基于DSP的光電編碼器旋轉變壓器精度檢測互聯(lián)網(wǎng)

1、互聯(lián)網(wǎng) 2精度檢測卡文件標識：當前版本：v1.0作者張國鑫文件狀態(tài)草稿文件 正式文件 更改正式文件完成日期2013-4-17互聯(lián)網(wǎng) 2修改記錄日期修改人改動涉及部分或頁碼版本改動內(nèi)容互聯(lián)網(wǎng) 2目目 錄錄1、設計目標、設計目標.12、機械結構及安裝、機械結構及安裝.22.1、旋轉變壓器的結構及安裝 .22.1.1、旋轉變壓器的結構.22.1.2、旋轉變壓器輸出方式.42.1.3、旋轉變壓器的安裝及誤差.42.2、光電編碼器的結構及安裝 .52.2.1、光電編碼器的結構.52.2.2、光電編碼器的安裝.62.3、精度檢測實驗安裝方式 .63、信號接口、信號接口.83.1、旋轉變壓器信號線接口 .8

2、3.2、光電編碼器信號線接口 .103.3、lcd 顯示接口 .114、硬件設計、硬件設計.124.1、dsp 資源分配.124.2、原理圖 .124.2.1、光電編碼器部分.124.2.2、旋變解碼芯片部分.134.2.3、顯示部分.134.2.4、dsp 芯片原理圖.144.3、pcb 制版.154.4、硬件實物圖 .165、軟件設計、軟件設計.175.1、算法原理 .175.2、算法流程圖 .185.3、時序圖 .195.3.1、lcd 模塊時序圖.195.3.2、旋變解碼芯片時序圖.195.3.3、光電編碼器時序圖.205.3.4、精度檢測流程圖.216、實驗調(diào)試、實驗調(diào)試.226.1

3、、顯示模塊調(diào)試 .226.2、光電編碼器調(diào)試 .266.3、旋變角度采樣調(diào)試 .326.3.1、讀寫調(diào)試.32互聯(lián)網(wǎng) 26.3.2、激勵信號.336.3.3、旋變角度.346.4、精度檢測調(diào)試 .376.4.1、不同轉速下的最大誤差.376.4.2、單次最大誤差研究.416.4.2、定轉速下誤差研究.426.4.3、檢測頻率及顯示頻率.447、討論事項、討論事項.457.1、硬件方面： .457.2、軟件方面： .457.3、設計方面： .458、改進及優(yōu)化、改進及優(yōu)化.46互聯(lián)網(wǎng) 21、設計目標、設計目標旋轉變壓器精度檢測系統(tǒng)主要應用于潛油項目，目的在于檢測旋轉變壓器在電機上安裝的精度并予以

4、顯示。根據(jù)需要，本次設計采用 adi 公司的 ad2s1210 旋轉變壓器解碼芯片（以下簡稱為：旋變解碼芯片）和 ti 的 dsp28069 來實現(xiàn)旋變解碼和精度檢測的功能。其中旋變解碼器將絕對式角度信號通過 spi 通訊方式發(fā)送至 dsp，光電編碼器將增量式角度信號經(jīng)過電平轉換芯片后發(fā)送至 dsp。精度檢測的方法是以光電編碼器為基準，將光電編碼器采樣的數(shù)據(jù)和旋轉變壓器解碼芯片得到的數(shù)據(jù)做差，認為得到的差值就是旋轉變壓器的精度。最后將精度通過 lcd 顯示?；ヂ?lián)網(wǎng) 22、機械結構及安裝、機械結構及安裝2.1、旋轉變壓器的結構及安裝、旋轉變壓器的結構及安裝2.1.1、旋轉變壓器的結構、旋轉變壓器

