基于數(shù)字信號(hào)處理器的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

HD7279A是一片具有串行接口的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8位共陰式數(shù)碼管和連接64鍵的鍵盤(pán)矩陣，無(wú)需外圍元件可直接驅(qū)動(dòng)LED，單片即可完成LED顯示和鍵盤(pán)接口的全部功能。電路如圖2所示：

HD7279A應(yīng)連接共陰式數(shù)碼管，應(yīng)用中無(wú)需用到的鍵盤(pán)和數(shù)碼管可以不連接。若不用鍵盤(pán)，則圖2中的連接到鍵盤(pán)的8只10K電阻和8只100K下拉電阻均可以省去。若使用了鍵盤(pán)，則電路中的8只100K下拉電阻均不得省略。若不用數(shù)碼管，則圖2中串入DP及SA-SG連線的8只0.2K電阻可省去，否則不能省略。實(shí)際應(yīng)用中8只下拉電阻和8只鍵盤(pán)連接位選線DIG0-DIG7的8只位選電阻應(yīng)遵從一定的比例關(guān)系，下拉電阻應(yīng)大于位選電阻的5倍而小于其50倍，典型值為10倍。

HD7279A需要外接RC振蕩電路以供系統(tǒng)工作，其典型值分別為R=1.5K,C=15pF，若芯片無(wú)法正常工作，要首先檢查此振蕩電路。

圖2 鍵盤(pán)和LED顯示

2)信號(hào)采集部分的設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)主要采集天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和排氣溫度。

轉(zhuǎn)速傳感器采集的信號(hào)是脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)LF356放大，再經(jīng)過(guò)LM339比較器整形后，通過(guò)光電隔離送到DSP的I/O口，通過(guò)所得的脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)來(lái)計(jì)算出轉(zhuǎn)速值。

排氣溫度在800度左右，因此溫度信號(hào)使用K型熱電偶采得，由AD590構(gòu)成熱電偶冷端溫度補(bǔ)償，經(jīng)過(guò)OP07放大后送到DSP的模擬信號(hào)端口。電路框圖如圖3所示：

圖3 轉(zhuǎn)速、溫度信號(hào)采集框圖

AD590是一種恒流源形式的溫度傳感器，只需在其二端加上一定的工作電壓，則其輸出電流隨溫度變化產(chǎn)生線性變化，溫度每變化1℃，輸出電流變化1μA。采用AD590對(duì)熱電偶進(jìn)行溫度補(bǔ)償，根據(jù)不同的熱電偶的塞貝克系數(shù)，選取合適的電阻，使其讀數(shù)變化的電壓變化與熱電偶此時(shí)的冷端電動(dòng)勢(shì)抵消，從而達(dá)到溫度補(bǔ)償。

3.2軟件設(shè)計(jì)

軟件采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，使用TI公司的CC2000開(kāi)發(fā)環(huán)境，主程序主要是實(shí)現(xiàn)顯示功能和數(shù)據(jù)采集功能。主程序流程圖如圖4所示：

圖4 主程序流程圖

在控制程序中，將計(jì)算出的轉(zhuǎn)速和溫度與期望值比較，得出誤差和誤差變化率，再根據(jù)制定好的控制規(guī)則來(lái)調(diào)整燃?xì)夂涂諝獾碾姶砰y，從而改變?nèi)細(xì)夂涂諝獾倪M(jìn)氣量，以便輸出恒定的轉(zhuǎn)速。DSP芯片內(nèi)部具有電動(dòng)機(jī)控制專用硬件機(jī)制，能夠直接產(chǎn)生PWM波形，這樣可以直接用來(lái)控制燃?xì)夂涂諝獾碾姶砰y。

4 結(jié)語(yǔ)

基于DSP芯片構(gòu)成的控制系統(tǒng)事實(shí)上是一個(gè)單片系統(tǒng)，因?yàn)檎麄€(gè)控制所需的各種功能都可由DSP芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，可以減小目標(biāo)系統(tǒng)的體積，減少外部元件的個(gè)數(shù)，增加系統(tǒng)的可靠性。對(duì)于那些性能和精度要求高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、體積小的場(chǎng)合，基于DSP芯片來(lái)構(gòu)成控制系統(tǒng)是具有很高性能價(jià)格比的實(shí)現(xiàn)方法。