基于DSP的取暖鍋爐流量溫度的在線檢測(cè)

1、目錄第1章 緒 論11.1 問題的提出及研究的目的和意義11.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)2第2章 課題的總體介紹與研究方案42.1 系統(tǒng)的方案和技術(shù)指標(biāo)42.1.1方案及實(shí)施計(jì)劃42.1.2主要的技術(shù)指標(biāo)及水平42.2 鍋爐的整體系統(tǒng)介紹42.2.1鍋爐的原理介紹42.2.2 鍋爐的工作82.2.3 鍋爐的結(jié)構(gòu)9第3章 測(cè)量理論原理113.1火焰溫度場(chǎng)理論113.2 相關(guān)流量測(cè)量原理12第4章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)144.1 DSP時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)144.1.1晶振電路設(shè)計(jì)144.1.2 DSP分頻電路設(shè)計(jì)154.2 DSP仿真接口154.3 系統(tǒng)的供電設(shè)計(jì)164.4 A/D采集電路設(shè)計(jì)174.5復(fù)位

2、電路以及電源指示燈電路設(shè)計(jì)184.6 DSP中的上拉電路194.7液晶接口電路設(shè)計(jì)194.8點(diǎn)平轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)204.9 通信電路設(shè)計(jì)224.10流量信號(hào)放大電路224.11溫度采集電路23第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)245.1 CCS3.1的使用245.2 系統(tǒng)的框圖265.3 DSP5409芯片介紹275.4 TMS320C54x DSP簡介285.5 TMS320C54x DSP的主要特征285.6 A/D采集程序31第6章 總結(jié)與展望326.1 全文總結(jié)326.2 展望32致謝33參考文獻(xiàn)34第1章 緒 論1.1 問題的提出及研究的目的和意義在火焰監(jiān)視系統(tǒng)中,對(duì)火焰圖像檢測(cè)處理均要求有較高的實(shí)時(shí)

3、性.目前系統(tǒng)的硬件一般采用圖像采集卡加計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu),其實(shí)時(shí)性和并行性都無法得到保證。本文設(shè)計(jì)了一套基于DSP與PCI總線的嵌入式圖像火焰溫度場(chǎng)測(cè)量和燃燒診斷系統(tǒng),用硬件來實(shí)現(xiàn)一部分PC的功能,把軟件算法嵌入到DSP中實(shí)現(xiàn),充分利用DSP的高速度和并行性,不僅使數(shù)據(jù)處理能力和系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性得到大幅的提升,而且還減輕了PC的負(fù)擔(dān),同時(shí)也增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。針對(duì)電站鍋爐溫度場(chǎng)測(cè)量及燃燒診斷中存在的問題,設(shè)計(jì)了一套基于PCI總線和DSP嵌入式火焰圖像處理系統(tǒng),給出了DSP接口的電路以及程序設(shè)計(jì)的方法.經(jīng)過200MW機(jī)組試驗(yàn)表明,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速連續(xù)的視頻采集及處理,其溫度場(chǎng)測(cè)量相對(duì)誤差5%,滿足了焰監(jiān)測(cè)和

4、燃燒診斷的實(shí)時(shí)性以及系統(tǒng)對(duì)測(cè)量精度的要求相關(guān)流量測(cè)量技術(shù)是以隨機(jī)過程的相關(guān)理論為基礎(chǔ)的一種流動(dòng)參數(shù)檢測(cè)技術(shù)。它在解決兩相(氣/液、氣/固和液/固等)流體以及多相多組份)流體的流動(dòng)參數(shù)測(cè)量問題上具有巨大的力。相關(guān)流量測(cè)量技術(shù)的發(fā)展已有二十余年的時(shí)間了,但距工業(yè)生產(chǎn)中的大范圍應(yīng)用仍有一定的距離。在相關(guān)測(cè)量機(jī)理、傳感器及相關(guān)器的設(shè)計(jì)等方面仍有一些問題需要解決。DSP應(yīng)用產(chǎn)品獲得成功的一個(gè)標(biāo)志就是進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化。在以往的二十年中，這一進(jìn)程在不斷重復(fù)進(jìn)行，只是周期在不斷縮小。在數(shù)字信息時(shí)代，更多的新技術(shù)和新產(chǎn)品需要快速地推上市場(chǎng)，因此，DSP的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程還是需要加速進(jìn)行。 問題補(bǔ)充：DSP的產(chǎn)業(yè)價(jià)值體系可分

5、為以下幾個(gè)層面: 作為DSP產(chǎn)品最核心的，或是最底層的當(dāng)然是器件，芯片制造商應(yīng)當(dāng)提供完整的文檔資料，技術(shù)支持，并提供價(jià)格和貨期支持。但對(duì)于DSP系統(tǒng)開發(fā)，這顯然是不夠的，因?yàn)樽罱K產(chǎn)品開發(fā)必然與系統(tǒng)集成緊密相關(guān)是最高層。那么，這其中的幾個(gè)層面是如何劃分的呢？在DSP器件之上是開發(fā)和演示系統(tǒng)，其中包括參考設(shè)計(jì)和一些定制化的設(shè)計(jì)，一般由TI和第三方合作伙伴提供；在此之上就是標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用算法，TI和第三方合作伙伴可部分提供，而客戶將介入，并存在目標(biāo)代碼或源代碼的授權(quán)問題。然后就是操作系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)和協(xié)議棧層，需要開發(fā)授權(quán)；由此，可以上升到系統(tǒng)應(yīng)用層面，已驗(yàn)證系統(tǒng)概念演示。至此，產(chǎn)品開發(fā)底層工作已經(jīng)就緒，客

6、戶和其OEM廠商可進(jìn)行最后的產(chǎn)品化工作。相關(guān)流量測(cè)量技術(shù)是以隨機(jī)過程的相關(guān)理論為基礎(chǔ)的一種流動(dòng)參數(shù)檢測(cè)技術(shù)。它在解決兩相(氣/液、氣/固和液/固等)流體以及多相(多組份)流體的流動(dòng)參數(shù)測(cè)量問題上具有巨大的潛力。相關(guān)流量測(cè)量技術(shù)的發(fā)展已有二十余年的時(shí)間了,但距工業(yè)生產(chǎn)中的大范圍應(yīng)用有一定的距離。在相關(guān)測(cè)量機(jī)理、傳感器及相關(guān)器的設(shè)計(jì)等方面仍有一些問題需要解決。以往的相關(guān)器的設(shè)計(jì)多是基于時(shí)域的計(jì)算方法,為了簡化計(jì)算,一般采用極性相關(guān),即將信號(hào)進(jìn)行1bit量化后進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算,為了減小量化帶來的誤差,一般需要較長的積分時(shí)間,而且在量化的同時(shí)也丟失了流動(dòng)信號(hào)中包含的與流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)的信息。近年來隨著微電子學(xué)

