基于DSP的大型结构振动位移算法的硬件实现

论文摘要

从材料力学和人机工程学的角度来看,对大型结构的振动进行测量很有必要。大型结构的振动属于低频振动。在测量低频振动时应选择振动位移作为其测量参数,但是,由于测试环境和频率响应的限制,振动位移通常都通过加速度传感器以相对式的测量方式获得。在这种方式下,测量的结果是振动加速度信号。因此,需要对加速度信号进行数字信号处理,将其转换为位移信号。 本文在已有的大型结构振动位移算法基础上,简单介绍了此算法,描述了如何将振动加速度信号转换为位移信号。同时由于此算法是在MATLAB仿真环境下建立的,因此在实际的工程应用中不能实时地处理信号,因此如何实时地将加速度信号转换为位移信号是本文所要解决的问题。数字信号处理器(DSP)以其独特的结构和快速实现各种数字信号处理算法的突出优点,发展十分迅速。因此本文提出了基于数字信号处理器(DSP)的硬件实现方案。 本文设计并实现了基于DSP的大型结构振动位移算法处理平台的基本硬件系统和软件系统,为进一步将此算法运用到实际工程应用中提供了一个开发平台。本文工作包括: ●根据采样频率、采样精度以及数据运算的数量来对A/D转换芯片、主处理芯片、D/A转换芯片等主要器件进行正确地选型,本次设计中采用了TMS320F2812高性能32位定点DSP芯片、AD7892 A/D转换芯片、DAC1208 D/A转换芯片。 ●依照原理图,自行设计印刷电路板,再经过制作、焊接和调试,最终完成硬件核心部分电路板。 ●在TMS320F2812上实现大型结构振动位移的算法,并对代码进行优化。 ●讨论了针对TMS320F2812系统脱离主机开发环境成为独立系统时Bootload的实现及程序固化到FLASH中的方法。 本文以实际开发嵌入式系统的流程作为组织文章,布局谋篇的线索。第一、二两章对大型结构振动位移算法原理作简要介绍,并确定了硬件实现方案。第三

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 振动测量传感器分类
• 1.2.1 位移传感器
• 1.2.2 加速度传感器
• 1.3 本次设计的研究对象及必要性分析
• 1.4 本次论文的主要工作
• 第二章 基于数字信号处理器为核心的信号处理系统
• 2.1 大型结构振动位移算法介绍
• 2.1.1 大型结构振动位移算法的理论模型
• 2.1.2 大型结构振动位移算法的积分模块
• 2.1.3 大型结构振动位移算法的隔直模块
• 2.2 数字信号处理系统概况
• 2.3 基于数字信号处理器为核心的数据处理系统
• 2.3.1 高性能数字信号处理器TMS320F2812简介
• 2.3.2 基于DSP高性能信号处理系统方案
• 第三章 信号处理系统的硬件电路设计
• 3.1 硬件电路整体设计
• 3.1.1 硬件电路设计工具
• 3.1.2 硬件电路整体结构
• 3.2 DSP及外围电路模块设计
• 3.3 高速DSP数据采集信号完整性问题
• 3.3.1 信号完整性问题产生的机理
• 3.3.2 保证信号完整性的方法
• 3.3.3 本次设计的信号完整性分析
• 第四章 信号处理系统的软件设计
• 4.1 系统软件总体方案
• 4.2 DSP程序设计
• 4.2.1 DSP程序的编写与调试
• 4.2.2 启动代码模块
• 4.2.3 主程序设计
• 4.2.4 系统软件初始化模块
• 4.2.5 A／D转化模块
• 4.2.6 核心算法模块
• 4.2.7 D／A输出模块
• 4.2.8 A／D、D／A信号值匹配问题
• 4.3 FLASH的代码烧写
• 4.4 软件抗干扰设计
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 对将来开发和应用的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 振动位移传感器性能指标参数表
• 附录2 本次设计部分代码
• 附录3 攻读硕士学位期间完成的科研论文以及有关科研项目