基于TMS320F2812的便攜式發(fā)動機轉(zhuǎn)速測量儀的研究

1、基于TMS320F2812的便攜式發(fā)動機轉(zhuǎn)速測量儀的研究摘要：本設(shè)計是通過測量發(fā)電機周圍導(dǎo)線上，帶有發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息的電信號頻率，來測量發(fā)動機的瞬時轉(zhuǎn)速，基于TMS320F2812進行頻譜分析求出發(fā)動機轉(zhuǎn)速。這種方法測量方便，并且采用數(shù)字化測量，信號采集記錄方便，便于車輛發(fā)動機工作狀況的進一步分析。 關(guān)鍵詞：發(fā)動機轉(zhuǎn)速；TMS320F2812；頻譜分析 Abstract: This is designed to measure the instantaneous engine speed by measuring the signal frequency with the engine spee

2、d information around the wire of the generator. Engine speed is calculated with frequency spectrum analysis on TMS320F2812. This method is easily measured, and the use of digital measurement. Collecting and recording signal is convenient，and easy to further analysis of engine operating conditions. K

3、ey words: engine speed, TMS320F2812, frequency spectrum analysis 中圖分類號：U467.4+3文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1. 引言 隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，車輛狀態(tài)參數(shù)的檢測日益重要，而發(fā)動機是汽車的動力源泉，是汽車的心臟，它的性能優(yōu)劣直接影響到汽車整車的運行，其中發(fā)動機轉(zhuǎn)速是評價其動力性的一個重要指標(biāo)，轉(zhuǎn)速可以直接反應(yīng)車輛運行的狀況。通常我們獲取發(fā)動機轉(zhuǎn)速是通過車輛上自帶的指針式的轉(zhuǎn)速儀，在車輛平穩(wěn)勻速行駛時，它可以大致反應(yīng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速，但是當(dāng)?shù)缆窢顩r不好或者需要記錄車輛的實時轉(zhuǎn)速時，這種轉(zhuǎn)速儀基本失去功能。而本設(shè)計采用的是數(shù)

4、字化實時測量與存儲，可以將車輛的運行狀態(tài)記錄下來，除此之外，本設(shè)計最大的特點是無需另行安裝轉(zhuǎn)速傳感器，而是利用車輛點煙器上帶有發(fā)動機轉(zhuǎn)速信息的電信號及其車輛本身的性質(zhì)來推算出發(fā)動機轉(zhuǎn)速，可謂操作簡單，使用方便。 本系統(tǒng)的設(shè)計原理：汽車發(fā)動機與發(fā)電機通過皮帶相連，將轉(zhuǎn)動以固定比例傳給發(fā)電機轉(zhuǎn)子，這樣發(fā)電機的轉(zhuǎn)速就可以間接反映發(fā)動機轉(zhuǎn)速，本設(shè)計利用這一原理采用高速信號處理器TMS320F2812從汽車點煙器采集電信號，對其進行提取分析，進而獲得發(fā)電機交流電信號，并對信號進行頻譜分析及其相應(yīng)計算，最終獲得發(fā)動機轉(zhuǎn)速并在液晶屏上顯示，整個過程在1s內(nèi)完成。 2. 系統(tǒng)硬件設(shè)計方案 本系統(tǒng)以TI公司的T

5、MS320F2812（以下簡稱2812）為核心，將預(yù)處理過的信號送入2812自帶的AD中進行采樣，分析得到轉(zhuǎn)速信號顯示在液晶上，并存儲轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)整體框圖如下： 圖1 系統(tǒng)整體框圖 系統(tǒng)硬件由六個模塊組成。 電源模塊：系統(tǒng)電源取自汽車點煙器上的12V供電電源，通過濾波及穩(wěn)壓處理（L7805）得到5V電壓供給系統(tǒng)各部件， 2812芯片需要的3.3V，1.8V通過兩片SPX1117穩(wěn)壓器獲得。 前向通道模塊：點煙器采集到的電信號，經(jīng)過隔直,抗混頻濾波，直流偏移，加法電路等調(diào)理后，最終以0-3V進入2812AD。 主控制器模塊：主控制器采用TI公司生產(chǎn)的2812芯片。 存儲模塊：FLASH型號為SST

6、39VF800，512K16bit。 系統(tǒng)內(nèi)存模塊：RAM 型號為 IS61LV25616AL，256K16bit。 液晶顯示模塊： 162 字符液晶，型號為 JHD162A。 3. 系統(tǒng)軟件設(shè)計 本系統(tǒng)操作簡單，共分為兩種模式，一種為瞬時轉(zhuǎn)速測量，另一種為連續(xù)轉(zhuǎn)速測量。正常啟動測量儀后，即會啟動計時器記錄時間，按鍵一次，采樣一次，記錄采樣時間，并將處理分析后的轉(zhuǎn)速結(jié)果存于FLASH中。所以只需測試者記錄下來開啟儀器的時間，即可通過相對時間記錄下每次采樣的時間。按鍵采用外部中斷下降沿觸發(fā)。 3.1系統(tǒng)初始化 為了操作需要，軟件設(shè)計中主程序只對整個系統(tǒng)進行初始化，最后用while(1)死循環(huán)語句