7、、數(shù)字信號(hào)處理、計(jì)算技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)獲得了飛速的發(fā)展。它可將數(shù)字信號(hào)處理的理論與算法實(shí)時(shí)地實(shí)現(xiàn)。因而獲得了廣泛的應(yīng)用。正是由于DSP及快速傅立葉變換等信號(hào)處理的快速算法的發(fā)展,使得在頻域進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算成為可能。同時(shí)將流動(dòng)信號(hào)變換到頻域并利用各種信號(hào)分析方法可能會(huì)得到一些與流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)的信息,從而可進(jìn)一步改進(jìn)與完善相關(guān)測(cè)量技術(shù)。因而頻域內(nèi)的相關(guān)方法的研究具有極大的潛在價(jià)值。本文正是對(duì)此進(jìn)行了初步的嘗試,并利用DSP構(gòu)成了一個(gè)相關(guān)流量測(cè)量系統(tǒng),在頻域內(nèi)將相關(guān)運(yùn)算實(shí)時(shí)地實(shí)現(xiàn)。1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)進(jìn)入九十年代，有多家公司躋身于DSP領(lǐng)域與TI進(jìn)行市場(chǎng)競爭。TI首家提供可 定制

8、 DSP，稱作cDSP。cDSP 基于內(nèi)核 DSP的設(shè)計(jì)可使DSP具有更高的系統(tǒng)集成 度，大加速了產(chǎn)品的上市時(shí)間。同時(shí)TI瞄準(zhǔn)DSP電子市場(chǎng)上成長速度最快的領(lǐng)域，適時(shí)地提供各種面向未來發(fā)展的解決方案。到九十年代中期，這種可編程的DSP器件已廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信、海量存儲(chǔ)、語音處理、汽車電子、消費(fèi)類音頻和視頻產(chǎn)品等等，其中最為輝煌的成就是在數(shù)字蜂窩電話中的成功。德州儀器通過不斷革新，推陳出新，DSP業(yè)務(wù)也一躍成為TI的最大的業(yè)務(wù)，并始終處于全球DSP市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)地位。雖然這個(gè)階段DSP每MIPS的價(jià)格已降到10美分到1美元的范圍，但DSP所帶動(dòng)的市場(chǎng)規(guī)模巨大。 目標(biāo)應(yīng)用 工業(yè)儀器軍事 調(diào)制解調(diào)器硬盤

9、驅(qū)動(dòng)器數(shù)字答錄機(jī)蜂窩電話等 多媒體網(wǎng)關(guān)數(shù)字相機(jī)智能電話數(shù)字廣播等 新一代手機(jī)流媒體設(shè)備數(shù)字電視機(jī)等等?？梢钥闯鲈诟鱾€(gè)時(shí)代，DSP性能隨集成度的增加而提高，而價(jià)格卻一直在下降。DSP突出的性能價(jià)格比趨勢(shì)似乎也在很好地演繹著Moore定律。從不斷擴(kuò)大的目標(biāo)應(yīng)用來看，DSP在數(shù)字信息產(chǎn)品的市場(chǎng)地位越來越重要。八十年代前后，陸續(xù)有公司設(shè)計(jì)出適合于DSP處理技術(shù)的處理器，于是DSP開始成為一種高性能處理器的名稱。TI在1982年發(fā)表一款DSP處理器名為TMS32010，其出色的性能和特性倍受業(yè)界的關(guān)注，當(dāng)然新興的DSP業(yè)務(wù)的確承擔(dān)著巨大的風(fēng)險(xiǎn)，究竟向哪里拓展是生死攸關(guān)的問題。當(dāng)努力使DSP處理器每MIP

10、S成本也降到了適合于商用的低于$10美元范圍時(shí)，DSP不僅在在軍事，而且在工業(yè)和商業(yè)應(yīng)用中不斷獲得成功。1991年TI推出的DSP批量單價(jià)首次低于$5美元而可與16 位 的微處理器相媲美，但所能提供的性能卻是其5至10倍。在經(jīng)歷整整二十年的市場(chǎng)拓展之后，DSP所樹立的高速處理器地位不僅不可動(dòng)搖，而且業(yè)已成為數(shù)字信息時(shí)代的核心引擎。與此同時(shí)，DSP的市場(chǎng)正在蓬勃發(fā)展。根據(jù)Forward Concepts 分析家的預(yù)測(cè)，今年全球DSP銷量將達(dá)到$82億美元，比去年增加約三分之一。而對(duì)于2004年和2005年的預(yù)測(cè)值，則分別是$108億元和$140億元，并預(yù)言未來幾年DSP都將以每年超過30%的速度

11、成長。根據(jù)CCID權(quán)威的分析，中國DSP市場(chǎng)今年可達(dá)到120億元人民幣，比去年增長約40%，未來的增長將可能超過全球的平均速度。對(duì)于DSP市場(chǎng)的高速增長，許多人充滿著濃厚的興趣。本文將結(jié)合DSP縱向的發(fā)歷程和橫向的拓展方向進(jìn)行探討，以便探討DSP市場(chǎng)拓展的特點(diǎn)。 DSP商品化歷程。 第2章 課題的總體介紹與研究方案2.1 系統(tǒng)的方案和技術(shù)指標(biāo) 2.1.1方案及實(shí)施計(jì)劃系統(tǒng)采用主從機(jī)結(jié)構(gòu)及中斷方式工作,結(jié)合DSP的高速處理能力及頻域內(nèi)的快速算法,從而保證了相關(guān)運(yùn)算的實(shí)時(shí)性。實(shí)驗(yàn)表明系統(tǒng)計(jì)算實(shí)際流動(dòng)噪聲信號(hào)所得相關(guān)波形良好,例如對(duì)油水兩相流的流動(dòng)信號(hào)作相關(guān)運(yùn)算,在幾個(gè)典型的流量及含水值下,連續(xù)測(cè)量

12、的實(shí)時(shí)性也很好,從而表明頻域內(nèi)的相關(guān)計(jì)算方法是可行的。以DSP為核心的實(shí)時(shí)圖像采集處理系統(tǒng)采用視頻解碼器SAA7111A和CPLD完成實(shí)時(shí)圖像采集,由6205進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像處理并獲得火焰特征參數(shù),通過PCI總線完成與主機(jī)系統(tǒng)的通信任務(wù),由主機(jī)實(shí)現(xiàn)燃燒診斷算法.這樣大大提高了火焰圖像檢測(cè)處理速度,提高了鍋爐燃燒監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性,為復(fù)雜的運(yùn)算和判據(jù)的實(shí)現(xiàn)以及進(jìn)一步的燃燒診斷與指導(dǎo)鍋爐運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).目前本系統(tǒng)已在國產(chǎn)200MW火電機(jī)組上投入試運(yùn)行,效果良好。2.1.2主要的技術(shù)指標(biāo)及水平針對(duì)電站鍋爐溫度場(chǎng)測(cè)量及燃燒診斷中存在的問題,設(shè)計(jì)了一套基于PCI總線和DSP的嵌入式火焰圖像處理系