5、的結構根據(jù)轉子電信號引進、引出的方式，分為有刷旋轉變壓器（如圖 2-1）和無刷旋轉變壓器（如圖 2-2） 。有刷點擊的轉子繞組通過滑環(huán)和電刷直接引出，其特點是結構簡單，體積小，但因電刷與滑環(huán)是機械滑動接觸的，所以旋轉變壓器的可靠性差，壽命也較短。圖 2-1 有刷旋轉變壓器結構圖圖 2-2 無刷旋轉變壓器結構圖目前無刷旋轉變壓器有兩種結構形式。一種稱作環(huán)形變壓器式無刷旋轉變壓器，另一種稱作磁阻式旋轉變壓器。（1）環(huán)形變壓器式無刷旋轉變壓器（如圖 2-3）環(huán)形變壓器式無刷旋轉變壓器在結構上和有刷旋轉變壓器一樣。它的一個繞組在定子上，一個在轉子上，同心放置。轉子上的環(huán)形變壓器繞組和作信號變換的轉子繞

6、組相聯(lián)，它的電信號的輸入輸出由環(huán)形變壓器完成。互聯(lián)網(wǎng) 2圖 2-3 無刷式旋轉變壓器（2）磁阻式旋轉變壓器（如圖 2-4）磁阻式旋轉變壓器的勵磁繞組和輸出繞組放在同一套定子槽內(nèi)，固定不動。但勵磁繞組和輸出繞組的形式不一樣。兩相繞組的輸出信號，仍然應該是隨轉角作正弦變化、彼此相差 90 度電角度的電信號。圖 2-4 磁阻式旋轉變壓器（3）多極旋轉變壓器（如圖 2-5）圖 2-5 是共磁路結構，粗、精機定、轉子繞組公用一套鐵心。粗機，是指單對磁極的旋轉變壓器，精度低；精機，是指多對磁極的旋轉變壓器，精度高。圖 2-5 多極旋轉變壓器結構示意互聯(lián)網(wǎng) 22.1.2、旋轉變壓器輸出方式、旋轉變壓器輸出方

7、式根據(jù)信號輸出的方式，分為正余弦旋轉變壓器、線性旋轉變壓器、特種函數(shù)旋轉變壓器。1）正余弦旋轉變壓器正余弦旋轉變壓器在定子槽中分別布置有兩個空間互成 90的繞組，一個是定子激磁繞組，一個為定子交軸繞組(補償)，兩套繞組的結構是完全相同的。 在轉子槽中也分別布置有兩個空間互成 90的繞組，一個正弦輸出繞組，一個余弦輸出繞組，兩套繞組的結構是完全相同的。正余弦旋轉變壓器的輸出電壓與轉子轉角成正余弦函數(shù)關系。2）線性旋轉變壓器輸出電壓與轉角成正比的旋轉變壓器叫做線性旋轉變壓器。3）特種函數(shù)旋轉變壓器特種函數(shù)旋轉變壓器就是輸出電壓與旋轉角度成特殊函數(shù)關系，該種變壓器通用性小。2.1.3、旋轉變壓器的安

8、裝及誤差、旋轉變壓器的安裝及誤差 旋轉變壓器的安裝可以分為兩種：（1）旋轉變壓器安裝在機殼內(nèi)優(yōu)點是：可以縮短電機和旋變的總長度；缺點是：因電機漏磁易引起溫升；同時，也不易于產(chǎn)品維護。（2）旋轉變壓器安裝在機殼外優(yōu)點是：不易受電機溫升和電磁干擾影響；同時，也比較便于維護；缺點是：延長了電機主體長度。旋轉變壓器的安裝誤差一般可分為三種：（1）徑向跳動圖 2-6 徑向跳動誤差應在 0.03mm 以內(nèi)。（2）垂直度互聯(lián)網(wǎng) 2圖 2-7 垂直度誤差應在 0.03mm 以內(nèi)。（3）軸向調(diào)整圖 2-8 軸向調(diào)整軸向間隙誤差應在0.25mm 以內(nèi)?；ヂ?lián)網(wǎng) 22.2、光電編碼器的結構及安裝、光電編碼器的結構及安

