基于DSP的變速泵供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)—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(gè)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(gè)重要的研究課題。采用單片機(jī)實(shí)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(qiáng)實(shí)時(shí)性的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)正在逐漸替代單片機(jī)，應(yīng)用于智能供水系統(tǒng)，使變速泵供水系統(tǒng)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性等各項(xiàng)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(jì)方案。 TMS320

2、LF2407是一功能強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理器。該芯片是市場(chǎng)份額占全球44％的DSP廠商美國(guó)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(shí)時(shí)控制能力強(qiáng)。本文簡(jiǎn)要分析了DSP在運(yùn)算速度、集成度、專業(yè)化和穩(wěn)定性等方面的優(yōu)勢(shì)，介紹了TMS320LF2407芯片的CPU、存儲(chǔ)器和片內(nèi)外設(shè)等結(jié)構(gòu)。 整個(gè)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(duì)三相直流無(wú)刷電機(jī)的控制部分。該系統(tǒng)

3、將自動(dòng)控制的有關(guān)理論轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)時(shí)應(yīng)用算法移入DSP，并與前向通道和后向通道共同構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定、可靠的負(fù)反饋系統(tǒng)，控制三相直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)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(duì)穩(wěn)定的水壓，以滿足恒壓供水的需要。 本文詳細(xì)介紹了整個(gè)供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，對(duì)全系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并詳細(xì)介紹了硬件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。給出了數(shù)據(jù)采集和處理部分的實(shí)現(xiàn)方案論證，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集和處理部分的程序設(shè)計(jì)。

4、 硬件電路設(shè)計(jì)主要包括信號(hào)采集及處理電路和TMS320LF2407對(duì)三相無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的控制電路的設(shè)計(jì)。前者包括對(duì)分別來(lái)自壓力傳感器和液位傳感器的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理(包括整流、放大等)，并送入TMS320LF2407的片內(nèi)A/D模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；后者利用主控芯片TMS320LF2407片內(nèi)的兩個(gè)事件管理器EVA、EVB分別對(duì)電機(jī)進(jìn)行了控制：每個(gè)事件管理器的6路PWM信號(hào)分別控制著電機(jī)的6個(gè)功率變換元件的開(kāi)關(guān)，三個(gè)捕捉引腳CAP1，CAP

5、2，CAP3通過(guò)產(chǎn)生捕捉中斷來(lái)給出電機(jī)的換相時(shí)刻，同時(shí)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(jī)接口電路，負(fù)責(zé)對(duì)按鍵輸入及LED顯示進(jìn)行控制；存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路通過(guò)IS61LV6416芯片為系統(tǒng)提供了64K字的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；RS232接口電路使用了MAX3232芯片，為PC機(jī)提供與該系統(tǒng)的接口；JTAG接口電路用于實(shí)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(jì)思路是：壓力傳感器將采集到的水壓信號(hào)轉(zhuǎn)換

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