7、在此等待中斷響應(yīng)，除了通用初始化外，本系統(tǒng)用到了下面四個模塊需自行編寫： InitAdc();/初始化ADC模塊，采用順序采樣模式，通過EVA周期中斷啟動ADC，清除相應(yīng)的標(biāo)志寄存器等。 InitEv();/初始化EVA模塊，設(shè)置連續(xù)增模式，采用內(nèi)部時鐘，使能T1周期中斷，使能T1周期中斷啟動ADC等。 InitXIntrupt(); /初始化外部中斷，使能XINT1，設(shè)置下降沿觸發(fā)中斷。 ChipErase(); /擦除FLASH里面的數(shù)據(jù)，為記錄數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備。 3.2各個子程序 （1）外部按鍵中斷子程序 interrupt void ANJAN_ISR(void);/外部按鍵中斷函數(shù) n+;

8、記錄采樣次數(shù) SampleCount=0;/AD采樣計數(shù)初始化 T1Count=0; EvaRegs.T1CON.bit.TENABLE=1;/開定時器1計數(shù) （2）定時器中斷子程序 interrupt void T1_ISR(void);/定時器1周期中斷響應(yīng)函數(shù) DINT; EvaRegs.EVAIFRA.bit.T1PINT=1;/清除外設(shè)級T1周期中斷標(biāo)志位 PieCtrl.PIEACK.bit.ACK2=1;/清除第二組中斷響應(yīng)寄存器 EINT; （3）AD采樣子程序流程 interrupt void ADC_ISR(void);/ADC中斷子函數(shù)，周期中斷啟動ADC，采樣頻率為50

9、0Hz，采樣點數(shù)1024。 圖2 AD采樣子程序流程圖 （4）FFT變換子程序流程 void fft(void);/N點FFT變換函數(shù) 圖3 FFT變換子程序流程圖 （5）FLASH存儲子程序介紹 void flash(void);/ FLASH存取函數(shù)，包括FLASH寫程序FlashWrite(Uint32 RamStart, Uint32 RomStart,Uint16 Length)和讀程序FlashRead(Uint32 RamStart, Uint32RomStart, Uint16 Length)以及擦除程序等。 3.3 CMD文件的配置 DSP在150M時鐘頻率下，F(xiàn)LASH中只

10、能提供120M的時鐘頻率，由于程序計算量很大，所以希望在RAM中運行加快速度。這時在.CMD文件中就必須劃分一段用來設(shè)置RAM的載入和運行地址。程序代碼如下： SECTIONS adcpage: LOAD=FLASHD,PAGE=0 RUN=RAMH0,PAGE=0 RUN_START(_adcpage_runstart), LOAD_START(_adcpage_loadstart), LOAD_END(_adcpage_loadend) 對于.CMD文件的空間分配一般只需要在官方提供的文件中修改即可，對于本系統(tǒng)具體修改如下： 5. 系統(tǒng)在汽車上實際測試結(jié)果 圖4 實測信號AD采樣結(jié)果圖 圖

11、5 頻譜分析結(jié)果圖 圖4為實測信號AD采樣結(jié)果，圖5為該信號頻譜分析結(jié)果。采樣頻率為250Hz，從圖中可以讀出k=658，N=2048，根據(jù)分析頻率計算公式，帶入數(shù)據(jù)可得譜分析頻率為80.32Hz，換算成轉(zhuǎn)速為4819轉(zhuǎn)/分，再根據(jù)發(fā)電機和發(fā)動機轉(zhuǎn)速比為2，可得與實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速為2409轉(zhuǎn)/分，與實際車輛表盤指示一致。 6. 結(jié)論 基于TMS320F2812的便攜式發(fā)動機轉(zhuǎn)速測量儀的研究測試結(jié)果表明，這種方法可以方便快捷地獲得汽車發(fā)動機的瞬時轉(zhuǎn)速，為車輛測試系統(tǒng)提供一種方便的轉(zhuǎn)速測量方法。 參考文獻 1王盛良.汽車電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)與檢修技術(shù)M.北京：機械工業(yè)出版社，2010. 2Mark A. Pinsky.Introduction to Fourier analysis and wavelets M. Thomson Learning, 2003. 3 赫金(Simon Haykin)，維恩(Barry Van Veen)著，林秩盛, 黃元福, 林寧等譯.信號與系統(tǒng)M. 北京:電子工業(yè)出版社, 2004 4蘇奎峰，呂強，耿慶峰，陳圣儉.TMS320