9、裝2.2.1、光電編碼器的結構、光電編碼器的結構增量式光電編碼器主要由光源、碼盤（如圖 2-9） 、檢測光柵、光電檢測器件和轉換電路組成（如圖 2-10） 。圖 2 -9 光電編碼器碼盤圖 2-10 光電編碼器結構碼盤上刻有節(jié)距相等的輻射狀透光縫隙，相鄰兩個透光縫隙之間代表一個增量周期；檢測光柵上刻有 a、b 兩組與碼盤相對應的透光縫隙，用以通過或阻擋光源和光電檢測器件之間的光線。它們的節(jié)距和碼盤上的節(jié)距相等，并且兩組透光縫隙錯開 1/4 節(jié)距，使得光電檢測器件輸出的信號在相位上相差 90電度角。當碼盤隨著被測轉軸轉動時，檢測光柵不動，光線透過碼盤和檢測光柵上的透過縫隙照射到光電檢測器件上，光

10、電檢測器件就輸出兩組相位相差 90電度角的近似于正弦波的電信號，電信號經(jīng)過轉換電路的信號處理，可以得到被測軸的轉角或速度信息。2.2.2、光電編碼器的安裝、光電編碼器的安裝光電編碼器安裝在主軸，與鋼輥同步，即鋼輥轉動一周，光電編碼器轉動一周。要求轉動平穩(wěn)無震動，高速旋轉時不打滑。安裝同旋轉變壓器?；ヂ?lián)網(wǎng) 22.3、精度檢測實驗、精度檢測實驗平臺介紹平臺介紹多摩川的 ts2640n321e64 是一種新型無刷旋轉變壓器。作為旋變它們具有固定特征，無刷設計，對噪聲、振動、撞擊和高溫不敏感。旋轉變壓器的結構屬于環(huán)形變壓器式，輸出方式是正余弦。旋轉變壓器安裝在電機的尾軸，在機殼外面。 （圖 2-11，

11、圖 2-12）圖 2-11 多摩川的旋轉變壓器圖 2-12 多摩川的旋轉變壓器輸入電壓/頻率光電編碼器是美國 dynapar 公司的，精度是 13 位，即 8192 ppr（脈沖數(shù)每轉） 。通過一個軸套安裝在輸出軸。通過支架固定在電機上。如圖 2-13：互聯(lián)網(wǎng) 2圖 2-13 實驗中編碼器安裝實物圖互聯(lián)網(wǎng) 23、信號接口、信號接口3.1、旋轉變壓器信號線接口、旋轉變壓器信號線接口旋轉變壓器的解碼芯片用的是 adi 公司的 ad2s1210。主要功能和特點是：最大跟蹤速率：3125rps 精度：-2.5 弧分-+2.5 弧分分辨率：10/12/14/16 可選可選的并行端口和串行端口絕對的位置輸

12、出和角度輸出仿真增量 ab 相輸出兼容 dsp 的 spi 接口具體引腳以及跟 dsp 連接情況見表 3-1表 3-1 旋變解碼芯片引腳功能及與 dsp 連線引腳名稱i/o功能描述備注1、48res0、res1i分辨率選擇、邏輯輸入。對 ad2s1210 分辨率進行編程硬件拉高2/csi片選、低電平有效，保持低電平時，器件使能。dsp i/o3/rdi邊沿觸發(fā)的邏輯輸入、/soe 引腳為高電平時，該引腳用作并行輸出 d15d0 的幀同步信號和輸出使能信號。/cs 和/rd 保持低電平時、輸出緩沖期使能。/soe 引腳為低電平時，/rd 引腳應保持高電平硬件拉高4/wr、/fsynci邊沿觸發(fā)的

