基于數字信號處理器的天然氣發(fā)動(dòng)機控制系統設計

HD7279A是一片具有串行接口的智能顯示驅動(dòng)芯片，可同時(shí)驅動(dòng)8位共陰式數碼管和連接64鍵的鍵盤(pán)矩陣，無(wú)需外圍元件可直接驅動(dòng)LED，單片即可完成LED顯示和鍵盤(pán)接口的全部功能。電路如圖2所示：

HD7279A應連接共陰式數碼管，應用中無(wú)需用到的鍵盤(pán)和數碼管可以不連接。若不用鍵盤(pán)，則圖2中的連接到鍵盤(pán)的8只10K電阻和8只100K下拉電阻均可以省去。若使用了鍵盤(pán)，則電路中的8只100K下拉電阻均不得省略。若不用數碼管，則圖2中串入DP及SA-SG連線(xiàn)的8只0.2K電阻可省去，否則不能省略。實(shí)際應用中8只下拉電阻和8只鍵盤(pán)連接位選線(xiàn)DIG0-DIG7的8只位選電阻應遵從一定的比例關(guān)系，下拉電阻應大于位選電阻的5倍而小于其50倍，典型值為10倍。

HD7279A需要外接RC振蕩電路以供系統工作，其典型值分別為R=1.5K,C=15pF，若芯片無(wú)法正常工作，要首先檢查此振蕩電路。

圖2 鍵盤(pán)和LED顯示

2)信號采集部分的設計

控制系統主要采集天然氣發(fā)動(dòng)機的轉速和排氣溫度。

轉速傳感器采集的信號是脈沖信號經(jīng)過(guò)LF356放大，再經(jīng)過(guò)LM339比較器整形后，通過(guò)光電隔離送到DSP的I/O口，通過(guò)所得的脈沖信號個(gè)數來(lái)計算出轉速值。

排氣溫度在800度左右，因此溫度信號使用K型熱電偶采得，由AD590構成熱電偶冷端溫度補償，經(jīng)過(guò)OP07放大后送到DSP的模擬信號端口。電路框圖如圖3所示：

圖3 轉速、溫度信號采集框圖

AD590是一種恒流源形式的溫度傳感器，只需在其二端加上一定的工作電壓，則其輸出電流隨溫度變化產(chǎn)生線(xiàn)性變化，溫度每變化1℃，輸出電流變化1μA。采用AD590對熱電偶進(jìn)行溫度補償，根據不同的熱電偶的塞貝克系數，選取合適的電阻，使其讀數變化的電壓變化與熱電偶此時(shí)的冷端電動(dòng)勢抵消，從而達到溫度補償。

3.2軟件設計

軟件采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，使用TI公司的CC2000開(kāi)發(fā)環(huán)境，主程序主要是實(shí)現顯示功能和數據采集功能。主程序流程圖如圖4所示：

圖4 主程序流程圖

在控制程序中，將計算出的轉速和溫度與期望值比較，得出誤差和誤差變化率，再根據制定好的控制規則來(lái)調整燃氣和空氣的電磁閥，從而改變燃氣和空氣的進(jìn)氣量，以便輸出恒定的轉速。DSP芯片內部具有電動(dòng)機控制專(zhuān)用硬件機制，能夠直接產(chǎn)生PWM波形，這樣可以直接用來(lái)控制燃氣和空氣的電磁閥。

4 結語(yǔ)

基于DSP芯片構成的控制系統事實(shí)上是一個(gè)單片系統，因為整個(gè)控制所需的各種功能都可由DSP芯片來(lái)實(shí)現。因此，可以減小目標系統的體積，減少外部元件的個(gè)數，增加系統的可靠性。對于那些性能和精度要求高、實(shí)時(shí)性強、體積小的場(chǎng)合，基于DSP芯片來(lái)構成控制系統是具有很高性能價(jià)格比的實(shí)現方法。