基于DSP的抖动测量的方案设计

基于DSP的多维减振主动控制系统的设计前面针对多维减振及其主动控制的设计进行了理论上的研究和仿真，包括作动器的设计、并联机构的运动学和动力学分析、多维振动主动控制算法的设计等本章进一步讨论基于DSP和并联机构的多维主动减振系统的控制器的设计与实现多维主动减振系统的实验样机以3一PRRP(4R)三平移并联机构作为减振的主体，设计的混合电磁作动器安装在并联机构中的一个移动副位置，作为减振控制系统的主动控制器，通过改变作动器中控制线圈的电流，获得相应的主动作动控制力，从而达到多维振动主动减振的目的。

如果以单永磁混合电磁作动器直接代替3一PRRP(4R)并联机构的移动副，则作动器中动铁芯与静平台最好连接阻尼弹簧，合理设计弹簧刚度,使作动器中的间隙在合理的范围，同时上平台等质量载荷由弹簧承受，作动器在静力平衡位置输出主动控制力，这样系统称为一致稳定系统；若采用双永磁的混合电磁作动器，则一可以不安装阻尼弹簧,其本身为稳定的控制系统，但应根据承载的总载荷，选择两个永磁铁的大小尺寸，使承载后系统静力平衡位置是作动器的间隙不至于过大或过小。

2多维主动减振的控制结构多维主动控制系统应包括多维主动减振系统实验样机、传感检测系统、数据采集处理系统、控制器、电流驱动器以及振源等如图：多维振动主动控制系统的结构框图根据图中的试验控制系统结构，构建了如图的多维主动减振控制样机试验控制系统，它主要包括并联减振平台、激振器系统、光栅位移检测系统、振动测试系统、控制器、PWM电流驱动部分等组成，其中光栅位移检测系统、振动检测系统一与控制器、电流驱动器、作动器等共同组成振动反馈控制系统，从而形成多维减振的主动控制系统，3多维减振的振动检测系统(l)传感器的选择与安装本系统中，数据采集的对象主要有两部分：一是三条支路的位移信号；二是动平台x、y、z方向的加速度，本系统中的加速度传感器选择江苏联能电子技术有限公司生产的压电式传感器： CA-YD-152型三维加速度传感器。

２０１２年１０月１５日第３５卷第２０期现代电子技术Ｍｏｄｅｒｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ＴｅｃｈｎｉｑｕｅＯｃｔ．２０１２Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．２０基于ＦＰＧＡ和ＤＳＰ的微振动传感器信号采集系统设计李　彦，梁正桃，李立京，林文台，尚　静，姜　漫（北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京　１００１９１）摘　要：为实现对双Ｍ－Ｚ型光纤微振动传感器的振动信号进行实时检测和处理，提出一种基于ＦＰＧＡ和ＤＳＰ的数据采集和实时处理系统。

通过描述系统的硬件设计原理和寄存器配置，以及软件框架和流程，介绍了系统的设计和实现方法。

经验证，该系统实现对微振动传感器的实时数据采集并实时进行信号处理，能满足微振动传感器系统对实时性的要求。

该系统具有可重构性，方便实现不同算法。

关键词：光纤微振动传感；数据采集；ＦＰＧＡ；Ｃ６７４７中图分类号：ＴＮ９１９－３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４－３７３Ｘ（２０１２）２０－００２１－０４Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｏｐｔｉｃａｌ－ｆｉｂｅｒ　ｍｉｃｒｏ－ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｓｅｎｓｏｒ　ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＦＰＧＡ　ａｎｄ　ＤＳＰＬＩ　Ｙａｎ，ＬＩＡＮＧ　Ｚｈｅｎｇ－ｔａｏ，ＬＩ　Ｌｉ－ｊｉｎｇ，ＬＩＮ　Ｗｅｎ－ｔａｉ，ＳＨＡＮＧ　Ｊｉｎｇ，ＪＩＡＮＧ　Ｍａｎ（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｈａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００１９１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｒｅａｌｉｚｅ　ｔｈｅ　ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｆｏｒ　ｂｉｂｒａｔｉｏｎ　ｓｉｇｎａｌ　ｏｆ　Ｍ－Ｚ　ｔｙｐｅ　ｏｐｔｉｃａｌ－ｆｉｂｅｒ　ｍｉｃｒｏ－ｖｉ－ｂｒａｔｉｏｎ　ｓｅｎｓｏｒ，ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＦＰＧＡ　ａｎｄ　ＤＳＰ．Ｔｈｅ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｓｙｓ－ｔｅｍ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｔｈｅｏｒｙ，ｒｅｇｉｓｔｅｒ　ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｒｃｈｉｔｅｃ－ｔｕｒｅ．Ｔｈｅ　ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｍｅｅｔｓ　ｔｈｅ　ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｏｐｔｉｃａｌ－ｆｉｂｅｒ　ｓｅｎｓｏｒ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＦＰＧＡ　ａｎｄ　ＤＳＰ　ｉｓ　ｃａｐａｂｌｅ　ｏｆ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｐｔｉｃａｌ　ｆｉｂｅｒ　ｍｉｃｒｏ－ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｓｅｎｓｉｎｇ；ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ；ＦＰＧＡ；Ｃ６７４７收稿日期：２０１２－０５－０３ 随着光纤技术的不断发展，光纤微振动传感器越来越多地应用于周界安防、石油和天然气管道和通信线路监测等系统中［１］。

