DSP设计的一线制汽车控制器毕业设计论文.docx

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DSP设计的一线制汽车控制器毕业设计论文

摘要

第一章绪论………………………………………………………………1

第二章系统硬件设计…………………………………………………3

2.1方案论证…………………………………………………………3

2.1.1设计原理……………………………………………………………3

2.1.2论证方案……………………………………………………………3

2.1.3器件选择……………………………………………………………4

2.2主控制器的选择…………………………………………………5

2.2.1DSP发展概述及DSP基础…………………………………………5

2.2.2所用芯片TMS320F240………………………………………………10

2.2.3系统配置和中断………………………………………………………11

2.2.4存储器介绍………………………………………………………12

2.2.5时钟电路设计………………………………………………………13

2.2.6复位电路设计………………………………………………………16

2.2.7数字I/O接口………………………………………………………17

2.3前向通道A/D……………………………………………………17

2.3.1信号采集模块……………………………………………………17

2.3.2CD4051介绍………………………………………………………18

2.3.3TMS320F240的ADC模块……………………………………………20

2.4后向通道D/A……………………………………………………22

2.4.1D/A转换器DAC8562…………………………………………………23

2.4.2运放电路…………………………………………………………23

第三章软件设计…………………………………………………………25

3.1前言………………………………………………………………25

3.2流程图………………………………………………………………25

第四章结束语………………………………………………………………28

参考文献

附录程序清单

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

第一章绪论

一线制汽车控制器是应用WZ位置码通讯技术派生出来的一套全新概念的汽车控制器。

WZ位置码通讯技术是一个全新的概念，现在已取得国际专利，而一线制汽车控制器已获得国家专利。

WZ位置码技术的主要特点是：

包括计算机在内的所有数字元件，设备之间通讯管脚及导线只有一个，而其通讯速度可以达到或接近计算机并行通讯的速度。

目前，这一通讯技术的理论已完全成型，实际应用我们首选在汽车上，也就是一线制汽车控制器。

应用WZ位置码通讯技术，首先开发了WZ32-0-1系统，它的特点是：

1.主频3.3K，汽车操作响应时间0.01S；

2.全车逻辑控制线只有一根，这一控制线完全实现双工特点；

3.全车没有任何过载及短路保护元器件，完全依靠线路自行控制；

4.全车不存在本系统以外的时间及逻辑控制元件；

5.全车所有主令元件由传统的符合元件变为信号元件，其通过的平均电流由安培级下降到微安级；

6.司机操作功能全部集中在方向盘上，方便了司机的操作；

7.整车成本有所下降，预计下降幅度10%---20%。

图1.1控制器脉冲功能分布图

目前，以上系统已经完成试车，在轻型车CA1046L试车25000公里，在红旗CA7221试车35000公里，情况良好。

所以，以上产品已经由实验室阶段转入生产阶段。

在原WZ-0-1系统的基础上，又新研制出了WZ64-0-2系统，这一系统在WZ32-0-1的基础上又增加了以下功能：

1车实现自检，并显示报警信息，将故障隐患及故障点直接显示给司机，使汽车行使更加安全；

2主频由3.3K上升到6K，响应时间保持0.01S；

3控制点由32点上升到64点；

以上系统的实验阶段已经结束。

现在正在研制WZ128-0-10系统，这一系统的主要特点是：

可以将全车的所有模拟信号转变为WZ信号，从而完成包括电喷，ABS,仪表在内的整车所有信号融入一线控制之中，彻底实现整车的一线制控制。

第二章系统硬件设计

2.1方案论证

设计要求：

以DSP为主控制器，设计一个检测装置。

接受板接收发射板以主频3.3K发出一系列2V或4V电平的脉冲，要求控制相应的继电器动作。

要求自行模拟发射板发出主频3.3K发出一系列2V或4V电平的脉冲。

在相应位置的2V电平脉冲变为4V电平脉冲。

然后进行检测，判断接收板的好坏。

2.1.1设计原理

一线制汽车控制器接收板的工作过程是：

接收板接收来自发射板以主频3.3K发出的一系列2V或4V的电平脉冲，当脉冲为2V时，接收板不动作，当脉冲为4V时，接收板相应的控制信号变为12V电平，控制相应的继电器动作。

根据上述原理，接收检测板首先要模拟发射板发出3.3K发出一系列2V或4V的电平脉冲，在相应位置的2V电平脉冲基础上叠加为4V电平脉冲，然后对接收板的输出信号进行检测，以判断接收板的好坏。

