6T4CTRIPn_EVBSOCn83GPIOE0XINT1_XBIOn149GPIOE1XINT2_ADCSOC151GPIOE2XNMI_XINT13150VDDA2166VSSA2165VDD1162VSS1163VSSAIO176VSS219VSS332VSS438VSS552VSS658VSS770VSS878VSS986VSS1099VSS11105VSS12113VSS13120VSS14129VSS15142VSS16153VDD3VFL69VDDIO131VDDIO264VDDIO381VDDIO4114VDDIO5145VDD223VDD337VDD456VDD575VDD6100VDD7112VDD8128VDD9143VDD10154XA018XA143XA280XA385XA4103XA5108XA6111XA7118XA8121XA9125XA10130XA11132XA12138XA13141XA14144XA15148XA16152XA17156XA18158XZCS0AND1n44XZCS2n88XZCS6AND7n133XWEn84XRDn42XRnW51XREADY161XHOLDn159XHOLDAn82XRSn160X1/XCLKIN77X276XCLKOUT119TESTSEL134TEST167TEST266TRSTn135TCK136TMS126TDI131TDO127EMU0137EMU1146GPIOF0SPISIMOA40GPIOF1SPISOMIA41GPIOF2SPICLKA34GPIOF3SPISTEA35GPIOF4SCITXDA155GPIOF5SCIRXDA157GPIOF6CANTXA87GPIOF7CANRXA89GPIOF8MCLKXA28GPIOF9MCLKRA25GPIOF10MFSXA26GPIOF11MFSRA29GPIOF12MDXA22GPIOF13MDRA20GPIOF14XFXPLLDISn140GPIOG4SCITXDB90GPIOG5SCIRXDB91U8001TMS320F2812PGFC8000C8007C8001C8002C8008GND_SIGNAL GNDGND_SIGNALGND_SIGNALGNDGND_SIGNALGND_SIGNALVDD3VFL XZCSOAND1nXZCS2nXZCS6AND7nnXWEnXRDXRNWXREADYXMP_MCnXHOLDnXHOLDAnXRSnX1_CLKINXCLKOUTC28_TRSTnC28_TCKC28_TMSC28_TDIC28_TDOC28_EMU0C28_EMU1SPISIMOASPISOMIASPICLKASPISTEAMCLKXAMCLKRAMFSXAMFSRAMDXAMDRASCITXDASCIRXDASCITXDBSCIRXDBCANTXACANRXAXF_XPLLDISnC80051uFC80061uFC800310uFC800410uFSPISIMOASPISOMIASPICLKASPISTEAMFSXAMCLKXAMCLKRAMFSRAMDXAMDRACANTXACANRXAADC_IN1ADC_IN3ADC_IN2ADC_IN4ADC_IN5ADC_IN6ADC_IN7ADC_IN8ADC_IN9CS SRAMADDR[0...18]DATA[0...15]33R800333R800433R800533R800633R800733R8008R8002GPIOA0GPIOA1GPIOA2GPIOA3GPIOA4GPIOA5GPIOA6GPIOA7GPIOB0GPIOB1GPIOB2GPIOB3GPIOB4GPIOB5GPIOB6 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁 FLASH， ROM 和 A/D 提供工作電壓，另一路電源為 +(或 +)，為 CPU內(nèi)核提供能源。 芯片的上電順序是：先加載外圍接口電壓 ，當(dāng)外圍接口電壓升至 時(shí)開始加載芯片核電壓 ，電壓爬升時(shí)間小于 10ms。芯片的下電順序是：先斷掉外圍接口電壓，復(fù)位信號(hào)始終低有效，保持 8us，接著使芯片核電壓 降為 0V。本設(shè)計(jì)要求提供了 +5V穩(wěn)定電源，所以需要采用電源轉(zhuǎn)換芯片來滿足 TMS320F2812 芯片的要求。 在本設(shè)計(jì)中我們選擇采用 TI 公司的芯片 TPS75733 和 TPS76801 [] 分別為 DSP 芯片提供 電壓。因?yàn)殡娫崔D(zhuǎn)換芯片與 DSP 芯片均為同一家公司生產(chǎn)，兼容性好，可靠性高，可以和 DSP 實(shí)現(xiàn)無縫連接，減少板卡尺寸，降低了開發(fā)難度。本設(shè)計(jì)也可以只使用 TPS75733 雙路輸出 ，但是電源干擾大，容易出現(xiàn)耦合，導(dǎo)致精度不夠。所以采用兩塊 芯片完成。 TPS75733 的最大輸出電流為 3A，可調(diào)電源轉(zhuǎn)換芯片TPS76801Q 的最大輸出電流為 1A，完全可以滿足模塊的電流消耗。 所示 +5V100pFC11uFIN2EN1PG5OUT4GND3TPS7573347uFC2250KR1 圖 所示 。 芯片的輸出電壓為： 23(1 )o refRVV R? ? ? () 其中 refV =（內(nèi)部參考電壓 ） 5VC110uFC2PG250KR118KR230KR3OUT7FB/NC5OUT6GND1IN4IN3EN2PG8TPS76801 圖 電阻 R1 和 R2 應(yīng)選擇 50uA 的分壓電流的電阻。使用小電阻會(huì)浪費(fèi)很多電能，而使用大電阻能避免因漏電流而增加的 FB 輸出電壓誤差。我們選擇 R2 為 30K? 。根據(jù)公式： 中國礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)
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