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2024年9月5日

DSP原理及電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室

SBRF-1型DSP原理及電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

一、概述

DSP原理及電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是針對(duì)高�！�DSP 原理》、《電機(jī)控制》、《傳動(dòng)控制》等專業(yè)而開發(fā)的一款高性能 DSP 原理及電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。整個(gè)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(dòng)部分（智能IPM 模塊）及各種保護(hù)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(shí)驗(yàn)箱箱內(nèi)，軟件部分包括DSP 軟件和PC 機(jī)軟件。整個(gè)系統(tǒng)可在聯(lián)機(jī)下運(yùn)行，在 PC 機(jī)上實(shí)現(xiàn)電機(jī)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(shí)時(shí)采集以及采樣時(shí)間的設(shè)定等功能。該系統(tǒng)支持 1024 光碼盤導(dǎo)軌、無刷電機(jī)電機(jī)、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)，配備DSP 仿真器，可進(jìn)行二次開發(fā)實(shí)驗(yàn)。

二、特點(diǎn)

1）采用 DSP 開發(fā)板+電機(jī)驅(qū)動(dòng)板+DSP 外擴(kuò)網(wǎng)口模塊+DSP 外擴(kuò) GPIO 功能運(yùn)用模塊+液晶觸控顯示的組合操作平臺(tái)，方便用戶實(shí)現(xiàn)電機(jī)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(shí)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(jī)平臺(tái)采用三相全橋隔離控制，精確的 PID 算法，保證電機(jī)精確運(yùn)轉(zhuǎn)；

4）直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)板控制信號(hào)使用灌電流驅(qū)動(dòng)方式，支持絕大多數(shù)單片機(jī)直接驅(qū)動(dòng)；

5）42 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器具有高穩(wěn)定性、可靠性和抗干擾性的經(jīng)濟(jì)型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，適用于各種工業(yè)控制環(huán)境，具有自動(dòng)半流，低壓關(guān)斷、過流保護(hù)和過熱停車功能；

6）板載硬件資源豐富，外擴(kuò)功能強(qiáng)大，可滿足各類項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)；

7）7.0 寸觸控顯示，采用工業(yè)類級(jí)別，滿足惡劣的工作環(huán)境，友好的人機(jī)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(gè)獨(dú)立的端口（sockets）同時(shí)連接；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，速率可達(dá)到 80Mbps；支持 ADSL 連接 (支持 PPPOE 協(xié)議，帶 PAP/CHAP 驗(yàn)證)；

9）GPIO 擴(kuò)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(hào)輸入接口、8 路 LED、直流小電機(jī)及步進(jìn)小電機(jī)；

10）采用分拆獨(dú)立的模塊化設(shè)計(jì)理念，既可獨(dú)立演示，又可整體工作；

11）對(duì)于電機(jī)控制有獨(dú)特設(shè)計(jì)的電機(jī)控制口；

12）詳細(xì)的用戶手冊(cè)，讓您輕松入門掌握；

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

14）主流的 F28335 平臺(tái)，是電機(jī)控制領(lǐng)域和電力檢測(cè)領(lǐng)域的首選；

15）豐富的實(shí)驗(yàn)例程，可滿足各種教學(xué)實(shí)驗(yàn)，尤其電機(jī)控制領(lǐng)域，方便用戶對(duì)其進(jìn)行移植。

三、系統(tǒng)配置

	序號(hào)	項(xiàng)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(jī)進(jìn)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(qiáng)型 PWM）
	6	ADC 輸入接口	16 路 AD 輸入接口，反饋電機(jī)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(kuò)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(jī)接口	可以與 12V—36V 電機(jī)相連，額定電流不超過 4A
	13	電機(jī)類型	有位置傳感器和無位置傳感器的無刷電機(jī)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(jī)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(jī)反電動(dòng)勢(shì)輸出端
	17	CAP_HALL 接口	與控制端 CAP 相連，有位置傳感器的電機(jī)霍爾輸出端
	18	電機(jī)電源輸入接口	24V 直流母線電壓的輸入端
直流電機(jī)端	19	兩相直流電機(jī)接口 x2	可以與 7V-24v 電機(jī)相連，額定電流不超過 3A，防接反
	20	電機(jī)類型	兩相直流電機(jī)
	21	10 針接口，包括 3.3v-5.0V 控制信號(hào)，5V 電源	控制信號(hào)可由任意單片機(jī)相連，信號(hào)輸入范圍 3.3V-5.0V
	22	電機(jī)電源輸入接口	24v 直流電源輸入端
42 步進(jìn)電機(jī)端	23	兩相步進(jìn)電機(jī)接口	驅(qū)動(dòng) 35、39、42、57 型 4、6、8 線兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，其細(xì)分?jǐn)?shù)有 4 種，最大 16 細(xì)分
	24	電機(jī)類型	42 型 4 線兩相混合式步進(jìn)電機(jī)
	25	6 針接口，包括控制信號(hào)，電源	由單片機(jī)給出 5V 脈沖信號(hào)
	26	電機(jī)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(jí) 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(jī)軟件	VisualTFT
DSP 外擴(kuò)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(gè)獨(dú)立的端口（sockets）同時(shí)連接；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，速率可達(dá)到 80Mbps；支持 ADSL 連接（支持 PPPOE 協(xié)議，帶 PAP/CHAP 驗(yàn)證）
DSP 外擴(kuò)模塊	32	GPIO 擴(kuò)展運(yùn)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(hào)輸入接口、8 路 LED、直流小電機(jī)及步進(jìn)小電機(jī)

