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电气电子毕业设计论文
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毕业设计243一线制汽车控制器是应用,电气电子毕业设计论文
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目 录 第一章 绪论 .（ 1） 第二章 系统硬件设计 .（ 2） 2.1 方案论证 .（ 2） 2.2 主控制器的介绍 （ 2） 2.2.1 数字 I/O 接口 .（ 8） 2.2.2 A/D 转换器 .（ 8） 2.2.3 中断系统 .（ 10） 2.2.4 存储器 .（ 11） 2.3 被测板的选择 （ 14） 2.4 模拟开关的设计 （ 16） 2.5 检测电路的设计 （ 18） 第三章 软件设计 .（ 20） 第四章 结束语 .（ 24） 参考文献 .（ 25） 附录 （ 26） nts 1 第一章 绪 论 一线制汽车控制器是应用 WZ 位置码通讯技术而派生出来的一套全新概念的汽车控制器。 WZ 位置码通讯技术上是一个全新的通讯概念。现在已取得国际专利，而一线制汽车控制器已获得国家专利。 WZ 位置码技术的主要特点是：包括计算机芯片在内的所有数字元件、设备之间的通讯管脚及导线只有一个，而其通讯速度可以达到或接近计算机并行通讯的速度。 目前，这一通讯技术的理论已完全成形，实际应用首选在汽车上，也就是一线制汽车控制器。应用 WZ 位置码通讯技术，首选开发出 WZ32-0-1 系统，它的特点 是： 1 主频 3.3K，汽车操作响应时间 0.01S； 2 全车逻辑控制线只有一根，这一控制线完全实现双工特性； 3 全车设有任何过载及短路保护元器件，完全依靠线路自行控制； 4 全车不存在本系统以外的时间及逻辑控制元件； 5 全车所有主令元件由传统的负荷元件变为信号元件，其通过的平均电流由安培级下降到微安级； 6 司机操作功能全部集中在方向盘上，方便了司机的操作； 7 整车成本有所下降，预计下降幅度 10%-20%。 目前，以上系统已经完全试车，在轻型车 CA1046L 试车 25000 公里，在红旗CA7221 试车 35000 公里，情况良好。所以，以上产品已经由实验室阶段转入生产阶段，本设计内容是上述检测装置的一部分，即设计检测一线制汽车控制器发射板的检测装置。 nts 2 第二章 系统硬件设计 2 1 方案论证 根据发射板的工作过程，以 DSP 为主控制器，设计一个检测装置，对 一线制汽车控制器的发射板进行产品质量检测。 一线制汽车控制器发射板的工作原理是：发射板发射以主 频 3.3K 发出一系列 2V 或 4V 的电平脉冲。当相应控制开关没有动作时，脉冲为 2V，当相应控制开关有动作时，脉冲为 4V， 4V 的脉 冲被接收板接收，实现相应控制开关的功能。根据这个原理，控制发射板发出 3.3K 一系列 2V 或 4V 的电平脉冲，在相应位置的 2V 电平脉冲基础上叠加为 4V 电平脉冲，然后对发射板的输出信号进行检测，以判断发射板的好坏。 要设计一个检测装置，对一线制汽车控制器的发射板进行检测。发射板以主频 3.3K 发出一系列 2V 电平的脉冲，用继电器来模拟相应的开关。继电器选用两种型号，一种用于控制发射板，选择哪一块发射板进行检测，这相由译码器来完成。另一种继电器用于控制脉冲的高低，当继电器工作时，如果发射板是好的，则相应位置的 2V 电平变为 4V，如果发射板是坏的，则还保持 2V 电平，这个过程通过 DSP 控制 AD 采样运算来实现。 2. 2 主控制器的介绍 DSP 芯片是集成高速乘法器，具有多组内部总线，能够进行快速乘法和加法运算，适用于高速数字信号处理的高速、高位单片计算机，这种器件常常被称为单片数字信号处理器。它具有体积小、功耗低、使用方便、实时处理迅速、处理数据量大、处理精度高、性能价格比较高等优点。 DSP 之所以有上述优点，是因为其内部采用了以下 5 种技术。 （ 1）采用哈佛（ Harvard）结构体系或改进哈佛结构体系 DSP 芯片采用程序总线、数据总线分别独立并具有多条总线的哈佛结构。程序存储器和数据存储器是两个互相独立的存储器，每个存储器独立编址，用独立的程序总线、数据总线或多条总线分别进行访问。这种内部总线并行技术，即相互独立的总线允许在一个机器指令周期内同时进行程序读出和数据存取而互不干扰。 （ 2）采用流水线技术 计算机在执行一条指令时，总要经过取指令、译码、访问操作数、执行等几个步骤，需要若干个机器周期才能完成。 DSP 的流水线结构是指它的这几个阶nts 3 段在执行过程中是重叠的：第一条指令取指后译码时，第二条指令取 指；第一条指令访问数据时，第二条指令译码，第三条指令取指；即在任意给定的周期内，可能有 1-4 条不同的指令是激活的，每一条指令都处于不同的阶段。也就是说在执行本条指令时，下面的 3 条指令已经依次完成了取操作数、译码、取指令的操作。尽管每一条指令的执行时间仍然是几个机器周期，但由于指令的流水作业，使得每条指令基本上都是单周期指令。 （ 3）硬件乘法器 在 DSP 中备有硬件连线逻辑的高速“与或”运算器（乘法器和累加器），取两个操作数到乘法器中进行乘法运算，并将乘积加到累加器中，这些操作都可以在单个周期内完成。 在数字信 号处理算法中，乘法和累加是基本的大量的运算。 （ 4）多处理单元 DSP 内部一般都包括多个处理单元，如硬件乘法器（ MUL）、累加器（ ACC）、算术逻辑单元（ ALU）、辅助算术单元（ ARAU）。同时在 DSP 内部还综合地集成有适用于高速信号处理的许多功能，包括因频繁使用而部分硬件化的特殊功能（如数字信号处理算法特有的循环寻址功能，溢出时仍可继续运算的饱和处理、纠错功能等）、单独的 DMA 总线和 DMA 控制器、大容量存储器、模 /数与数 /模转换器、高速串并行端口等。它们都可以在单周期内执行完各自的任务 （ 5）特殊的 DSP 指令 在 DSP 的指令系统中，有许多指令是多功能指令，即一条指令可以完成几种不同的操作，或者说一条指令具有几条指令的功能 总之， DSP 是伴随着数字信号处理技术的发展，为适应数字信号处理技术中所要求的快速实时处理、处理数据量大、处理精度高等优点而开发的。 与单片机相比， DSP 器件具有较高的集成度。 DSP 具有更快的 CPU，更大容量的存储器，内置有波特率发生器和 FIFO 缓冲器。提供高速、同步串口和标准异步串口。有的片内集成了 A/D 和采样 /保持电路，可提供 PWM 输出。 DSP 器件采用改进的哈佛结构，具有独立的程序和数据 空间，允许同时存取程序和数据。内置高速的硬件乘法器，增强的多级流水线，使 DSP 器件具有高速的数据运算能力。DSP 器件比 16 位单片机单指令执行时间快 8 10 倍，完成一次乘加运算快 1630 倍。 DSP 器件还提供了高度专业化的指令集，提高了 FFT 快速傅里叶变换和滤波器的运算速度。此外， DSP 器件提供 JTAG 接口，具有更先进的开发手段，批量生产测试更方便，开发工具可实现全空间透明仿真，不占用用户任何资源。软件配有汇编 /链接 C 编译器、 C 源码调试器。 在设计 DSP 系统时，如何根据系统要求选择合适的 DSP 芯片，是决定系统 性nts 4 能的一个重要环节。由于 DSP 芯片的发展速度很快，并且种类很多，所以在选用芯片时，要考虑以下几种因素。 （ 1） 性能：描述 DSP 性能的最重要的技术指标是运算速度。在快速的实时处理系统中，要选择运算速度快的 DSP 芯片。例如定点运算的 DSP 芯片特点是运算速度快、功耗低、价格便宜、体积小，但运算精度不高，一般是 16 位，片内也只有 32 位，所以用得最多。而浮点运算的 DSP 芯片特点是运算速度慢、功耗大、成本较高、体积稍大，但运算精度高，一般是 32 位，片内一般可达 40 位，适合于对数据动态范围和精度要求高的特殊应用。 （ 2） 片内硬件资源：不同的 DSP 芯片所具有的片内硬件资源是不同的，即使是同一公司的同一系列的 DSP 芯片，也具有不同的片内硬件资源。