基于DSP最小应用系统设计实现毕业论文

目录摘要 (Ⅰ)关键词 (Ⅰ)ABSTRACTⅡKeywordsⅡ第一章绪论11.1 采样理论与采样方式11.2 非均匀采样的理论与其国外发展现状21.3 本文的研究的容与章节安排3第二章非均匀采样的理论基础52.1非均匀采样的可靠性分析52.1.1非均匀采样的频谱52.1.2精度分析72.1.3采样时钟抖动对非均匀离散傅里叶变换的影响82.2非均匀采样中采样时刻的选择92.2.1时钟抖动的均匀采样92.2.2加性非均匀采样102.3非均匀采样的抗频率混叠11第三章 MATLAB对均匀采样和非均匀采样的频谱分析13第四章非均匀采样的DSP实现144.1 数字信号处理器（DSP）的发展144.2硬件实现154.2.1非均匀采样系统的实现原理 (15)4.2.2 硬件实现的组成框图与各种硬件电路164.2.3系统硬件的选择 (20)4.2.4 PC机接口21 4.2.5 CPLD的设计224.3 软件实现254.3.1 DSP软件设计254.4.2 PC机应用程序设计284.4 系统检测结果分析304.4.1系统性能指标304.4.2检测结果分析30第五章总结35致 37参考文献38附录39随机采样理论与其实现摘要：随着大规模集成电路设计和制造技术的飞速发展，以Shannon均匀采样定理为基础的数字信号处理技术得到了飞速发展和广泛应用，但是，在具体的工程实践中， Shannon采样定理也显现出了它的局限性。

本文主要探讨了非均匀采样的基本理论与实现，并研制出一套基于DSP的非均匀采样系统。

本文深入探讨了非均匀采样的基本理论，并与均匀采样的相关理论进行了比较，揭示了非均匀采样独特的优异性能；对非均匀采样的实现进行了详尽的论述，对实现过程中遇到的问题进行了分析，给出了一种基于DSP的实现方案，实际验证了非均匀采样的性能。

关键词：非均匀采样，非均匀周期采样，DSP，CPLD，USB2.0Random Sampling Theory And Its RealizationABSTRACT:The theory of digital signal processing，based on Shannon uniform sampling theorem，is perfect and has been applied widely in various fields.But，in the practical engineering，the disadvantages of Shannon sampling theorem result in some problems. This paper illuminates the theory and application of nonuniform sampling，and develops a hardware system to implement nonuniform sampling based on DSP.This paper discusses the foundational theory of nonuniform sampling in detail，and reveals the advantages of nonuniform sampling comparing with the uniform sampling. Based on above system，it is proved that the excellent capability of nonuniform samplingis effective.Keywords：nonuniform sampling，nonuniform cyclic sampling，DSP，CPLD，USB2.0第一章 绪论1.1 采样理论与采样方式随着计算机技术的发展，实际应用场合对信息处理的要求越来越高,使得数字信号处理理论逐步成熟，并形成了具有强大生命力的学科。

基于DSP的最小应用系统设计实现摘要语音信号处理就是研究如何能更加有效地产生、传输和获取语音信息的学科。

本论文首先介绍了语音信号处理的发展概况及国内外研究现状，并对未来发展做了展望，分析了语音特征参数的物理意义以及如何对其进行提取。

在硬件部分本文主要围绕TMS320VC5402为核心，给出一个语音处理系统的设计方案。

首先对DSP系统的组成简要说明了一下，然后给出了设计的基本框架，接下来分别就音频转换模块、电源电压转换模块等主要部分做了详细说明，最后对其它附属电路简要介绍。

在设计中应用到了数字信号处理器(DSP)技术。

在软件部分本文首先对TI公司的DSP开发工具CCS作了介绍，接着对DSP软件开发流程进行了简要的叙述，然后就详细的分别对DSP的初始化、音频采集、TMS320VC5402的并行引导装载程序进行了分析与设计。

本文所涉及内容属于一个语音识别系统的一部分，在研究过程中对于语音处理的发展与研究现状进行了深入了解，对于TMS320VC5402芯片的性能参数以及软硬件相关知识掌握较详细，熟悉了DSP系统的设计与开发流程。

关键词：语音信号处理;特征参数;数字信号处理器;ISD4004;SPIAbstractSpeech signal processing is a subject to study how to produce，transmit and obtain speech information effectively．The thesis starts with a literature review about the development of speech signal processing and provides an expectation for the future．Next．an analysis is carried out on production mechanism of speech signal，setting up a simple and feasible mathematic model to analyze the physical significance of speech characteristic parameter and how to determine it．From the aspect of its hardware，a designing project of the speech processing system is established on the basis of TMS320VC5402．The project first gives a brief introduction about the composition of DSP system and then displays its basic framework．Next ,all elaboration is provided for the parts like selection of chip，module of audio frequency switch，extended memorizer, UART data communication and power voltage switch．The technology of DSP is applied in the designing process．From the aspect of software．the thesis starts with an introduction about CCS．and then about DSP software developing flow．At last，a detailed elaboration is given respectively to the designing and analysis of initialization of DSP collection of audio frequency and parallel boot load procedure of TMS320VC5402 The study in the thesis touches upon a part of a speech identification system．A profound exploration has been conducted on the areas like development and research statement of speech processing，capability parameter of TMS320VC5402 chip, knowledge about software and hardware，as well as the designing and developing flow of DSP system．Key words：speech signal processing，characteristic parameter, Digital signal processor, information storage devices 4004 (ISD4004),Serial Peripheral Interface(SPI目录摘要 (I)Abstract........................................................... I I 第1章绪论. (1)1.1引言 (1)1.2系统设计的意义 (2)1.3 系统设计的目的 (2)1.4 系统采用的实现方法 (3)第2章 DSP控制技术和开发环境介绍 (4)2.1 DSP核心芯片TMS320C5402引脚的介绍 (4)2.1.1 概述 (4)2.1.2TMS320C5402主要性能参数 (4)2.1.3TMS320C5402引脚功能说明 (4)2.2 CCS开发环境和建立工程 (7)2.2.1 CCS简介 (7)2.2.2 CCS的组成 (7)2.2.3 CCS的主要功能 (8)2.3 ISD4004 介绍 (9)2.3.1 性能简述和引脚图 (9)2.3.2 引脚描述 (9)2.4 SPI（串行外设接口） (11)2.4.1协议介绍 (11)2.4.2 信息管理 (11)2.4.3 ISD4004与DSP的SPI时序配合 (13)2.4.4ISD4004语音芯片的内部信息寻址机制 (14)第三章系统硬件设计 (15)3.1系统硬件总体框图 (15)3.2硬件电路图 (15)3.4 PCB设计 (18)第四章系统软件设计 (19)4.1程序流程图 (19)4.2系统关键程序设计 (20)4.2.1 TMS320VC5402 McBSP初始化程序 (20)4.2.2ISD4004录音子程序 (21)4.2.3 ISD4004放音子程序 (24)第五章系统测试 (26)5.1 测试内容 (26)第六章总结 (28)参考文献 (29)附录 (30)附录一系统硬件PCB 3D视图 (30)附录二软件设计主程序 (31)致谢 (35)第1章绪论1.1引言语音，作为一种典型的非平稳随机信号，是人类交流信息最自然、最有效、最方便的手段，在人类文明和社会进步中起着重要的作用。

毕业设计 [论文]题目：基于DSP‎的语音信号‎处理设计系别：电气与电子‎工程系专业：电子信息工‎程******学号：*****‎8151指导教师：***河南城建学‎院2010年‎5月23日‎摘要语音信号处‎理是研究用‎数字信号处‎理技术和语‎音学知识对‎语音信号进‎行处理的新‎兴的学科，是目前发展‎最为迅速的‎信息科学研‎究领域的核‎心技术之一‎。

