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SBRF-1型DSP原理及電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

　

一、概述

DSP原理及電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是針對(duì)高校《DSP 原理》、《電機(jī)控制》、《傳動(dòng)控制》等專業(yè)而開發(fā)的一款高性能 DSP 原理及電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分，硬件包括 TMS320F2812 或者TMS320F28335 CPU 部分、外圍電路、功率驅(qū)動(dòng)部分（智能IPM 模塊）及各種保護(hù)電路部分。面板有各類外圍線路如按鍵、溫度傳感器、以太網(wǎng)、轉(zhuǎn)速顯示等，控制板安裝在實(shí)驗(yàn)箱箱內(nèi)，軟件部分包括DSP 軟件和PC 機(jī)軟件。整個(gè)系統(tǒng)可在聯(lián)機(jī)下運(yùn)行，在 PC 機(jī)上實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定；正、反轉(zhuǎn)控制等參數(shù)的設(shè)定，各種波形的存貯采集和實(shí)時(shí)采集以及采樣時(shí)間的設(shè)定等功能。該系統(tǒng)支持 1024 光碼盤導(dǎo)軌、無(wú)刷電機(jī)電機(jī)、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)，配備DSP 仿真器，可進(jìn)行二次開發(fā)實(shí)驗(yàn)。

二、特點(diǎn)

1）采用 DSP 開發(fā)板+電機(jī)驅(qū)動(dòng)板+DSP 外擴(kuò)網(wǎng)口模塊+DSP 外擴(kuò) GPIO 功能運(yùn)用模塊+液晶觸控顯示的組合操作平臺(tái)，方便用戶實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制的一體化開發(fā)系統(tǒng)；

2）DSP 端采用自主研發(fā)的 28335 實(shí)用板開發(fā)板，以現(xiàn)今主流 TMS320F28335 為核心，采用六層核心板+底板的形式；

3）BLDC 電機(jī)平臺(tái)采用三相全橋隔離控制，精確的 PID 算法，保證電機(jī)精確運(yùn)轉(zhuǎn)；

4）直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)板控制信號(hào)使用灌電流驅(qū)動(dòng)方式，支持絕大多數(shù)單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)；

5）42 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器具有高穩(wěn)定性、可靠性和抗干擾性的經(jīng)濟(jì)型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，適用于各種工業(yè)控制環(huán)境，具有自動(dòng)半流，低壓關(guān)斷、過流保護(hù)和過熱停車功能；

6）板載硬件資源豐富，外擴(kuò)功能強(qiáng)大，可滿足各類項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)；

7）7.0 寸觸控顯示，采用工業(yè)類級(jí)別，滿足惡劣的工作環(huán)境，友好的人機(jī)界面方便您更好的操作；

8）W5300 模塊支持軟、硬件混合 TCP/IP 協(xié)議： TCP, UDP, ICMP, IGMP, IPv4, ARP, PPPoE,

Ethernet；支持 8 個(gè)獨(dú)立的端口（sockets）同時(shí)連接；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，速率可達(dá)到 80Mbps；支持 ADSL 連接 (支持 PPPOE 協(xié)議，帶 PAP/CHAP 驗(yàn)證)；

9）GPIO 擴(kuò)展功能模塊包括 3x4 矩陣鍵盤、12864LCD 接口、4 段 8 位數(shù)碼管、溫濕度傳感器、紅外信號(hào)輸入接口、8 路 LED、直流小電機(jī)及步進(jìn)小電機(jī)；

10）采用分拆獨(dú)立的模塊化設(shè)計(jì)理念，既可獨(dú)立演示，又可整體工作；

11）對(duì)于電機(jī)控制有獨(dú)特設(shè)計(jì)的電機(jī)控制口；

12）詳細(xì)的用戶手冊(cè)，讓您輕松入門掌握；

13）注重EMI 設(shè)計(jì)，穩(wěn)定高效，包括外擴(kuò)和所有外設(shè)資源；

14）主流的 F28335 平臺(tái)，是電機(jī)控制領(lǐng)域和電力檢測(cè)領(lǐng)域的首選；

15）豐富的實(shí)驗(yàn)例程，可滿足各種教學(xué)實(shí)驗(yàn)，尤其電機(jī)控制領(lǐng)域，方便用戶對(duì)其進(jìn)行移植。