片内硬件资源包括片内 RAM、 ROM 的数量， I/O 接口的种类和个数，总线驱动能力，外部可扩展的程序和数据空间等。选用片内硬件资源丰富的DSP 芯片，其系统设计更为简单、可靠，且体积小、抗干扰能 （ 3） 价格：包括 DSP 芯片价格和开发工具的价格。如果采用价格昂贵的DSP 芯片，即使性能在高，其产用范围也肯定会受到限制。因此，要根据实际系统的应用情况，确定一个价格适中的 DSP 芯片。 在 众 多的 DSP 芯片 种类中，最成功的是美国德克萨斯仪器公司（ Texas Instruments，简称 TI）的一系列产品。 TI 公司 在 1982 年成功推出启迪一代 DSP芯片 TMS32010 及其系列产品 TMS32011、 TMS32C10/C14/C15/等，之后相继推出了 第 二 代 DSP 芯片 TMS32020 、 TMS320C25/C26/C28 ， 第 三 代 DSP 芯片TMS32C30/C31/C32，第四代 DSP 芯片 TMS32C40/C44， 第 五代 DSP 芯片TMS32C50/C51/C52/C53 以及集多个 DSP 于一体的高性能 DSP 芯片 TMS32C80/C82等。 采用 TI 公司的 TMS320LF240x 芯片作为控制器。 TMS320LF240x 芯片作为 DSP控制器 24x 系列的新成员，是 TMS320C2000 平台下的一种定点 DSP 芯片。从结构设计上讲， 240x 系列 DSP 提供了低成本、低消耗、高性能的处理能力，对电机的数字化控制作用非常突出。 TI 公司的 TMS320F240 器件是基于 TMS320C2 型 16 位定点数字信号处理器（ DSP）的新型 DSP 控制器。由于 F240 器件片内集成了 544 字双口 RAM、双 10位模数转换模块、串行通信接口以 及提供死区功能和 12 路比较 /脉冲宽度调制通道的事件管理器模块，并将存储器和外设集成到控制器内部，使得 F240 在诸多微机控制系统中得到了广泛的应用。 综合以上因素， 主控制器可以根据设计要求及方安论证中的结果选择 DSPnts 5 芯片中的 TMS320F240 型芯片。 在这次设计中选用了 TMS320F240 DSP 芯片。它属于定点型芯片。 TMS320F240 是 TI 公司生产的低价格高性能 16 位定点运算 DPS 芯片，采用改进型哈佛结构，具有分离的程序总线和数据总线，使用四级流水线作业，并且允许数据在程序存储空间和数据存储空间之间传 输，从而提高了运行速度和编程的灵活性。指令执行速度为 20MIPS，几乎所有的指令都可以在 50 s 的单周期内执行完毕。 存储器可寻址空间 224K 字（ 64K 字程序空间， 64K 字数据空间， 64K 字空间， 32K 字全局空间）；片内有 16K 字的 Flash EEPROM。 双 10 位 A/D 转换器，共 16 个输入通道，转换时间为 6。事件管理器中有 3 个定时计数器， 4 个捕获单元等。 其主要性能指标： 1.TMS320F240 内核 CPU： 32 位中央算术逻辑单元（ CALU）、 32 位累加器、 16位 16 位并行乘法器产生 32 位乘积； 2.存储器： 544 字 16 位片内双口 RAM、 16K 字 16 位片内程序 FLASH、 224K字 16 位最大寻址范围（ 64K 字程序空间、 64K 字数据空间、 64K 字 I/O 空间和32K 字的全局数据空间）； 3.程序控制：四级流水线操作、八级硬件堆栈、六个外部中断； 4.指令集：源码兼容 TMS320F2X/F2XX/F5X 定点系列、单指令重复操作、单周期乘 /加指令； 5.低功耗：亚微米 CMOS 技术、四种省电方式； 6.速度： 50 s 指令周期（ 20MIPS），且大多数指令为单周期； 7.事件管理器： 12 路比较 /PWM 通道（其中 9 路独立）、 3 个 16 位通用定时器、 3 个具有死区功能的全比较单元、 3 个单比较单元、 4 个捕获单元（其中 2个可直接连接正交编码器脉冲）； 8.A/D：双路 16 通道、分辨率 10 位、转换时间 6.6 s； 9.