基于DSP的傳感器制備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

胡文虹

摘要：隨著科技的發(fā)展，傳統(tǒng)的傳感器響應(yīng)速度已經(jīng)不能滿足人們對技術(shù)的要求，基于DSP的傳感器制備系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生并得到了廣泛的關(guān)注，且這種以數(shù)字信號來處理信息的微處理器已經(jīng)被應(yīng)用到了各行各業(yè)，基于這種現(xiàn)狀，本文主要對基于DSP的傳感器制備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，根據(jù)傳感器制備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和機(jī)械原理，研究了傳感器制備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)。旨在滿足人們對傳感器制備系統(tǒng)技術(shù)的超高要求。

關(guān)鍵詞：DSP 數(shù)字信號處理器 傳感器制備系統(tǒng) 機(jī)械原理

中圖分類號：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0149-01

傳感器系統(tǒng)在我國的生產(chǎn)生活中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，為了節(jié)省人員成本，機(jī)械自動化生產(chǎn)將是今后的主要發(fā)展趨勢。因此基于DSP的傳感器制備系統(tǒng)也應(yīng)該符合我國機(jī)械自動化的發(fā)展要求，基于傳感器的機(jī)械原理對整個系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理，使得整個傳感器系統(tǒng)更為智能化、精準(zhǔn)化。

1 DSP的工作原理

DSP是一種相對獨(dú)特的微處理器，對數(shù)據(jù)和信息的處理是以數(shù)字信號的形式來完成的，其主要的工作原理是將接收的信號，轉(zhuǎn)換成0或1的數(shù)字信號，其修改、刪除等一系列的動作也都是針對數(shù)字信號來完成的，完成對數(shù)字信號的處理后，運(yùn)用相關(guān)的系統(tǒng)把數(shù)字信號翻譯成真實(shí)數(shù)據(jù)。這種信號處理模式的優(yōu)點(diǎn)有很多，不但具有可編程性，而且實(shí)時(shí)運(yùn)行速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過了普通的微處理器[1]。

2 傳感器制備系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)

傳感器制備系統(tǒng)的系統(tǒng)動作是通過所產(chǎn)生的上下和前后位移所實(shí)現(xiàn)的，并且在鍍膜過程中對傳感器進(jìn)出膜孔板的長度與時(shí)間都有相關(guān)的要求的，因此在整個過程中可以采用變速的方式來完成，由步進(jìn)電機(jī)帶動滾珠絲杠和導(dǎo)軌來實(shí)現(xiàn)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)。

2.1 脈沖數(shù)據(jù)的確定

本文對傳感器的脈沖量的設(shè)計(jì)，將脈沖量設(shè)定在0.005mm/步，要求步進(jìn)機(jī)的工作頻率為1kHz，使得工作臺在進(jìn)步機(jī)每1ms走一步的同時(shí)移動的距離為5mm。通過設(shè)定的數(shù)據(jù)對步進(jìn)機(jī)的相關(guān)性能進(jìn)行研究和驗(yàn)算，最終找到符合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求的進(jìn)步機(jī)型號[2]。

2.2 傳感器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

首先設(shè)計(jì)傳感器控制系統(tǒng)的框架，控制系統(tǒng)的主要以TM320 LF2407為核心，其組成部分也相對簡單，大概有以下六個組成：控制按鍵、掉電保護(hù)、電機(jī)驅(qū)動、PWM生產(chǎn)、上位機(jī)通訊、點(diǎn)評轉(zhuǎn)換等。其控制按鍵主要由啟動、上升、下降、復(fù)位等四個按鍵控制系統(tǒng)[3]。具體的操作過程是在準(zhǔn)備進(jìn)行加工時(shí)，點(diǎn)擊“啟動”按鈕時(shí)，機(jī)器開始運(yùn)行，膜孔板會向上移動、向上運(yùn)動，運(yùn)動到設(shè)定的固定位置后停止，隨之PCB板也會按照事先設(shè)計(jì)好的速度移動，當(dāng)移動到膜孔板的位置后，機(jī)器會自動開始鍍膜，鍍膜動作完成后，PCB板會后退至起始位置，膜孔板會也開始向下運(yùn)動準(zhǔn)備入槽。在整個過程中四個控制按鈕都會用到，通?！吧仙焙汀跋陆怠卑粹o都是針對膜孔板而設(shè)計(jì)的，其目的主要是為了人工換板時(shí)可以將膜孔板輕易的進(jìn)行上升和下降控制。而“復(fù)位”按鈕是為系統(tǒng)的掉電保護(hù)模塊而準(zhǔn)備的，其作用是可以保證電機(jī)停電之后能夠正常上電復(fù)位，行進(jìn)加工。