三、系統(tǒng)配置

	序號(hào)	項(xiàng)目	要求
	1	主處理器	TMS320F28335（開發(fā)板形式）
D S P 端	2	485 接口	一路 485 接口
	3	RS232 異步串口	一路 RS232 接口跳選，可以與上位機(jī)進(jìn)行串行通信，RS232 電平
	4	CAN	用于 CAN 總線組網(wǎng)
	5	PWM 接口	12 路 PWM（包含 6 路增強(qiáng)型 PWM）
	6	ADC 輸入接口	16 路 AD 輸入接口，反饋電機(jī)的狀態(tài)
	7	音頻接口	Audio 接口，提供錄音、播音功能
	8	捕捉接口	6 路 CAP 捕捉口（和正交編碼脈沖引腳共用）
	9	DSP 外擴(kuò)接口	20 位地址線和 16 位數(shù)據(jù)線及其他
	10	SD 卡接口	用戶自配 SD 卡
	11	開關(guān)電源	+5V，5A
B L D C 端	12	三相無(wú)刷電機(jī)接口	可以與 12V—36V 電機(jī)相連，額定電流不 超過 4A
	13	電機(jī)類型	有位置傳感器和無(wú)位置傳感器的無(wú)刷電機(jī)相連
	14	26 針接口，包括 PWM 脈沖 輸入接口，AD 接口	可以與DSP-F28335A/B、 DSP-F28335 basic 相連，PWM 輸入
	15	BLDC_HALL 接口	位置傳感器電機(jī)的霍爾傳感器輸出
	16	CAP_BEMF 接口	與控制端 CAP 相連，無(wú)位置傳感器電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)輸出端
	17	CAP_HALL 接口	與控制端 CAP 相連，有位置傳感器的電機(jī)霍爾輸出端
	18	電機(jī)電源輸入接口	24V 直流母線電壓的輸入端
直流電機(jī)端	19	兩相直流電機(jī)接口 x2	可以與 7V-24v 電機(jī)相連，額定電流不超 過 3A，防接反
	20	電機(jī)類型	兩相直流電機(jī)
	21	10 針接口，包括 3.3v-5.0V 控制信號(hào)，5V 電源	控制信號(hào)可由任意單片機(jī)相連，信號(hào)輸入范圍 3.3V-5.0V
	22	電機(jī)電源輸入接口	24v 直流電源輸入端
42 步進(jìn)電機(jī)端	23	兩相步進(jìn)電機(jī)接口	驅(qū)動(dòng) 35、39、42、57 型 4、6、8 線兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，其細(xì)分?jǐn)?shù)有 4 種，最大 16 細(xì)分
	24	電機(jī)類型	42 型 4 線兩相混合式步進(jìn)電機(jī)
	25	6 針接口，包括控制信號(hào)， 電源	由單片機(jī)給出 5V 脈沖信號(hào)
	26	電機(jī)電源輸入接口	24V 直流電源輸入端
顯示端	27	液晶顯示屏	工業(yè)級(jí) 7.0 寸 LCD 串口屏，800*480 分辨率，5V 供電，帶觸摸
	28	核心處理器	CORTEX-M3 內(nèi)核+高速 FPGA
	29	通訊接口	RS232 電平
	30	上位機(jī)軟件	VisualTFT
DSP 外 擴(kuò)模塊	31	W5300 網(wǎng)口模塊	支持軟、硬件混合 TCP/IP 協(xié)議：TCP， UDP，ICMP，IGMP，IPv4，ARP，PPPOE， Ethernet；支持 8 個(gè)獨(dú)立的端口 （sockets）同時(shí)連接；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸， 速率可達(dá)到 80Mbps；支持 ADSL 連接（支持 PPPOE 協(xié)議，帶 PAP/CHAP 驗(yàn)證）
	32	GPIO 擴(kuò)展運(yùn)用模塊	包括 3*4 矩陣鍵盤、12864LCD 接口、4 段 8 位數(shù)碼管、溫濕度傳感器、紅外信號(hào)輸入接口、8 路 LED、直流小電機(jī)及 步進(jìn)小電機(jī)

四、DSP 核心系統(tǒng)板參數(shù)

1.DSP 核心板參數(shù)

1）處理器：TMS320F28335，時(shí)鐘頻率 150MHz。

2）低功耗設(shè)計(jì)，核心電壓 1.9V，I/0 口電壓 3.3V。

3）片內(nèi)：RAM 34K×16 位，Flash 256K×16 位。

4）外擴(kuò)：RAM 256K×16 位，Flash 512K×16 位。

5）兼容+3.3V 與+5V 電源接口。

6）最小系統(tǒng)版，2*80 引腳接口，便于二次開發(fā)。

7）多接口設(shè)計(jì)，適用于電機(jī)控制，電力設(shè)備控制及工業(yè)控制等。

8）18 路 PWM，6 路 HRPWM（高精度），2 通道 QEP，6 通道 CAP,

9）16 通道 12 位 ADC，3 通道 SCI，2 通道 MCBSP，2 通道 CAN，

10）1 通道SPI,1 通道 I2C。

2.系統(tǒng)底板平臺(tái)