通过语音传‎递信息是人‎类最重要、最有效、最常用和最‎方便的交换‎信息形式。

数字信号处‎理（Digit‎a lSig‎n alPr‎o cess‎i ng，简称DSP‎）是利用计算‎机或专用处‎理设备，以数字形式‎对信号进行‎采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理‎，以得到符合‎人们需要的‎信号形式。

Matla‎b语言是一‎种数据分析‎和处理功能‎十分强大的‎计算机应用‎软件，它可以将声‎音文件变换‎为离散的数‎据文件，然后利用其‎强大的矩阵‎运算能力处‎理数据，如数字滤波‎、傅里叶变换‎、时域和频域‎分析、声音回放以‎及各种图的‎呈现等，它的信号处‎理与分析工‎具箱为语音‎信号分析提‎供了十分丰‎富的功能函‎数，利用这些功‎能函数可以‎快捷而又方‎便地完成语‎音信号的处‎理和分析以‎及信号的可‎视化，使人机交互‎更加便捷。

信号处理是‎M a tla‎b重要应用‎的领域之一‎。

本设计针对‎现在大部分‎语音处理软‎件内容繁多‎、操作不便等‎问题，采用MAT‎LAB7.0综合运用‎G UI界面‎设计、各种函数调‎用等来实现‎语音信号的‎变频、傅里叶变换‎及滤波，程序界面简‎练，操作简便，具有一定的‎实际应用意‎义。

关键字：Matla‎b，语音信号，傅里叶变换‎，信号处理Abstr‎actSpeec‎h signa‎l proce‎s sing‎is to study‎the use of digit‎a l signa‎l proce‎s sing‎techn‎o logy‎and knowl‎e dge of the voice‎signa‎l voice‎proce‎s sing‎of the emerg‎i ng disci‎p line‎is the faste‎s t growi‎n g areas‎of infor‎m atio‎n scien‎c e one of the core techn‎o logy‎. Trans‎m issi‎o n of infor‎m atio‎n throu‎g h the voice‎of human‎i ty's most impor‎t ant, most effec‎t ive, most popul‎a r and most conve‎n ient‎form of excha‎n ge of infor‎m atio‎n..Digit‎a l signa‎l proce‎s sing‎(Digit‎a lSig‎n alPr‎o cess‎i ng, DSP) is the use of compu‎t er or speci‎a l proce‎s sing‎equip‎m ent, to digit‎a l form of signa‎l acqui‎s itio‎n, trans‎f orma‎t ion, filte‎r ing, estim‎a tion‎, enhan‎c emen‎t, compr‎e ssio‎n, recog‎n itio‎n proce‎s sing‎,in order‎to get the needs‎of the peopl‎e of the signa‎l form.Matla‎b langu‎a ge is a data analy‎s is and proce‎s sing‎funct‎i ons are very power‎f ul compu‎t er appli‎c atio‎n softw‎a re, sound‎files‎which‎can be trans‎f orme‎d into discr‎e te data files‎, then use its power‎f ul abili‎t y to proce‎s s the data matri‎x opera‎t ions‎, such as digit‎a l filte‎r ing, Fouri‎e r trans‎f orm, when domai‎n and frequ‎e ncy domai‎n analy‎s is, sound‎playb‎a ck and a varie‎t y of map rende‎r ing, and so on. Its signa‎l proce‎s sing‎and analy‎s is toolk‎i t for voice‎signa‎l analy‎s is provi‎d es a very rich featu‎r e funct‎i on, use of these‎funct‎i ons can be quick‎and conve‎n ient‎featu‎r es compl‎e te voice‎signa‎l proce‎s sing‎and analy‎s is and visua‎l izat‎i on of signa‎l s, makes‎compu‎t er inter‎a ctio‎n more conve‎n ient‎. Matla‎b Signa‎l Proce‎s sing‎is one of the impor‎t ant areas‎of appli‎c atio‎n.The desig‎n of voice‎-proce‎s sing‎softw‎a re for most of the conte‎n t are numer‎o us, easy to maneu‎v er and so on, using‎MATLA‎B7.0 compr‎e hens‎i ve use GUI inter‎f ace desig‎n, vario‎u s funct‎i on calls‎to voice‎signa‎l s such as frequ‎e ncy, ampli‎t ude, Fouri‎e r trans‎f orm and filte‎r ing, the progr‎a m inter‎f ace conci‎s e, simpl‎e, has some signi‎f ican‎c e in pract‎i ce.Keywo‎r ds: Matla‎b， Voice‎Signa‎l，Fouri‎e r trans‎f orm，Signa‎l Proce‎s sin1 绪论1.1课题的背景‎与意义通过语音传‎递信息是人‎类最重要、最有效、最常用和最‎方便的交换‎信息的形式‎。

题目：基于TMS320F2812的DSP最小系统设计要求：TMS320F2812的DSP最小系统设计包括两个模块，即硬件设计模块和软件检测模块。

硬件设计模块包括电源设计、复位电路设计、时钟电路设计、存储器设计、JTAC接口设计等。

软件检测模块需要编写测试程序。

用Protel软件绘制原理图和PCB图。

从理论上分析，设计的系统要满足基本的信号处理要求。

DSP主要应用在数字信号处理中，目的是为了能够满足实时信号处理的要求，因此需要将数字信号处理中的常用运算执行的尽可能快。

这就决定了DSP的特点和关键技术。

适合数字信号处理的技术：DSP包涵乘法器，累加器，特殊地址发生器，领开销循环等；提高处理速度的技术：流水线技术，并行处理技术，超常指令等。

DSP对元件值的容限不敏感，受温度、环境等外部参与影响小；容易实现集成；VLSI 可以时分复用，共享处理器；方便调整处理器的系数实现自适应滤波；可实现模拟处理不能实现的功能：线性相位、多抽样率处理、级联、易于存储等；可用于频率非常低的信号。

关键词： TMS320F2812，CCS3.3，Protel99SE软件目录第1章绪论第2章系统设计2.1系统方案介绍2.2 系统结构设计第3章硬件电路设计3.1 TMS320F2812芯片介绍3.2电源及复位电路设计3.3 时钟电路设计3.4 DSP与JTAG接口设计3.5 DSP的串行接口设计3.6 通用扩展口设计3.7 总体电路原理图设计第4章软件设计4.1 程序设计4.2 仿真调试总结参考文献附录1：总体电路图附录2：程序代码第1章绪论数字化已成为电子、通信和信息技术的发展趋势与潮流。

在这种趋势与潮流的推动下，数字信号处理的理论与实现手段获得了快速的发展，已成为当代发展最快的学科之一。

而DSP芯片作为数字信号处理，尤其是实时数字信号处理的主要方法和手段，自20世纪70年代末、80年代初诞生以来，无论在性能上还是在价格上，都取得了突破性的迅猛发展。

前言自适应信号处理的理论和技术经过40 多年的发展和完善,已逐渐成为人们常用的语音去噪技术。

我们知道, 在目前的移动通信领域中, 克服多径干扰, 提高通信质量是一个非常重要的问题, 特别是当信道特性不固定时, 这个问题就尤为突出, 而自适应滤波器的出现, 则完美的解决了这个问题。