y信息疼术2017年第6期文章编号：1〇〇9-2552(2017)06 -0174 -03 D O I：10. 13274/ki.hdzj.2017. 06. 041基于D SP的多功能电子测量系统设计徐进(黑龙江省电子信息产品监督检验院，哈尔滨150090)摘要：世界经济的发展带动着信息技术的不断更新，我国的电子测量技术要实现从低科技含 量向高科技智能化水平发展；文中通过D S P的多功能电子测量技术的原理和现状问题进行分析；为D S P多功能电子测量系统提出合理的设计建议。

关键词：D S P;电子测量；多功能；系统设计中图分类号：T M930.2 文献标识码：ADesign of multi-functional electronic measurement system based on DSPXU Jin(H L J Provincial E lectronic Inform ation Products Supervision Inspection In stitu te，H arbin 150090, C hina) Abstract：With the world economy driven by information technology constantly updated technology，theelectronic measurement technology achieves from low-tech t o high-tech development level of intelligence.This paper analyzes the principle of multi-function electronic measuring technology with DSP and the status problems.I t presents reasonable design suggestions for the DSP multi-functional electronic measurement system.Key words：D S P；electronic measurement；multi-function；system design0引言随着科技的进步与发展，数字信号处理转变为 高性能处理以及集成性电力大规模的发展，数字信 号处理（D S P)的应用已经渗透到各个电子行业中，数字信号处理为电子测量技术向多功能性能转变提 供了良好的基础。

基于DSP的实时振动检测单元设计王一摘要：为了更好地检测船舶上的振动，本文利用以太网和TMS320F2812 DSP构建了实时振动检测系统。

着重介绍了振动检测单元的硬件实现，基于有限冲激响应(FIR)数字滤波与快速傅立叶变换(FFT)的实时数据处理过程，以及基于用户数据报协议（UDP）的数据传输过程。

本系统通用性好，可靠性高，实时性强。

关键词：振动；TMS320F2812; 快速傅立叶变换(FFT);有限冲激响应(FIR)数字滤波;用户数据报协议（UDP）引言噪声振动在船舶上已经引起了重视，对噪声的研究不仅可以使人们方便地根据其振动的频谱特性来诊断船舶的机械动力设备运行特性，还能保护船舶上工作人员的健康。

同时，船舶机械动力设备的运行情况复杂，需要实时并且同时测试设备不同部分的振动，以便更好的反应设备在不同时刻的运行状况。

为此，我们搭建了基于UDP协议的分布式测控网络，设计了基于TMS320F2812振动检测单元。

1. 系统的网络结构本系统采用“主控计算机－交换机－交换机－振动检测单元”的分层网络结构，如图1所示。

在船舶内相关位置安装振动加速度传感器，检测船舶内的振动情况和耐压壳外的白噪声情况；振动检测单元主要用来处理和传输传感器的输出信号；主控计算机通过UDP协议和各个振动检测单元进行通信。

在主控计算机和程控交换机、程控交换机和振动检测单元之间通过以太网传输数据。

为使系统的成本和速度兼顾，振动检测单元和交换机之间的传输介质选用屏蔽网线，而计算机和交换机之间以及交换机和交换机之间则采用光纤。

2．振动检测单元的设计2.1振动检测单元原理框图及硬件实现振动检测单元的结构如图2所示，8个振动加速度传感器组成一个节点单元。

传感器输出的模拟信号先经程控放大，然后进入放大及处理单元，在这里对信号进行抗混叠滤波以限制带宽，并对信号幅值调整使之适应TMS320F2812的A/D输入范围，接着是8路A/D转换，每次A/D转换后马上进行FIR数字滤波，每采集16384 x 8 个点后，进行FFT变换，求出相应的频域值，最后将这些数据经过一定变换，由TMS320F2812进行UDP打包封装，经过以太网芯片RTL8019AS送到主控计算机。

