基于DSP的無人機配電控制器檢測系統(tǒng)的設(shè)計

1、基于的無人機配電控制器檢測系統(tǒng)的設(shè)計課程：現(xiàn)代檢測技術(shù) 針對某型無人機配電控制器現(xiàn)有檢測方法的不足，根據(jù)配電控制器的性能測試要求，設(shè)計了一種基于 技術(shù)的配電控制器檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)以控制器為核心，合理利用了 控制器自身集成的 模塊、 總線控制器模塊和捕捉單元等，實現(xiàn)對配電控制器各項性能參數(shù)的檢測。 配電控制器是無人機上電源管理和電能分配的關(guān)鍵設(shè)備，其性能將對無人機飛行安全以及任務(wù)完成產(chǎn)生重要影響。目前對配電控制器只能進(jìn)行簡單的通電測試，檢測其輸入輸出間的電壓關(guān)系，缺乏一套嚴(yán)格的檢測方法。針對上述情況，本文設(shè)計的檢測系統(tǒng)能夠模擬無人機上實際供電狀態(tài)，檢測配電控制器加載情況下的各項電氣性能指標(biāo)參數(shù)，

2、特別是大負(fù)載任務(wù)設(shè)備突加突卸時對機上供電系統(tǒng)供電特性的影響?？傮w方案設(shè)計 配電控制器檢測系統(tǒng)主要包括控制器、交流電壓檢測模塊、交流頻率檢測模塊、直流電壓檢測模塊、總線繼電器狀態(tài)檢測模塊、電源與負(fù)載控制模塊以及通信模塊等部分，組成框圖如圖所示。檢測系統(tǒng)運行時，首先通過電源與負(fù)載控制模塊模擬不同任務(wù)剖面下的供電情況以及設(shè)備工作情況，然后通過各檢測模塊檢測不同任務(wù)剖面下以及任務(wù)切換時配電控制器各項電氣性能參數(shù)，判斷配電控制器工作狀態(tài)，并通過通信模塊發(fā)送至 。一、交流電壓檢測模塊 負(fù)責(zé)對配電控制器交流匯流條電壓進(jìn)行檢測。被測交流信號首先通過互感器模塊電路進(jìn)行強弱變換和電氣隔離，再經(jīng)交流信號調(diào)理電路（包

3、括分壓器、電壓抬升電路等）變?yōu)闈M足要求的 電信號，最后送入 芯片內(nèi)部的模塊。這里互感器選用超小型精密電壓互感器。為防止被測信號可能發(fā)生突變，保護(hù)芯片，在將調(diào)理信號引入 前，需要加限幅電路。設(shè)計中采取比較器和二極管搭建限幅電路的方式，達(dá)到雙向限幅的效果。為滿足 芯片內(nèi)部 模塊阻抗匹配的要求，在分壓器后設(shè)置由 構(gòu)成的電壓跟隨器。硬件設(shè)計SPT204參數(shù)SPT204使用方法 SPT204實際上是一款毫安級精密電流互感器，輸入額定電流為2mA，額定輸出電流為2mA，用戶使用時需要將電壓信號變換成電流信號，推薦電路如下圖，R1是限流電阻，使用條件是：不論額定輸入電壓多大，調(diào)整R1的值，使額定輸入電流為2

4、mA。副邊電路是電流/電壓變換電路，當(dāng)需要電壓輸出時采用。調(diào)整圖中反饋電阻R3的值可以得到所需要的電壓輸出。電容C2和R2是用來補償相移的。電容C1是用來防振和濾波的。電容C3起抗干擾作用，其值不得大于400pF。兩個反接的二極管是起保護(hù)運算放大器作用的。運算放大器推薦使用OP07系列，使用性能較好的運算放大器容易達(dá)到較高的精度和較好的穩(wěn)定性。運算放大器電源電壓通常取+15v或+12v。限幅電路分析限幅電路分析 當(dāng)輸入電壓Vin小于上部限幅電壓Vh時，由于OP放大器的輸入為“H” ，二極管D1截止。OP放大器的輸出與Vout分開，變?yōu)閂out=Vin，對放大器輸出無影響。當(dāng)Vin大于Vh時，A

5、2輸入“L”，二極管D1導(dǎo)通，OP放大器A2構(gòu)成同向電路，故Vout= Vh 。輸出電壓被限制為Vh。 當(dāng)輸入電壓Vin大于下部限幅電壓VL時，由于OP放大器的輸入為“L” ，二極管D1截止。OP放大器的輸出與Vout分開，變?yōu)閂out=Vin，對放大器輸出無影響。當(dāng)Vin小于VL時，A2輸入“H” ，二極管D1導(dǎo)通，Vout= VL 。輸出電壓被限制為VL 。二、交流頻率檢測模塊 交流匯流條頻率的檢測采取硬件測量法，即首先將來自交流電壓檢測模塊電路互感器輸出端的被測交流正弦信號通過波形轉(zhuǎn)換電路變?yōu)橥l率的方波信號，然后送入控制器的捕捉單元實現(xiàn)頻率檢測。以比較器 為主構(gòu)成遲滯比較器，將正弦交流