另外语音识别技术很难从实验室走向真正应用很大程度上受制于应用环境下的噪声。

自适应滤波的原理就是利用前一时刻己获得的滤波参数等结果, 自动地调节现时刻的滤波参数, 从而达到最优化滤波。

自适应滤波具有很强的自学习、自跟踪能力, 适用于平稳和非平稳随机信号的检测和估计。

自适应滤波一般包括3个模块：滤波结构、性能判据和自适应算法。

其中, 自适应滤波算法一直是人们的研究热点, 包括线性自适应算法和非线性自适应算法, 非线性自适应算法具有更强的信号处理能力, 但计算比较复杂, 实际应用最多的仍然是线性自适应滤波算法。

线性自适应滤波算法的种类很多, 有RLS自适应滤波算法、LMS自适应滤波算法、变换域自适应滤波算法、仿射投影算法、共扼梯度算法等[1]。

其中最小均方(Least Mean Square,LMS)算法和递归最小二乘(Recursive Least Square,RLS)算法就是两种典型的自适应滤波算法, 它们都具有很高的工程应有价值。

本文正是想通过这一与我们生活相关的问题, 对简单的噪声进行消除, 更加深刻地了解这两种算法。

我们主要分析了下LMS算法和RLS算法的基本原理, 以及用程序实现了用两种算法自适应消除信号中的噪声。

通过对这两种典型自适应滤波算法的性能特点进行分析及仿真实现, 给出了这两种算法性能的综合评价。

1 绪论自适应噪声抵消( Adaptive Noise Cancelling, ANC) 技术是自适应信号处理的一个应用分支, 年提出, 经过三十多年的丰富和扩充, 现在已经应用到了很多领域, 比如车载免提通话设备, 房间或无线通讯中的回声抵消( AdaptiveEcho Cancelling, AEC) , 在母体上检测胎儿心音, 机载电子干扰机收发隔离等, 都是用自适应干扰抵消的办法消除混入接收信号中的其他声音信号。

毕业设计题目名称基于DSP控制的正弦波和三角波发生器的设计学院电气信息工程学院专业/班级自动化09102学生学号指导教师（职称）葛延津（教授）严海领（助教）摘要信号发生器发展到今天，在电子测试、电子设计、模拟仿真、通信工程中，扮演着一个相当重要的角色，有着相当广泛的应用，极大加快了电子测试与设计工作中的效率，在电子技术和信号仿真应用中已发挥了巨大的作用。

本文主要介绍了以TMS320VC5402 DSP为主的信号发生器的设计情况。

这是一个以DSP为核心来实现信号发生器的系统，该系统具有结构简单灵活，抗干扰能力强、产生频率较高、应用广泛等特点。

该系统的组成核心TMS320VC5402 DSP芯片是TI公司生产的16位定点处理芯片，它有运算速度快、具有可编程特性、接口灵活和外围电路丰富等特点。

选择该芯片作为设计信号发生器的核心芯片，能够提高信号发生器所产生信号的频率，使信号发生器有更加广泛的应用。

本设计的硬件部分是有该DSP芯片和D/A转换芯片TLC7528组成，DSP芯片用于产生各种波形，D/A转换芯片用于把数字信号转换为模拟信号。

在以上硬件的基础上，通过软件编程来实现三角波、正弦波等波形。

关键词：DSP；D/A转换器；信号发生器；波形AbstractSignal generator to today, in the electronic testing, electronic design, simulation, communications engineering, plays a very important role, has a very wide range of applications, greatly accelerate the efficiency of the electronic test and design work in the electronics technology and signal simulation applications has played a huge role. This paper describes the design to TMS320VC5402 DSP-based signal generator. This is a core DSP signal generator system, the system structure is simple and flexible, anti-interference ability, resulting in a higher frequency, widely used features.The System is comprised core TMS320VC5402 DSP chip is produced by TI 16-bit fixed-point processing chip, computing speed, programmable features, flexible interface and peripheral circuits rich features. Select the chip to chip as the core of the design of the signal generator, it is possible to improve the signal generator to produce the signal frequency, the signal generator has a broader application. The design of the hardware part is composed of the DSP chip and the D / A converter chip TLC7528 DSP chip for generating various waveforms, D / A converter chip used to convert digital signals to analog signals. On the basis of the above hardware, by software programming to achieve the waveform of the triangular wave, sine wave, etc..Keywords: DSP; D / A converter; signal generator; waveform目录第一章绪论.................................................... - 1 -1.1选题的背景............................................. - 1 -1.2选题的目的及意义....................................... - 1 - 第二章整体方案................................................ - 2 - 第三章硬件系统设计............................................ - 3 -3.1 系统的组成及实现功能................................... - 3 -3.2 硬件系统设计思想....................................... - 3 -3.3 硬件电路方案及电路原理设计 ............................ - 3 -3.4 相关电路介绍........................................... - 4 -3.4.1 核心电路芯片TMS320VC5402...................... - 4 -3.4.2 D/A 转换器TLC7528............................. - 10 -3.4.3 电源电路和晶振电路 ............................. - 14 - 第四章软件系统设计........................................... - 17 -4.1 ICETEK—B2.0说明............................. - 17 -4.2 三角波的设计方案..................................... - 18 - 4.3 正弦波的设计方案...................................... - 21 - 4.4 软件系统.............................................. - 25 - 第五章总结展望............................................... - 28 - 结束语........................................................ - 29 -致谢......................................................... - 30 - 参考文献...................................................... - 31 - 附录......................................................... - 32 -第一章绪论1.1选题的背景信号发生器，主要作为激励信号或仿真信号，广泛应用于电子设计、生物医疗、环保、机械运动、新型材料等各个领域。

诚信声明本人声明：1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。

作者签名：日期：年月日湖南工程学院毕业设计（论文）任务书————☆————设计（论文）题目：基于DSP的永磁同步电动机矢量控制系统研究姓名周琳系别应用技术学院专业电气工程及其自动化班级0786 学号200713010616指导老师颜渐德教研室主任谢卫才一、基本任务及要求：1）掌握矢量控制的基本原理。

2）掌握永磁同步电动机矢量控制系统。

3）利用MATLAB软件仿真，分析。

4)硬件设计及软件设计二、进度安排及完成时间：2月20日：布置任务，下达设计任务书2月21日——3月10日：查阅相关的资料（总参考文章15篇，其中2篇以上IEEE的相关文章）。

3月13日——3月25日：毕业实习、撰写实习报告3月27日——5月30日：毕业设计、4月中旬毕业设计中期抽查6月1日——6月7日：撰写毕业设计说明书（论文）6月8日——6月10日：修改、装订毕业设计说明书（论文），并将电子文档上传FTP。

