基于TMS320F2812的便攜式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x的研究

1、基于TMS320F2812的便攜式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x的研究摘要：本設(shè)計(jì)是通過(guò)測(cè)量發(fā)電機(jī)周?chē)鷮?dǎo)線(xiàn)上，帶有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信息的電信號(hào)頻率，來(lái)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，基于TMS320F2812進(jìn)行頻譜分析求出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。這種方法測(cè)量方便，并且采用數(shù)字化測(cè)量，信號(hào)采集記錄方便，便于車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀況的進(jìn)一步分析。 關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；TMS320F2812；頻譜分析 Abstract: This is designed to measure the instantaneous engine speed by measuring the signal frequency with the engine spee

2、d information around the wire of the generator. Engine speed is calculated with frequency spectrum analysis on TMS320F2812. This method is easily measured, and the use of digital measurement. Collecting and recording signal is convenient，and easy to further analysis of engine operating conditions. K

3、ey words: engine speed, TMS320F2812, frequency spectrum analysis 中圖分類(lèi)號(hào)：U467.4+3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1. 引言 隨著汽車(chē)工業(yè)的迅猛發(fā)展，車(chē)輛狀態(tài)參數(shù)的檢測(cè)日益重要，而發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)的動(dòng)力源泉，是汽車(chē)的心臟，它的性能優(yōu)劣直接影響到汽車(chē)整車(chē)的運(yùn)行，其中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是評(píng)價(jià)其動(dòng)力性的一個(gè)重要指標(biāo)，轉(zhuǎn)速可以直接反應(yīng)車(chē)輛運(yùn)行的狀況。通常我們獲取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是通過(guò)車(chē)輛上自帶的指針式的轉(zhuǎn)速儀，在車(chē)輛平穩(wěn)勻速行駛時(shí)，它可以大致反應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，但是當(dāng)?shù)缆窢顩r不好或者需要記錄車(chē)輛的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速時(shí)，這種轉(zhuǎn)速儀基本失去功能。而本設(shè)計(jì)采用的是數(shù)

4、字化實(shí)時(shí)測(cè)量與存儲(chǔ)，可以將車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài)記錄下來(lái)，除此之外，本設(shè)計(jì)最大的特點(diǎn)是無(wú)需另行安裝轉(zhuǎn)速傳感器，而是利用車(chē)輛點(diǎn)煙器上帶有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信息的電信號(hào)及其車(chē)輛本身的性質(zhì)來(lái)推算出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，可謂操作簡(jiǎn)單，使用方便。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理：汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)通過(guò)皮帶相連，將轉(zhuǎn)動(dòng)以固定比例傳給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，這樣發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速就可以間接反映發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，本設(shè)計(jì)利用這一原理采用高速信號(hào)處理器TMS320F2812從汽車(chē)點(diǎn)煙器采集電信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行提取分析，進(jìn)而獲得發(fā)電機(jī)交流電信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析及其相應(yīng)計(jì)算，最終獲得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速并在液晶屏上顯示，整個(gè)過(guò)程在1s內(nèi)完成。 2. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案 本系統(tǒng)以TI公司的T

5、MS320F2812（以下簡(jiǎn)稱(chēng)2812）為核心，將預(yù)處理過(guò)的信號(hào)送入2812自帶的AD中進(jìn)行采樣，分析得到轉(zhuǎn)速信號(hào)顯示在液晶上，并存儲(chǔ)轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)整體框圖如下： 圖1 系統(tǒng)整體框圖 系統(tǒng)硬件由六個(gè)模塊組成。 電源模塊：系統(tǒng)電源取自汽車(chē)點(diǎn)煙器上的12V供電電源，通過(guò)濾波及穩(wěn)壓處理（L7805）得到5V電壓供給系統(tǒng)各部件， 2812芯片需要的3.3V，1.8V通過(guò)兩片SPX1117穩(wěn)壓器獲得。 前向通道模塊：點(diǎn)煙器采集到的電信號(hào)，經(jīng)過(guò)隔直,抗混頻濾波，直流偏移，加法電路等調(diào)理后，最終以0-3V進(jìn)入2812AD。 主控制器模塊：主控制器采用TI公司生產(chǎn)的2812芯片。 存儲(chǔ)模塊：FLASH型號(hào)為SST

6、39VF800，512K16bit。 系統(tǒng)內(nèi)存模塊：RAM 型號(hào)為 IS61LV25616AL，256K16bit。 液晶顯示模塊： 162 字符液晶，型號(hào)為 JHD162A。 3. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，共分為兩種模式，一種為瞬時(shí)轉(zhuǎn)速測(cè)量，另一種為連續(xù)轉(zhuǎn)速測(cè)量。正常啟動(dòng)測(cè)量?jī)x后，即會(huì)啟動(dòng)計(jì)時(shí)器記錄時(shí)間，按鍵一次，采樣一次，記錄采樣時(shí)間，并將處理分析后的轉(zhuǎn)速結(jié)果存于FLASH中。所以只需測(cè)試者記錄下來(lái)開(kāi)啟儀器的時(shí)間，即可通過(guò)相對(duì)時(shí)間記錄下每次采樣的時(shí)間。按鍵采用外部中斷下降沿觸發(fā)。 3.1系統(tǒng)初始化 為了操作需要，軟件設(shè)計(jì)中主程序只對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，最后用while(1)死循環(huán)語(yǔ)句