13、邏輯輸入、/soe 引腳為高電平時，該引腳用作并行輸入 d7d0 的幀同步信號和輸入使能信號。/cs 和/wr、/fsync保持低電平時、輸入緩沖期使能。/soe 引腳為低電平時，該引腳用作串行數(shù)據(jù)總線的幀同步信號和使能信號。dsp i/o5、19dgnd數(shù)字地數(shù)字地6dvdd數(shù)字電源電壓，接 5v電源7clkini時鐘輸入，ad2s1210 的額定輸入頻率范圍為 6.144 mhz 到 10.24 mhz晶振8xtalouto晶振輸出9/soei串行輸出使能、邏輯輸入。/soe 低電平時，為串行輸出、/soe 高電平時，為并行輸出硬件拉低10/samplei采樣結果，邏輯輸入。/sample

14、 信號有高電平至低電平的轉換后，數(shù)據(jù)從位置和速度dsp i/o互聯(lián)網(wǎng) 2積分器傳送到位置和速度寄存器。故障寄存器也會進行更新。11db15、sdoo/soe 引腳為高電平時，該引腳用做db15。/soe 引腳為低電平時，該引腳用做sdo。在 sclk 的各個上升沿輸出數(shù)據(jù)。sdo12db14、sdii/o/soe 引腳為高電平時，該引腳用做db14。/soe 引腳為低電平時，該引腳用做sdi。在 sclk 的各個下降沿輸入數(shù)據(jù)。sdi13db13、sclki/o并行模式下，該引腳用作 db13，串行模式下，該引腳用做 sclk，用做串行時鐘輸入。 sclk14 17db12 db9o數(shù)據(jù)輸出引

15、腳硬件拉高18vdrivei邏輯電源輸入，此引腳的電源電壓決定邏輯接口的工作電壓，對此引腳去耦接至dgnd。電壓范圍為 2.35.25v接 3.3v20db8o數(shù)據(jù)輸出引腳硬件拉高21 28db7 db0i/o由/cs、/rd、/wr、/fsync 引腳控制數(shù)據(jù)輸入輸出硬件拉高29ao增量式編碼器仿真輸出 adsp i/o30bo增量式編碼器仿真輸出 bdsp i/o31nmonorth marker 增量式仿真輸出32diro邏輯輸出，dir 輸出指示輸入旋轉的方向，旋轉角度不斷增大時，為高電平33/reseti復位，邏輯輸入。需要復位芯片。接復位芯片34loto跟蹤丟失，邏輯輸出35dos

16、o信號降級、當旋變輸入超過規(guī)定的 dos 正弦、余弦閥值時，或當正弦輸入電壓與余弦輸入電壓失配時，就會檢測到信號降級。dos 引腳為低電平。36a1i選擇模式dsp i/o37a0i選擇模式dsp i/o38exco激勵頻率、片上振蕩器向旋變提供正弦波激勵信號（exc）及互補信號（/exc）39/exco互補激勵信號40agnd模擬地模擬地41sini差分對 sin/sinlo 的正模擬輸入42sinloi差分對 sin/sinlo 的負模擬輸入43avdd模擬電源模擬電源44cosloi差分對 cos/coslo 的負模擬輸入45cosi差分對 cos/coslo 的正模擬輸入46refby

17、p基準電壓旁路互聯(lián)網(wǎng) 247refout基準電壓輸出旋轉變壓器輸出線（圖 3-1） （表 3-2）：圖 3-1表 3-2pinfunctioncable wire color1excyellow/white2/excred/white3coslored4cosblack5sinloyellow6sinblue連線為：旋轉變壓器解碼芯片 ad2s1210 的 exc 和exc 引腳通過一個緩沖電路連接旋轉變壓器的激勵輸入端，旋轉變壓器的正余弦信號輸出端分別連接到旋轉變壓器解碼芯片 ad2s1210 的 sinlo、sin、coslo、cos 引腳。互聯(lián)網(wǎng) 23.2、光電編碼器信號線接口、光電編碼

