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2024年9月5日

DSP原理及電機調(diào)速實驗系統(tǒng),電機學實驗室

SBRF-1型DSP原理及電機調(diào)速實驗系統(tǒng)

一、概述

DSP原理及電機調(diào)速實驗系統(tǒng)是針對高校《DSP 原理》、《電機控制》、《傳動控制》等專業(yè)而開發(fā)的一款高性能 DSP 原理及電機調(diào)速實驗系統(tǒng)。整個系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分，硬件包括 TMS320F2812 或者TMS320F28335 CPU 部分、外圍電路、功率驅(qū)動部分（智能IPM 模塊）及各種保護電路部分。面板有各類外圍線路如按鍵、溫度傳感器、以太網(wǎng)、轉(zhuǎn)速顯示等，控制板安裝在實驗箱箱內(nèi)，軟件部分包括DSP 軟件和PC 機軟件。整個系統(tǒng)可在聯(lián)機下運行，在 PC 機上實現(xiàn)電機的轉(zhuǎn)速設(shè)定；正、反轉(zhuǎn)控制等參數(shù)的設(shè)定，各種波形的存貯采集和實時采集以及采樣時間的設(shè)定等功能。該系統(tǒng)支持 1024 光碼盤導軌、無刷電機電機、直流電機、步進電機，配備DSP 仿真器，可進行二次開發(fā)實驗。

二、特點

1）采用 DSP 開發(fā)板+電機驅(qū)動板+DSP 外擴網(wǎng)口模塊+DSP 外擴 GPIO 功能運用模塊+液晶觸控顯示的組合操作平臺，方便用戶實現(xiàn)電機控制的一體化開發(fā)系統(tǒng)；

2）DSP 端采用自主研發(fā)的 28335 實用板開發(fā)板，以現(xiàn)今主流 TMS320F28335 為核心，采用六層核心板+底板的形式；

3）BLDC 電機平臺采用三相全橋隔離控制，精確的 PID 算法，保證電機精確運轉(zhuǎn)；

4）直流電機驅(qū)動板控制信號使用灌電流驅(qū)動方式，支持絕大多數(shù)單片機直接驅(qū)動；

5）42 步進電機驅(qū)動器具有高穩(wěn)定性、可靠性和抗干擾性的經(jīng)濟型步進電機驅(qū)動器，適用于各種工業(yè)控制環(huán)境，具有自動半流，低壓關(guān)斷、過流保護和過熱停車功能；

6）板載硬件資源豐富，外擴功能強大，可滿足各類項目實驗；

7）7.0 寸觸控顯示，采用工業(yè)類級別，滿足惡劣的工作環(huán)境，友好的人機界面方便您更好的操作；

8）W5300 模塊支持軟、硬件混合 TCP/IP 協(xié)議： TCP, UDP, ICMP, IGMP, IPv4, ARP, PPPoE,

Ethernet；支持 8 個獨立的端口（sockets）同時連接；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，速率可達到 80Mbps；支持 ADSL 連接 (支持 PPPOE 協(xié)議，帶 PAP/CHAP 驗證)；

9）GPIO 擴展功能模塊包括 3x4 矩陣鍵盤、12864LCD 接口、4 段 8 位數(shù)碼管、溫濕度傳感器、紅外信號輸入接口、8 路 LED、直流小電機及步進小電機；