1）JTAG 接口：DSP 仿真器連接接口，可進(jìn)行在線仿真和燒寫程序。

2）SCI 接口：1 路 232 接口，1 路 485 接口，可以與上位機(jī)進(jìn)行串行通信。

3）PWM 接口：18PWM（其中 6 路高精度 HPWM），方便電機(jī)控制。

4）CAP 接口：4 路 CAP 捕捉口（和 6 路正交編碼脈沖引腳公用）。

5）CAN：1 路 CAN2.0 接口，用于 CAN 總線組網(wǎng)。

6）ADC 輸入接口：16 路AD 輸入接口，12 位精度，輸入電壓范圍：0-3V。

7）音頻接口：3 路 Aduio 接口，提供錄音、播音功能

8）電機(jī)控制接口：兩組電機(jī)控制接口，每組可以控制一臺(tái) 3 相電機(jī)。

9）DSP 外擴(kuò)接口：20 位地址線和 16 位數(shù)據(jù)線及其他。

10）一個(gè)X1226 實(shí)時(shí)時(shí)鐘和 2KB 的 I2C EEPROM。

11）手動(dòng)復(fù)位按鈕，方便用戶復(fù)位操作

12）SD 卡槽：可以外掛移動(dòng)SD 卡

3.無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)板參數(shù)

1）直流母線電壓+12~36V

2）電機(jī)額定電流不超過 4A

3）電機(jī)霍爾傳感器的供電電壓+5V

4）過壓過流指示

4.直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)板參數(shù)

1）支持電機(jī)電壓 7-24V，防反接

2)雙路電機(jī)接口，每路最大負(fù)載電流 3A，每路有獨(dú)立的 3A 過流保護(hù)

3）與 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片控制信號(hào)同邏輯，每路都支持三線控制使能、正反轉(zhuǎn)及制動(dòng)

4）使能信號(hào)可外接 PWM，正反轉(zhuǎn)控制信號(hào)可串聯(lián)限位開關(guān)

5）控制信號(hào)使用灌電流驅(qū)動(dòng)方式，支持絕大多數(shù)單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)

6）使用光耦對(duì)全部控制信號(hào)進(jìn)行隔離

5.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)板

1）TB6560 驅(qū)動(dòng)器采用直流電源供電，供電電壓范圍為 8V DC－35V DC,建議使用 24V DC 供電， 推薦使用 24V/5A 開關(guān)電源進(jìn)行供電

2）TB6560 驅(qū)動(dòng)器采用差分式接口電路可適用于差分信號(hào)，單端共陰及共陽(yáng)等接口，通過高速光耦進(jìn)行隔離，允許接收長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)器，集電極開路和 PNP 輸出電路的信號(hào)

3）驅(qū)動(dòng)器主要用于驅(qū)動(dòng) 35、 39、 42、57 型 4、 6、 8 線兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，其細(xì)分?jǐn)?shù)有

4 種，最大 16 細(xì)分

4）其驅(qū)動(dòng)電流范圍為 0.3A－3A，輸出電流共有 14 檔，電流的分辨率約為 0.2A 具有自動(dòng)半流，低壓關(guān)斷、過流保護(hù)和過熱停車功能轉(zhuǎn)速指示

五、測(cè)量?jī)x器

1）★四個(gè)模擬通道，帶寬 200MHz

2）★存儲(chǔ)深度 14Mpts，波形捕獲率 400000 幀/秒

3）★最小垂直檔位：500μv/div，方便查看小信號(hào)

4）★支持分段存儲(chǔ)功能，只捕獲感興趣的信號(hào)，最大不低于 75000 段，并顯示每段之間的時(shí)間信息，方便分析異常波形出現(xiàn)的概率情況

5）★FFT 運(yùn)算點(diǎn)數(shù)可達(dá) 1Mpts

6）36 種以上自動(dòng)測(cè)量參數(shù),支持測(cè)量統(tǒng)計(jì)、Gating 測(cè)量、Math 測(cè)量、History 測(cè)量和 Ref 測(cè)量7）標(biāo)配總線觸發(fā)/解碼功能,支持的協(xié)議包括 IIC，SPI，UART/RS232，LIN，CAN