13、統(tǒng),給出了與DSP接口的電路以及程序設(shè)計(jì)的方法.經(jīng)過200MW機(jī)組的試驗(yàn)表明,該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速連續(xù)的視頻采集及處理,其溫度場(chǎng)測(cè)量相對(duì)誤差小于5%,滿足了火焰監(jiān)測(cè)和燃燒診斷的實(shí)時(shí)性以及系統(tǒng)對(duì)測(cè)量精度的要求。2.2 鍋爐的整體系統(tǒng)介紹2.2.1鍋爐的原理介紹1、什么是鍋爐 將其它熱能轉(zhuǎn)變成其它工質(zhì)熱能，生產(chǎn)規(guī)定參數(shù)和品質(zhì)的工質(zhì)的設(shè)備稱為鍋爐。 鍋爐設(shè)備中，吸熱的部分稱為鍋，產(chǎn)生熱量的部分稱為爐。例如水冷壁、過熱器、省煤器等吸熱的部分可以看成是鍋；而爐膛、燃燒器、燃油泵，送、引風(fēng)機(jī)可以看成是爐?，F(xiàn)代化的鍋爐不像一般家庭用的鍋和爐那樣分得清楚。例如空氣預(yù)熱器既是吸熱的部分，又是產(chǎn)生熱量的部分，既可以看

14、成是鍋的部分也可以看成是爐的部分。 2、鍋爐如何分類 鍋爐可按不同的方式分類： 按鍋爐燃用的燃料分類可分為：燃煤爐、燃油爐和燃?xì)鉅t。 按燃燒方式分類可分為：層燃爐、室燃爐和介于二者之間的沸騰（流化床）爐。 按鍋爐水循環(huán)方式分類可分為：自然循環(huán)鍋爐、強(qiáng)制循環(huán)鍋爐和復(fù)合循環(huán)鍋爐。 按有無汽包分類可分為：汽包鍋爐和直流鍋爐。 按蒸汽壓力分類可分為：低壓鍋爐、中壓鍋爐、次高壓鍋爐、高壓鍋爐、超高壓鍋爐、亞臨界壓力鍋爐和超臨界壓力鍋爐。 按管內(nèi)通過的是水還是煙氣分類可分為：火管鍋爐、水管鍋爐和水火管組合式鍋爐。 按鍋爐的用途分為：生活鍋爐、工業(yè)鍋爐、電站鍋爐和熱水鍋爐。 3、什么是火管鍋爐 所謂火管鍋爐

15、就是燃料燃燒后產(chǎn)生的煙氣在火筒或煙管中流過，對(duì)火筒或煙管外水、汽或汽水混合物加熱。 4、什么是水管鍋爐 所謂水管鍋爐，就是水、汽或汽水混合物在管內(nèi)流動(dòng)，而火焰或煙氣在管外燃燒和流動(dòng)的鍋爐。 5、什么是循環(huán)流化床鍋爐 循環(huán)流化床鍋爐是在流化床鍋爐（又稱鼓泡床或沸騰床鍋爐）的基礎(chǔ)上改進(jìn)和發(fā)展起來的一種新型鍋爐。循環(huán)流化床鍋爐保留了流化床鍋爐的全部優(yōu)點(diǎn)，而避免和消除了流化床鍋爐存在的熱效率低、埋管受熱面磨損嚴(yán)重和脫硫劑石灰石利用不充分、消耗量大和難于大型化等缺點(diǎn)。 循環(huán)流化床鍋爐床料處于流化狀態(tài)與流化床鍋爐是相同的，前者與后者的主要區(qū)別是前者的流化速度較高，爐膛出口煙氣中物料的濃度很高，大量的物料被

16、爐膛出口的物料分離器分離后返送回爐膛，即有大量物料在爐膛和物料分離器之間循環(huán)。 鍋爐常用名詞解釋 6、蒸汽鍋爐 蒸汽鍋爐是用熱能加熱水（工質(zhì)）產(chǎn)生蒸汽的設(shè)備。它由鍋和爐兩部分組成：鍋是鍋爐接受熱量，并把熱量傳給工質(zhì)的受熱面系統(tǒng)；爐是指鍋爐中把燃料的化學(xué)能變?yōu)闊崮艿目臻g和煙氣流通的通道。通常用“噸/時(shí)”或“t/h”表示鍋爐的容量。用“Mpa”或“兆帕”（舊單位用“公斤力/厘米2”或“kgf/cm2”）表示鍋爐的額定壓力，用“”（攝氏度）表示額定壓力下飽和蒸汽的溫度和過熱蒸汽溫度。 7、熱水鍋爐 是指載熱工質(zhì)為熱水的鍋爐。通常用“MW”（兆瓦），舊單位用“萬千瓦/時(shí)”或“萬大卡/時(shí)”，即“104k

17、cal/h”表示鍋爐的容量，用“Mpa”表示鍋爐的額定壓力，用“”表示熱水溫度。 熱水鍋爐主要用于北方采暖，分為高溫?zé)崴仩t（熱水溫度為130或更高一些）和低溫?zé)崴仩t（熱水溫度在95以下），過去多半采用低溫?zé)崴仩t，今后要發(fā)展高溫?zé)崴仩t，熱水鍋爐有自然循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán)兩種。我司臥式三回程鍋殼式熱水鍋爐為自然循環(huán)。 8、有機(jī)熱載體爐 是指載熱工質(zhì)為高溫導(dǎo)熱油（也稱熱煤體、熱載體）的新型熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備。通常也用“MW”（兆瓦）表示爐的容量，舊單位也用“萬千瓦/時(shí)”或“萬大卡/時(shí)”，即“104kcal/h”表示。有機(jī)熱載體爐（也稱導(dǎo)熱油爐）的優(yōu)勢(shì)在于“高溫低壓“、運(yùn)行平穩(wěn)而被廣泛運(yùn)用。有機(jī)熱載體爐有

18、液相、氣相之分。我司有機(jī)熱載體爐為液相。 9、鍋爐容量 是指蒸汽鍋爐、熱水鍋爐、有機(jī)熱載體爐提供熱能的一種能力。容量大供熱的能力大、出力大；反之就小。如：容量為1t/h蒸汽鍋爐，即表示該鍋爐在1小時(shí)內(nèi)可以將1噸的水變成一定壓力下飽和蒸汽的能力；如0.7 MW的熱水爐和有機(jī)熱載體爐表示可以在1小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生相當(dāng)于0.7MW功率的熱量（相當(dāng)于1噸蒸汽的熱量）。 10、鍋爐受熱面 通常是指接觸火焰或煙氣一側(cè)之金屬表面積（另一側(cè)接觸水或?qū)嵊停?。鍋爐的熱交換就是通過這樣的金屬表面積來進(jìn)行的。一般用米2（m2）來計(jì)量的，受熱面積大，鍋爐容量就大，反之就小。 11、溫度 是標(biāo)志著物體冷熱程度的狀態(tài)參數(shù)，一般用

19、“”（攝氏度）表示。英、美等國過去通用“”（華氏度），水沸點(diǎn)為100，轉(zhuǎn)換為華氏度為212。 12、鍋爐壓力 鍋爐行業(yè)通常所指的鍋爐壓力（壓強(qiáng)）即表示垂直于容器單位壁面積上的力，用“Mpa”表示，舊單位“公斤力/厘米2” （kgf/cm2）。 13、飽和蒸汽 鍋爐中的水在某一壓力下被燃料燃燒所放出的熱量加熱而發(fā)生沸騰，汽化變?yōu)檎羝?，這種處于沸騰狀態(tài)下的爐水溫度是飽和蒸汽；鍋內(nèi)壓力高，飽和蒸汽溫度就高。如1.0 Mpa飽和蒸汽溫度184，1.25 Mpa飽和蒸汽溫度193。 14、過熱蒸汽 溫度高于對(duì)應(yīng)壓力下的飽和溫度的蒸汽稱為過熱蒸汽。過熱蒸汽的熱焓大，熵值高做功的能力大，與飽和蒸汽質(zhì)量相同的