串口：同步串行外设接口 SPI、异步串行通信接口 SCI； 10.I/O 引脚： 28 个可单独编程的多路复用 I/O 引脚； 11.基于锁相环（ PLL）的时钟模块； 12.带实时中断的看门狗定时器模块。 nts 6 图 2.1 DSP TMS320F240 引脚图 引脚功能如下所示： A0 A15: 并行地址总线； D0 D15: 并行数据总线； /PS: 数据存储器选择信号； /IS: I/O 空间选择信号； READY: 数据准备输入； W/R: 写 /读信号； /WE: 写使能信号； ADCIN0/IOPA0: I/O 数字位；第一个 ADC 模拟输入。 ADCIN9/IOPA2: I/O 数字位； ADCIN10 ADCIN14: 第二个 ADC 模拟输入； PWM7/CMP7/IOPB0 PWM9/CMP9/IOPB2: I/O 数字位； RS: 复位信号； nts 7 NMI: 非屏蔽中断； PDPINT:电源驱动保护使能信号； /OSCBYP: 如果为低则路旁时钟； INT: 中断信号； XTAL1/CLKIN: PLL 时钟输入； XTAL2: PLL 时钟输出； VCCA: 模拟供电电源； VREFHI: ADC 模拟参考电压高； VREFLO: ADC 模拟参考电压低； VSSA: 模拟参考地； DVDD: 数字 I/O 逻辑供电电源； CVDD: 数字代码逻辑供电电源； VSS: 数字逻辑参考地 要设计一个检测装置，对一线制汽车控 制器的发射板进行产品检测。发射板以主频 3.3K 发出一系列 2V 电平的脉冲，用继电器来模拟相应的开关。继电器选用两种型号，一种用于控制发射板，即选择哪一块发射板进行检测，这相任务由译码器来完成。另一种继电器用于控制脉冲的高低，当继电器工作时，如果发射板是好的，则相应位置的 2V 电平变为 4V，如果发射板是坏的，则还保持 2V 电平，这个过程通过 DSP 控制 AD 采样运算来实现。 nts 8 2.2.1 数字 I/O 接口 数字 I/O端口模块为控制专用 I/O引脚和一些复用引脚的功能提供了一种灵活的方式。 数字 I/O 是微处理器和外部设备联系的接口， DSP 芯片的 I/O 引脚大多数与其他功能模块引脚共享。即可以作为普通的 I/O 引脚也可以做为其他功能引脚。通过编程 DSP 内部的数字 I/O 模块的多个控制寄存器可以指定这些共享引脚是 I/O 还是功能引脚。当引脚为 I/O 时， I/O 模块的控制寄存器数字方向位可以确定 I/O 方向及保存读写数据。 F/C240 共有 28 个 I/O 共脚，这些引脚可以被分为两组： （ 1）专门 I/O 端口， A、 B、 C 的数字 I/O 与其他基本功能共享引脚，该组引脚有 20 个，数字 I/O 端口可分为 IOPA0-3、 IOPB0-7、 IOPC0-7。 （ 2）模块具有内置 I/O 功能。比如 SPI、 SCI、外部中断和 PLL 等功能引脚，同时也可以编程用做 I/O 引脚，该组引脚共有 8 个。 每个引脚有多个位来定义其操作 8。 MAX 控制位：该位确定引脚是 I/O（ 0）还是功能引脚（ 1）。 I/O 方向位：当引脚由 MAX 确定为 I/O 引脚时，该位确定引脚是输入（ 0）或输出（ 1）。 I/O 数据位：当引脚 I/O 且方向为输入时，从该位读取数据；若为输出引脚，可将数据写向该位。 在这次的设计中， IOPAO、 IOPA1、 IOPA2 与译码器 74LS138 的输入 端相连，选择检测板的板号。 IOPB0-7、 IOPC0-7 用来选择模拟开关用的继电器 2.2.2 A/D 转换器 A/D 转换器的作用：将模拟的电信号转换成数字信号。在将物理量转换成数字量之前，必须先将物理量转换成电模拟量，这种转换是靠传感器完成的。 在自然界中，除了极少数的数字信号外，绝大部分信号都是模拟信号，如温度、压力、电流等。计算机或微处理器等能够处理的信号是离散的数字量，因此，为了使用这些设备处理实际的物理信号，必须把现实世界中的模拟信号按照 一定的规则转化为计算机能够识别的数字信号。