基于DSP的傳感器制備系統的設計與實現

胡文虹

摘要：隨著科技的發展，傳統的傳感器響應速度已經不能滿足人們對技術的要求，基于DSP的傳感器制備系統就應運而生并得到了廣泛的關注，且這種以數字信號來處理信息的微處理器已經被應用到了各行各業，基于這種現狀，本文主要對基于DSP的傳感器制備系統的設計與實現進行了研究，根據傳感器制備系統的結構和機械原理，研究了傳感器制備系統的設計和功能實現。旨在滿足人們對傳感器制備系統技術的超高要求。

關鍵詞：DSP 數字信號處理器 傳感器制備系統 機械原理

中圖分類號：TP212 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0149-01

傳感器系統在我國的生產生活中已經得到了廣泛的應用，為了節省人員成本，機械自動化生產將是今后的主要發展趨勢。因此基于DSP的傳感器制備系統也應該符合我國機械自動化的發展要求，基于傳感器的機械原理對整個系統實現數字信號處理，使得整個傳感器系統更為智能化、精準化。

1 DSP的工作原理

DSP是一種相對獨特的微處理器，對數據和信息的處理是以數字信號的形式來完成的，其主要的工作原理是將接收的信號，轉換成0或1的數字信號，其修改、刪除等一系列的動作也都是針對數字信號來完成的，完成對數字信號的處理后，運用相關的系統把數字信號翻譯成真實數據。這種信號處理模式的優點有很多，不但具有可編程性，而且實時運行速度也遠遠的超過了普通的微處理器[1]。

2 傳感器制備系統的機械設計

傳感器制備系統的系統動作是通過所產生的上下和前后位移所實現的，并且在鍍膜過程中對傳感器進出膜孔板的長度與時間都有相關的要求的，因此在整個過程中可以采用變速的方式來完成，由步進電機帶動滾珠絲杠和導軌來實現機械部分的設計。

2.1 脈沖數據的確定

本文對傳感器的脈沖量的設計，將脈沖量設定在0.005mm/步，要求步進機的工作頻率為1kHz，使得工作臺在進步機每1ms走一步的同時移動的距離為5mm。通過設定的數據對步進機的相關性能進行研究和驗算，最終找到符合實驗設計要求的進步機型號[2]。

2.2 傳感器控制系統的設計

首先設計傳感器控制系統的框架，控制系統的主要以TM320 LF2407為核心，其組成部分也相對簡單，大概有以下六個組成：控制按鍵、掉電保護、電機驅動、PWM生產、上位機通訊、點評轉換等。其控制按鍵主要由啟動、上升、下降、復位等四個按鍵控制系統[3]。具體的操作過程是在準備進行加工時，點擊“啟動”按鈕時，機器開始運行，膜孔板會向上移動、向上運動，運動到設定的固定位置后停止，隨之PCB板也會按照事先設計好的速度移動，當移動到膜孔板的位置后，機器會自動開始鍍膜，鍍膜動作完成后，PCB板會后退至起始位置，膜孔板會也開始向下運動準備入槽。在整個過程中四個控制按鈕都會用到，通常“上升”和“下降”按鈕都是針對膜孔板而設計的，其目的主要是為了人工換板時可以將膜孔板輕易的進行上升和下降控制。而“復位”按鈕是為系統的掉電保護模塊而準備的，其作用是可以保證電機停電之后能夠正常上電復位，行進加工。

3 傳感器制備系統軟件設計

為了使控制系統能夠正常運行，僅僅有合理的硬件電路設計的不夠的，只有硬件機械的合理設計和高質量、科學的軟件相結合，才能有效地實現傳感器制備系統各個控制環節的控制和管理。通常來講，控制系統中對任務的控制主要是通過程序來完成的，因此本文的設計主要運用匯編等高級語言編寫了控制系統的應用程序，程序的設計是整個系統軟件設計中十分重要的組成部分。在設計的前期，技術人員要對軟件的相關要素進行詳細的分析，并且一定要保證實時性、可靠性、易修改性等基本原則，因為傳感器控制系統的控制質量和效率應完全取決于程序設計的好壞[4]。

若要運用程序來控制使電機驅動器要正常工作，最重要的是設計初始化設置管理器，本系統中對步進電機的主要的初始化設計就是實現位置控制，這是指保證控步進電機可以精確地從一個位置運行到另一個位置。對步進電機位置控制的一般做法是：第一，將步進機的步數進行初始化設定每走一步，步數減1，在步進機沒有失步存在的時候，當達目標位置時，步數正好減到0；第二基于步進機初始化和運行的原理可以將每個電機分別有3個控制變量，其控制變量為方向、總步數和實際步數；第三，在實際運動中設定步進機正向運動時，總步數減1，實際步數加1，反向運動同理[5]。

4 設計總結

由于本文設計的傳感器系統主要應用在人體上，因此對傳感器對精度的要求極高，但是通過本文的設計實踐證明，基于DSP的傳感器制備系統可以滿足傳感器的要求精度并充分的展現了數字信號處理器的高速運算能力，有效的保證了系統控制的實時性和可靠性，并且在很大程度上簡化了硬件設計，使系統的結構更加簡潔、緊湊，并且成本低。

5 結語

筆者主要對基于DSP的傳感器制備系統的工作原理進行了分析，并根據實際的生產工作需求設計和實現了基于DSP的傳感器制備系統，其中主要著重于對傳感器系統的硬件和軟件的設計，指出了設計的基本原則、設計重點以及在設計中需要注意的問題。并在最后探討了基于DSP的傳感器制備系統的設計進行了總結，所以筆者可以得出以下結論，基于DSP的傳感器制備系統將會在我國今后機械自動化生產中占據重要的位置，基于DSP原理對傳感器研究也將成為的未來的發展方向。

參考文獻

[1]侯文學，郭樹旭，高勤衛，等.基于DSP的傳感器制備系統的設計與實現[J].儀表技術與傳感器，2011，05（12）：156-157.

[2]梁立偉，蔣建國，齊美彬，等.一種基于DSP的嵌入式多媒體監控系統的設計與實現[J].系統仿真學報，2013，02（10）：256-257.

[3]劉華榮，蘇勇，程日濤，等.基于DSP的嵌入式系統以太網接口的設計與實現[J].南京理工大學（社會科學學報），2012，04（15）：155-157.

[4]沈磊，孔令郁，劉金輝，等.基于DSP的超近程主動防護系統中央控制器的設計與實現[J].南京理工大學（教育學報），2012，08（14）：112-115.

[5]劉建良，安劍奇，廖力清，等.基于DSP的飛機防滑剎車交叉雙余度控制器的設計與實現[J].中國自動化學會控制理論專業委員會，2011，01（10）：127-129.endprint