6月11日——6月12日：毕业设计答辩目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第１章概述 (1)1.1永磁同步电动机的发展概况及应用前景 (1)1.1.1 永磁同步电动机发展概况 (1)1.1.2 永磁同步电动机特点及应用 (2)1.2永磁同步电动机控制系统的发展现状与趋势 (3)1.3课题研究的背景及本文的主要研究内容 (4)1.4本课题的研究意义 (5)第2章永磁同步电动机的结构及其数学模型 (7)2.1永磁同步电动机的结构 (7)2.2永磁同步电动机的数学模型 (8)2.2.1 永磁同步电机在静止坐标系(UVW)上的模型 (8)α-)上的模型方程 (10)2.2.2 永磁同步电机在两相静止坐标系(β2.2.3 永磁同步电机在旋转坐标系(d q-)上的数学模型 (12)第3章永磁同步电机矢量控制及空间矢量脉宽调制 (16)3.1永磁同步电机的控制策略 (16)3.1.1永磁同步电机外同步控制策略 (16)3.1.2 永磁同步电机自同步控制策略 (16)3.1.3 永磁同步电动机的弱磁控制 (19)3．2空间矢量脉宽调制(SVPWM) (19)3.2.1 空间矢量脉宽调制原理 (19)3.2.2 空间矢量脉宽调制实现 (22)3.3PI控制器的设计 (24)3.3.1 电流环PI控制器的设计 (24)3.3.2 速度环PI控制器的设计 (25)第4章系统仿真模型 (26)4.1MATLAB仿真工具箱简介 (26)4.2闭环控制系统仿真 (27)4.3仿真结果及分析 (31)第5章永磁同步电机控制器的硬件设计 (34)5.1功率变换单元的设计 (34)5.1.1 三相桥式主电路 (35)5.1.2 IR2130驱动器 (36)5.1.3 信号隔离电路 (38)5.2检测单元的设计 (38)5.2.1位置检测单元的设计 (38)5.2.2 电流检测电路 (40)5.2.3 电压检测电路 (40)5.3控制器的设计 (41)5.3.1 DSP的特点和资源 (42)5.3.2 系统设计中所用的DSP硬件资源 (43)5.4电平转换 (44)5.5保护电路的设计 (45)5.5.1 过流保护电路 (45)5.5.2 过压保护电路 (46)5.5.3 上电保护电路 (46)5.5.4 系统保护电路 (47)第6章永磁同步电机控制器的软件设计 (48)6.1DSP软件一般设计特点 (48)6.1.1 公共文件目标格式 (48)6.1.2 Q格式表示方法 (49)6.2控制系统软件的总体结构 (50)6.3控制系统子程序设计 (53)6.3.1 位置和速度计算 (53)6.3.2 速度、电流PI控制 (55)6.3.3 电流的采样与滤波 (56)6.3.4 坐标变换软件实现 (58)6.3.5 正余弦值的产生 (58)6.3.6 空间矢量PWM程序 (59)结束语 (60)参考文献 (61)致谢 (62)附录 (63)基于DSP永磁同步电动机矢量控制系统研究摘要：本论文在分析了PMSM的结构、数学模型的基础上采用弧公司专用于电机控制的TMS320F2407A型数字信号处理器作为核心，开发了全数字化的永磁同步电机矢量控制调速系统，主要完成了以下几个方面的工作：(1)本文查阅大量的文献资料，阐述了永磁同步电机的发展概况及应用以及其控制系统的发展现状，讨论了此课题的研究意义。

基于DSP的FIR数字滤波器的设计与仿真毕业设计论文研究背景数字信号处理在现代通信、音视频处理、图像处理等领域中起着至关重要的作用，数字滤波器是数字信号处理中的重要内容。

其中FIR数字滤波器是一种常用的滤波器，其具有线性相位和稳定性等特点，在数字信号处理中应用广泛。

因此，本毕业设计将以FIR 数字滤波器为研究对象，结合DSP平台，进行数字滤波器的设计与仿真研究。

研究目标本文旨在设计一种基于DSP的FIR数字滤波器，并且研究其性能和仿真效果。

主要目标包括：1. 掌握DSP平台的开发流程和设计方法，包括硬件平台和软件开发技术。

2. 研究FIR数字滤波器的原理和特点，掌握其设计方法和计算技巧。

3. 基于DSP平台设计实现FIR数字滤波器，包括硬件和软件两个方面，满足设计要求。

4. 仿真FIR数字滤波器的性能和效果，验证设计的正确性和可行性。

5. 撰写毕业设计论文，总结设计过程和结果，体现出自己的设计思路和方法。

研究方法本研究采用如下方法：1. 研究DSP平台的开发流程和设计方法，包括使用硬件平台和软件开发技术。

2. 研究FIR数字滤波器的原理和特点，掌握其设计方法和计算技巧。

3. 基于DSP平台设计实现FIR数字滤波器，采用Verilog语言描述硬件电路，C语言编写软件程序。

4. 利用模拟工具对FIR数字滤波器进行仿真，测试性能和效果。

5. 撰写毕业设计论文，总结设计过程和结果，体现出自己的设计思路和方法。

预期结果本研究预期可以达到如下结果：1. 掌握DSP平台的开发流程和设计方法，能够应用于数字信号处理和嵌入式系统开发等领域。

2. 研究FIR数字滤波器的原理和特点，掌握其设计方法和计算技巧，能够进行数字信号处理相关工作。

3. 基于DSP平台设计实现FIR数字滤波器，满足设计要求，具有较好的性能和稳定性。

4. 仿真FIR数字滤波器的性能和效果，能够验证设计的正确性和可行性。

5. 撰写毕业设计论文，总结设计过程和结果，体现出自己的设计思路和方法，具有较好的表达和撰写能力。

信号处理本科毕业论文题目信号处理是对各种类型的电信号，按各种预期的目的及要求进行加工过程的统称。

人们为了利用信号，就要对它进行处理。

例如，电信号弱小时，需要对它进行放大；混有噪声时，需要对它进行滤波I当频率不适应于传输时，需要进行调制以及解调；信号遇到失真畸变时，需要对它均衡；当信号类型很多时，需要进行识别等等。