20、過熱蒸汽作為熱源用，可使被加熱的介質(zhì)溫度升得高，送入汽輪發(fā)電機(jī)則可以發(fā)出較多的電力。 15、鍋爐熱效率 是指鍋爐或有機(jī)熱載體爐在熱交接過程中，被水、蒸汽或?qū)嵊退盏臒崃?，占進(jìn)入鍋爐的燃料完全燃燒所放出的熱量的百分?jǐn)?shù)。 被鍋爐吸收的熱量（有效利用熱量） 燃料完全燃燒放出的熱量 鍋爐的種類及應(yīng)用 將其它熱能轉(zhuǎn)變成其它工質(zhì)熱能，生產(chǎn)規(guī)定參數(shù)和品質(zhì)的工質(zhì)的設(shè)備稱為鍋爐。燃燒設(shè)備以提供良好的燃燒條件，以求能把燃料的化學(xué)能最大限度地釋放出來并其轉(zhuǎn)化為熱能，把水加熱成為熱水或蒸汽的機(jī)械設(shè)備。鍋爐包括鍋和爐兩大部分，鍋的原義是指在火上加熱的盛水容器，爐是指燃燒燃料的場(chǎng)所。鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為生產(chǎn)

21、和生活提供所需要的熱能，也可通過蒸汽動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，或再通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用于生活，工業(yè)生產(chǎn)中也有少量應(yīng)用。產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐，又叫蒸汽發(fā)生器，常簡稱為鍋爐，是蒸汽動(dòng)力裝置的重要組成部分，多用于火電站、船舶、機(jī)車和工礦企業(yè)。鍋爐的發(fā)展 鍋爐的發(fā)展分鍋和爐兩個(gè)方面。 18世紀(jì)上半葉，英國煤礦使用的蒸汽機(jī)，包括瓦特的初期蒸汽機(jī)在內(nèi)，所用的蒸汽壓力等于大氣壓力。18世紀(jì)后半葉改用高于大氣壓力的蒸汽。19世紀(jì)，常用的蒸汽壓力提高到0.8兆帕左右。與此相適應(yīng)，最早的蒸汽鍋爐是一個(gè)盛水的大直徑圓筒形立式鍋殼，后來改用臥式鍋殼，在鍋殼下方磚砌爐體中燒

22、火。隨著鍋爐越做越大，為了增加受熱面積，在鍋殼中加裝火筒，在火筒前端燒火，煙氣從火筒后面出來，通過磚砌的煙道排向煙囪并對(duì)鍋殼的外部加熱，稱為火筒鍋爐。開始只裝一只火筒，稱為單火筒鍋爐或康尼許鍋爐，后來加到兩個(gè)火筒，稱為雙火筒鍋爐或蘭開夏鍋爐。1830年左右，在掌握了優(yōu)質(zhì)鋼管的生產(chǎn)和脹管技術(shù)之后出現(xiàn)了火管鍋爐。一些火管裝在鍋殼中，構(gòu)成鍋爐的主要受熱面，火(煙氣)在管內(nèi)流過。在鍋殼的存水線以下裝上盡量多的火管，稱為臥式外燃回火管鍋爐。它的金屬耗量較低，但需要很大的砌體。19世紀(jì)中葉，出現(xiàn)了水管鍋爐。鍋爐受熱面是鍋殼外的水管，取代了鍋殼本身和鍋殼內(nèi)的火筒、火管。鍋爐的受熱面積和蒸汽壓力的增加不再受到

23、鍋殼直徑的限制，有利于提高鍋爐蒸發(fā)量和蒸汽壓力。這種鍋爐中的圓筒形鍋殼遂改名為鍋筒，或稱為汽包。初期的水管鍋爐只用直水管，直水管鍋爐的壓力和容量都受到限制。二十世紀(jì)初期，汽輪機(jī)開始發(fā)展，它要求配以容量和蒸汽參數(shù)較高的鍋爐。直水管鍋爐已不能滿足要求。隨著制造工藝和水處理技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了彎水管式鍋爐。開始是采用多鍋筒式。隨著水冷壁、過熱器和省煤器的應(yīng)用，以及鍋筒內(nèi)部汽、水分離元件的改進(jìn)，鍋筒數(shù)目逐漸減少，既節(jié)約了金屬，又有利于提高鍋爐的壓力、溫度、容量和效率。 以前的火筒鍋爐、火管鍋爐和水管鍋爐都屬于自然循環(huán)鍋爐，水汽在上升、下降管路中因受熱情況不同，造成密度差而產(chǎn)生自然流動(dòng)。在發(fā)展自然循環(huán)鍋爐

24、的同時(shí)，從30年代開始應(yīng)用直流鍋爐，40年代開始應(yīng)用輔助循環(huán)鍋爐。輔助循環(huán)鍋爐又稱強(qiáng)制循環(huán)鍋爐，它是在自然循環(huán)鍋爐的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。在下降管系統(tǒng)內(nèi)加裝循環(huán)泵，以加強(qiáng)蒸發(fā)受熱面的水循環(huán)。直流鍋爐中沒有鍋筒，給水由給水泵送入省煤器，經(jīng)水冷壁和過熱器等蒸發(fā)受熱面，變成過熱蒸汽送往汽輪機(jī)，各部分流動(dòng)阻力全由給水泵來克服。第二次世界大戰(zhàn)以后，這兩種型式的鍋爐得到較快發(fā)展，因?yàn)楫?dāng)時(shí)發(fā)電機(jī)組要求高溫高壓和大容量。發(fā)展這兩種鍋爐的目的是縮小或不用鍋筒，可以采用小直徑管子作受熱面，可以比較自由地布置受熱面。隨著自動(dòng)控制和水處理技術(shù)的進(jìn)步，它們漸趨成熟。因此，不但要求發(fā)展各種爐型來適應(yīng)不同燃料的燃燒特點(diǎn)，而且還

25、要提高燃燒效率以節(jié)約能源。此外，爐膛和燃燒設(shè)備的技術(shù)改進(jìn)還要求盡量減少鍋爐排煙中的污染物(硫氧化物和氮氧化物) 早年的鍋殼鍋爐采用固定爐排，多燃用優(yōu)質(zhì)煤和木柴，加煤和除渣均用手工操作。直水管鍋爐出現(xiàn)后開始采用機(jī)械化爐排，其中鏈條爐排得到了廣泛的應(yīng)用。2.2.2 鍋爐的工作鍋爐參數(shù)是表示鍋爐性能的主要指標(biāo)，包括鍋爐容量、蒸汽壓力、蒸汽溫度、給水溫度等。鍋爐容量可用額定蒸發(fā)量或最大連續(xù)蒸發(fā)量來表示。額定蒸發(fā)量是在規(guī)定的出口壓力、溫度和效率下，單位時(shí)間內(nèi)連續(xù)生產(chǎn)的蒸汽量。最大連續(xù)蒸發(fā)量是在規(guī)定的出口壓力、溫度下，單位時(shí)間內(nèi)能最大連續(xù)生產(chǎn)的蒸汽量。蒸汽參數(shù)包括鍋爐的蒸汽壓力和溫度，通常是指過熱器、再熱