能够实现这种 转换的设备称为“模拟数字转换器”。 应用场合：微型计算机处理的是数字量，而实际上外界事物大多是模拟量，如：温度、压力、流量、浓度、速度、水位、距离等等，这些都是非电的物理量，它们必须经过适当的转换才能为微机处理。这一转换过程称为 A/D 转换，又称nts 9 为量化过程。需要用到 A/D 转换器。 X24X 系列 DSP 系统中，片内配置了两个 10 位的模拟数字转换器模块（ ADC）。并带有内部采样保持电路。使用这个片内转换器，用户不必要在片外扩展同类的器件 ,就可以方便的将系统中的电流、电压等模拟信号输入到片内供 CPU 内核进行处理。 ADC 是一个带有内部采样 /保持电路的 10 位串行电容转换器，整个片内模拟模块包括两个独立的带有内部采样和保持电路的模拟数字转化单元。两个独立的模拟数字转换单元为 X24X 系列器件提供了若干个模拟输入通道，例如，在 F240器件上共有 16 个可用的模拟输入通道，每个模拟数字转换单元提供 8 个输入通道。每个模拟数字转换单元的最大转换时间大约为 6.6 S。模拟数字转换模块正常工作需要的基准电压有外部电源提供，小于或等于 5V 的直流基准电压可通过基准电压输入引脚 VREFHI和 VREFLO得到；而引脚 VREFHI和 VREFLO必须 分别连到 5V 直流电源和模拟地上。 片内 ADC 模块具有以下特点： （ 1）每个模拟数字转换单元具有 8 个模拟输入通道。 （ 2）可以同时使用两个模拟数字转换单元来进行信号转换 （ 3）每个模拟数字转换单元可连续进行转换，也可以进行单转换 （ 4）模拟数字转换可通过用户软件、内部信号（来自事件管理器模块）或外部信号启动。 （ 5）基准电压 V 和 V 可设定。 （ 6） 2 级先入先出结果寄存器，用于保存模拟信号转换后得到的数字值。 （ 7） 2 个用户可编程的模拟数字转换模块控制寄存器。 （ 8）可编程的时钟预定标选择。 （ 9）可使用中断后轮 巡操作。 其引脚说明： ADC 模块有 20 个引脚可以与外部电路连接。其中 ADCIN0 ADCIN15 共16 路模拟量输入， V 和 V 为模拟参考电压输入引脚。 V 和 V 为模拟电源引脚，引脚为 ADCSOC 外部启动 ADC 转换引脚，它与 IOPC0 复用。 ADCIN0 ADCIN7属于第一个 ADC， ADCIN8 ADCIN15 属于第二个 ADC，其中 ADCIN0、ADCIN1、 ADCIN8、 ADCIN9 四个引脚与数字 I/O（ IOPA0、 1、 2、 3）多路复用，通过编程可设定这四个引脚为数字 I/O 引脚。这四个引脚的精度低于专 用的模拟输入引脚 ADCIN2 ADCIN7、 ADCIN10 ADCIN15。外部启动引脚 ADCSOC也与 I/O（ IOPC0）多路复用。 nts 10 2.2.3 中断系统 中断响应可以分为以下几个步骤： (1) 保护断点，即保存下一将要执行的指令的地址，就是把这个地址送入堆栈。 (2) 寻找中断入口，根据 5 个不同的中断源所产生的中断，查找 5 个不同的入口地址。以上工作是由计算机自动完成的，与编程者无关。在这 5 个入口地址处存放有中断处理程序（这是程序编写时放在那儿的，如果没把中断程序放在那儿，就错了，中断程序就不能 被执行到）。 (3) 执行中断处理程序。 (4) 中断返回：执行完中断指令后，就从中断处返回到主程序，继续执行。 中断系统是现代计算机发展中的一项重要技术，几乎所有的微处理器都具有中断功能， DSP 也不例外。中断保证了 CPU 在运行中高效实时地处理外围设备的各种服务请求，软件中断也给用户开发系统带来方便。中断使 DSP 控制器的 CPU具有对外界异步事件的处理能力，通常 DSP 工作在包含多个外界异步事件的环境中，当这些事件发生时， CPU 执行这些事件所要求的处理任务，中断就是要求 DSP控制器的 CPU 暂停当前正在进行的工作 ，转而去处理这些外界事件，等处理完以后，再回到原来被中断的地方，继续 CPU 原先的工作。