基于dsp的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)(參考版)
2025-06-30 17:14本頁(yè)面
【正文】 朱老師的悉心督促、指導(dǎo)，熱心鼓勵(lì)和真誠(chéng)幫助使我深受感動(dòng)、終生難忘，他的淵博學(xué)識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的作風(fēng)使我受益終生。（5）劉和平等，TMS320LF240x DSP結(jié)構(gòu)、原理、及應(yīng)用，北京航空航天大學(xué)出版社，2002；致謝：在畢業(yè)論文的寫(xiě)作過(guò)程中，得到了很多老師和同學(xué)的幫助，其中朱純兵導(dǎo)師對(duì)我的關(guān)心和支持尤為重要?？梢詫?duì)該系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展以實(shí)現(xiàn)完整的功能即對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制和診斷報(bào)警。對(duì)于TMS320F240芯片數(shù)據(jù)采集只是它的部分功能，該芯片主要是針對(duì)電機(jī)、逆變器、機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床等控制而設(shè)計(jì)的，所以它的功能主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的采集處理和根據(jù)信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷進(jìn)而對(duì)電機(jī)、逆變器、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。TMS320F240芯片不但有對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)、濾波、整形的功能，還可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷并產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，對(duì)電機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控和保護(hù)等控制功能，倘若僅僅只是對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行采集，這款dsp用在這里就太浪費(fèi)了。就像計(jì)算機(jī)的主板或CPU上一般集成有顯卡，但是其性能比獨(dú)立顯卡低很多，如果需要高質(zhì)量的圖像顯示還必須要用外部獨(dú)立顯卡。通常dsp中有A/D轉(zhuǎn)換模塊，以上系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就可以采用TMS320F240內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換。例如可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和溫度信號(hào)的同時(shí)采集，通過(guò)TMS320F240的分析處理后，可用OLED有機(jī)發(fā)光二極管顯示器顯示出來(lái)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障溫度過(guò)高或轉(zhuǎn)速不正常，則可通過(guò)TMS320F240并口驅(qū)動(dòng)輸出語(yǔ)音信號(hào)到揚(yáng)聲器報(bào)警，另外還可通過(guò)TMS320F240驅(qū)動(dòng)控制功能對(duì)電機(jī)繼電器進(jìn)行控制。系統(tǒng)硬件連接圖MAX485TX+TXPC機(jī)UT850VccGNDABVccDIDERESCIRXDSCITXDTMS320F240RO 到現(xiàn)在為止這個(gè)基于TMS320F240采集電機(jī)溫度信號(hào)并傳送到上位機(jī)的系統(tǒng)硬件已經(jīng)設(shè)計(jì)完成。MAX485的輸出的差分信號(hào)即為RS485/RS422傳輸總線的信號(hào)，所以MAX485的差分信號(hào)輸出A、B端口可直接接入總線，其接收器和驅(qū)動(dòng)器輸出使能RE、DE都接高電平。帶有電源指示燈和數(shù)據(jù)流量指示燈可指示故障情況。UT850是通用的USB接口轉(zhuǎn)換器，兼容USB、RS42RS485標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)需外部電源供電，能夠?qū)SB信號(hào)轉(zhuǎn)換為MAX485的A、B差分引腳可以接收的RS485/RS422型差分信號(hào)，這樣就能通過(guò)RS485/RS422總線傳輸后直接輸入到MAX485中。 UT850接口轉(zhuǎn)換器由于MAX485芯片的電平與計(jì)算機(jī)的USB電平不同，而且計(jì)算機(jī)上沒(méi)有RS485接口，RS485/RS422總線也無(wú)法直接接計(jì)算機(jī)，所以MAX485要與計(jì)算機(jī)上的USB接口連接就必須采用USB轉(zhuǎn)RS485/RS422轉(zhuǎn)換器以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。