2.1.2论证方案

方案一：

采用89C51单片机实现。

单片机软件编程自用度大，可用编程实现各种控制算法和逻辑控制。

不过单片机对于外部数据的采集需另接A/D转换来实现，导致外围电路比较复杂。

方案二：

采用高速数字信号处理器DSP实现。

DSP内置模数转换器等外设，片内具有丰富的可编程多路复用I/O引脚，而且它的数据处理速度与89C51相比更有优势，在软件编程方面，DSP的语言可以采用C语言和汇编语言相结合的更为灵活的方式。

基于以上优点，本设计采用高速数字信号处理器（DSP）作为控制电路的核心。

2.1.3器件选择

主控制器的选择

在众多的DSP芯片种类中，最成功的是美国德克萨斯仪器公司（TexasInstruments，简称TI）的一系列产品。

TI公司在1982年成功推出启迪一代DSP芯片TMS32010及其系列产品TMS32011、TMS32C10/C14/C15/等，之后相继推出了第二代DSP芯片TMS32020、TMS320C25/C26/C28，第三代DSP芯片TMS32C30/C31/C32，第四代DSP芯片TMS32C40/C44，第五代DSP芯片TMS32C50/C51/C52/C53以及集多个DSP于一体的高性能DSP芯片TMS32C80/C82等。

采用TI公司的TMS320LF240x芯片作为控制器。

TMS320LF240x芯片作为DSP控制器24x系列的新成员，是TMS320C2000平台下的一种定点DSP芯片。

从结构设计上讲，240x系列DSP提供了低成本、低消耗、高性能的处理能力，对电机的数字化控制作用非常突出。

TI公司的TMS320F240器件是基于TMS320C2型16位定点数字信号处理器（DSP）的新型DSP控制器。

由于F240器件片内集成了544字双口RAM、双10位模数转换模块、串行通信接口以及提供死区功能和12路比较/脉冲宽度调制通道的事件管理器模块，并将存储器和外设集成到控制器内部，使得F240在诸多微机控制系统中得到了广泛的应用。

基于上述原因，本次设计采用TMS320F240作为控制器

存储器CY7C199

CY7C199是一种采用COMS工艺制成的32K×8位的SRAM芯片，采用28引脚DIP封装或其它的封装形式。

该电源5伏供电，其输入输出电平与TTL电平兼容，三态输出。

它的读写访问时间根据不同型号可从20ns—200ns。

该芯片具有低功耗操作方式，当未选通时，芯片处于底功耗状态，这时可减少80%以上的功耗，只需要2伏电源供电，几十微安电流就可以保持数据不变，此性能可用于电池供电的数据掉电保护操作。

AD转换DAC8562

目前，在测试和控制领域中，大量地使用了数据采集系统，而且位数更多、速度更快、精度更高的D/A转换器件不断出现。

DAC8562是高速高精度12位数字／模拟转换器芯片，由于DAC8562转换器件的功耗特别低，而且其线性失真可低达0.012%，因此，该D/A转换器芯片特别适合于精密模拟数据的获得和控制。

此外，由于DAC8562器件内部带有激光制作的精密晶片电阻和温度补偿电路以及NMOS开关，因而可充分保证DAC8562具有12位的精度。

DAC8562其性能指标，精度要求完全符合设计要求。

运放电路LM324

设计中，运放电路主要实现电平脉冲的放大，并且，放大倍数不是很大，LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装。

它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。

使用LM324运放电路可实现设计要求。

时钟电路设计

采用封装好的晶体振荡器，将外部时钟源直接输入X2/CLKIN引脚，而将X1引脚悬空。

如图所示。

只要将晶体振荡器的4脚接+5V，2引脚接地，就可以在3脚上获得时钟信号。

图2.1晶体振荡器

复位电路

TMS320F240芯片的引脚/RS是复位输入信号，当该引脚电平为低时使芯片复位。

在设计复位电路时，一般应从两种复位的需要去考虑，一个是上电复位；另一个是工作中的复位。

在系统刚接通电源时，复位电路应处于低电平以使系统从一个初始状态开始工作：

这段低电平时间应该大于系统的晶体振荡器起振时间，以便避开振荡器起振时的非线性特性对整个系统的影响：

通常，共振需要100—200ms的稳定时间，则上电复位时间应该大于200ms：

工作中复位则要求复位的低电平至少保持6个时钟周期，以使芯片的初始化能够正确的完成。

2.2主控制器

2.2.1DSP发展概述及DSP基础

一.什么是DSP芯片　

   DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种具有特殊结构的微处理器。

DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速地实现各种数字信号处理算法。

根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下的一些主要特点：

（一）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。

（二）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。

（三）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。

（四）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。

（五）快速的中断处理和硬件I/O支持。

（六）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。

（七）可以并行执行多个操作。

（八）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。

与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。

二.DSP芯片的发展

   世界上第一个单片DSP芯片是1978年AMI公司