6、信號轉(zhuǎn)換為同頻率方波信號，并由三極管將交變方波信號整形為只有正半波的同頻率方波信號。三、直流電壓檢測模塊 負(fù)責(zé)對配電控制器直流匯流條以及各直流負(fù)載輸入端電壓進(jìn)行檢測。與交流電壓檢測模塊類似，被測直流電壓信號首先通過信號調(diào)理電路變換為電信號，然后送入 芯片內(nèi)部的 模塊進(jìn)行處理。四、總線繼電器狀態(tài)檢測模塊 將配電控制器上總線繼電器的工作狀態(tài)通過總線送至控制器的控制器模塊，由 控制器進(jìn)行檢測。電 路 設(shè) 計 中 采 用 符 合總 線 標(biāo) 準(zhǔn) 的 驅(qū) 動 芯 片，并由電阻和二極管搭建 電平轉(zhuǎn)換電路解決控制器和總線驅(qū)動芯片間的電平匹配問題。五、電源和負(fù)載控制模塊 負(fù)責(zé)接收控制器的控制指令，通過如圖所示的

7、驅(qū)動電路驅(qū)動繼電器動作，實現(xiàn)對配電控制器直流和交流匯流條的供斷電控制以及任務(wù)設(shè)備的加卸載控制。六、和控制器間通信模塊 上位機和控制器通過接口與的串行通信接口實現(xiàn)異步通信，其通信接口電路如圖所示，設(shè)計中選用符合標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動芯片。軟件設(shè)計一、電壓檢測程序模塊 采用周期掃描的方式實現(xiàn)對配電控制器交流匯流條、直流匯流條及各直流設(shè)備輸入端電電壓狀態(tài)信息的采集，并存入數(shù)據(jù)緩沖區(qū)進(jìn)行處理。ADC模塊（1）模擬輸入03V（2）16通道，多路輸入（3）雙采樣保持器（S/H）（4）一個12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（5）同步采樣或順序采樣模式（6）排序器SEQ可工作在兩個獨立的8通道 模式或一個16通道的級聯(lián)模式ADC配置vo

8、id InitAdc(void) extern void DSP28x_usDelay(Uint32 Count); EALLOW; SysCtrlRegs.PCLKCR0.bit.ADCENCLK = 1; ADC_cal();/調(diào)用ADC_cal匯編 EDIS; AdcRegs.ADCTRL3.all = 0 x00E0;/上電 AdcRegs.ADCTRL1.bit.ACQ_PS = ADC_SHCLK;/順序采樣 AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCCLKPS = ADC_CKPS;/25MHZ AdcRegs.ADCTRL1.bit.SEQ_CASC = 1; /級聯(lián)模式

9、AdcRegs.ADCTRL1.bit.CON_RUN = 1; /連續(xù)采樣 AdcRegs.ADCMAXCONV.bit.MAX_CONV1 = 0; AdcRegs.ADCCHSELSEQ1.bit.CONV00 = 0 x0; DELAY_US(ADC_usDELAY); 二、頻率檢測程序模塊 采用和電壓檢測程序模塊相似的程序結(jié)構(gòu)，利用中斷服務(wù)程序通過控制器的捕獲單元完成對與交流信號同頻率的方波信號脈沖寬度的測量，設(shè)計中對方波脈沖的上升沿進(jìn)行捕獲。eCAP模塊事件預(yù)分頻邊沿極性選擇連續(xù)/單次捕捉中斷功能ECAP1配置void InitECAP1(void)ECap1Reg.ECEINT.

10、all=0 x0000;/禁止中斷ECap1Reg.ECCTL2.bit.TSCTRSTOP=0;/停止ECAP1計數(shù)器ECap1Reg.ECCTL1.bit.CAPLDEN=1;/使能捕獲裝載ECap1Reg.ECCTL1.bit.CAP1POL=0;/CAP1捕獲上升沿ECap1Reg.ECCTL1.bit.CAP2POL=0;/ CAP2捕獲上升沿ECap1Reg.ECCTL2.bit.CAP_APWM=0;/工作在CAP模式ECap1Reg.ECCTL2.bit. STOP_WRAP=1;/捕獲2次停止ECap1Reg.ECCTL2.bit. CONT_ONESHT=1;/單次模式EC

11、ap1Reg.ECCLR.all=0 xFFFF;/清除所有中斷標(biāo)志位ECap1Reg.ECEINT.bit.CTROVF=1;/使能上溢中斷ECap1Reg.ECCTL2.bit.REARM=1;/復(fù)位并啟動Mod4計數(shù)器ECap1Reg.ECCTL2.bit. TSCRTSTOP=1;/啟動ECAP1計數(shù)器ECAP1 GPIO端口配置void InitECAP1_Gpio(void) EALLOW; GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO5=0;/使能上拉 GpioCtrlRegs.GPAQSEL1.bit.GPIO5=0; GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bi