18、器信號線接口光電編碼器的輸出線一共 16 根，見表 3-3：表 3-3 光電編碼器輸出線pinfunctioncable wire color1vccred2ubrown3gndblack4vgray5ablue6wwhite7a-blue/black8nonenone9bgreen10u-brown/black11b-green/black12v-gray/black13zviolet14w-white/black15z-violet/black16nonenone其中電源線連接到 dsp 控制板的電源接口，a、a-通過光耦 hcpl0630 再通過電平轉換芯片連接到 dsp 的 eqep1

19、_a 引腳。b、b-通過光耦 hcpl0630 再通過電平轉換芯片連接到 dsp 的 eqep1_b 引腳。互聯(lián)網(wǎng) 23.3、lcd 顯示接口顯示接口lcd 的引腳見表 3-4表 3-4 lcd12864 引腳說明引腳號引腳名稱方向功能說明1gnd -模塊的電源地2vcc-模塊的電源正端3v0-lcd 驅動電壓輸入端4rs(cs)h/l并行的指令/數(shù)據(jù)選擇信號；串行的片選信號5r/w(sid)h/l并行的讀寫選擇信號；串行的數(shù)據(jù)口6e(clk)h/l并行的使能信號；串行的同步時鐘7db0h/l數(shù)據(jù) 08db1h/l數(shù)據(jù) 19db2h/l數(shù)據(jù) 210db3h/l數(shù)據(jù) 311db4h/l數(shù)據(jù) 41

20、2db5h/l數(shù)據(jù) 513db6h/l數(shù)據(jù) 614db7h/l數(shù)據(jù) 715psbh/l并/串行接口選擇：h-并行；l-串行16nc空腳17/rst h/l復位，低電平有效18vout-倍壓輸出腳 （vdd=+3.3v 有效）19led_a-背光源正極（led+3v）20led_k-背光源負極（led-ov）互聯(lián)網(wǎng) 24、硬件設計、硬件設計4.1、dsp 資源分配資源分配dsp28069 資源：（具體參數(shù)見芯片 datasheet 和資源分配表）共 58 個復用 gpio 口；兩路 spi；兩路 eqep；16 路 ad 采樣通道；12 路 epwm 輸出口；一路 can 總線；一路 sci；一

21、路 iic；需求：旋變解碼芯片需要一路 spi 和 7 個普通 pgio 口；光電編碼器需要一路 eqep；lcd 顯示模塊需要用到 11 個普通 gpio 口；開關輸入量需要 2 個 gpio 口。此次實驗將 dsp 的 spia 模塊以及 7 個普通 gpio 口用于轉變解碼芯片ad2s1210；dsp 的 eqep1 模塊用于光電編碼器；11 個普通 gpio 口用于 lcd 顯示模塊。2 個普通 gpio 口用于開關量輸入。除去以上開銷，dsp 還剩下 16 個普通 gpio 口、一個 spi 模塊、一個 eqep 模塊。可以用于精度檢測卡的擴展。互聯(lián)網(wǎng) 24.2、原理圖、原理圖4.2

22、.1、光電編碼器部分、光電編碼器部分圖 4-1 光電編碼器部分電路如圖 4-1 所示，最左邊的是標定卡接口，通過該接口輸入 a+、a-、b+、b-、c+、c-三組信號，這三組信號經(jīng)過光耦 hcpl0630，再將 5v 的信號送入電平轉換芯片。有電平轉換芯片將 5v 的信號降壓成 3.3v 的信號，然后將信號送至 dsp。4.2.2、旋變解碼芯片部分、旋變解碼芯片部分dgnddvdd5vavdd5vres1/rd/wr/soe/sam pledgndres0sinsinlocoscosloexc/excdgnd/csres11/cs2/rd3/wr-/fsync4dgnd5dvdd6clkin7