26、器出口處的過熱蒸汽壓力和溫度如沒有過熱器和再熱器，即指鍋爐出口處的飽和蒸汽壓力和溫度。給水溫度是指省煤器的進(jìn)水溫度，無省煤器時(shí)即指鍋筒進(jìn)水溫度。鍋爐可按照不同的方法進(jìn)行分類。鍋爐按用途可分為工業(yè)鍋爐、電站鍋爐、船用鍋爐和機(jī)車鍋爐等；按鍋爐出口壓力可分為低壓、中壓、高壓、超高壓、亞臨界壓力、超臨界壓力等鍋爐；鍋爐按水和煙氣的流動(dòng)路徑可分為火筒鍋爐、火管鍋爐和水管鍋爐，其中火筒鍋爐和火管鍋爐又合稱為鍋殼鍋爐；按循環(huán)方式可分為自然循環(huán)鍋爐、輔助循環(huán)鍋爐(即強(qiáng)制循環(huán)鍋爐)、直流鍋爐和復(fù)合循環(huán)鍋爐；按燃燒方式，鍋爐分為室燃爐、層燃爐和沸騰爐等。在水汽系統(tǒng)方面，給水在加熱器中加熱到一定溫度后，經(jīng)給水管道進(jìn)

27、入省煤器，進(jìn)一步加熱以后送入鍋筒，與鍋水混合后沿下降管下行至水冷壁進(jìn)口集箱。水在水冷壁管內(nèi)吸收爐膛輻射熱形成汽水混合物經(jīng)上升管到達(dá)鍋筒中，由汽水分離裝置使水、汽分離。分離出來的飽和蒸汽由鍋筒上部流往過熱器，繼續(xù)吸熱成為450的過熱蒸汽，然后送往汽輪機(jī)。在燃燒和煙風(fēng)系統(tǒng)方面，送風(fēng)機(jī)將空氣送入空氣預(yù)熱器加熱到一定溫度。在磨煤機(jī)中被磨成一定細(xì)度的煤粉，由來自空氣預(yù)熱器的一部分熱空氣攜帶經(jīng)燃燒器噴入爐膛。燃燒器噴出的煤粉與空氣混合物在爐膛中與其余的熱空氣混合燃燒，放出大量熱量。燃燒后的熱煙氣順序流經(jīng)爐膛、凝渣管束、過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器后，再經(jīng)過除塵裝置，除去其中的飛灰，最后由引風(fēng)機(jī)送往煙囪排向大

28、氣。2.2.3 鍋爐的結(jié)構(gòu) 鍋爐整體的結(jié)構(gòu)包括鍋爐本體和輔助設(shè)備兩大部分。鍋爐中的爐膛、鍋筒、燃燒器、水冷壁過熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、構(gòu)架和爐墻等主要部件構(gòu)成生產(chǎn)蒸汽的核心部分，稱為鍋爐本體。鍋爐本體中兩個(gè)最主要的部件是爐膛和鍋筒。 爐膛又稱燃燒室，是供燃料燃燒的空間。將固體燃料放在爐排上，進(jìn)行火床燃燒的爐膛稱為層燃爐，又稱火床爐；將液體、氣體或磨成粉狀的固體燃料，噴入火室燃燒的爐膛稱為室燃爐，又稱火室爐；空氣將煤粒托起使其呈沸騰狀態(tài)燃燒，并適于燃燒劣質(zhì)燃料的爐膛稱為沸騰爐，又稱流化床爐；利用空氣流使煤粒高速旋轉(zhuǎn)，并強(qiáng)烈火燒的圓筒形爐膛稱為旋風(fēng)爐。爐膛的橫截面一般為正方形或矩形。燃料在爐膛內(nèi)

29、燃燒形成火焰和高溫?zé)煔?，所以爐膛四周的爐墻由耐高溫材料和保溫材料構(gòu)成。在爐墻的內(nèi)表面上常敷設(shè)水冷壁管，它既保護(hù)爐墻不致燒壞，又吸收火焰和高溫?zé)煔獾拇罅枯椛錈?。爐膛設(shè)計(jì)需要充分考慮使用燃料的特性。每臺(tái)鍋爐應(yīng)盡量燃用原設(shè)計(jì)的燃料。燃用特性差別較大的燃料時(shí)鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性都可能降低。鍋筒是自然循環(huán)和多次強(qiáng)制循環(huán)鍋爐中，接受省煤器來的給水、聯(lián)接循環(huán)回路，并向過熱器輸送飽和蒸汽的圓筒形容器。鍋筒簡體由優(yōu)質(zhì)厚鋼板制成，是鍋爐中最重的部件之一。鍋筒的主要功能是儲(chǔ)水，進(jìn)行汽水分離，在運(yùn)行中排除鍋水中的鹽水和泥渣，避免含有高濃度鹽分和雜質(zhì)的鍋水隨蒸汽進(jìn)入過熱器和汽輪機(jī)中。鍋筒內(nèi)部裝置包括汽水分離和蒸汽清

30、洗裝置、給水分配管、排污和加藥設(shè)備等。其中汽水分離裝置的作用是將從水冷壁來的飽和蒸汽與水分離開來，并盡量減少蒸汽中攜帶的細(xì)小水滴。中、低壓鍋爐常用擋板和縫隙擋板作為粗分離元件；中壓以上的鍋爐除廣泛采用多種型式的旋風(fēng)分離器進(jìn)行粗分離外，還用百頁窗、鋼絲網(wǎng)或均汽板等進(jìn)行進(jìn)一步分離。鍋筒上還裝有水位表、安全閥等監(jiān)測(cè)和保護(hù)設(shè)施。 為了考核性能和改進(jìn)設(shè)計(jì)，鍋爐常要經(jīng)過熱平衡試驗(yàn)。直接從有效利用能量來計(jì)算鍋爐熱效率的方法叫正平衡，從各種熱損失來反算效率的方法叫反平衡。考慮鍋爐房的實(shí)際效益時(shí)，不僅要看鍋爐熱效率，還要計(jì)及鍋爐輔機(jī)所消耗的能量。 第3章 測(cè)量理論原理3.1火焰溫度場(chǎng)理論1火焰溫度場(chǎng)理論火焰溫度

31、場(chǎng)的動(dòng)態(tài)測(cè)量直接反映了燃燒工況組織是否合理,為判斷燃燒穩(wěn)定性和燃燒產(chǎn)物污生成量的重要依據(jù).根據(jù)輻射測(cè)溫理論,這里采用色法1-2測(cè)溫.輻射測(cè)溫的基礎(chǔ)是普朗克定律,在燃燒火焰的波長范圍(400750 nm)內(nèi)及溫度在3 000 K以下時(shí),用維恩公式代替普朗克公式較好維恩公式M(,T)= C1(,T)-5exp-C2T. (1式中:M(,T)表示波長為輻射能;(,T)為輻射率;T為熱力學(xué)溫度;C1,C2分別為第一、第二輻射常數(shù). C1=3.741 84410-16Wm2,C2=0014 388 33 mK.由于CCD獲取的彩色火焰圖像在計(jì)算機(jī)內(nèi)是以像素為單位逐點(diǎn)存貯的,每一點(diǎn)存貯的信息量都包含了該點(diǎn)