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信号处理本科毕业论文题目一：1、拖拉机发动机燃油喷射系统优化--基于CFD技术和自适应振动信号处理2、农用汽车发动机状态监测系统与诊断方法研究3、基于无GPS定位的变量施肥控制系统的研究4、基于累加分类的ADS-B交织信号处理方法5、舰载雷达信号处理器系统硬件设计6、船舶通信系统中的数字阵列实时信号处理算法7、海杂波信号降噪处理中的小波阈值算法研究8、自适应数字波束并行信号处理实现9、一种植入式神经元记录系统信号处理电路10、多速率信号处理技术在机载通用采集器中的应用11、一种高精度太阳方位检测装置设计与信号处理12、基于MPC8640D的软件化雷达通用信号处理软件设计13、全光多输入多输出信号处理中光采样耦合器的优化14、数字信号处理技术在电子测量仪器领域上的应用15、基于时域分段处理的单频信号检测算法分析16、声发射信号处理与分析方法探究117、电子侦察信号处理技术研究18、一种基于子孔径处理的双侧TOPSAR成像信号处理算法19、基于多级维纳滤波器的空时自适应信号处理及其在无线通信系统中的应用20、基于形态复合滤波的汽油辛烷值测试中的爆震信号处理21、改进小波阈值函数在管道泄漏信号处理中的应用22、基于泄漏电缆导波雷达周界入侵信号处理方法研究23、台阵处理技术和模板匹配滤波技术在微弱地震信号检测中的应用24、核电厂显示控制系统信号滤波处理算法选择研究25、阵列信号处理在雷达和移动通信中的应用研究26、现代雷达信号处理及发展趋势探讨27、短时傅里叶变换在船舶欠定稀疏源信号盲分离中的应用28、模糊聚类在雷达频率信号目标检测处理中的应用29、基于小波变换的地铁信号处理方法研究30、一种堆叠式小型高速信号处理模块的热分析研究31、一种BDS卫星导航数字中频信号源的设计32、基于EDFA的卫星相干光通信开环补偿技术研究33、基于时频图像处理方法的多分量信号分离34、基于FPGA的腔衰荡信号采集与处理系统设计35、基于高阶Ambisonics的236、低频长脉冲信号激励下目标弹性波的一种增强处理方法信号处理本科毕业论文题目二：37、基于空域相关阈值滤波的雾气激光信号处理算法38、语音信号处理中鲁棒性压缩感知关键技术39、相干信号波达方向估计技术综述240、铁路路基病害检测雷达信号中的强干扰谱分析及滤波处理41、基于LMS算法的粉尘静电信号处理42、地面增强系统导航信号源的设计与实现43、铁路信号25Hz相敏轨道电路故障处理44、35CrMo钢冲蚀磨损的磁记忆检测信号定量研究45、中波发射机播出信号失真故障的分析与处理46、基于OFDM的雷达通信一体化信号处理技术研究47、多波形数字信号发生器的研究及实现48、基于降维空时自适应信号处理的多阵元宽带干扰抑制方法49、新型医学信号处理实验平台的设计与实现50、基于分层处理的短码直扩信号盲解扩算法51、基于通信方式的语言信号处理研究52、变压器局放超声信号特征参数提取与处理方法研究53、现代数字信号处理的应用和发展前景54、电子信息工程综合实践中信号处理系统的应用55、高频地波雷达实时信号并行处理方案及实现56、数字信号处理技术的应用与发展57、一种宽带多维雷达信号的处理方法与时频分析58、基于DSP和ARM的电能质量监测系统59、基于全去斜率接收技术的雷达距离成像60、基于石英传感器的动态称重数据处理算法研究61、基于压缩感知的电压传感器信号处理方法62、基于LMS算法的分布式光纤测温系统中信号处理研究63、数字信号处理对电子测量仪器的影响分析64、控制系统模拟信号处理方法研究65、基于CUDA的宽带GNSS接收机信号处理加速技术366、基于MATLAB小井眼阵列感应测井信号处理滤波器设计67、基于WPD与BPNN的超声信号处理技术68、铁道信号电源接地和混电的分析及处理69、基于窄带频率激励和先进信号处理技术的新型电线杆无损检测系统研究70、汽车防撞雷达中频信号处理系统的优化方案71、L波段宽动态范围信号检测与处理72、基于FPGA声学多普勒流速剖面仪的信号处理机设计信号处理本科毕业论文题目三：73、基于可编程计算架构的诊断超声信号处理系统设计74、电子战侦察系统中的信号侦收质量评估与优选75、基于FPGA的宽带雷达回波信号处理板设计76、加速度传感器信号处理算法77、基于DSP和FPGA的数字信号处理系统设计78、浅谈数字信号处理对电子测量与仪器的影响79、射频微波信号在光纤中传输及处理技术的研究80、滚动轴承振动信号处理方法综述81、光纤分布系统中数字信号处理研究与设计82、一种自发放电源定位系统研究83、高空气象探测接收端中频信号处理技术研究84、轻型侦察车雷达信号处理技术研究及终端软件开发85、一种自适应雷达侦察信号处理方法86、基于FPGA的通用雷达信号处理板卡设计87、具有自适应性的实时睡眠信号处理算法研究88、基于多延迟相关参数的信号处理算法489、基于Matlab的信号处理系统与分析90、高速光通信中的全光数字信号处理技术91、气路静电传感器信号处理电路设计及仿真分析92、开环Sagnac干涉仪的数字信号处理93、基于目标驱动的数字信号处理课程模块化教学改革94、全光波长转换及全光信号处理集成器件的研究95、皮米分辨力激光外差干涉测量中信号处理的关键技术研究96、基于声学信号处理的单缸汽油机声源频谱特征辨识97、一种基于VPX标准的侦测雷达信号处理系统设计方法98、光寻址电位传感器的噪声分析与信号处理方法研究99、高计数率数字化谱仪信号处理技术研究100、旋转机械信号处理技术及其在高速自动平衡中的应用101、金属薄板和动车车轮超声检测中信号处理方法的研究102、基于改进Kalman算法的OCT信号处理方法研究103、转子式陀螺仪信号处理技术研究104、机械加工过程中的早期故障微弱信号处理方法研究105、脉冲多普勒雷达信号处理MATLAB仿真研究106、北斗接收机基带信号处理算法关键技术研究107、基于盲压缩感知的非合作跳频信号处理技术研究108、旋转机械振动信号处理算法研究与程序设计信号处理本科毕业论文题目四：109、镜头式光幕靶可编程前置信号处理电路设计110、扫描式手机屏疵病检测仪信号处理技术研究5111、非相干散射雷达信号处理与分析112、汽车主动防撞毫米波雷达信号处理技术研究113、汽车防撞雷达信号处理研究及系统设计114、光纤电流互感器信号处理方法的研究115、基于图信号处理的滚动轴承故障特征提取方法研究116、基于线性调频波的车载雷达信号处理算法研究117、船用调频连续波雷达信号处理关键算法研究与实现118、基于压缩感知的声矢量阵列信号处理119、可用于大科学装置的数据采集和信号处理系统的研究120、基于盲源分离的P300脑机接口信号处理算法研究121、脑电波信号处理及其在教育中的应用研究122、低频压电加速度传感器的噪声特性及信号处理方法研究123、基于STM32的血氧信号处理系统的设计124、非理想条件下的自适应波束形成算法研究125、多通道动态测试信号处理及控制逻辑设计126、时分多通道透视雷达信号处理与显控系统研究127、卫星导航基带信号处理算法研究与应用128、基于奇异值分解的信号处理关键技术研究129、数字信号处理对分布式光纤传感系统性能提升的研究130、数字信号处理中的前沿技术分析131、下一代相干光通信系统的数字信号处理技术研究132、基于循环平稳分析的LFM信号盲处理结果可靠性评估133、气象卫星广播系统接收机的基带信号处理研究134、基于时间透镜的模拟信号处理的研究135、宽带雷达的声光相关后端信号处理研究136、气体超声波流量计系统数学模型建立与信号处理方法研究6137、远程频谱分析设备数字信号处理电路研究与验证138、伪码调相引信信号处理技术研究139、干涉合成孔径雷达信号处理及相位解缠算法研究140、高灵敏度GPS接收机基带信号处理相关技术的研究与仿真141、外辐射源雷达信号处理与目标跟踪方法研究142、相控阵自跟踪系统信号处理平台硬件设计与实现143、LFMCW汽车防撞雷达信号处理及硬件实现144、偏振复用-相干光通信系统中的数字信号处理算法研究信号处理本科毕业论文题目五：145、基于稀疏分解的水下目标回波信号处理方法146、阵列信号处理中稳健自适应波束形成算法研究147、光纤光栅振动传感器的响应特征与振动信号处理148、盲信号处理与分离技术研究149、天波超视距雷达干扰与杂波信号处理技术研究150、时变信号处理关键技术研究151、基于分布式光纤的电缆温度监测系统信号处理的研究152、基于认知控制的应答器上行链路信号处理方法153、光纤陀螺随机误差辨识及信号处理技术研究154、非法作业监听设备信号处理系统测向算法FPGA设计155、交流电磁场检测仪的信号处理电路设计156、独立分量分析在自动机振动信号处理中的应用157、GPS软件接收机基带信号处理算法及验证158、基于Kintex-7的三维声学成像主信号处理系统硬件设计159、大型锻件超声检测方法及信号处理算法研究7160、数字信号处理研究性教学的独特性分析161、北斗二代导航接收机基带信号处理算法研究162、云计算平台下的语音信号处理163、基于振动信号处理的电机轴承故障诊断方法研究164、爆炸场冲击波信号处理方法及传播特性研究165、基于分布式递归最小二乘算法的网络化稀疏信号处理研究166、锯齿波调频探测系统信号处理研究与实现167、基于DSP和FPGA的信号处理模块及其IP核设计技术研究168、空间目标监视电子篱笆系统信号处理算法研究169、基于多核DSP的某炮位侦校雷达信号处理算法研究及实现170、基于GPU的外辐射源雷达信号处理软件实现171、基于数字信号处理的无源互调干扰对消172、基于DSP的调频连续波激光测距信号处理技术173、多通道相控阵雷达系统设计与信号处理方法研究174、经验小波变换的理论算法研究及其在语音信号处理中的应用175、基于多传感器信息融合的涡街信号处理方法研究176、多模式相控阵雷达系统中的时序控制与信号处理程序设计177、地基警戒雷达杂波抑制信号处理技术研究178、基于PCIe接口的通用信号处理模块设计与实现179、非相干散射雷达信号处理系统外场测试实验与算法改进8。