很 显然，服务一个由外界异步事件引起的中断包括保存 CPU 的当前处理数据（也称保护现场），完成特点的中断任务，恢复各寄存器中的数据和现场，返 回继续执行原先的工作。 这次设计中选用了 RS 非、复位中断、 PORESET、上电复位中断、 NMI 非屏蔽中断及 XINT1 中断源 . nts 11 2.2.4 存储器 若 DSP 工作在微计算机方式，当内部程序空间不能满足实际要求时，可以扩展外部程序存储器。在这里使用的外部数据存储 器是 CY7C199。 图 2.2.1 CY7C199 引脚图 引脚功能如下： A0 A14：地址输入线； I/O0 I/O7：双向数据线（输出有三态）； CE：片选信号输入线； OE：读选通信号输入线； WE：写选通信号输入线； Vcc：工作电压， +5V； GND：线路地； CY7C199 是一种采用 COMS 工艺制成的 32K X 8 位的 SRAM 芯片，采用 28 引脚DIP 封装或其它的封装形式。该电源 5 伏供电，其输入输出电平与 TTL 电平兼容，三态输出。它的读 写访问时间根据不同型号可从 20ns 200ns。 该芯片具有低功耗操作方式，当未选通时，芯片处于底功耗状态，这时可减少nts 12 80%以上的功耗，只需要 2 伏电源供电，几十微安电流就可以保持数据不变，此性能可用于电池供电的数据掉电保护操作。 CY7C199 工作方式选择 240X 系列芯片均含有 544 字的片内 DARAM。这样小的内存对某些应用系统来说是远远不够用的，因此，必须进行外部数据存储器的扩展，此时 SRAM 的地址被映像与 DSP 芯片接口，只需将 CY7C199 的地址线 ，数据线与 DSP 的地址线，数据线相连接，并辅以片选线和控制线选中该芯片即可。因为 CY7C199 是 8 位 nts 13 SRAM，所以需要两片才能构成 16 位数据的应用系统。 图 2.2.2 TMS320F240 与 CY7C199 的连接 nts 14 2. 3 被测板选择 设计要求同时检测 5 块板，本系统中采用 74LS138 译码器来完成对 5 块发射板子的选 择 图 2.3 74LS138 引脚图 用其在 5 个发射板中选择 1 个进行检测，如果输出的是 Y1 则第一块发射板被检测，因为 74LS138 的输出只有一个低电平，所以可以任意选择一个发射板进行检测。 74LS138 的功能表 译码器的逻辑功能是将每 个输入的二进制代码译成对应的输出高、低电平信号， 74LS138 的输出端 Y1 Y5 分别接至 5 个 DS2Y-S-DC5V 型继电器，在 DSP 的I/O 口和继电器二者之间需要用一个光电耦合器进行连接，在这里选用的光电耦nts 15 合器为 TLP521-2。 图 2.4 TLP521-2 引脚图 光电耦合器就是一 种常见的电隔离手段，保障系统安全。其主要由一个发光二极管和一个光敏三极管组成，输出电流流过二极管时使其照射到光敏三极管上使其导通，完成信号的光电耦合传送。它实现了输入和输出在电气上的完全隔离。此外，利用光电耦合器还可以起到电平转换的作用，使按点工作可靠，接点两端至少要加 24V 以上的直流电压。因为直流电平的响应快，不易产生干扰，电路又简单，因而被广泛的采用。 用 5 个继电器作选择被测板的电源开关。 图 2.5 DS2Y-S-DC5V 引脚图 当 CONT1 为低电平时，线圈动作使其由 2、 7 触电接至 1、 8 触电，此时是继电器工作，即相当于开关吸合，第一个发射板被选中，当断电时触点又接至 3、6，进入等待状态，等待下次信号的到来。 nts 16 这些继电器的选择是通过主控制器（ TMS320F240） 的 I/O（ PA 口）接到译码器实现的。 图 2.6 74LS138 与 TLP521-2、 DS2Y-S-DC5V 的连接 2.4 模拟开关的设计 设计中还用到了 16 个 946H-1C-5D 型号的继电器来模拟信号开关，来模拟 真实汽车上相应的开关，例如左转、右转、雨刷、暖风、喇叭、倒车、刹车、空调、雾灯、换档、室内灯、近光、远光等等。 