32、的R,G,B三種與接收到的輻射能成正比的亮度值.在窄帶假設(shè)下,三色的亮度值可分別表示為:Re= k0780320M(,T)R()d= k0kRM(R,T),Ge= k0780320M(,T)G()d= k0kGM(G,T),Be= k0780320M(,T)B()d= k0kBM(B,T).(2)式中,R()、G()、B()分別為R,G,B三通道的光譜響應(yīng)函數(shù).k0為系統(tǒng)的增益,M(i,T)(i =R,G,B表示火焰對(duì)應(yīng)于=i的單色輻射能,ki為比例因子,R、G、B分別表示獲取的圖像的R,G,B三通道光譜響應(yīng)曲線峰值所對(duì)應(yīng)的波長.由上式可得ReGe=kRkGRGBG5e-c2T1R-1G, (

33、3)GeBe=kGkBGBGB5e-c2T1G-1B, (4)由式(3)、(4)可得T =C22G-1B-1BlnReGeBe2+5lnRBG+lnkRkBkG2+lnRBG2. (5)由小粒子散射理論和Hottgl-Brougtoh1方程可以推得,R,G,B三色波輻射率滿足RBG2=1.03,而kRkBkG2可通過黑體爐實(shí)驗(yàn)標(biāo)定3.3.2 相關(guān)流量測(cè)量原理相關(guān)測(cè)量原理如圖1所示,上、下游傳感器檢測(cè)到流體流動(dòng)過程中產(chǎn)生的流動(dòng)噪聲信號(hào)x(t)、y(t),然后對(duì)x(t)、y(t)作如下相關(guān)運(yùn)算 圖3-1 測(cè)量原理 Rxy()=lim1TT0y(t)x(t-)dt (1)圖1 相關(guān)測(cè)量原理 由于隨機(jī)

34、信號(hào)x(t)、y(t)具有一定的相關(guān)性,故互相關(guān)函數(shù)Rxy()會(huì)出現(xiàn)一峰值,峰值Rxy(0)對(duì)應(yīng)的0即是流體流經(jīng)上游傳感器到下游傳感器的渡越時(shí)間。由于兩傳感器的間距L一定,故流體的平均流速為: Vcp=L/0(2)將(1)式簡化成有限時(shí)間長度和式為: Rxy()=1NNi= 1y(i)x(i-) (3)式中為采樣時(shí)間間隔?？梢娡瓿蒒個(gè)不同延時(shí)值的相關(guān)運(yùn)算要分別進(jìn)行N2次的乘加運(yùn)算,運(yùn)算量非常大,運(yùn)用相關(guān)定理可大大減少運(yùn)算量。2.2 相關(guān)定理設(shè)X(ej)、Y(ej)及Pxy(ej)分別是x(n)、y(n)及Rxy()的傅立葉變換,且Rxy()是x(n)、y(n)的互相關(guān)函數(shù),則有: Pxy(ej

35、)=X(ej)Y(ej) (4)由此可見,利用傅立葉變換將運(yùn)算由時(shí)域變換到頻域,只需進(jìn)行N次乘法并將結(jié)果變換到時(shí)域,即可得到N個(gè)不同延時(shí)值的相關(guān)結(jié)果,大大減少了運(yùn)算量。利用快速傅立葉變換和DSP的高速運(yùn)算能力,即可構(gòu)成實(shí)時(shí)性很好的相關(guān)流量測(cè)量系統(tǒng)。第4章 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)4.1 DSP時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)4.1.1晶振電路設(shè)計(jì)無源晶體與有源晶振的區(qū)別、應(yīng)用范圍及用法：1、無源晶體無源晶體需要用DSP片內(nèi)的振蕩器，在datasheet上有建議的連接方法。無源晶體沒有電壓的問題，信號(hào)電平是可變的，也就是說是根據(jù)起振電路來決定的，同樣的晶體可以適用于多種電壓，可用于多種不同時(shí)鐘信號(hào)電壓要求的DSP，而且價(jià)

36、格通常也較低，因此對(duì)于一般的應(yīng)用如果條件許可建議用晶體，這尤其適合于產(chǎn)品線豐富批量大的生產(chǎn)者。無源晶體相對(duì)于晶振而言其缺陷是信號(hào)質(zhì)量較差，通常需要精確匹配外圍電路（用于信號(hào)匹配的電容、電感、電阻等），更換不同頻率的晶體時(shí)周邊配置電路需要做相應(yīng)的調(diào)整。建議采用精度較高的石英晶體，盡可能不要采用精度低的陶瓷警惕。2、有源晶振有源晶振不需要DSP的內(nèi)部振蕩器，信號(hào)質(zhì)量好，比較穩(wěn)定，而且連接方式相對(duì)簡單（主要是做好電源濾波，通常使用一個(gè)電容和電感構(gòu)成的PI型濾波網(wǎng)絡(luò)，輸出端用一個(gè)小阻值的電阻過濾信號(hào)即可），不需要復(fù)雜的配置電路。有源晶振通常的用法：一腳懸空，二腳接地，三腳接輸出，四腳接電壓。相對(duì)于無源

37、晶體，有源晶振的缺陷是其信號(hào)電平是固定的，需要選擇好合適輸出電平，靈活性較差，而且價(jià)格高。對(duì)于時(shí)序要求敏感的應(yīng)用，個(gè)人認(rèn)為還是有源的晶振好，因?yàn)榭梢赃x用比較精密的晶振，甚至是高檔的溫度補(bǔ)償晶振。有些DSP內(nèi)部沒有起振電路，只能使用有源的晶振，如TI的6000系列等。有源晶振相比于無源晶體通常體積較大，但現(xiàn)在許多有源晶振是表貼的，體積和晶體相當(dāng)，有的甚至比許多晶體還要小。鑒于以上分析，DSP工作需要時(shí)鐘，為了使DSP工作正常，我選擇無源晶體振蕩器。電路如圖4.1所示。圖 4.1晶振電路4.1.2 DSP分頻電路設(shè)計(jì)DSP倍頻電路如圖4.2所示。在仿真時(shí)要將MP/MC設(shè)置成1，不讓片內(nèi)ROM映射到

38、程序空間，也就是不用讓片內(nèi)bootload程序運(yùn)行以便進(jìn)行仿真。當(dāng)不仿真時(shí)MP/MC不用接地。我們可以同過選擇撥碼開關(guān)來選擇DSP的工作頻率。例如當(dāng)CLMD3為0 、CLMD2為0、CLMD1為0時(shí)不進(jìn)行分頻。這樣可以給DSP的工作時(shí)鐘選擇8個(gè)不同的頻率。圖4.2 DSP分頻電路4.2 DSP仿真接口DSP的仿真接口JTAG完全遵循IEEE標(biāo)準(zhǔn)，所以我們就按照IEEE標(biāo)準(zhǔn)來連接DSP5409的仿真接口。電路圖如圖4.3所示。圖4.3 DSP5409的JTAG仿真接口電路4.3 系統(tǒng)的供電設(shè)計(jì)為了使系應(yīng)用市電220V交流電，我設(shè)計(jì)了一個(gè)工頻變壓器。變壓器的線圈匝數(shù)比為220:12。這樣變壓器的輸