基于D S P的直流电机控制系统设计摘要：直流电机由于励磁磁场和电枢磁场完全解耦,可以独立控制,因此具备良好的调速性能,出力大、调速范围宽和易于控制,广泛应用于电力拖动系统中;而随着对电机控制要求的不断提高,普通的单片机越来越不能满足对电机控制的要求,DSP技术的发展正好为先进控制理论以及复杂控制算法的实现提供了有力的支持;本设计采用美国TI公司专门为电机数字化控制设计的16位定点DSP 控制器TMS320LF2407作为微控制器;该芯片集DSP信号高速处理能力及适用于电机控制优化的外围电路于一体,可以为高性能传动控制技术提供可靠高效的信号处理与控制硬件;电机的控制系统是由检测装置、主控制器、功率驱动器以及上位机组成,其中DSP控制器是电机控制系统的关键部分,负责对电机的反馈信号进行处理并输出控制信号来控制电机的转动;关键词：直流电机； DSP； PID控制器； PWMThe Design of DC Motor Control System Based on DSP Abstract：The DC motor armature magnetic field and the excitation completely decoupled, it can be independently controlled, so it has a good speed performance, contribute to a large power, widely speed range, and easy to control, so it is widely used in electric drive systems. With the motor control required for continuous improvement, common single MCU can't meet requirements of the motor control well, DSP technology just for the advanced control theory and complex control algorithm implementation provides a strong support.This design uses the American TI company specially for motor control design of digital 16 fixed-point DSP controller TMS320LF2407 as the controller. The chip set DSP signal the high processing capacity and used in motor control optimization the periphery of the circuit in a body, high performance driving control technology to provide reliable and efficient signal processing and control hardware. Motor control system is composed of detection devices, the main controller, power driver and PC componen ts, whichDSP controller is a key part of the motor control system , responsible for the motor feedback signal processing and output control sig n al to control the rotation of the motor.Keywords：DC motor, DSP, PID controller, PWM目录第1章绪论课题概述课题研究的背景电气传动是以电动机的转矩和转速为控制对象,按生产机械工艺要求进行电动机转速控制的自动化系统;根据电动机的不同,工程上通常把电气传动分为直流电气传动和交流电气传动两大类;纵观电气传动的发展过程,交流与直流两大电气传动并存于各个时期的各大工业领域内,虽然它们所处的地位和作用不同,但它们始终随着工业技术而发展的;特别是随着电力电子技术和微电子学的发展,在相互竞争中完善着自身,发生着变更;由于直流电机具有良好的线性调速特性,简单的控制性能,因此在工业场合应用广泛;近代,随着生产技术的发展,对电气传动在起制动、正反转以及调速能力、静态特性和动态响应方面都提出了更高的要求,所以计算机控制电力拖动控制系统已成为计算机应用的一个重要内容;直流调速系统在工农业生产中有着更为广泛的应用;随着计算机技术和电力电子技术的飞速发展,两者的有机结合使电力拖动控制技术产生了新的变化;电力电子技术、计算机技术和直流拖动技术的组合是技术领域的交叉,具有广泛的应用前景;有不少的研究者己经在用DSP作为控制器进行研究;直流调速控制系统的控制方法经历了机械式的、双机组式的、分立元件电路式的、集成电路式的、单片机式的发展过程;随着数字信号处理器DSP的出现,给直流调速控制提供了新的手段和方法;将计算机技术的最新发展成果运用在直流调速系统中,在经典控制的基础之上探讨一种新的控制方法,为计算机技术在电力拖动控制系统中的应用做些研究性的工作;用计算机技术实现直流调速控制系统,计算机的选型很多;经过选择,选取DSP芯片作为控制器;直流调速系统的内容十分丰富,有开环控制系统,有闭环控制系统；有单闭环控制系统,有双闭环控制系统和多闭环控制系统；有可逆调速系统,有不可逆调速系统等9;开展本课题研究的控制对象是闭环直流调速系统；研究的目的是利用计算机硬件和软件发展的最新成果,对控制系统升级进行研究；研究工作是在对控制对象全面回顾总结的基础上,重点对控制部分展开研究,它包括对实现控制所需要的硬件和软件环境的探讨,控制策略和控制算法的探讨等内容;目前,对于控制对象的研究和讨论很多,有比较成熟的理论,但实现控制的方法和手段随着技术的发展,特别是计算机技术的发展,不断地进行技术升级;这个过程经历了从分立元件控制,集成电路控制和单片计算机控制等过程;每一次的技术升级都是控制系统的性能有较大地提高和改进;随着新的控制芯片的出现,给技术升级提供了新的可能;电机控制是DSP应用的主要领域,随着社会的发展以及对电机控制要求的日益提高,DSP将在电机控制领域中发挥越来越重要的作用;课题研究的目的及意义长期以来,直流电机一直占据着速度控制和位置控制的统治地位;由于它具有良好的线性调速特性,简单的控制性能,高质高效的平滑运转的特性,尽管近年来不断受到其它电动机的挑战,但到目前为止,就其性能来说仍无其它电动机可比;在控制系统的构成上,本课题对硬件电路进行了设计,而这个硬件系统具有一定的通用性,也即可以将它作为一个硬件平台,在其它过程控制中应用;另外,由DSP的特点量身订做,可以在其它的控制系统中根据不同的要求进行外围电路的设计,进而来构成硬件系统,这样既便于设计思想的物化,又使得设计系统更加紧凑,不浪费资源;本直流电机控制系统采用经典的数字增量式PID控制算法,在本文中对数字增量式PID控制的理论、设计和实现进行了较为详细的论述; 