23、xtalout8/soe9/sam ple10db15-sdo11db14-sdi12db13-sclk13db1214db1115db1016db917vdrive18dgnd19db820db721db622db523db424db325db226db127db028a29b30nm31dir32/reset33lot34dos35a136a037exc38/exc39agnd40sin41sinlo42avdd43coslo44cos45refbyp46refout47res048ad2s1210u8ad2s1210db4db5db6db7db8db9db10db11db12db0db1

24、db2db3abnmdir/resetlotdosa1a0exc/excgnd1reset2vcc3u9stc809-3.3v4.7kr143dvdd3.3vdgnd4.7kr119dgnd4.7kr121dvdd3.3vdvdd3.3v4.7kr120dvdd3.3v4.7kr129dvdd3.3v123y2cstce8m 00g52-r0spia_clkspia_som ispia_sim o0.01ufc7510ufc780.01ufc744.7ufc770.01ufc860.1ufc8510ufc8810ufc89agndagnd1234jp10h-40.1ufc90、圖 4-2 旋變

25、解碼芯片部分的電路互聯(lián)網(wǎng) 2+12vgnd1exc/excc3b1e2q17npn_bc846bsinsinlocoscosloc3b1e2q18pnp_bc856b123456j8d1d2d3d4out_a0-in_a1+in_a2v-3v+7out_b6-in_b5+in_b4u7ad8662c3b1e2q20pnp_bc856bc3b1e2q19npn_bc846b、12jp11h-233ufc870r1360r13733ufc840.1ufc83avdd12vagndavdd12vavdd12vavdd12vavdd12vagndagndagndagndagnd0.1ufc8010kr

26、11722kr11810kr1307.5kr1284.7rr1442.2kr1413.3rr1393.3rr1400.01ufc910.01ufc930.01ufc940.01ufc964.7rr1454.7rr1274.7rr1263.3rr1243.3rr1232.2kr1382.2kr1222.2kr1257.5kr116100pfc7910kr115100pfc81圖 4-3 激勵信號緩沖電路將旋變解碼芯片產(chǎn)生的激勵信號通過一個緩沖電路（圖 4-3）送至旋轉變壓器，然后將旋轉變壓器輸出的正余弦信號送回至旋變解碼芯片 ad2s1210。旋變解碼芯片通過對輸入得到的正余弦信號，計算出電機主

27、軸當前的絕對角度及電機的轉速。然后將角度和轉速通過 spi 通訊送至 dsp。4.2.3、顯示部分、顯示部分123456789101112jp7header 2x6gpio_10gpio_41gpio_27gpio_0gpio_1gpio_2gpio_3gpio_40gpio_56gpio_57gpio_58、i/o、lcd圖 4-4 lcd 預留 gpio 口dsp 留出 11 個普通 gpio 口供 lcd 使用，其中 8 路為并口數(shù)據(jù)線，3 路為控制信號。具體原理圖參見項目工程文件。互聯(lián)網(wǎng) 24.2.4、dsp 芯片原理圖芯片原理圖圖 4-5 dsp28069 芯片原理圖gpio42/e

28、pwm 8a/ tz1/com p1out1gpio23/eqep1i/m fsxa/scirxdb2vdd3vss4vddio5gpio20/eqep1a/m dxa/com p1out6gpio21/eqep1b/m dra/com p2out7gpio43/epwm 8b/tz2 /com p2out8gpio4/epwm 3a9gpio5/epwm 3b/spisim oa/ecap110xrs11trst12vddio13vdd14vss15adcina716adcina6/com p3a/aio617adcina518adcina4/com p2a/aio419adcina320a

29、dcina2/com p1a/aio221adcina122adcina023vrefhi24vdda25vssa26vreflo27adcinb028adcinb129adcinb2/comp1b/aio1030adcinb331adcinb4/comp2b/aio1232adcinb533adcinb6/comp3b/aio1434adcinb735vss36vdd37vddio38gpio25/ecap2/eqep2b/spisomib39gpio31/cantxa/eqep2s/epwm8a40gpio30/canrxa/eqep2i/epwm7a41gpio50/eqep1a/mdx