3 傳感器制備系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

為了使控制系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，僅僅有合理的硬件電路設(shè)計(jì)的不夠的，只有硬件機(jī)械的合理設(shè)計(jì)和高質(zhì)量、科學(xué)的軟件相結(jié)合，才能有效地實(shí)現(xiàn)傳感器制備系統(tǒng)各個控制環(huán)節(jié)的控制和管理。通常來講，控制系統(tǒng)中對任務(wù)的控制主要是通過程序來完成的，因此本文的設(shè)計(jì)主要運(yùn)用匯編等高級語言編寫了控制系統(tǒng)的應(yīng)用程序，程序的設(shè)計(jì)是整個系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中十分重要的組成部分。在設(shè)計(jì)的前期，技術(shù)人員要對軟件的相關(guān)要素進(jìn)行詳細(xì)的分析，并且一定要保證實(shí)時(shí)性、可靠性、易修改性等基本原則，因?yàn)閭鞲衅骺刂葡到y(tǒng)的控制質(zhì)量和效率應(yīng)完全取決于程序設(shè)計(jì)的好壞[4]。

若要運(yùn)用程序來控制使電機(jī)驅(qū)動器要正常工作，最重要的是設(shè)計(jì)初始化設(shè)置管理器，本系統(tǒng)中對步進(jìn)電機(jī)的主要的初始化設(shè)計(jì)就是實(shí)現(xiàn)位置控制，這是指保證控步進(jìn)電機(jī)可以精確地從一個位置運(yùn)行到另一個位置。對步進(jìn)電機(jī)位置控制的一般做法是：第一，將步進(jìn)機(jī)的步數(shù)進(jìn)行初始化設(shè)定每走一步，步數(shù)減1，在步進(jìn)機(jī)沒有失步存在的時(shí)候，當(dāng)達(dá)目標(biāo)位置時(shí)，步數(shù)正好減到0；第二基于步進(jìn)機(jī)初始化和運(yùn)行的原理可以將每個電機(jī)分別有3個控制變量，其控制變量為方向、總步數(shù)和實(shí)際步數(shù)；第三，在實(shí)際運(yùn)動中設(shè)定步進(jìn)機(jī)正向運(yùn)動時(shí)，總步數(shù)減1，實(shí)際步數(shù)加1，反向運(yùn)動同理[5]。

4 設(shè)計(jì)總結(jié)

由于本文設(shè)計(jì)的傳感器系統(tǒng)主要應(yīng)用在人體上，因此對傳感器對精度的要求極高，但是通過本文的設(shè)計(jì)實(shí)踐證明，基于DSP的傳感器制備系統(tǒng)可以滿足傳感器的要求精度并充分的展現(xiàn)了數(shù)字信號處理器的高速運(yùn)算能力，有效的保證了系統(tǒng)控制的實(shí)時(shí)性和可靠性，并且在很大程度上簡化了硬件設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加簡潔、緊湊，并且成本低。

5 結(jié)語

筆者主要對基于DSP的傳感器制備系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了分析，并根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)工作需求設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于DSP的傳感器制備系統(tǒng)，其中主要著重于對傳感器系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計(jì)，指出了設(shè)計(jì)的基本原則、設(shè)計(jì)重點(diǎn)以及在設(shè)計(jì)中需要注意的問題。并在最后探討了基于DSP的傳感器制備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)，所以筆者可以得出以下結(jié)論，基于DSP的傳感器制備系統(tǒng)將會在我國今后機(jī)械自動化生產(chǎn)中占據(jù)重要的位置，基于DSP原理對傳感器研究也將成為的未來的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

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