7、在此等待中斷響應(yīng)，除了通用初始化外，本系統(tǒng)用到了下面四個(gè)模塊需自行編寫(xiě)： InitAdc();/初始化ADC模塊，采用順序采樣模式，通過(guò)EVA周期中斷啟動(dòng)ADC，清除相應(yīng)的標(biāo)志寄存器等。 InitEv();/初始化EVA模塊，設(shè)置連續(xù)增模式，采用內(nèi)部時(shí)鐘，使能T1周期中斷，使能T1周期中斷啟動(dòng)ADC等。 InitXIntrupt(); /初始化外部中斷，使能XINT1，設(shè)置下降沿觸發(fā)中斷。 ChipErase(); /擦除FLASH里面的數(shù)據(jù)，為記錄數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備。 3.2各個(gè)子程序 （1）外部按鍵中斷子程序 interrupt void ANJAN_ISR(void);/外部按鍵中斷函數(shù) n+;

8、記錄采樣次數(shù) SampleCount=0;/AD采樣計(jì)數(shù)初始化 T1Count=0; EvaRegs.T1CON.bit.TENABLE=1;/開(kāi)定時(shí)器1計(jì)數(shù) （2）定時(shí)器中斷子程序 interrupt void T1_ISR(void);/定時(shí)器1周期中斷響應(yīng)函數(shù) DINT; EvaRegs.EVAIFRA.bit.T1PINT=1;/清除外設(shè)級(jí)T1周期中斷標(biāo)志位 PieCtrl.PIEACK.bit.ACK2=1;/清除第二組中斷響應(yīng)寄存器 EINT; （3）AD采樣子程序流程 interrupt void ADC_ISR(void);/ADC中斷子函數(shù)，周期中斷啟動(dòng)ADC，采樣頻率為50

9、0Hz，采樣點(diǎn)數(shù)1024。 圖2 AD采樣子程序流程圖 （4）FFT變換子程序流程 void fft(void);/N點(diǎn)FFT變換函數(shù) 圖3 FFT變換子程序流程圖 （5）FLASH存儲(chǔ)子程序介紹 void flash(void);/ FLASH存取函數(shù)，包括FLASH寫(xiě)程序FlashWrite(Uint32 RamStart, Uint32 RomStart,Uint16 Length)和讀程序FlashRead(Uint32 RamStart, Uint32RomStart, Uint16 Length)以及擦除程序等。 3.3 CMD文件的配置 DSP在150M時(shí)鐘頻率下，F(xiàn)LASH中只

10、能提供120M的時(shí)鐘頻率，由于程序計(jì)算量很大，所以希望在RAM中運(yùn)行加快速度。這時(shí)在.CMD文件中就必須劃分一段用來(lái)設(shè)置RAM的載入和運(yùn)行地址。程序代碼如下： SECTIONS adcpage: LOAD=FLASHD,PAGE=0 RUN=RAMH0,PAGE=0 RUN_START(_adcpage_runstart), LOAD_START(_adcpage_loadstart), LOAD_END(_adcpage_loadend) 對(duì)于.CMD文件的空間分配一般只需要在官方提供的文件中修改即可，對(duì)于本系統(tǒng)具體修改如下： 5. 系統(tǒng)在汽車(chē)上實(shí)際測(cè)試結(jié)果 圖4 實(shí)測(cè)信號(hào)AD采樣結(jié)果圖 圖

11、5 頻譜分析結(jié)果圖 圖4為實(shí)測(cè)信號(hào)AD采樣結(jié)果，圖5為該信號(hào)頻譜分析結(jié)果。采樣頻率為250Hz，從圖中可以讀出k=658，N=2048，根據(jù)分析頻率計(jì)算公式，帶入數(shù)據(jù)可得譜分析頻率為80.32Hz，換算成轉(zhuǎn)速為4819轉(zhuǎn)/分，再根據(jù)發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速比為2，可得與實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2409轉(zhuǎn)/分，與實(shí)際車(chē)輛表盤(pán)指示一致。 6. 結(jié)論 基于TMS320F2812的便攜式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x的研究測(cè)試結(jié)果表明，這種方法可以方便快捷地獲得汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速，為車(chē)輛測(cè)試系統(tǒng)提供一種方便的轉(zhuǎn)速測(cè)量方法。 參考文獻(xiàn) 1王盛良.汽車(chē)電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)與檢修技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010. 2Mark A. Pinsky.Introduction to Fourier analysis and wavelets M. Thomson Learning, 2003. 3 赫金(Simon Haykin)，維恩(Barry Van Veen)著，林秩盛, 黃元福, 林寧等譯.信號(hào)與系統(tǒng)M. 北京:電子工業(yè)出版社, 2004 4蘇奎峰，呂強(qiáng)，耿慶峰，陳圣儉.TMS320