基于DSP的电子万能试验机测控系统研究

摘要

信息化是21世纪的主要时代特征，随着当今工业社会正逐步地向信息社会过度，数字化成为了信息化的基础，而数字化的核心技术之一就是数字信号处理.数字时代的到来必然要求核心技术的发展，核心技术的发展依赖于微处理器的不断更新换代.目前，微处理器的新成员DSP芯片作为核心处理和控制部件正广泛应用于工业测控的数字化产品当中，并越来越凸现出其强大的发展势头和宽广的应用前景. 本文的主要研究任务是在总结和分析了国内外试验机及其测控系统的现状和发展趋势的基础上，结合先进的数字技术和试验机测控技术，采用TI公司最新推出的32位高性能DSP芯片TMS320F2812作为试验机测控系统的核心，设计了新型的电子万能试验机的测控系统，实现了试验机测控系统的高精度、可靠性、实时性、数字化、自动化和智能化.论文围绕这个任务主要完成了如下几个方面的工作: 1.分析了电子万能试验机的测量参数和工作原理，然后制定了试验机测控系统的总体方案，最后对测控系统中DSP芯片的功能进行了具体分析. 2.根据总体方案，设计了以32位高性能DSP芯片TMS320F2812为核心的系统主控制器，然后实现了各个功能模块硬件电路的设计，主要包括USB主机数据采集系统模块、交流伺服系统模块、以太网数据通讯接口等模块的设计. 3.根据模块化程序的设计思想，在DSP的集成开发环境CCS环境下对各个功能模块进行了编程和调试，并且给出了最后调试结果，最后对测控系统的抗干扰性和可靠性进行了研究.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1前言

1.2试验机及其测控技术的发展状况

1.2.1试验机的发展状况和发展趋势

1.2.2试验机测控技术的发展状况

1.3选题背景及意义

1.3.1选题背景

1.3.2研究意义

1.4本文主要工作

第二章电子万能试验机测控系统总体方案设计

2.1电子万能试验机概述

2.1.1试验机测控系统简介

2.1.2试验机的测量参数分析

2.1.3试验机的组成及工作原理

2.2试验机测控系统的方案设计

2.2.1试验机测控系统方案论证

2.2.2系统总体结构

2.2.3系统组成单元的具体方案设计

2.2.4试验机的技术参数

2.3测控系统中DSP主控制器的功能分析

2.4本章小结

第三章电子万能试验机测控系统的硬件设计

3.1 DSP概述

3.1.1 DSP的介绍

3.1.2 DSP芯片的选择

3.1.3 DSP芯片的应用

3.2基于TMS320F2812的主控制器的设计

3.2.1 TMS320F2812简介

3.2.2试验机测控系统控制模块的设计

3.2.3存储器扩展模块的设计

3.2.4外围通用接口模块设计

3.2.5人机交互接口模块的设计

3.3数据通信接口模块的设计

3.3.1通用串行通信接口

3.3.2 USB接口的设计

3.3.3以太网接口的设计

3.4数据采集模块的设计

3.4.1数据测量原理

3.4.2 A/D转换电路的设计

3.5伺服系统模块的设计

3.5.1伺服系统概述

3.5.2试验机伺服系统总体结构分析

3.5.3伺服系统硬件电路的设计

3.6本章小结

第四章电子万能试验机测控系统软件设计

4.1软件设计概述

4.2 DSP集成开发环境CCS

4.2.1 CCS功能介绍

4.2.2 CCS开发流程

4.3 DSP主控制器的软件设计

4.3.1系统的初始化

4.3.2主程序的设计

4.3.3人机交互模块的设计

4.4数据采集模块的程序设计

4.5数据通信接口程序设计

4.5.1通用串行口程序设计

4.5.2 USB接口程序设计

4.5.3以太网接口程序设计

4.6基于DSP的伺服系统的软件设计

4.6.1三相永磁同步伺服电动机介绍

4.6.2磁场定向算法介绍

4.6.3三相永磁同步伺服电动机的DSP控制

4.7本章小结

第五章电子万能试验机测控系统的调试

5.1硬件调试

5.2软件调试

5.2.1串行口的调试

5.2.2 USB接口的调试

5.2.3以太网接口的调试

5.3系统抗干扰性及可靠性研究

5.3.1电磁干扰的形成因素

5.3.2干扰的来源

5.3.3干扰的藕合途径

5.3.4硬件上拟采取的抗干扰措施

5.3.5软件的抗干扰分析

5.4本章小结

第六章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参与的科研项目和发表的学术论文