TMS320VC33控制的地震記錄儀設計

作者：時(shí)間：2004-12-06 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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作者Email: zcyhero@yeah.net

摘要：本文詳細介紹TMS320VC33控制下的地震 記錄儀的整體設計過(guò)程。本系統是采用TMS320VC33為主控芯片采集由16位模數轉換芯片AD976轉換后的16位數字量；經(jīng)TMS320VC33處理后的16位數字量完成與上位計算機通信。主要應用過(guò)采樣技術(shù)、濾波技術(shù)、數字濾波技術(shù)、DSP技術(shù)、數字信號處理技術(shù)等現代電路設計技術(shù)，使本系統成為數據采集的精典產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：DSP（數字信號處理）、過(guò)采樣、濾波、模數轉換（A/D）

引言

本次設計主要采用TI公司生產(chǎn)的32位浮點(diǎn)數字信號處理芯片TMS320VC33作為系統的主控芯片；采用Analog公司生產(chǎn)的16位模數轉換芯片AD976作為模數轉換芯片；采用Linear公司生產(chǎn)的八階開(kāi)關(guān)電容式低通濾波器LTC1064－2作為硬件濾波芯片。本系統功能的實(shí)現主要分為兩個(gè)部分即：硬件電路設計和DSP軟件程序設計。

1. 硬件電路設計

考慮到系統功能的實(shí)現，硬件電路設計主要分為四個(gè)部分即：信號前置處理和信號濾波處理、信號AD轉換、DSP功能實(shí)現，計算機接口電路。系統框圖如圖1：

1.1 信號前置處理和濾波處理

信號前置主要是通過(guò)DG419二選一模擬開(kāi)關(guān)對兩個(gè)量程的信號進(jìn)行切換選通，DG419的控制端由DSP直接控制，模擬信號通過(guò)DG419送給LF356運算放大器，進(jìn)行信號的放大和一級濾波。這里用運算放大器人為作了一個(gè)二階濾波器，將信號整形處理幅值為10V的準備供給AD的電壓信號。通過(guò)前置處理的模擬信號經(jīng)過(guò)DG419進(jìn)行選擇由DSP控制分成兩種情況即通過(guò)LTC1064－2濾波通道或者直接送給AD976，通過(guò)LTC1064－2的將前置信號的高頻濾掉，濾波器的轉折頻率由DSP提供的濾波時(shí)鐘控制。

1.2 模數轉換

信號經(jīng)前置整形和濾波后的10V電壓信號送到模數轉換器AD976，一個(gè)模擬量經(jīng)AD轉換后產(chǎn)生16位數字電壓量，在轉換結束后由AD976的BUSY管腳的狀態(tài)給后面的74HC574一個(gè)鎖存脈沖，將16位數字量信號鎖存到74HC574上，等待DSP來(lái)讀取數據。這里面AD976的轉換及前置DG419的信號選通都是由DSP主控的，從時(shí)間上能夠保證讀取AD轉換后的有效數據。

1.3 DSP功能實(shí)現

TMS320VC33是TI公司生產(chǎn)的高性能浮點(diǎn)數字信號處理芯片，根據DSP芯片本身的特點(diǎn)需要考慮幾個(gè)方面：

(1) 電源供給

DSP本身使用3.3V工作電壓，使用1.8V鎖向環(huán)電壓，需要采用TI公司推薦的電源芯片TPS767D318將＋5V電源電壓轉換成3.3V和1.8V。

(2) 晶振產(chǎn)生電路

根據使用的晶振不同采用的晶體振蕩起振電阻和電容不同，這里采用10M晶振，起振電阻和電容分別選用470歐姆和15pF電容。

(3) 鎖向環(huán)電路

鎖向環(huán)需要采用推薦電路，注意用的電阻分別為100歐姆和103電容。

(4) 電平轉換電路

由于DSPVC33只能接受3.3V電平信號，因此需要用電平轉換芯片74LVT245進(jìn)行電平轉換，同時(shí)考慮對74LVT245的讀寫(xiě)邏輯操作。

1.4 計算機接口電路設計

計算接口電路框圖如圖2所示。

計算機接口電路主要完成計算機與DSP通信的功能。計算機通過(guò)給DSP一個(gè)硬件中斷向DSP發(fā)送數據，當DSP響應硬件中斷后通過(guò)程序將中斷清除。計算機通過(guò)邏輯控制數據判斷FIFO狀態(tài)，決定讀取FIFO數據的時(shí)間。這樣完成了DSP與上位計算機的接口。