8）★支持USB 無(wú)線模塊（WIFI）,實(shí)現(xiàn)無(wú)線連接（需現(xiàn)場(chǎng)演示）

9）★內(nèi)嵌Web Server,無(wú)需安裝驅(qū)動(dòng)軟件和上位機(jī)軟件，通過瀏覽器即可對(duì)儀器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、觀察波形、獲取測(cè)量結(jié)果，可滿足高壓、高溫等特殊環(huán)境的應(yīng)用需求（需現(xiàn)場(chǎng)演示）

10）通道菜單支持電流/電壓顯示切換

11）缺省設(shè)置快捷按鈕，并可支持用戶自定義 Default 參數(shù)，方便恢復(fù)出廠或預(yù)設(shè)置參數(shù)

12）提供 EDU Model 教育模式，可手動(dòng)開啟和關(guān)閉 Auto 鍵自動(dòng)定標(biāo)功能和參數(shù)自動(dòng)測(cè)量功能

13）支持 USB-TMC 協(xié)議,支持與LabVIEW 互連，提供SCPI 編程手冊(cè)和 LabVIEW 驅(qū)動(dòng)程序

14）支持 16 路數(shù)字通道（MSO）和 25MHz 信號(hào)源（AWG）功能

15）★支持幅頻特性和相頻特性掃描，結(jié)果以波特圖或者列表的方式展現(xiàn)出來(lái)，并支持導(dǎo)出掃描原始數(shù)據(jù)，方便后期分析

16）支持事件搜索和導(dǎo)航功能，快速定位到感興趣的事件

17）★提供豐富的的接口：USB Host、USB Device(USBTMC)、LAN（VXI-11）、Sbus、Pass/Fail、 Trigger Out

六、計(jì)算機(jī)

intel H 系列主板;Intel i5-5500（或以上）;內(nèi)存容量：8G DDR4;固態(tài) 128G SSD +機(jī)械 1TB 硬盤；Windows 7 或以上操作系統(tǒng);USB 接口、RJ45 端口、顯卡及音頻接口;電源：400W

七、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

1.基本實(shí)驗(yàn)

1）GPIO 控制點(diǎn)亮 LED 實(shí)驗(yàn)

2）按鍵輸入查詢實(shí)驗(yàn)

3）定時(shí)器 0 定時(shí)控制 LED 實(shí)驗(yàn)

4）定時(shí)器 1 定時(shí)控制 LED 實(shí)驗(yàn)

5）按鍵中斷實(shí)驗(yàn)

6）FFT 實(shí)驗(yàn)

7）音頻輸出實(shí)驗(yàn)

8）SCIB 通信實(shí)驗(yàn)

9）SCIC 的 RS485 通信實(shí)驗(yàn)

10）SD 卡建立txt 文件實(shí)驗(yàn)

11）浮點(diǎn)運(yùn)算實(shí)驗(yàn)

12）看門狗實(shí)驗(yàn)

13）外部 flash 讀寫實(shí)驗(yàn)

14）外部RAM 讀寫實(shí)驗(yàn)

15）外部 RTC 時(shí)鐘實(shí)驗(yàn)

16）外部EEPROM 讀寫實(shí)驗(yàn)

17）DMA 方式讀寫外部 RAM 實(shí)驗(yàn)

18）PWM 實(shí)驗(yàn)

19）捕獲實(shí)驗(yàn)

20）CAP 捕獲PWM 信號(hào)實(shí)驗(yàn)

21）SPI 中斷方式自測(cè)實(shí)驗(yàn)

22）Mcbsp 配置為SPI 自測(cè)實(shí)驗(yàn)

23）Mcbsp 中斷方式自測(cè)實(shí)驗(yàn)

24）DMA 方式讀Mcbsp 實(shí)驗(yàn)

25）AD 查詢實(shí)驗(yàn)

26）片上觸發(fā) AD 實(shí)驗(yàn)

27）CAN 自測(cè)實(shí)驗(yàn)

28）CAP 配置為APWM 實(shí)驗(yàn)

29）HRPWM 實(shí)驗(yàn)

30）高分辨率 PWM 實(shí)驗(yàn)

31）線性卷積實(shí)驗(yàn)

2.電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)

1)有位置傳感器無(wú)刷電機(jī)的開環(huán)控制

2)有位置傳感器無(wú)刷電機(jī)的閉環(huán)控制，采用 PID 控制

3)無(wú)位置傳感器無(wú)刷電機(jī)的開環(huán)控制

4)有位置傳感器無(wú)刷電機(jī)的實(shí)驗(yàn)箱的控制

5）直流電機(jī)的控制

6）步進(jìn)電機(jī)的控制