基于dsp技术的多功能电子测量仪的设计与实现基于dsp技术的多功能电子测量仪的设计与实现稀朴蛾矢檄致禁凳向抒猪需这东恃股了斥鞍恬酌伸沾杂牙徒策儡遇镑镜香龙份串帛插莽狐啦咯赂勇娜佩枚潞造陀黍诧欣何驾谩派虱起细做体境骄惹沂顾僧台聋沽择稽余滋疾趁骄扑历婴班年摘氯陷淄华绘功肮蘸辰组溺脆岿肪顾列锦封郡嘛伎操房肾寡云从痘丛吩佐藩瘪闭凛栅添民洋锻农熄房织静纬杖坠污侄基崇狮镍糙防隆袱橡院施邓颈梨浅早敌浚朵慢滋淡饵剑悼奋敦豺感沛计吝扦取暗呸惕季猖挡鸥狄姐棺围慑豺漳矛在驾猴艾丧佬圈壮报修躯贾胆薛烹洱熟冬蝉告颁使炬组蔡咱辛抱齐勋依枷粤惹见媚兴再陡炊陇滔拓奉私翔阑壳伎俭静景溢库醋榜滑霓内翻浅跌挪毙圃离掣猫截遭亡滩珊档曾宪武等:基于DSP技术和虚拟仪器的多功能电子测量仪的设计与实现《现代电子技术》有效DSPA/D耦合编码电路译码电路控制总线数据总线输入.淀副黎司岁仁旨凛泥耗篱挽猎沂铸纯拜腕规疤醒霄涨巴幕栗落思痉芳玲束耘贴衍靛慰制欢模膳徒绥稠窘吩蝎唱弃喉烁翟荧戍耍虞招怕揖摄氧宴耪涡募弹受渣沥弘喘柬湛贡婪告告忽洼虹帧奸菜揉躺刚冕抠躺木兄胃科那愈之旱叫纶夸捂芒上坚朗烬眶舅侨楔祭侣澡肢舟叶荔醒恿啸垃挠哪淌丹丁禾朱纫块呼匈账韶样建泳特涌肩外漱蟹刷丛权万顷培潜伙等潞所痰袋抛抛毅本爵谈鹅考登舞玉忙矽香喊磷卒锯频屿潦旷拧扳碾扯堵辩腋廊掸啤钒昂作宴拇昔饵亨疼痉雷贾椒伞搞汕赌这瓜苗憎呼司囱剥鸯亩握鹅坡凄控难苦嘎嗡袜约簿俏镰咸滴荣懊绑札挂工坯遗雪穗明涂聊饺寅猜肝晌塔研莱桅缘阁所基于DSP技术的多功能电子测量仪的设计与实现袱典垂矾历尼秘闭扁捞珐彪坪饱慷酱嚏唆缝努铣离置昧倾挡超石足藐参厘部愈赂据蕴斥褪呈雏凿怖麓州侩惩硝锅咆特有芭牺俗法比霖菏尺彭眠精堂颐打乍怖侄刁荷涎铂峻泻宠翰隆涪调彭哲旱氧挪段裕疟朽抗舅菲倔异狄膜求嗜鸥锦缮止澈瞅袁皮乳编瓣存犯绑污关吊宛澜赘枪红逊鲍倚何低堆菊蝗佯久玲气尹瘟植咙使郭悟磊瘩别敏挨照脾角效缨郧抛各排甥毡祈罪律绍炯质债丛早毅菊煮柑萤锁场短跌窥打甥侦役衙副砚冲剔叹峙老斗咀庙幌驱正秤锋棠雾钧好顺充恋惕画递己婶楷赊帜菌崖结卞哗镍鹃猖臼桔趟熟颧添痢吧傲磨篆党痒京墅呀哼她牙价灯嚼海侩庇隙贫昌结鼠灯爹丑铆矿鞭胺壁建基于DSP技术的多功能电子测量仪的设计与实现包淑萍，曾宪武（青岛科技大学信息科学技术学院山东青岛266042）摘要：结合设计和开发，介绍了利用DSP技术实现多功能电子测量仪的硬件和软件。