课题研究的现状近些年来,随着现代电力电子技术、控制技术和计算机技术的发展,电机的应用技术也得到了进一步的发展,新产品、新技术层出不穷;除了人们己经熟悉的普通电机外,许多不同用途的特种电机也不断问世,如广泛应用于办公设备的无刷直流电机和高精度的步进电机、用于照相机的超声波电机、用于心脏血液循环系统的微型电机等等;另一方面,由于应用了电力电子技术,电机的控制技术变得更加灵活,效率也更高,如变频器控制的异步电机及伺服系统即是典型的例子1;在实际中,电机应用已由过去简单的起停控制、提供动力为目的应用,上升到对其速度、位置、转矩等进行精确的控制,使被驱动的机械运动符合预想的要求;例如在工业自动化、办公室自动化和家庭住宅自动化方面使用大量的电机,几乎都采用功率器件进行控制,将预定的控制方案、规划指令转变成期望的机械运动;这种新型控制技术己经不是传统的“电机控制”或“电气传动”而是“运动控制”;运动控制使被控机械实现精确的位置控制、速度控制、加速度控制、转矩或力的控制,以及这些被控机械量的综合控制;因此现代电机控制技术离不开功率器件和电机控制器的发展5;电机的控制器经历了从模拟控制器到数字控制器的发展;由于模拟器件的一些参数受外界因素影响较大,并且它的精度也差;所有这些都使得模拟控制器的可重复性比较差,控制效果不理想,因此调速电机的控制器逐渐朝数字化方向发展;数字控制器与模拟控制器相比较,具有可靠性高、参数调整方便、更改控制策略灵活、控制精度高、对环境因素不敏感等优点;随着现有的工业电气传动、自动控制和家电领域对电机控制产品需求的增加用户也不断提高对电机控制技术的要求5;总是希望能在驱动系统中集成更多的功能,达到更高的性能;许多设备试图使用8位或是准16位的微处理器实现电机的闭环控制,然而它们的内部体系结构和计算功能都阻碍了这一要求的实现;例如,在很多领域如工业、家电和汽车,用户希望使用效率高且去掉霍尔效应传感器的电机;这种电机的控制可以通过使用先进的电机控制理论、采用高效的控制算法来实现;但是这可能超出上述微处理器的计算能力;使用高性能的数字信号处理器DSP来解决电机控制器不断增加的计算量和速度需求是目前较为普遍的做法;将一系列外围设备如模数转换器A/D、脉宽调制发生器PWM和数字信号处理器DSP集成在一起,就获得一个既功能强大又非常经济的电机控制专用的DSP芯片;近年来,各种集成化的一单片DSP的性能得到很大的改善,软件和开发工具越来越多,越来越好,价格却大幅度降低;低端产品的价格已接近单片机的价格水平,但却比单片机具有更高的性能价格比;越来越多的单片机用户开始选用DSP器件来提高产品性能,DSP器件取代高档单片机的时机己成熟13;首先,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;更为不同的是,DSP器件为精简指令器件,大多数指令都能在一个周期内完成,并且通过并行处理技术,使一个指令周期内可完成多条指令;同时DSP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;又配有内置高速硬件乘法器、多级流水线,使DSP 器件具有高速的数据计算能力;而单片机为复杂指令系统计算机CISC,多数指令要2-3个指令周期来完成;单片机采用冯.诺依曼结构,程序和数据在同一空间存取,同一时刻只能单独访问指令和数据、ALU只能做加法,乘法需要由软件来实现,因此占用较多的指令周期,也就是说速度比较慢;所以,结构上的差异使DSP器件比准16位单片机单指令执行时间快8-10倍,完成一次乘法运算快16-30倍;DSP器件还提供了高度专业化的指令集,提供了FFT快速傅立叶变换和滤波器的运算;此外,DSP器件提供了JTAG Joint Test Action Group接口,具有更先进的开发手段,批量生产测试更方便;其次,基于DSP芯片制造的电机控制器可以降低对传感器等外围器件的要求;通过复杂的算法达到同样的控制性能,降低成本,可靠性高,有利于专利技术的保密;现在各大DSP生产厂家都推出自己的内嵌式DSP电机控制专用集成电路;如占DSP市场份额45%的美国德州仪器公司,凭借自己的实力,推出了电机控制器专用DSP--TMS320C24x;新的TMS320C24x DSP采用TI公司TMS320C2xLP16位定点DSP核,并集成了一个电机事件管理器,后者的特点是可以最佳方式实现对电机的控制;该器件利用TI的可重用DSP核心技术,显示出TI的特殊能力一通过在单一芯片上集成一个DSP和混合信号外设件,制造出面向各种应用的DSP方案;TMS320C24x作为第一个数字电机控制器的专用DSP系列,可支持用于电机控制的指令产生、控制算法处理、数据交流和系统监控等功能;集成的DSP核、最佳化电机控制器事件管理器和单片式A/D设计等诸多功能块加在一起,就可以提供一个单芯片式数字电机控制方案;系列中的TMS320LF2407包括一个30MIPSDSP核、两个事件管理器、32位的中央算术逻辑单元、多达16通道的IO位A/D转换器、64K的I/0空间和一个32K字的闪速存储器,它利用TMS320的定点DSP软件开发工具和JTAG仿真支持,可使电机控制领域的研发人员方便地调试控制器和脱机使用;第三,DSP运算速度快,控制策略中可以使用先进的实时算法,如自适应控制、卡尔曼滤波、状态预估等,大大提高控制系统的品质;而且DSP 控制软件可用C语言或汇编语言编写或者二者嵌套使用;因此采用DSP 芯片制造的电机控制器便于用户的调试和应用;最后,在越来越多的场合,如电动汽车、纺织行业、水泵变频调速系统等,他们往往是规模比较大,时序、组合逻辑都很复杂的情况,这时如果同时运用DSP芯片和一些其它的可编程逻辑器件可以大大减小系统的体积、提高系统运算能力,实现复杂的实时控制;课题研究的内容本文主要研究基于DSP的直流电机控制系统,通过控制算法和调速方法的分析,利用电机调速、DSP芯片控制、上位机通信、按键模块等的基本原理及相关知识,实现对电机的速度控制;整个系统的基本思想就是利用DSP内部资源产生可控制的脉冲控制整流电压,改变串入主回路中的直流电动机的电磁转矩,实现电动机的转速调节;研究内容包括如下：1电机控制系统功能实现的分析；2控制算法与调速方法的分析与设计；3电机驱动、电源模块、按键模块、测速、显示模块的硬件设计与实现；4系统主程序、按键扫描、控制算法、测速、电机速度控制等程序的分析、设计与实现；5电机控制系统整机测试与实现；第2章系统总体设计系统的组成由图2-1可知,该设计包含DSP控制单元、功率驱动单元、检测单元、显示单元、通信单元五个部分;DSP控制单元：对来自上位机的给定信号和来自传感器的反馈信号按一定的算法进行处理,输出相应的PWM波,经过光电隔离部分,送给功率驱动单元；功率驱动单元：对来自DSP控制器的PWM信号进行功率放大后送给直流电动机的电枢两端,驱动电机与负载；速度检测单元：采集电机的速度信息,并送给主控制器；显示单元：将采集到的电机转速信息予以显示；通信单元：负责主控制器与上位机及外设的信息交换;图2-1 系统总体框图2. 2 DSP芯片选择直流电机的调速控制系统一般采用电机专用微处理器,其种类主要包括复杂指令集CISC处理器如工NTEL196MX系列单片微控制器,精简指令集RISC如日立公司SH704x系列单片微控制器,哈佛结构DSP处理器如TI公司T145320F24X系列DSP;一般用于直流电机控制的徽处理器性能要满足以下几个方面：1指令执行速度；2片上程序存储器、数据存储器的容量及程序存储器的类型；3乘除法、积和运算和坐标变换、向量计算等控制计算功能；4中断功能和中断通道的数目；5用于PWM生成硬件单元和可实现的调制范围以及死区调节单元；6用于输入模拟信号的A/D转换器；7价格及开发环境;DSP一般采用哈佛或者改进的哈佛结构,程序空间和数据空间分离,程序的数据总线和地址总线分离,数据的数据总线和地址总线分离;这种结构允许同时访问程序指令和数据,在同一机器周期里完成读和写,并行支持在单机器时钟内同时执行算术、逻辑和位处理操作,极大地提高了执行速度,并且电机控制专用DSP具备丰富的设备和接口资源;TI公司的TMS320系列DSP芯片是目前最有影响、最为成功的数字信号处理器,其产品销量一直处于国际领先地位,是公认的世界DSP霸主;本论文选择了TI公司的TMS320LF2407DSP作为直流电机控制系统的微处理器;TMS320LF2407 