一种新型信号采集系统的硬件实现电动剪洮南设备搬迁湿度矫直机x

一种新型信号采集系统的硬件实现

一种新型信号采集系统的硬件实现

随着各种传感器在空空导弹中的广泛应用，传感器信号的采集手段日益重要，而光纤陀螺作为一种新型的惯性器件应用到空空导弹中，为载体提供准确的惯性空间角速度信号，完成对鳄鱼养殖运动体的姿态和运动轨迹控制。有着其他陀螺无法比拟的优越性，例如结构简单、精度高、动态范围大、抗电磁干扰，秘密全在碳纤维复合材料！无加速度引起的漂移且成本低，可靠件好等。其优良的品质使自身能够满足军工和民用对惯性器件苛刻的要求，而得到广泛的应用。现以光纤陀螺为例，对实现陀螺信号方便采集及特性分析的信号采集系统的硬件设计进行阐述。

1 光纤陀螺的工作原理

光纤陀螺的基本原理基于Sagnac效应，即用光纤绕制成环柱形光蹄。光源发山的光经过分束器分为两束之后，送到光纤中，随着陀螺的转动，分别沿顺时针和逆时针方向传输。经过一剧后，这两束相反方向传播的光叫到分束器中形成干涉。当光纤形成的环状回路不转动时，顺、逆光程到达分束器的时间相等，两束光的相位差为零。当环状回路转动时，顺、逆光程就产生差异，在一段时间内分束器已从A点转到了A’点。对顺时针传播的光束，当它再次到分束器时多走了AA’的路程。所以可以根据两束光的相位差来获得回路转动的角速度。

2 系统构成

本文设计的信号采集系统通过双口 RAM实现上位机与DSP的通讯，控制扳采DSP+CPLD的方式，控制AD芯片完成多蹄光线陀螺数据的采集。系统工作流程是DSP接收到上位机通过双口 RAM传来的采集指令，通过地址／数据总线与CPLD进行通信，控制AD芯片对外部的多路陀螺信号进行采集，之后通过双口 RAM送到上位机，上位机实现各种图形界而操作和后端信号处理，对所采集的信号进行分析。

3系统硬件实现

系统主要由DSP芯片TMS320F28 1 2、双口RAMCY7C13 1，CPLD芯片EPM71 28T1 100、ADC芯片ADS8364以及传感器信号调理电路组成。

DSP主要负责与上位机通讯，以及和CPLD共同控制AD实现对多蹄光纤陀螺数据的聚集，这里选用Tl公司生产的TMS320F28 12。该芯片专门为控制系统应用而设计，采用1．8V的内核电压，具有3．3V的外围接口电压，片内存储容量1 8 K字SRAM，1 28K字FLASH，最高主频1 50MHz，片内集成宵多济南实验机厂是1家专业生产实验机的单位种外设接口。

双口 RAM主要输山数据采集指令并接收DSP传送的陀螺值。选用的双端口 RAM型号为CY7C1 3 1，5 V供电，容量1 Kx8 bit，实际使用数据交换区256x8 bit。在256字节的存储空间内分开两个数据区，一个数据区(A)存放上位机下发的指令信息，另一个数据区(B)存放采集的陀螺数据信息。由于控制DSP与上位机对双口 RAM的读写速度不同，为防止由于速度不匹配造成的读写冲突，在软件中相应的存储区设置读写标志位来，通过此标志位来确判定烈端口 RAM的读写状态。

在本系统中，CPLD是一个重要的组成部分，由CPLD组成的逻辑控制模块接收DSP传送过来的动作命令，控制AD某通道进行数据采集。这里选用Altera公司的EPM7128芯片。CPLD作为一个单独的控制执行结构，通过编写相应VHDL代码，即可生成相应的操作电路，实现对各种输入信号的锁存、判断和对控制信号的执行。

A／D转换芯片选用TI公司的高速、低功耗、六通道同步采样的l6 bit转换器ADS8364，可保证采样精度达到12位以上。芯片内部包含六个采样保持器，可保证六路信号同时采样。信号输入范围：0～5 V，最大转换速度250 在天然气充足的地区K，可以满足电位计、旋变信号采集速度和精度的要求。并且数字逻辑电平3.3 V。考虑到数据采集处理系统的采样频率一般较高，如果用DSP直接控制ADS 8364的访问， 将占用DSP较多的资源，同时对DSP的实时性要求也较高。因此在本系软管接头统设计中，用CPLD实现ADS 8364的接口控制电路。

陀螺模拟信号是一5 V～+5 V差分信号，通过信号调理，转化到O～5 V之间。当转速低的时候，因受系统影响信号上有毛刺，需要进行铝铆钉滤波，设计一个RC低通滤波去掉高频干扰即可。

4系统抗干扰设计

为了保证控制系统工作时的稳定性和可靠性，在系统硬件设计时应充分考虑到系统工作时的各种干扰情况，避免在设计完成后再去进行抗干扰的补救措施。电路板上每个IC的每个电源引脚要并接一个0．1uF高频电容，以减小IC对电源的影响；控制系统的驱动部分和控制部分应完全隔离，在控制信号加到驱动模块时应采用光藕隔离；对于大电流，频繁切换异型螺母的元件，为了有效的减少由于发热引起的不稳定，在芯片上加上散热片；PCB布线时，电源线和地线要尽量粗，除减小压降外，更重要的是降低合噪声。数字地和模拟地的隔离，最后在一点接到一起等等。总之在设计中尽可能提高系统的抗干扰能力。