10）采用分拆獨立的模塊化設(shè)計理念，既可獨立演示，又可整體工作；

11）對于電機控制有獨特設(shè)計的電機控制口；

12）詳細的用戶手冊，讓您輕松入門掌握；

13）注重EMI 設(shè)計，穩(wěn)定高效，包括外擴和所有外設(shè)資源；

14）主流的 F28335 平臺，是電機控制領(lǐng)域和電力檢測領(lǐng)域的首選；

15）豐富的實驗例程，可滿足各種教學實驗，尤其電機控制領(lǐng)域，方便用戶對其進行移植。

三、系統(tǒng)配置

	序號	項目	要求
	1	主處理器	TMS320F28335（開發(fā)板形式）
D S P 端	2	485 接口	一路 485 接口
	3	RS232 異步串口	一路 RS232 接口跳選，可以與上位機進行串行通信，RS232 電平
	4	CAN	用于 CAN 總線組網(wǎng)
	5	PWM 接口	12 路 PWM（包含 6 路增強型 PWM）
	6	ADC 輸入接口	16 路 AD 輸入接口，反饋電機的狀態(tài)
	7	音頻接口	Audio 接口，提供錄音、播音功能
	8	捕捉接口	6 路 CAP 捕捉口（和正交編碼脈沖引腳共用）
	9	DSP 外擴接口	20 位地址線和 16 位數(shù)據(jù)線及其他
	10	SD 卡接口	用戶自配 SD 卡
	11	開關(guān)電源	+5V，5A
B L D C 端	12	三相無刷電機接口	可以與 12V—36V 電機相連，額定電流不超過 4A
	13	電機類型	有位置傳感器和無位置傳感器的無刷電機相連
	14	26 針接口，包括 PWM 脈沖輸入接口，AD 接口	可以與DSP-F28335A/B、 DSP-F28335 basic 相連，PWM 輸入
	15	BLDC_HALL 接口	位置傳感器電機的霍爾傳感器輸出
	16	CAP_BEMF 接口	與控制端 CAP 相連，無位置傳感器電機反電動勢輸出端
	17	CAP_HALL 接口	與控制端 CAP 相連，有位置傳感器的電機霍爾輸出端
	18	電機電源輸入接口	24V 直流母線電壓的輸入端
直流電機端	19	兩相直流電機接口 x2	可以與 7V-24v 電機相連，額定電流不超過 3A，防接反
	20	電機類型	兩相直流電機
	21	10 針接口，包括 3.3v-5.0V 控制信號，5V 電源	控制信號可由任意單片機相連，信號輸入范圍 3.3V-5.0V
	22	電機電源輸入接口	24v 直流電源輸入端
42 步進電機端	23	兩相步進電機接口	驅(qū)動 35、39、42、57 型 4、6、8 線兩相混合式步進電機，其細分數(shù)有 4 種，最大 16 細分
	24	電機類型	42 型 4 線兩相混合式步進電機
	25	6 針接口，包括控制信號，電源	由單片機給出 5V 脈沖信號
	26	電機電源輸入接口	24V 直流電源輸入端
顯示端	27	液晶顯示屏	工業(yè)級 7.0 寸 LCD 串口屏，800*480 分辨率，5V 供電，帶觸摸
	28	核心處理器	CORTEX-M3 內(nèi)核+高速 FPGA
	29	通訊接口	RS232 電平
	30	上位機軟件	VisualTFT
DSP 外擴模塊	31	W5300 網(wǎng)口模塊	支持軟、硬件混合 TCP/IP 協(xié)議：TCP， UDP，ICMP，IGMP，IPv4，ARP，PPPOE， Ethernet；支持 8 個獨立的端口（sockets）同時連接；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，速率可達到 80Mbps；支持 ADSL 連接（支持 PPPOE 協(xié)議，帶 PAP/CHAP 驗證）
DSP 外擴模塊	32	GPIO 擴展運用模塊	包括 3*4 矩陣鍵盤、12864LCD 接口、4 段 8 位數(shù)碼管、溫濕度傳感器、紅外信號輸入接口、8 路 LED、直流小電機及步進小電機

四、DSP 核心系統(tǒng)板參數(shù)

1.DSP 核心板參數(shù)

1）處理器：TMS320F28335，時鐘頻率 150MHz。

2）低功耗設(shè)計，核心電壓 1.9V，I/0 口電壓 3.3V。

3）片內(nèi)：RAM 34K×16 位，Flash 256K×16 位。

4）外擴：RAM 256K×16 位，Flash 512K×16 位。

5）兼容+3.3V 與+5V 電源接口。

6）最小系統(tǒng)版，2*80 引腳接口，便于二次開發(fā)。

7）多接口設(shè)計，適用于電機控制，電力設(shè)備控制及工業(yè)控制等。

8）18 路 PWM，6 路 HRPWM（高精度），2 通道 QEP，6 通道 CAP,

9）16 通道 12 位 ADC，3 通道 SCI，2 通道 MCBSP，2 通道 CAN，

10）1 通道SPI,1 通道 I2C。

2.系統(tǒng)底板平臺

1）JTAG 接口：DSP 仿真器連接接口，可進行在線仿真和燒寫程序。

2）SCI 接口：1 路 232 接口，1 路 485 接口，可以與上位機進行串行通信。

3）PWM 接口：18PWM（其中 6 路高精度 HPWM），方便電機控制。

4）CAP 接口：4 路 CAP 捕捉口（和 6 路正交編碼脈沖引腳公用）。

5）CAN：1 路 CAN2.0 接口，用于 CAN 總線組網(wǎng)。

6）ADC 輸入接口：16 路AD 輸入接口，12 位精度，輸入電壓范圍：0-3V。

7）音頻接口：3 路 Aduio 接口，提供錄音、播音功能

8）電機控制接口：兩組電機控制接口，每組可以控制一臺 3 相電機。

9）DSP 外擴接口：20 位地址線和 16 位數(shù)據(jù)線及其他。

10）一個X1226 實時時鐘和 2KB 的 I2C EEPROM。

11）手動復位按鈕，方便用戶復位操作

12）SD 卡槽：可以外掛移動SD 卡

3.無刷電機驅(qū)動板參數(shù)