39、出端口得到了12V的交流電壓。在通過全橋整流得到10.8V的電壓作為LM7805的輸入。10.8V送入L三段穩(wěn)壓塊M7805，這樣就可以在LM7805的輸出端得到+5v的電壓。其次由于輸入側(cè)電容并聯(lián)，并且與LM7805的地相連，這樣可以得到一個(gè)負(fù)電壓。將這個(gè)負(fù)電壓送入LM7905就可以得到-5V電壓，供AD使用。具體電路圖如圖4.4所示。圖4.4 5V電源電路由于DSP5409的IO供電為3.3V,但是DSP5409芯片的內(nèi)核供電為1.8V。所以采用TI公司的TPS73HD7301電源芯片來給DSP5409的IO以及內(nèi)核供電。電路如圖4.5所示。圖4.5 DSP5409內(nèi)核以及IO供電電路系統(tǒng)

40、的很多芯片供電都采用3.3V供電，所以才用LM1117，的到3.3V電壓。電路圖如圖4.6所示。圖4.6 3.3V電源電路4.4 A/D采集電路設(shè)計(jì)由于系統(tǒng)要求有快的響應(yīng)速度，所以我選擇了采集速度很快的MAX115。MAX115的內(nèi)部有RAM，采集完的數(shù)據(jù)都放在RAM區(qū)內(nèi)。所以需要DSP5409對(duì)其進(jìn)行讀寫。將DSP5409的讀寫端口與DSP5409的讀寫端連接，并且MAX115的地址線與DSP5409的地址總線相連。這樣可以方便的對(duì)MAX115的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。并且MAX115在采集完成后會(huì)產(chǎn)生一個(gè)終端信號(hào)，將這個(gè)信號(hào)與DSP5409的不可屏蔽端口相連。這樣DSP5409可以知道MAX115采

41、集的情況，并且選擇合適的時(shí)間對(duì)其進(jìn)行操作。電路圖如圖4.7所示。圖4.7 A/D采集電路4.5復(fù)位電路以及電源指示燈電路設(shè)計(jì)由于DSP5409是低電平復(fù)位，只要按開關(guān)S2對(duì)電容C31放電就可以得到一定時(shí)間的低電平。這樣就可以達(dá)到目的。為了直觀的看到供電電源的工作與否，我家了LED現(xiàn)實(shí)電路。當(dāng)電源正常時(shí)對(duì)應(yīng)的LED燈亮。具體電路如圖4.8所示。圖4.8 復(fù)位電路以及電源指示燈電路4.6 DSP中的上拉電路DSP5409中有些管腳在使用或者未被使用時(shí)必須加上拉電阻，只有這樣DSP5409才可以正常供作。電路如圖4.9所示。圖 4.9DSP中的上拉電路4.7液晶接口電路設(shè)計(jì)為了同時(shí)能夠顯示足夠的數(shù)據(jù)

42、我選擇240X128的液晶顯示器。具體電路如圖4.10所示。圖4.10液晶接口電路4.8點(diǎn)平轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)由于DSP5409的管腳電平為3.3V，而液晶電路以及A/D采集電路的電平均為5V，所以要將3.3V的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為5V的電平信號(hào)。需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的管腳有：地址總線、數(shù)據(jù)總線以及讀寫中斷接口。地址總線為單向的所以，用74LS244就可以實(shí)現(xiàn)。但是數(shù)據(jù)總線為雙向的，所以必須采用雙向轉(zhuǎn)換的74LS245芯片。具體電路如圖4.11以及圖4.12所示。圖4.11 地址總線電平轉(zhuǎn)換電路圖4.12雙向電平轉(zhuǎn)換電路4.9 通信電路設(shè)計(jì)由于DSP5409的串口為同步的，而我們所需的通信為異步通信。所以必須

43、將同步串口轉(zhuǎn)換為異步串口。我們可以用程序來實(shí)現(xiàn)。只要有兩個(gè)IO口即可。具體電路如圖4.13所示。圖4.13通信電路圖4.14通信電路指示電路4.10流量信號(hào)放大電路由于流量傳感器感應(yīng)出的電壓在420mV，而A/D采集電路所能采集的電壓不在這個(gè)范圍內(nèi)，即使能采集那樣所得到的數(shù)據(jù)誤差比較大。所以要對(duì)流量傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行放大處理。首先的對(duì)信號(hào)進(jìn)行射極跟隨，這樣能夠穩(wěn)定信號(hào)，在對(duì)信號(hào)放大250倍。具體電路如圖4.15所示。圖4.15 流量信號(hào)放大電路4.11溫度采集電路由于鍋爐的溫度很高，所以采用的溫度傳感器所能感應(yīng)的溫度的很高，選用PT100，能夠滿足要求。具體電路圖如圖4.16所示。圖4.16

44、 溫度采集電路第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1 CCS3.1的使用步驟一：安裝完ccs3.1后桌面上有如下兩個(gè)圖標(biāo)，雙擊下邊的圖標(biāo)設(shè)置主界面圖5.1步驟二；設(shè)置主界面圖5.2步驟三：選中上圖中所選的 2812 XDS560 Emulator，雙擊打開，顯示如下圖5.3步驟四：將.光盤里的要復(fù)制文件夾里的 兩個(gè)文件復(fù)制到ccs 安裝文件下的 ccbin 文件夾下，我的安裝路徑是D盤，所以復(fù)制到的文件夾是D:CCStudio_v3.1ccbin，復(fù)制好后，右鍵單擊圖中左欄的選中系統(tǒng)，選擇properties，彈出對(duì)話框設(shè)置如下:圖5.4步驟五：圖5.5步驟六：圖5.6步驟七：圖5.7圖5.8步驟九：在D

45、EBUG菜單下有一個(gè)連接目標(biāo)板的菜單，點(diǎn)擊 即可，如果需要打開CCS3.1自動(dòng)連接，在OPTION里的定制里也有一個(gè)選項(xiàng) ，設(shè)置進(jìn)入CCS窗口時(shí) 是否連接目標(biāo)板圖5.95.2 系統(tǒng)的框圖系統(tǒng)框圖如圖5.9所示。圖5.10系統(tǒng)框圖5.3 DSP5409芯片介紹DSP5409的管腳圖如圖5.10所示。圖5.11 DSP5409管腳圖5.4 TMS320C54x DSP簡介C54xTM DSP的操作靈活性高，速度快。它具有高級(jí)的改進(jìn)哈佛結(jié)構(gòu)（1條程序存儲(chǔ)器總線、3條數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器總線和4條地址總線）、帶有專用邏輯功能的CPU、片內(nèi)存儲(chǔ)器、片內(nèi)外設(shè)和高度專業(yè)化的指令集。后續(xù)的DSP器件把C54x的CPU和