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(shí)鐘頻率 150MHz。

2）低功耗設(shè)計(jì)，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(kuò)：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(jì)，適用于電機(jī)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(tái)

1）JTAG 接口：DSP 仿真器連接接口，可進(jìn)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(jī)進(jìn)行串行通信。

3）PWM 接口：18PWM（其中 6 路高精度 HPWM），方便電機(jī)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(jī)控制接口：兩組電機(jī)控制接口，每組可以控制一臺(tái) 3 相電機(jī)。

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

10）一個(gè)X1226 實(shí)時(shí)時(shí)鐘和 2KB 的 I2C EEPROM。

11）手動(dòng)復(fù)位按鈕，方便用戶復(fù)位操作

12）SD 卡槽：可以外掛移動(dòng)SD 卡

3.無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)板參數(shù)

1）直流母線電壓+12~36V

2）電機(jī)額定電流不超過 4A

3）電機(jī)霍爾傳感器的供電電壓+5V

4）過壓過流指示

4.直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)板參數(shù)

1）支持電機(jī)電壓 7-24V，防反接

2)雙路電機(jī)接口，每路最大負(fù)載電流 3A，每路有獨(dú)立的 3A 過流保護(hù)

3）與 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片控制信號(hào)同邏輯，每路都支持三線控制使能、正反轉(zhuǎn)及制動(dòng)

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

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

6）使用光耦對(duì)全部控制信號(hào)進(jìn)行隔離

5.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)板

1）TB6560 驅(qū)動(dòng)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(jìn)行供電

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

3）驅(qū)動(dòng)器主要用于驅(qū)動(dòng) 35、 39、 42、57 型 4、 6、 8 線兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，其細(xì)分?jǐn)?shù)有

4 種，最大 16 細(xì)分

4）其驅(qū)動(dòng)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(dòng)半流，低壓關(guān)斷、過流保護(hù)和過熱停車功能轉(zhuǎn)速指示

五、測(cè)量?jī)x器

1）★四個(gè)模擬通道，帶寬 200MHz

2）★存儲(chǔ)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(hào)

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

5）★FFT 運(yùn)算點(diǎn)數(shù)可達(dá) 1Mpts

6）36 種以上自動(dòng)測(cè)量參數(shù),支持測(cè)量統(tǒng)計(jì)、Gating 測(cè)量、Math 測(cè)量、History 測(cè)量和 Ref 測(cè)量7）標(biāo)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(shí)現(xiàn)無線連接（需現(xiàn)場(chǎng)演示）

9）★內(nèi)嵌Web Server,無需安裝驅(qū)動(dòng)軟件和上位機(jī)軟件，通過瀏覽器即可對(duì)儀器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、觀察波形、獲取測(cè)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(chǎng)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(fù)出廠或預(yù)設(shè)置參數(shù)

12）提供 EDU Model 教育模式，可手動(dòng)開啟和關(guān)閉 Auto 鍵自動(dòng)定標(biāo)功能和參數(shù)自動(dòng)測(cè)量功能

13）支持 USB-TMC 協(xié)議,支持與LabVIEW 互連，提供SCPI 編程手冊(cè)和 LabVIEW 驅(qū)動(dòng)程序

14）支持 16 路數(shù)字通道（MSO）和 25MHz 信號(hào)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(dǎo)出掃描原始數(shù)據(jù)，方便后期分析

16）支持事件搜索和導(dǎo)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(jì)算機(jī)

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(jī)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