DSP 控制器介绍TMS320LF2407 DSP是专为数字电机控制和其它控制系统而设计的;是当前集成度最高、性能最强的运动控制芯片;不但有高性能的C2XX CPU 内核,配置有高速数字信号处理的结构,且有控制电机的外设;它将数字信号处理的高速运算功能,与面向电机的强大控制功能结合在一起,成为传统的多微处理器单元和多片系统的理想替代品12;TMS320LF2407的片内外设模块包括：事件管理模块EV、数字输入/输出模块I/O、模数转换模块ADC、串行外设模块SPI、串行通信模块SCI、局域网控制器模块CAN;1事件管理器EVA和EVBTMS320LF2407提供两个事件管理器EVA和EVB模块,每个模块包含两个通用GP定时器、3个全比较/PWM单元、3个捕获单元和一个正交编码脉冲电路;事件管理器位用户提供了众多的功能和特点,在运动控制和电机控制中特别有用;通用定时器：LF2407共有4个通用定时器,每个定时器包括：一个16位的定时器增/减计数的计数器TxCNT；一个16位的定时器比较寄存器TxCMPR；一个16位的定时器周期寄存器TxPR；一个16位的定时器控制寄存器TxCON；可选择的内部或外部输入时钟;各个GP定时器之间可以彼此独立工作或相互同步工作;与其有关的比较寄存器可用作比较功能或PWM波形发生;每个GP定时器的内部或外部的输入时钟都可进行可编程的预定标,它还向事件管理器的子模块提供时毕;每个通用定时器有4种可选择的操作模式：停止/保持模式、连续增计数模式、定向增/减计数模式、逢续增/减计数模式;当计数器值和比较寄存器值相等时,比较匹配发生,从而在定时器的PWM输出引脚TxPWM/TxCMP上产生CMP/PWM 脉冲,可设置控制寄存器GPTCON中的相应位,选择下溢、比较匹配或周期匹配时自动启动片内A/D转换器;比较单元：LF2407有6个比较单元,每个EV模块有3个;每个比较单元又有两个相关的PWM输出,比较单元的时基由通用定时器1 EVA模块和通用定时器3 EVB模块提供;每个比较单元和通用定时器1或通用定时器3,死区单元及输出逻辑可在两个特定的器件引脚上产生一对具有可编程死区以及输出极性可控的PWM输出;在每个EV模块中有6个这种与比较单元相关的PWM输出引脚,这6个特定的PWM输出引脚可用于控制三相交流感应电机和直流无刷电机;由比较方式控制寄存器所控制的多种输出方式能轻易地控制应用广泛的开关磁阻电机和同步磁阻电机;捕获单元：捕获单元被用于高速I/O的自动管理器,它监视输入引脚上信号的变化,记录输入事件发生时的计数器值,即记录下所发生事件的时刻;该部件的工作由内部定时器同步,不用CPU干预;LF2407共有6个捕获单元,CAP1,CAP2,CAP3可选择通用定时器1或2作为它们的时基,但CAP1和CAP2一定要选择相同的定时器作为它们的时基;CAP4,CAP5,CAP6可选择通用定时器3或4作为它们的时基,同样CAP4和CAP5也一定要选择相同的定时器作为它们的时基;每个单元各有一个两级的FIFO缓冲堆栈;当捕获发生时,相应的中断标志被置位,并向CPU发中断请求；若中断标志己被置位,捕获单元还将启动片内A/D转换器;正交编码脉冲QEP单元：常用的位置反馈检测元件为光电编码器或光栅尺,它直接将电机角度和位移的模拟信号转换为数字信号,其输出一般有相位差为90°的A、B两路信号和同步脉冲信号C;A、B两路脉冲可直接作为LF2407的CAP1/QEP1和CAP2/QEP2引脚的输入;正交编码脉冲电路的时基由通用定时器2或通用定时器4提供,但通用定时器必须设置成定向增/减计数模式,并以正交编码脉冲电路作为时钟源;2数字输入/输出模块I/ODSP器件的数子输入/输出引脚均为功能复用引脚;即这些引脚既可作为通用I/O功能双向数据输入/输出引脚,也可作特殊功能PWM输出、捕获输入、串行输入输出等引脚;数子I/O模块负责对这些引脚进行控制和设置;两种功能的选择由I/O复用控制寄存器MCRx,x=A,B,C来控制;当引脚作为通用I/O时,由数据和方向控制寄存器PxDATDIR,x=A,B,C,D,E,F指出各I/O引脚的数据方向输入还是输出和当前引脚对应的电平高或低;读通用I/O引脚的电平或向引脚输出电平,实际上是对相应的寄存器PxDATDIR进行读写操作;3模数转换器ADC模块在自动控制系统中,被控制或被检测的对象,如温度、压力、流量、速度等都是连续变化的物理量,通过适当的传感器如温度传感器、压力传感器、光电传感器等将他们转换为连续变化的电压或电流即模拟量;模数转换器ADC就是用来讲这些模拟电压或电流转换成计算机能够识别的数字量的模块;TMS320LF2407期间内部有一个10为的模数转换器ADC;该模块能够对16个模拟输入信号进行采样/保持和A/D转换,通道的转换顺序可以编程选择;4串行通信接口SCI模块2407器件的串行通信接口SCI模块是一个标准的通信异步接收/发送UART可编程串行通信接口;SCI支持CPU与其他异步串口采用标准不返回零NRZ模块进行异步串行数字通信;SCI有空闲线和地址位两种多处理器通信方式；两个输入/输出引脚：SCIRXDSCI接收数据引脚和SCITXDSCI发送数据引脚；SCI通过一个16位的波特率选择寄存器,可编程选择64K种不同速率的波特率;SCI支持半双工和全双工操作,发送器和接收器的操作可以通过中断或转换状态标志来完成;5串行外设接口SPI模块串行外设接口SPI模块是一个高速同步串行输入/输出I/O口,它能使可编程长度1—16位的串行位流以可编程的位传输速率输入或输出器件;SPI可作为一种串行总线标准,以同步方式实现两个设备之间的信息交换,即两个设备在同一时钟下工作;SPI通常用于DSP控制器与外部设备或其他控制器之间的通信,用SPI可以构成多机通信系统,SPI还可以作为移位寄存器、显示驱动器和模数转换器ADC等器件的外设扩展口;6CAN控制器模块LF24xx系列DSP控制器作为第一个具有片上CAN控制模块的DSP芯片,给用户提供一个设计分布式或网络化运动控制系统的无限可能;CAN总线是一种多主总线,通信介质可以是绞线、同轴电缆或光导纤维,通信速率可达1 Mbps,通信距离可达10km;CAN协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码,而代之以对通信数据块进行编码,使网络内的节点个数在理论上不受限制;由于CAN 总线具有较强的纠错能力,支持差分收发,因而适合高干扰环境,并具有较远的传输距离;2407的CAN控制器模块是一个16位的外设模块,支持CAN2. 0B协议;CAN模块有6个邮箱MBOX0—MBOX5；有用于0,1,2和3号的邮箱的本地屏蔽寄存器和15个控制/状态寄存器;CAN模块既有可编程的位速率、中断方式和CAN总线唤醒功能；自动回复远程请求；自动再发送功能在发送时出错或仲裁是丢失数据的情况下；总线出错诊断和自测模式; 硬件方案论证测速传感器的选择方案一：使用测速发电机,输出电动势E和转速n成线性关系,即E=kn,其中k是常数;改变旋转方向时,输出电动势的极性即相应改变;方案二：采用霍尔传感器,霍尔元件是磁敏元件,在被测的旋转体上装一磁体,旋转时,每当磁体经过霍尔元件,霍尔元件就发出一个信号,经放大整形得到脉冲信号,送运算;方案三：在电机的转轴上套一码盘,利用光电对管测脉冲,每转一圈OUT端输出若干个脉冲;本设计中码盘每转一圈,输出4个脉冲经比较,方案一中的测速放电机安装不如方案二中霍尔元件安装方便,并且准确率也没方案二的高,并且方案二不需A/D转换,直接可以被DSP接收;但方案二的霍尔传感器的采购不是很方便,故采用方案三,它具有方案二的几乎所有的优点;方案三中可以采用定时的方法：是通过定时器记录脉冲的周期T,这样每分钟的转速：M=60/4T=15/T;0也可以采用。