图 2.7 946H-1C-5D 如图所示， 3、 4 管脚是 COM 公共端， 5 管脚接的 5v 电源，当管脚 2 为低电nts 17 平时线圈导通，继电器工作，由触点 1 转到触点 6，即相当于开关接通，发射板发出的脉冲由 2V 变为 4V。 继电器有如 下作用： （ 1） 扩大控制范围。例如，多触点继电器控制信号达到某一定值时，可以按触点组的不同形式，同时换接、开断、接通多路电路。 （ 2） 放大。例如，灵敏型继电器、中间继电器等，用一个很微小的控制量，可以控制很大功率的电路 。 （ 3） 综合信号。例如，当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时，经过比较综合，达到预定的控制效果。 （ 4） 自动、遥控、监测。例如，自动装置上的继电器与其他电器一起，可以组成程序控制线路，从而实现自动化运行。 图 2.8 TLP521-2 与 946H-1C-5D 的连接 nts 18 2.5 检测电路的设计 这一部分设计用到了 2 个运算放大器，在这里使用的是 LM324 型号运算放大器。 第一个运算放大器的作用是将电压变小，由于 DSP 中 AD 模块的电压要求在0 5V 之间，而电压脉冲分别为 2v、 4v、 6v，脉冲不在 0 到 5v 之间，所以选择反馈电阻为 10K，输入电阻为 20K。放大倍数为 0.5 倍，脉冲就变为 1V、 2V、 3V。 图 2.9 LM324 第二个运算放大器的作用是用于中断信号的，把 1V、 2V、 3V 脉冲变为 TTL 电平识别的 5V 脉冲。其中的稳压二极管用于消除那些小于 1V 的低波。 图 3.0 LM324 LM324 是四运放集成电路， 它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，且四组运算放大器互相独立。 如图所示： nts 19 它有 5 个引出脚，其中“ +”、“ -”为两个信号输入端，“ V+”、“ V-”为正、负电源端，“ Vo” 为输出端。两个信号输入端中， Vi-（ -）为反相输入端，表示运放输出端 Vo 的信号与该输入端的相位相反； Vi+（ +）为同相输入端，表示运放输出端 Vo 的信号与该输入端的相位相同。 图 3.1 LM324 的引脚排列 图 3.2 LM324 与 TMS320F240 的连接 nts 20 第三章 软件设计 软件部分是用 C 语言和汇编语言混合编程实现的。这部分的设计分两部分，一部分是主程序，另一部分是中断程序。 在主程序设计中，先对变量定义，然后 CPU、看门狗、系统、中断寄存器、串行口、 I/O 口、 A/D 模块等进行设置，再进行初始化。然后是一个循环，第一个循环是选择 5 块发射板其中的一块，第二个循环是选择继电器。第一个循环要循环 5 次，而第二个循环要循环 16 次。第二个循环套嵌在第一个循环当中。 中断部分的设计是用来实现对发射板的检测，发射板上要被检测的信号共有32 个，而这 32 个信号 以 6V 脉冲信号为起始点，规定其为第 0 个信号，以后依次类推一直到 31 个信号。 如图所示： 测试子程序是用来检测发射板的好坏的，如果发射板发出的脉冲是由 2V 变为 4V，则表示这个发射板在这个信号点是好的，如果没有变为 4V，则表示这个板子是坏的。 以下为主程序，中断程序，测试子程序的流程图： nts 21 开 始变 量 定 义中 断 矢 量 表中 断 寄 存 器 设 置I / O 口 设 置A D 设 置开 中 断选 择 发 射 板选 择 继 电 器调 用 测 试 子 程 序给 出 判 断 信 息N = N + 1N = 1 6 ？N = 0M = M + 1M = 5 ？结 束YNYN主程序流程图 nts 22 中 断 服 务读 A DA D = 6 V ？