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基于LabWindowsCVI和DSC的数据采集系统

发布时间:2020-06-30 17:57:51 阅读: 来源:齿轮泵厂家

引 言 数字信号控制器(DSC)综合了MCU面向控制的特性以及DSP的快速计算功能,具有处理速度快,灵活、精确,抗干扰能力强,体积小及可靠性高等优点,满足了对信号快速、精确、实时处理及控制的要求。本设计采用的DSC为TMS320F28335芯片,该器件能够以150 MHz的频率提供每秒3亿条浮点指令,与定点处理器相比,降低了相关的成本。数据系统软件的开发需要可靠、快捷的平台,由美国国家仪器公司(NI)开发的LabWindows/CVI给测试工程师提供了强有力的虚拟仪器开发环境。它将功能强大、使用灵活的C语言与用于数据采集分析和显示的测控专业工具有机地结合起来。它与传统编程工具VB、VC相比,具有强大的数据可视化分析和仪器控制能力,并且具备串口通信功能。1 系统硬件设计 系统硬件主要包括:DSC处理器及其辅助电路、模拟信号调理电路和USB串口通信电路。系统的结构框图如图1所示。

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1.1 TMS320F28335特点及ADC模块特性 TI公司C2000系列的TMS320F28335芯片具有150MHz的高速处理能力,具备32位浮点处理单元,其6个DMA通道支持ADC、McBSP和EMIF,有多达18路的PWM输出。 TMS320F28335芯片内置16个通道带流水线的模数转换器(ADC)。ADC模块主要包括以下特点:12位模数转换模块;2个采样和保持(S/H)器;模拟输入电压范围O~3 V;快速的转换时间,ADC时钟可以配置为25 MHz,最高采样带宽为12.5 MSPS。此系统中使用的是自主设计的TMS320F28335开发板,实物如图2所示。

1.2 模拟信号调理电路 前端数据采集部分把采集到的各种传感器数据进行调理。在信号调理过程中,采用以下几个方面的措施来保证高精确度模拟信号输入:采用高精确度的基准电源;对信号采集部分的区域进行屏蔽,防止外部噪声干扰;使用低失真运放AD823减小谐波失真,采用有源多阶滤波器进行滤波处理。 为获得更高精度的模数转换结果,正确的PCB板设计是非常重要的。连接到ADCIN引脚的模拟量输入信号线要尽可能地远离数字电路信号线。为减少因数字信号的转换产生的耦合干扰,需要将ADC模块的电源输入同数字电源隔离开。 信号调理电路将传感器输出的双极性电压一10~+10 V,调理成单极性电压O~2.5 V,以便输入给DSC的ADC模块。1.3 USB串口通信电路 USB串口通信电路采用的是美国Silicon公司的USB―UART数据转换器CP2102,通过它实现USB2.0到UART的转换。它不仅适合设计新一代带有USB接口的系统,也可以利用它对采用RS一232通信接口的系统进行改造,只需用CP2102取代RS一232电平转换器即可。其电路原理如图3所示。

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