基于DSP的動(dòng)態(tài)汽車衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)介紹

　　動(dòng)態(tài)汽車衡系統(tǒng)一般由稱重平臺(tái)、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集電路、處理器以及屏幕顯示、通信電路和上位機(jī)等組成。系統(tǒng)的稱重平臺(tái)與公路路面處于同一水平面，當(dāng)汽車通過稱重平臺(tái)時(shí)，稱重傳感器將軸重信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)放大電路和濾波電路，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，送給微處理器，微處理器將測(cè)得的動(dòng)態(tài)車重信號(hào)進(jìn)行處理后計(jì)算出車輛的軸重和整車重量，并傳送給上位機(jī)保存和打印。

　　動(dòng)態(tài)汽車衡系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示?！　?/p>

 

　　硬件設(shè)計(jì)

　　對(duì)于動(dòng)態(tài)汽車衡系統(tǒng)來(lái)說，硬件系統(tǒng)是最基本的框架，是系統(tǒng)的所有功能的基礎(chǔ)。硬件的選擇和硬件的性能對(duì)系統(tǒng)的功能及精度有直接的影響。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)了以TMS320F28335為核心的硬件平臺(tái)。動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要包括：傳感器，放大電路，模擬低通濾波電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，DSP控制器，數(shù)碼管顯示電路，串行通信電路，電源電路。硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

　　傳感器

　　稱重傳感器位于稱重平臺(tái)下面，是整個(gè)硬件系統(tǒng)的起始部分，它將車重信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。測(cè)量重量的傳感器有很多種。其中，電阻應(yīng)變式稱重傳感器精度高，測(cè)量范圍廣;使用壽命長(zhǎng)，性能穩(wěn)定可靠;可在高低溫、高速、高壓、強(qiáng)烈振動(dòng)、強(qiáng)磁場(chǎng)、潮濕等惡劣環(huán)境下正常工作;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕;價(jià)格便宜，品種多樣，便于選擇和大量使用;頻率響應(yīng)較好。因此，稱重傳感器大多采用電阻應(yīng)變片式。本文采用中航電測(cè)儀器股份有限公司的電阻應(yīng)變式傳感器。

　　信號(hào)調(diào)理電路

　　信號(hào)調(diào)理電路主要包括放大電路和低通濾波電路兩部分。

　　由于稱重傳感器轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)是幅度很小的毫伏差動(dòng)信號(hào)(激勵(lì)電壓12V時(shí)滿量程輸出是24毫伏)，很難直接進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，因此需要對(duì)這一模擬電信號(hào)進(jìn)行放大處理。由于傳感器信號(hào)放大電路的設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)的精度有很重要的影響，因此選用高增益、高輸入電阻、低失調(diào)和高共模抑制比的儀表放大器。在這里，我們選用美國(guó)ADI公司的儀表放大器AD620。AD620電路簡(jiǎn)單，同時(shí)該放大器具有很好的特性，溫漂和電壓失調(diào)參數(shù)很小。AD620是一個(gè)只需一個(gè)外部電阻就能設(shè)置放大倍數(shù)為1~1000的低功耗、高精度儀表放大器。

　　由于稱重信號(hào)成分非常復(fù)雜，既有共模干擾，也有串模干擾，頻率分布從幾十赫茲到幾千赫茲，所以為了濾除承重信號(hào)中的高頻噪聲，我們采用一階有源低通濾波器。截止頻率取為50Hz，R選取3kΩ，C選取1μF，運(yùn)放選取OP07。

　　模數(shù)轉(zhuǎn)換電路

　　本設(shè)計(jì)選用美國(guó)Maxim公司的MAX125。MAX125是2x4通道、高速的14位數(shù)據(jù)采集芯片。MAX125工作工程分為三部分，即采樣方式的設(shè)置、信號(hào)的采樣轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取。MAX125共有8種轉(zhuǎn)換模式和一種省電模式。芯片8個(gè)通道分為A，B兩組，但用戶只能選擇其中的一組進(jìn)行轉(zhuǎn)換。芯片默認(rèn)的采樣方式是只采集A組的第一通道。如果采集其他通道，就要對(duì)采樣方式進(jìn)行設(shè)置，以確定采集的通道數(shù)，最多可以同時(shí)采樣4個(gè)通道。