置 标 志 ，f l a g = 1 , j = 0F l a g = 1 ?A D ( j ) = A DJ + +J 3 2 ?J = 0F l a g = 0返 回NYNYNY中断程序流程图 nts 23 测 试 子 程 序i = p u l s e比 较 A D ( i ) = 4 V结 果Y测试子程序流程图 nts 24 第四章 结束语 通过这次毕业设计，我学到了很多知识，对 DSP 有了深一步的了解，让我学会了如何去查找资料，本以为找资料是很简单的事，但做起来并不容易，因为是实际的东西，所以图书馆的资料是有限的，我还在网上找到了相关的一些芯片的用法和介绍，这次毕业设计让我学到更多的是如何独立思考问题，从什么地方入手，只要弄清这一点，再难得事情 也可以一点一点地解决。 毕业设计是对大学学习的考察，这段时间让我学习到以前很多不懂得地方，发现了很多自己还不会的知识，加深了对其理解，把所学的知识连在了一起。这样，为以后的工作和学习又奠定了良好的基础，锻炼了自己的动手能力，在以后的工作中能尽快适应。 我要特别感谢我的指导老师，在整个毕业设计过程中，我的基础差，有很多不会的地方，她耐心的指导我，教会我，从来没看到她厌烦过，帮我评判论文的时候很认真，其中的错别字也都一一找出来帮我纠正，她是个非常负责任的老师，从她那里我学到了不少东西。 nts 25 参考文献 1拧改娣 杨拴科 DSP 控制器原理及应用 科学出版社 2002 年 9 月 2. 清源科技 TMS320LF240XDSP 应用实例 电子工业出版社 2003 年 7 月 3. 王承发 刘岩 微型机接口 高等教育出版社 1994 年 12 月 4. 谭浩强 C 程序设计 清华大学出版社 1999 年 12 月 5何苏勤 王忠勇 TMS320C2000 系列 DSP 原理及实用技术 电子工业出版社 2003 年 9 月 6张雄伟 曹铁勇 DSP 芯片的原理与开发应用 电子工业 出版社 2000年 nts 26 附 录 程序清单： /*/ /* C program for f240 */ /*/ /*#include stdio.h #include ioports.h */ #include map.h /*#include math.h */ /* * Parameter defination * */ unsigned int AD1,AD33,AD2; int pulse_count; long int error,error1,error2,error3,error4,error5,error6; long int error7,error8,error9,error10,error11,error12,error13; long int error14,error15,error16,err,err1; int work_flag,work_flag1; int pulse; int j; /* * Define interrupt vector table * */ asm( .sect VECTOR ); asm( b _c_int0 ); asm( b _c_int1 ); asm( b _c_int2 ); asm( b _c_int3 ); asm( b _c_int4 ); asm( b _c_int5 ); asm( b _c_int6 ); nts 27 asm( .global _c_int0 ); asm( .global _c_int1 ); asm( .global _c_int2 ); asm( .global _c_int3 ); asm( .global _c_int4 ); asm( .global _c_int5 ); asm( .global _c_int6 ); /*/ watchdog() *WDKEY=0x55; *WDKEY=0xaa; return; /*/ main() int i; /* initialize f240 register */ /*- - CPU CONFIGURATION - -*/ asm( SETC INTM ); /* disable interrupt */ asm( CLRC CNF ); *IFR=0xffff; *IMR=0x01; /* interrupt 1 unmasked */ /*-
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