12、t.GPIO5=3; EDIS;interrupt void ECAP1_CTROVF_Isr(void) Ecap1TsctrOverflowCnt+; ECap1Reg.ECCLR.bit. CTROVF=1;/清除溢出標(biāo)志 PieCtrlRegs.PIEACK.all=PIEACK_GROUP4;/應(yīng)答PIE 中斷ECAP1計數(shù)器上溢中斷函數(shù)for( ; ; ) while(ECap1Reg.ECFLG.bit.CEVT1!=1) Tst1=ECap1Reg.CAP1; OvfCnt1= Ecap1TsctrOverflowCnt; while(ECap1Reg.ECFLG.bit.CE

13、VT2!=1) Tst2=ECap1Reg.CAP2; OvfCnt2= Ecap1TsctrOverflowCnt; Fre=150.0e6/(4294967296.0L*(OvfCnt2- OvfCnt1)+ Tst2-Tst1); Ecap1TsctrOverflowCnt=0; ECap1Reg.ECCLR. bit.CEVT1=1; ECap1Reg.ECCLR. bit.CEVT2=1; ECap1Reg.ECCTL2.bit.REARM=1;大循環(huán)三、繼電器狀態(tài)檢測程序模塊 直接利用內(nèi)部的控制器模塊采集配電控制器內(nèi)部總線繼電器的工作狀態(tài)，存入緩沖區(qū)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。e模塊 eCAN

14、模塊由CAN協(xié)議核心（CPK）和消息控制器組成，消息控制器由3部分組成： 1.存儲器管理單元（MMU）； 2.能夠存儲32個消息的郵箱RAM； 3.控制和狀態(tài)寄存器。e模塊配置 void InitECan(void) EALLOW; ECanbShadow.CANTIOC.all = ECanbRegs.CANTIOC.all; ECanbShadow.CANTIOC.bit.TXFUNC = 1;/端口 ECanbRegs.CANTIOC.all = ECanbShadow.CANTIOC.all; ECanbShadow.CANRIOC.all = ECanbRegs.CANRIOC.al

15、l; ECanbShadow.CANRIOC.bit.RXFUNC = 1; ECanbRegs.CANRIOC.all = ECanbShadow.CANRIOC.all; EDIS; ECanbRegs.CANME.all = 0;/ 屏蔽郵箱 ECanbMboxes.MBOX0.MSGID.all = 0 x1111AAA0;/配置郵箱ID、標(biāo)識符 ECanbMboxes.MBOX16.MSGID.all = 0 x1111AAA0; ECanbRegs.CANMD.all = 0 x00010000;/0發(fā)送, 16接收 ECanbRegs.CANME.all = 0 x0001000

16、1;/激活郵箱 ECanbMboxes.MBOX0.MSGCTRL.bit.DLC = 8;/8字節(jié)數(shù)據(jù) ECanbMboxes.MBOX0.MSGCTRL.bit.RTR = 0;/無遠(yuǎn)程幀 ECanbMboxes.MBOX0.MDL.all = DATE1; ECanbMboxes.MBOX0.MDH.all = DATE2; EALLOW; ECanbShadow.CANMC.all = ECanbRegs.CANMC.all; ECanbShadow.CANMC.bit.CCR = 1;/請求操作寄存器 ECanbRegs.CANMC.all = ECanbShadow.CANMC.a

17、ll; EDIS; do ECanbShadow.CANES.all = ECanbRegs.CANES.all; while(ECanbShadow.CANES.bit.CCE != 1 ); /等待允許 EALLOW; ECanbShadow.CANBTC.all = ECanbRegs.CANBTC.all; ECanbShadow.CANBTC.bit.BRPREG = 9; /TQ ECanbShadow.CANBTC.bit.TSEG2REG = 5 ; /位速率 ECanbShadow.CANBTC.bit.TSEG1REG = 7; ECanbRegs.CANBTC.all =

18、 ECanbShadow.CANBTC.all; ECanbShadow.CANMC.all = ECanbRegs.CANMC.all; ECanbShadow.CANMC.bit.CCR = 0; /操作寄存器結(jié)束 ECanbRegs.CANMC.all = ECanbShadow.CANMC.all; EDIS; do ECanbShadow.CANES.all = ECanbRegs.CANES.all; while(ECanbShadow.CANES.bit.CCE != 0 );/等待禁止 EALLOW; ECanbShadow.CANMC.all = ECanbRegs.CANMC.all; ECanbShadow.CANMC.bit.STM = 0; / 常規(guī)發(fā)送模式 ECanbShadow.CANMC.bit.SCB = 1; / 常規(guī)模式（32個郵箱） ECanbRegs.CANMC.all = ECanbShadow.CA