基于DSP的公路划线车喷头定位系统研究

论文摘要

随着DSP运算速度的提高和价格的下降，其在控制系统中应用越来越广泛。本研究的目的是研究公路自动划线车的喷头定位系统，利用DSP的强大控制功能，设计喷头自动定位的硬件电路与控制软件，实现喷头精确定位。在DSP的TMS320LF2407结构原理基础上，重点研究了如何对三相步进电机实现驱动控制，利用TMS3202407事件管理器的PWM波形输出的原理，设计出DSP控制三相步进电机的硬件电路。控制系统设计中采用了高低压驱动的方法，将TI公司的DSP2000系列TMS320LF2407控制器事件管理器的输出信号，经过高速光耦HCPL4504隔离，再经过MOSFET驱动芯片UCC27321构成驱动电路，完成步进电机驱动的控制。同时采用模块化结构的DSP汇编语言编写相应软件控制程序。在硬件电路和软件设计的基础上，进一步研究步进电机控制喷头移动的机械执行传动机构，通过同步带轮传动方法带动滑动轨道上的喷头进行左右平移调节，实现喷头自动精确定位。最后，通过JTAG仿真器将硬件控制器与计算机相连，利用CCS(集成调试环境)对软件程序进行调试；实验分析表明：示波器输出的控制信号波形达到了系统设计的要求，说明所研制的控制系统，可作为研究平台，为下一步与上位机(超声波测距仪)技术进行匹配，实现整体系统联动奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 数字信号处理器（DSP）简介
• 1.2.1 数字信号处理器的发展
• 1.2.2 DSP芯片中的TMS320LF2407的基本结构和特征
• 1.3 课题研究的意义
• 1.4 课题研究的主要内容
• 第二章 DSP控制步进电机的工作原理
• 2.1 步进电机的结构工作原理
• 2.2 步进电机的工作方式的比较
• 2.3 步进电机的驱动电源
• 2.3.1 步进电机驱动电源的组成
• 2.3.2 步进电机不同的驱动方式比较
• 2.4 DSP控制步进电机的工作原理
• 2.4.1 DSP控制步进电机换相
• 2.4.2 DSP控制步进电机的转向
• 2.4.3 DSP控制步进电机速度
• 第三章 步进电机控制系统的硬件设计
• 3.1 DSP控制步进电机驱动的整体构成
• 3.2 DSP控制系统外围硬件电路设计
• 3.2.1 控制电路的电源设计
• 3.2.2 时钟设计
• 3.2.3 存储器的设计
• 3.2.4 JTAG仿真接口设计
• 3.2.5 步进电机控制接口设计
• 3.2.6 可编程逻辑控制器的设计
• 3.3 步进电机的功率驱动电路设计
• 3.3.1 驱动电路的模态分析
• 3.3.2 驱动电路主要参数的确定
• 3.4 控制系统PCB的制作图与控制器
• 第四章 控制系统的软件设计
• 4.1 控制系统的软件设计思想
• 4.2 系统程序的总体结构设计
• 4.3 DSP控制喷头的位置
• 4.4 DSP控制步进电机的加减速
• 4.5 系统初始化设计
• 4.6 PWM波形产生程序
• 第五章 机械执行传动机构的方案设计
• 5.1 系统主要参数确定
• 5.2 划线系统喷嘴的选型
• 5.3 支承部件的选型
• 5.4 同步带轮的计算和选型
• 5.5 步进电机参数的计算
• 5.5.1 等效转动惯量计算
• 5.5.2 电机力矩计算
• 5.5.3 计算步进电机空载起动频率和工作频率
• 第六章 系统调试与实验分析
• 6.1 硬件系统调试
• 6.1.1 调试设备
• 6.1.2 硬件调试步骤
• 6.2 软件系统调试
• 6.2.1 软件调试的过程
• 6.2.2 调试结果分析
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文的主要工作总结
• 7.2 下一步要做的工作
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的论文