基于DSP的變速泵供水系統(tǒng)的設(shè)計—數(shù)據(jù)采集及處理部分.pdf

1、供水系統(tǒng)的研究是隨著人們居住環(huán)境的集中以及生活個性化的發(fā)展而產(chǎn)生的。變速泵供水系統(tǒng)的研究是其中一個重要的研究課題。采用單片機實現(xiàn)的智能供水系統(tǒng)速度慢，控制手段較為落后。目前，超高速、低功耗和強實時性的數(shù)字信號處理器(DSP)正在逐漸替代單片機，應用于智能供水系統(tǒng)，使變速泵供水系統(tǒng)的動力性、經(jīng)濟性、穩(wěn)定性等各項性能不斷提高。本文所介紹的正是以TMS320LF2407系列DSP為控制核心的變速泵供水控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。 TMS320

2、LF2407是一功能強大的數(shù)字信號處理器。該芯片是市場份額占全球44％的DSP廠商美國TI公司推出的適用于工業(yè)控制的C2000系列產(chǎn)品之一，它功耗低，執(zhí)行速度快，實時控制能力強。本文簡要分析了DSP在運算速度、集成度、專業(yè)化和穩(wěn)定性等方面的優(yōu)勢，介紹了TMS320LF2407芯片的CPU、存儲器和片內(nèi)外設(shè)等結(jié)構(gòu)。 整個恒壓供水系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成，分別是數(shù)據(jù)采集及處理部分和TMS320LF2407對三相直流無刷電機的控制部分。該系統(tǒng)

3、將自動控制的有關(guān)理論轉(zhuǎn)變?yōu)閷崟r應用算法移入DSP，并與前向通道和后向通道共同構(gòu)成一個穩(wěn)定、可靠的負反饋系統(tǒng)，控制三相直流無刷電動機的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和速度調(diào)整，在需水量不斷變化的情況下，使送水管道保持相對穩(wěn)定的水壓，以滿足恒壓供水的需要。 本文詳細介紹了整個供水系統(tǒng)的設(shè)計方案，對全系統(tǒng)的硬件電路進行了設(shè)計，并詳細介紹了硬件結(jié)構(gòu)的特點及設(shè)計要點。給出了數(shù)據(jù)采集和處理部分的實現(xiàn)方案論證，并在此基礎(chǔ)上進行了數(shù)據(jù)采集和處理部分的程序設(shè)計。

4、 硬件電路設(shè)計主要包括信號采集及處理電路和TMS320LF2407對三相無刷直流電動機的控制電路的設(shè)計。前者包括對分別來自壓力傳感器和液位傳感器的信號進行預處理(包括整流、放大等)，并送入TMS320LF2407的片內(nèi)A/D模塊進行A/D轉(zhuǎn)換；后者利用主控芯片TMS320LF2407片內(nèi)的兩個事件管理器EVA、EVB分別對電機進行了控制：每個事件管理器的6路PWM信號分別控制著電機的6個功率變換元件的開關(guān)，三個捕捉引腳CAP1，CAP

5、2，CAP3通過產(chǎn)生捕捉中斷來給出電機的換相時刻，同時給出位置信息。除此之外，硬件電路還包括由HD7279A芯片組成的人機接口電路，負責對按鍵輸入及LED顯示進行控制；存儲器擴展電路通過IS61LV6416芯片為系統(tǒng)提供了64K字的數(shù)據(jù)存儲器；RS232接口電路使用了MAX3232芯片，為PC機提供與該系統(tǒng)的接口；JTAG接口電路用于實現(xiàn)程序的下載、仿真及調(diào)試等。 數(shù)據(jù)采集和處理部分的設(shè)計思路是：壓力傳感器將采集到的水壓信號轉(zhuǎn)換

6、成電流信號，然后經(jīng)電流-電壓轉(zhuǎn)換后送入TMS320LF2407的片內(nèi)A/D模塊進行A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量經(jīng)過數(shù)字濾波，去除干擾后再進行尺度轉(zhuǎn)換，獲得水壓值，進行顯示，并作為控制電機轉(zhuǎn)速的參數(shù)參于控制運算。置于蓄水池中的液位傳感器采集的水位信號經(jīng)過與水壓信號相似的處理后，得到蓄水池水位值，TMS320LF2407檢測其是否超上限或超下限，并分別通過硬件進行超上限或超下限報警。本文還進行了一系列的程序設(shè)計，包括A/D轉(zhuǎn)換程序、數(shù)字濾波程