46、專用的片內(nèi)存儲(chǔ)器及外設(shè)結(jié)合起來。這些產(chǎn)品已經(jīng)并且將來也會(huì)繼續(xù)得到發(fā)展，為電子市場(chǎng)上的專門領(lǐng)域服務(wù)。C54x器件具有以下優(yōu)勢(shì)：q 圍繞1條程序總線、3條數(shù)據(jù)總線和4條地址總線而建立的增強(qiáng)型哈佛結(jié)構(gòu)，提供更好的性能和多樣性。q 具有高度并行和專用硬件邏輯的CPU設(shè)計(jì)，提供更高性能。q 高度專用的指令集，提供更快的代數(shù)運(yùn)算，提供優(yōu)化的高級(jí)語言操作。q 模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為后續(xù)產(chǎn)品的快速發(fā)展提供方便。q 高級(jí)IC處理技術(shù)為其提供更好的性能和低功耗。q 新的靜態(tài)設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)低功耗和小輻射。5.5 TMS320C54x DSP的主要特征本節(jié)列出了C54x DSP的主要特性。q CPU 高級(jí)多總線結(jié)構(gòu)，具有

47、1條程序總線、3條數(shù)據(jù)總線和4條地址總線。 40位的算術(shù)邏輯單元（ALU），包括一個(gè)40位桶形移位器和兩個(gè)獨(dú)立的40位累加器。 17位17位并行乘法器和一個(gè)40位專用加法器結(jié)合完成非流水線的單周期乘/累加（MAC）操作。 比較、選擇、存儲(chǔ)單元（CSSU）是一個(gè)專用的硬件單元，用于Viterbi解碼時(shí)的加法/比較/選擇操作。 在單周期內(nèi)計(jì)算40位累加器中的值的指數(shù)的指數(shù)編碼器。 兩個(gè)地址產(chǎn)生器，包括8個(gè)輔助寄存器和兩個(gè)輔助寄存器算術(shù)單元。 一些DSP器件具有多CPU核結(jié)構(gòu)。q 存儲(chǔ)器 192K字16位可尋址的存儲(chǔ)器空間（64K字程序空間，64K字?jǐn)?shù)據(jù)空間和64K字I/O口）。C548、C549、

48、C5402、C5410和C5420帶有擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。 片內(nèi)結(jié)構(gòu)如表5-1所示（單位：K字）表5-1 TMS32054x DSP的片內(nèi)結(jié)構(gòu)器 件程序ROM程序/數(shù)據(jù)ROMDARAMSARAMC54120850C54220100C54320100C545321660C546321660C54820824C5491616824C540244160C5410160856C54200032168 雙存取RAM。 單存取RAM。q 指令集 單指令重復(fù)和塊重復(fù)操作。 存儲(chǔ)器塊搬移指令提供更好的程序和數(shù)據(jù)管理。 具有32位長操作數(shù)指令。 同時(shí)讀取23個(gè)操作數(shù)的指令。 并行存取的算術(shù)指令。 條件存儲(chǔ)指令。 快

49、速中斷返回。q 片內(nèi)外設(shè) 軟件編程的等待狀態(tài)發(fā)生器。 可編程的塊切換邏輯。 片內(nèi)鎖相環(huán)（PLL）時(shí)鐘產(chǎn)生器帶有內(nèi)部振蕩器或外部時(shí)鐘源。如果是外部時(shí)鐘源，表5-2所示器件選項(xiàng)中任一項(xiàng)都有若干可選的乘數(shù)值。每一種器件只能從所列的某一種選項(xiàng)中提供時(shí)鐘模式的選擇。表5-2 器件選項(xiàng)選項(xiàng)1選項(xiàng)2選項(xiàng)31.01.52.03.01.04.04.55.0軟件可編程的PLL C541B、C545A、C546A、C548、C549、C5402、C5410和C5420都有一個(gè)軟件可編程的PLL和兩個(gè)附加的飽和模式。軟件可編程的PLL在8.5.2小節(jié)說明，飽和模式在4.1.2小節(jié)處理器模式狀態(tài)寄存器（PMST）中說明

50、。 外部關(guān)總線控制使外部數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制信號(hào)無效。 數(shù)據(jù)總線有保持的特性。 可編程定時(shí)器。 端口，如表5-3所示。表5-3 端口器 件主機(jī)接口串 行 口同步串口緩沖串口多通道緩沖串口時(shí)分復(fù)用串口C541C542C543C545C546C548C549C5402C5410C542001010111112001100000011112200000000002360110011000單周期定點(diǎn)指令執(zhí)行時(shí)間為25/20/15/12.5/10ns（40MIPS/50MIPS/66MIPS/80MIPS/ 100MIPS），如表5-4所示。表5-4 速度器 件電 源 電 壓速 度封 裝C541C5

51、41BC542C543C545C545AC546C546AC548C549VC549VC5402VC5410VC54205V3V/3.3V3V/3.3V5V3V/3.3V3V/3.3V3V/3.3V3V/3.3V3V/3.3V3V/3.3V3.3V3.3V3.3V（核2.5V）3.3V（核1.8V）3.3V（核2.5V）3.3V（核1.8V）25ns25ns/20ns15ns25ns25ns/20ns25ns/20ns25ns/20ns15ns25ns/20ns15ns20ns/15ns15ns/12.5ns10ns10ns10ns10ns100引腳TQFP封裝100引腳TQFP封裝100引腳

52、TQFP封裝144引腳TQFP封裝128/144引腳TQFP封裝100引腳TQFP封裝128引腳TQFP封裝128引腳TQFP封裝100引腳TQFP封裝100引腳TQFP封裝144引腳TQFP封裝144引腳TQFP封裝/144引腳BGA封裝144引腳TQFP封裝/144引腳BGA封裝144引腳TQFP封裝/144引腳BGA封裝144引腳TQFP封裝/176引腳BGA封裝144引腳TQFP封裝/144引腳BGA封裝q 功耗 功耗控制由IDLE1、IDLE2和IDLE3指令可進(jìn)入節(jié)電模式。 控制可使CLKOUT信號(hào)無效。q 仿真IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1邊界掃描邏輯對(duì)接到片內(nèi)基于掃描的仿真邏輯。5.

53、6 A/D采集程序#includeDSP54x_Project.h#if(CPU_FRQ_150MHZ)/Default-150MHzSYSCLKOUT#defineADC_MODCLK0x3/HSPCLK=SYSCLKOUT/2*ADC_MODCLK2=150/(2*3)=25.0MHz#endif#if(CPU_FRQ_100MHZ)#defineADC_MODCLK0x2/HSPCLK=SYSCLKOUT/2*ADC_MODCLK2=100/(2*2)=25.0MHz#endif#defineADC_CKPS0x1/ADCmoduleclock=HSPCLK/2*ADC_CKPS=25.0MHz/(1*2)=12.5MHz#defineADC_SHCLK0xf/S/HwidthinADCmoduleperiods#defineAVG1000/Averagesamplelimit#defineZOFFSET0x00/AverageZerooffset#defineBUF_SIZE2048/Samplebuffersize第6章 總結(jié)與展望6.1 全文總結(jié)系統(tǒng)采用主從機(jī)結(jié)構(gòu)及中斷方式工作,結(jié)合DSP的高速處理能力及頻域內(nèi)的快速算法,從而保證了相關(guān)運(yùn)算的實(shí)時(shí)性。實(shí)驗(yàn)表明系統(tǒng)計(jì)算實(shí)際流動(dòng)噪聲信號(hào)所得相關(guān)波形良好,例如對(duì)油水兩相流的流動(dòng)信號(hào)作相