基于DSP的高速列車(chē)測振儀

　　2系統實(shí)現

　　2.1系統硬件

　　在列車(chē)測振儀的數據采集過(guò)程中，不可避免地會(huì )有電氣化鐵路高壓電力線(xiàn)、動(dòng)車(chē)大功率脈沖電壓和脈動(dòng)電流對有用信號造成干擾。為了最大程度地抑制或消除混疊現象對動(dòng)態(tài)測控系統數據采集的影響，需要設置抗混疊濾波器。常用的模擬低通濾波器有3種：

　　(1)巴特沃思濾波器：通帶平坦，相位特性最好；7階以上的截止特性和阻帶衰減率滿(mǎn)足本系統抗混疊濾波器要求。

　　(2)切比雪夫濾波器：過(guò)渡帶陡，但通帶內有一定偏差，且相位特性差。

　　(3)濾波器：通帶邊緣過(guò)渡帶最陡，但相位特性也最差。

　　故本系統選用MAX7480作為抗混疊濾波器。MAX7480是低功耗8階巴特沃思低通濾波器，中心頻率1 Hz～2 kHz，單+5 V供電，工作電流2.9 mA。

　　根據通道數及精度、輸入量程、轉換速率、功耗、工作電壓等指標我們選擇了ADS8381，18位500k逐次逼近(SAR)模數轉換器。其高動(dòng)態(tài)范圍改善了數據采集系統的效能。ADS8381在前8位輸人范圍內的非線(xiàn)性小于+／-9.5×10-6，在頻率為500 kHz時(shí)功耗為100 mW。ADS8381使用一個(gè)單獨+5 V電源，溫度范圍為：-40℃到+85℃。

　　TMS320F2812 DSP芯片為數據采集的核心，主頻150 MHz，可解決數據流量大、實(shí)時(shí)性高等問(wèn)題。它一方面控制多種信號的采集、緩存以及處理，另一方面負責系統與PDA或PC之間的通信。數據采集器硬件電路主要包括：DSP最小系統、外擴存儲器的接口、SCI串口通信。其系統原理框圖如圖2所示。

　　2.2數據傳輸

　　列車(chē)測振儀借助藍牙通信相連進(jìn)行無(wú)線(xiàn)連接。藍牙通信具有連線(xiàn)簡(jiǎn)單，無(wú)須電平轉換；可組網(wǎng)，多機共享；傳輸速率高接口廣泛，和多數手持設備／筆記本電腦連接方便等特點(diǎn)。藍牙采用跳頻機制進(jìn)行數據傳送，故能極大提高數據傳送的抗干擾性能。由表1，系統需要的理論帶寬為163.84 kbps。本設備無(wú)線(xiàn)傳輸速率可達400 kbps以上，充分保證了系統性能。視距傳輸可達100 m，完全能夠勝任大部分測試場(chǎng)合。

　　2.3系統軟件

　　根據總體方案設計，振列車(chē)測振儀軟件設計主要包括DSP數據采集發(fā)送程序設計、Notebook人機界面程序設計兩大部分。DSP采集加速度／位移信號，通過(guò)藍牙傳送到Notebook；Notebook接收、存儲所有傳送的數據，同時(shí)繪制變化曲線(xiàn)。根據上述要求我們設計的列車(chē)測振儀實(shí)物如圖3所示。

　　DSP數據采集發(fā)送程序實(shí)現的功能如下：

　　(1)通過(guò)ADC模塊采集傳感器數據；

　　(2)將采集數據進(jìn)行打包；

　　(3)查詢(xún)藍牙模塊狀態(tài)和寫(xiě)數據。