MAX485引腳圖 MAX485的RO引腳為該收發(fā)器的輸出端連接到DSP的RXD，DI為驅(qū)動(dòng)器的輸入端連接到dsp的TXD引腳，RE為接受使能端，低電平有效，DE為發(fā)送時(shí)能端，高電平有效。有驅(qū)動(dòng)過(guò)載保護(hù)功能，其共模輸入電壓范圍為712v。該系統(tǒng)采用MAXIM公司的MAX485收發(fā)器芯片完成RS485標(biāo)準(zhǔn)接口通信。所以該系統(tǒng)采用外部時(shí)鐘輸入，由無(wú)源晶振產(chǎn)生4MHz脈沖，通過(guò)PCB板上覆銅和串接LC濾波電路來(lái)抑制外界干擾，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。使用外部時(shí)鐘提供能夠保證時(shí)鐘的穩(wěn)定性和精度。AD584芯片外部引腳該電源接入到系統(tǒng)中時(shí)，把產(chǎn)生5v電壓的2引腳接到TMS320F240的VCCA和VREFHI兩個(gè)引腳上。C。C，AD584S/T則為55176。AD584J/K/L的額定工作溫度范圍為0176。AD584推薦用作需要外部精密基準(zhǔn)電壓源的8位、10位或12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的基準(zhǔn)電壓源。在“開(kāi)啟”狀態(tài)，總電源電流典型值為750 181。在“關(guān)閉”狀態(tài)，該器件耗用的電流降至約100 181。除可編程輸出電壓外，AD584提供一個(gè)獨(dú)特的選通引腳，可以通過(guò)它開(kāi)啟或關(guān)閉器件。AD584是一款8引腳的精密基準(zhǔn)電壓源，提供四種10v、。 TMS320F240的基準(zhǔn)電源TMS320F240的電源和時(shí)鐘非常重要，如果電源盒時(shí)鐘的精度低就會(huì)影響到數(shù)據(jù)采集和dsp的數(shù)據(jù)處理的精度，因而電源和時(shí)鐘是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括三大模塊，對(duì)模擬信號(hào)的采集轉(zhuǎn)換，對(duì)采集信號(hào)的檢測(cè)、濾波、整形，和傳送到上位機(jī)。在允許接收中斷（RX/BKINTENA=1）時(shí)發(fā)生中斷。發(fā)送的核心部分是發(fā)送移位寄存器，置位SCI允許(TXENA)時(shí)，寫(xiě)入發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖寄存器（SCITXBUF）啟動(dòng)發(fā)送，如果發(fā)送移位寄存器（TXSHF）為空，則存放在SCITXBUF中的數(shù)據(jù)傳送到TXSHF中，并置位(TXRDY=0),數(shù)據(jù)從低位LSB開(kāi)始逐位從發(fā)送數(shù)據(jù)引腳移位輸出，發(fā)送完成時(shí)置位“完成”標(biāo)志(TXRDY=1)，并允許發(fā)送完成中斷。該模塊只有兩個(gè)引腳SCITXD接收數(shù)據(jù)引腳、SCIRXD發(fā)送數(shù)據(jù)引腳，這兩個(gè)引腳都與I/O引腳復(fù)用。排序啟動(dòng)（SOS）同步，采樣（ACQ）時(shí)間，轉(zhuǎn)換（CONV）時(shí)間，轉(zhuǎn)換結(jié)束（CONV）時(shí)間，序列轉(zhuǎn)換結(jié)束（EOS）的標(biāo)志設(shè)置時(shí)間，這五個(gè)階段總共需大約33到55個(gè)時(shí)鐘周期的時(shí)間。ADCIN為模擬輸入引腳，VREFHI和VREFLO分別為模擬輸入?yún)⒖茧妷焊唠娖胶偷碗娖捷斎胍_，XINT為外部用戶中斷引腳，VSSA為模擬電源接地引腳，VCCA 。 A/D轉(zhuǎn)換模塊該模塊引腳如下圖：ADCIN0ADCIN7ADCADCIN8ADCIN15VCCAVSSAVREFHIVREFLOXINT2/ADCSOC/IOPD0 ADC引腳該模塊包括一個(gè)10位A/D轉(zhuǎn)換內(nèi)核，兩個(gè)8狀態(tài)排序器,16個(gè)可單獨(dú)訪問(wèn)的結(jié)果寄存器用來(lái)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換值。通常CAP1捕獲上升沿信號(hào)，CAP2捕獲下降沿信號(hào)，所以CAP1和CAP2的時(shí)鐘頻率必須相同，CAP3則另用時(shí)鐘。PDPINTA/B可以為例如功率變換和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)等系統(tǒng)操作提供安全保證，即它可以向監(jiān)控系統(tǒng)提供異常信息。事件管理器引腳如下圖：CAP5/QEP4/IOPF0CAP4/QEP2/IOPA4CAP4/QEP3/IOPAE7CAP1/QEP1/IOPA3事件管理器EVB事件管理器EVAPWM7/IOPE1PWM1/IOPA6CAP6/IOPF1CAP3/IOPA5PWM9/IOPE3PWM8/IOPE2PWM3/IOPB0PWM2/IOPA7PWM11/IOPE5PWM10/IOPE4PWM5/IOPB2PWM4/IOPB1T3PWM/T3CMP/OPF2PWM12/IOPE6PWM6/IOPB3TCLKINB/IOPF6TDIRB/IOPF4TCLKINA/IOPB7T2PWM/T2CMP/OPB5T1PWM/T1
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