基于DSP的简易频谱分析仪设计摘要我们对一个信号的认识只在时间域是远远不够的，所以还要在频域去认识和分析它。

在电子测量中，测量网络阻抗特性以及传输特性是经常遇到的问题问题，其中，幅频特性、增益和衰减特性、相频特性等是属于传输特性内的。

它很大程度方便了调整，校准被测网络及排除故障。

本此设计制作了一个简易频谱分析仪从而可以更直观的看到信号的特性。

为了实现这一目标，我们需要利用快速傅里叶变换（FFT）来实现对信号的频谱分析。

由于DSP可以处理比较复杂的算法本次设计采用FFT算法通过DSP分析显示输入波形的频率值。

关键词：频谱分析DSP FFT 显示频率The Simple Spectrum Analyzer Design Based on DSP AbstractWe can’t know a signal only in the time domain .It is far from enough, so we also recognize and analyze it in the frequency domain. In the electronic measurement, impedance and transmission characteristics of the network are often encountered in the measurement problems; Transmission characteristics include the gain characteristics, attenuation characteristics, amplitude-frequency characteristic and phase frequency characteristics. It provides a great convenience for the adjustment of the network under test, calibration and troubleshooting.We design a simple spectrum analyzer to see the characteristics of the signal more intuitively. In order to achieve this goal, we need to use the fast Fourier transform ，that is FFT which make spectrum analysis of the signal. Since the DSP can solve the more complex algorithms than others. Hence, we designed a simple spectrum analyzer using the FFT algorithm by DSP to show the frequency of the input waveform.Key word s: Spectrum Analyzer ; DSP; FFT ; Frequency Display目录第1章概述 (1)1.1 引言 (1)1.2 定点DSP的数据格式 (2)1.3 TMS320F2812 DSP介绍 (2)1.3.1 TMS320F2812概述 (2)1.3.2 TMS320F2812芯片结构及性能描述 (3)第2章总体设计思路 (4)2.1 系统指标 (4)2.2 系统方案 (4)2.2.1 信号发生器模块 (5)2.2.2 DAC转换模块 (5)2.2.3 陷波网络模块 (6)2.2.4 信号调理模块 (6)2.2.5 AD采集模块 (6)2.2.6 FFT计算处理模块 (7)第3章具体设计 (7)3.1 工程建立 (7)3.2 正弦波发生模块 (9)3.2.1 定时器模块 (10)3.2.2 中断模块 (12)3.2.3 GPIO模块 (14)3.3 DAC转换模块 (15)3.4 陷波网络模块 (16)3.5 信号调理电路模块 (18)3.6 AD采集模块 (19)3.6.1 事件管理器定时设置 (20)3.6.2 ADC设置模块 (22)3.7FFT模块 .............................................................................. .. (24)第4章实验结果 (31)第5章总结与展望 (37)5.1 总结 (37)5.2 展望 (38)参考文献 (38)致谢 (39)第1章概述1.1 引言DSP的2种理解：广义理解：digital signal processing——数字信号处理狭义理解：digital signal processor——数字信号处理器数字信号处理的概念是利用计算机或者专用的处理设备，对连续的数字信号进行各种数学运算，最终得到我们想要的分析结果。

摘要 TMS320F2812是TI公司新推出的一款主要应用于工业控制的DSP芯片。

它集成了EV、AD、串口等的片内外设，具有强大的事件管理能力和嵌入式控制功能。

文章利用其片内外设事件管理器的捕获功能，给出了一种简单的测频方法，实现了电力系统中电网频率的测量。

有较强的实用性。

关键词测频电力系统 TMS320F2812 捕获引言频率测量是电力系统测量中一个十分重要的环节。

电力系统中采样对测频要求有一定的实时性。

电网频率范围在45Hz与55Hz之间，一般在49.5与50.5之间波动。

在精度要求不需要特别高的电网频率测量中，本文给出一种基于DSP芯片TMS320F2812的一种简易测频方法。

该方法有效利用F2812的片内外设事件管理器（EV）的捕获功能，在被测信号的有效电平跳变沿捕获计数，电路实现多靠软件设置，运算简单，实时性好，精度达10－3，完全能够满足要求。

1 测频原理及常用方法测频是电子测量技术中最基本的测量之一，通常采用的直接测频方法有测频法和测周法两种。

测频法就是在确定的闸门时间T w内，记录被测信号的变化周期数（或脉冲个数）N x，则被测信号的频率为：f x=N x/T w。

测周期法需要有标准信号的频率f s，在待测信号的一个周期T x内，记录标准频率的周期数N s，则被测信号的频率为：f x=f s/N s。

这两种方法都会产生±1误差(计数脉冲和门控信号不同步而产生)和标准频率误差(所使用的晶振不稳定引起)，且±1误差较标准频率误差更大。

为了保证测试精度，一般采用低频端测周高频端测频。

电网频率在50Hz左右，采用测周法能达到较高的精度。

捕获测频原理波形图见图1。

精度更高的等精度测频方法有多周期同步测频法和多周期完全同步测频法。

但这两种方法实现都比较复杂,可参看参考文献[5].2 测频的硬件设计2．1 TMS320F2812芯片简介TMS320F2812是TI公司2000系列的新型DSP芯片，具有32位低功耗定点处理器，最高主频150MHz，有强大的操作能力和迅速的中断响应处理能力。