1）直流母線電壓+12~36V

2）電機額定電流不超過 4A

3）電機霍爾傳感器的供電電壓+5V

4）過壓過流指示

4.直流電機驅(qū)動板參數(shù)

1）支持電機電壓 7-24V，防反接

2)雙路電機接口，每路最大負載電流 3A，每路有獨立的 3A 過流保護

3）與 L298N 電機驅(qū)動芯片控制信號同邏輯，每路都支持三線控制使能、正反轉(zhuǎn)及制動

4）使能信號可外接 PWM，正反轉(zhuǎn)控制信號可串聯(lián)限位開關(guān)

5）控制信號使用灌電流驅(qū)動方式，支持絕大多數(shù)單片機直接驅(qū)動

6）使用光耦對全部控制信號進行隔離

5.步進電機驅(qū)動板

1）TB6560 驅(qū)動器采用直流電源供電，供電電壓范圍為 8V DC－35V DC,建議使用 24V DC 供電，推薦使用 24V/5A 開關(guān)電源進行供電

2）TB6560 驅(qū)動器采用差分式接口電路可適用于差分信號，單端共陰及共陽等接口，通過高速光耦進行隔離，允許接收長線驅(qū)動器，集電極開路和 PNP 輸出電路的信號

3）驅(qū)動器主要用于驅(qū)動 35、 39、 42、57 型 4、 6、 8 線兩相混合式步進電機，其細分數(shù)有

4 種，最大 16 細分

4）其驅(qū)動電流范圍為 0.3A－3A，輸出電流共有 14 檔，電流的分辨率約為 0.2A 具有自動半流，低壓關(guān)斷、過流保護和過熱停車功能轉(zhuǎn)速指示

五、測量儀器

1）★四個模擬通道，帶寬 200MHz

2）★存儲深度 14Mpts，波形捕獲率 400000 幀/秒

3）★最小垂直檔位：500μv/div，方便查看小信號

4）★支持分段存儲功能，只捕獲感興趣的信號，最大不低于 75000 段，并顯示每段之間的時間信息，方便分析異常波形出現(xiàn)的概率情況

5）★FFT 運算點數(shù)可達 1Mpts

6）36 種以上自動測量參數(shù),支持測量統(tǒng)計、Gating 測量、Math 測量、History 測量和 Ref 測量7）標配總線觸發(fā)/解碼功能,支持的協(xié)議包括 IIC，SPI，UART/RS232，LIN，CAN

8）★支持USB 無線模塊（WIFI）,實現(xiàn)無線連接（需現(xiàn)場演示）

9）★內(nèi)嵌Web Server,無需安裝驅(qū)動軟件和上位機軟件，通過瀏覽器即可對儀器進行遠程控制、觀察波形、獲取測量結(jié)果，可滿足高壓、高溫等特殊環(huán)境的應(yīng)用需求（需現(xiàn)場演示）

10）通道菜單支持電流/電壓顯示切換

11）缺省設(shè)置快捷按鈕，并可支持用戶自定義 Default 參數(shù)，方便恢復出廠或預(yù)設(shè)置參數(shù)

12）提供 EDU Model 教育模式，可手動開啟和關(guān)閉 Auto 鍵自動定標功能和參數(shù)自動測量功能

13）支持 USB-TMC 協(xié)議,支持與LabVIEW 互連，提供SCPI 編程手冊和 LabVIEW 驅(qū)動程序

14）支持 16 路數(shù)字通道（MSO）和 25MHz 信號源（AWG）功能

15）★支持幅頻特性和相頻特性掃描，結(jié)果以波特圖或者列表的方式展現(xiàn)出來，并支持導出掃描原始數(shù)據(jù)，方便后期分析

16）支持事件搜索和導航功能，快速定位到感興趣的事件

17）★提供豐富的的接口：USB Host、USB Device(USBTMC)、LAN（VXI-11）、Sbus、Pass/Fail、 Trigger Out

六、計算機

intel H 系列主板;Intel i5-5500（或以上）;內(nèi)存容量：8G DDR4;固態(tài) 128G SSD +機械 1TB 硬盤；Windows 7 或以上操作系統(tǒng);USB 接口、RJ45 端口、顯卡及音頻接口;電源：400W