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基于DSP的全数字化超声波电源的研究

作　者: 李效华
导　师: 王东坡
学　校: 天津大学
专　业: 材料加工工程
关键词: DSP(数字信号处理器) A/D转换递推傅立叶变换 MAXIM采样
分类号: TB517
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

超声冲击机自诞生以来,因其执行机构轻巧、并且可控性好、适用于多种接头等优点,受到了广泛的好评。但由于其模拟电路本身固有的缺点,超声冲击机内部控制电路频率跟踪系统的速度和精度以及稳定性均达不到要求,从而造成系统失谐,机器不能正常运转。解决的办法是要找到一种工作频率高、反应速度快、控制灵活、工作稳定的替代系统,这就是本文讨论的核心——DSP嵌入系统反馈控制。本文首先对控制芯片的选用做了详细介绍,并设计了信号采集系统的硬件电路,包括DSP最小系统的硬件电路,MAXIM信号采集系统、外围电路等。以及翔实介绍了有关傅立叶变换的原理,发展和应用的基本方法,通过深入学习DSP集成开发环境,对控制芯片进行开发利用。在软件编程中,采用DSP中FFT模块,解决了在高频采集信号受到干扰时选择主频信号滤波选择的问题,以此来调整PWM波形的频率,实现了控制目的。并且利用DSP的CAN总线连接液晶显示系统,从而实现对电压电流信号值的实时监控,以便利于实现人机的实时交换控制。实验结果表明,利用MAXIM高速采集信号并由DSP进行主频选择可以实现对工作电流信号的反馈控制,可以实现超声波冲击机的工作频率的稳定。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-12
  1.1 焊接结构介绍  8-9
  1.2 超声冲击机简介  9-10
    1.2.1 超声冲击机的基本原理  9
    1.2.2 频率跟踪的模拟系统  9-10
  1.3 DSP 的引入  10-11
    1.3.1 DSP 简介  10
    1.3.2 DSP 的实现方法  10-11
  1.4 Maxim 的引入  11
    1.4.1 Maxim 介绍  11
  1.5 FFT 算法的引入  11-12
    1.5.1 快速傅立叶算法介绍  11-12
第二章硬件电路设计  12-28
  第一节 DSP 最小系统硬件电路设计  12-17
    2.1 总体结构  12
    2.2 控制芯片  12-14
      2.2.1 控制芯片的选择  13
      2.2.2 TMS320LF2407A 芯片介绍  13-14
    2.3 DSP 最小系统设计  14-17
      2.3.1 复位电路  14
      2.3.2 时钟电路  14-16
      2.3.3 电源设计  16
      2.3.4 等待状态发生器  16-17
      2.3.5 仿真接口  17
  第二节控制系统外围电路的设计  17-28
    2.4 存储器接口设计  18-19
    2.5 Maxim 电压电流采集硬件电路设计  19-21
      2.5.1 总体结构  19-20
      2.5.2 控制芯片选择  20-21
        2.5.2.1 Maxim1308ECM 芯片介绍  20
        2.5.2.2 芯片的特性  20-21
        2.5.2.3 芯片电源及地的设置  21
    2.6 电压反馈  21-22
    2.7 电流反馈  22
    2.8 CAN 总线结构  22-25
      2.8.1 CAN 概况  22-23
      2.8.2 邮箱  23-24
      2.8.3 CAN 邮箱寄存器  24
      2.8.4 CAN 的控制寄存器  24-25
    2.9 SPI 外设显示接口模块  25-26
    2.10 显示电路  26
    2.11 PWM 驱动  26-27
    2.12 本章小结  27-28
第三章快速傅立叶算法  28-36
  3.1 傅立叶变换的背景  28
  3.2 傅立叶变换原理  28-29
  3.3 离散傅立叶变换  29-35
    3.3.1 傅立叶积分的离散化  30
    3.3.2 离散傅立叶变换  30-31
    3.3.3 快速傅里变换  31-35
      3.3.3.1 FFT 直观发展  31-33
      3.3.3.2 以2 为底的FFT 算法  33-34
      3.3.3.3 FFT的数据结构  34-35
  3.4 本章小结  35-36
第四章控制系统的软件设计  36-51
  4.1 DSP 系统软件的主程序设计  36-38
  4.2 FFT 运算程序的设计  38-40
  4.3 选择最大值的过程  40-41
  4.4 进行相位的计算  41-45
    4.4.1 矩形窗的频率校正  43
    4.4.2 矩形窗的幅值校正  43-44
    4.4.3 矩形窗的相位校正  44-45
  4.5 Maxim 电压电流采集软件电路设计  45-48
    4.5.1 信号中值的设定  45
    4.5.2 采样输入  45-46
    4.5.3 输出通道  46
    4.5.4 控制转换过程处理  46-48
      4.5.4.1写操作  46-47
      4.5.4.2 读操作  47-48
  4.6 CAN 控制器的操作  48-50
    4.6.1 初始化CAN控制器  48-49
      4.6.1.1 初始化定时器  48
      4.6.1.2 初始化邮箱  48-49
    4.6.2 信息的发送  49-50
  4.7 本章小结  50-51
第五章联机实验  51-53
  5.1 信号的处理  51-52
  5.2 实验结果  52-53
第六章结论  53-54
参考文献  54-56
论文发表和科研情况  56-57
致谢  57

基于DSP的全数字化超声波电源的研究

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