30、a/tz142gpio29/scitxda/scla/tz343gpio12/tz1/scitxda/spisimob44test245vdd3vfl46vss47gpio51/eqep1b/mdra/tz248gpio9/epwm5b/scitxdb/ecap349gpio28/scirxda/sdaa/tz250gpio18/spiclka/scitxdb/xclkout51gpio17/spisom ia/tz352gpio52/eqep1s/m clkxa/tz353gpio8/epwm 5a/adcsocao54gpio16/spisim oa/tz255gpio44/m fsra/

31、scirxdb/epwm 7b56gpio7/epwm 4b/scirxda/ecap257gpio6/epwm 4a/epwm synci/epwm synco58x259x160vddio61vss62vdd63gpio19/xclkin/spistea /scirxdb/ecap164gpio53/eqep1i/m fsxa65gpio3966gpio38/xclkin/tck67gpio34/com p2out/com p3out68gpio54/spisim oa/eqep2a/hrcap169gpio37/tdo70gpio35/tdi71gpio36/tm s72gpio11/e

32、pwm 6b/scirxdb/ecap173gpio10/epwm 6a/adcsocbo74gpio55/spisom ia/eqep2b/hrcap275gpio41/epwm7b/scirxdb76gpio27/hrcap2/eqep2s/spisteb/usb0dm77gpio26/ecap3/eqep2i/spiclkb/usb0dp78vddio79vss80vdd81gpio40/epwm7a/scitxdb82gpio3/epwm2b/spisomia/comp2out83gpio2/epwm2a84gpio56/spiclka/eqep2i/hrcap385gpio1/epw

33、m1b/comp1out86gpio0/epwm1a87gpio15/ecap2/scirxdb/spisteb88gpio57/spistea/eqep2s/hrcap489vregenz90vdd91vss92vddio93gpio58/mclkra/scitxdb/epwm7a94gpio13/tz2/spisomib95gpio14/tz3/scitxdb/spiclkb96gpio24/ecap1/eqep2a/spisimob97gpio22/eqep1s/mclkxa/scitxdb98gpio32/sdaa/epwmsynci/adcsocao99gpio33/scla/epw

34、msynco/adcsocbo100u5tm s320f28069_3com1f2g3e4d5com6c8dp7b9a10ds3sm 420361kseg1seg2seg3seg4seg5seg6seg7seg8dvdd3.3vdvdd3.3vseg1seg2com1f2g3e4d5com6c8dp7b9a10ds1sm 420361kseg1seg2seg3seg4seg5seg6seg7seg8com1f2g3e4d5com6c8dp7b9a10ds2sm 420361kseg1seg2seg3seg4seg5seg6seg7seg8com1f2g3e4d5com6c8dp7b9a10ds

35、4sm 420361kseg1seg2seg3seg4seg5seg6seg7seg8com1f2g3e4d5com6c8dp7b9a10ds7sm 420361kseg1seg2seg3seg4seg5seg6seg7seg8com1f2g3e4d5com6c8dp7b9a10ds5sm 420361kseg1seg2seg3seg4seg5seg6seg7seg8com1f2g3e4d5com6c8dp7b9a10ds6sm 420361kseg1seg2seg3seg4seg5seg6seg7seg8com1f2g3e4d5com6c8dp7b9a10ds8sm 420361kseg1s

36、eg2seg3seg4seg5seg6seg7seg8dvdd3.3vdvdd3.3vdvdd3.3vdvdd3.3vdvdd3.3vdvdd3.3vseg3seg4seg5seg6seg7seg8seg1_outseg2_outseg3_outseg4_outseg6_outseg7_outseg5_outseg8_outgrd1grd2grd3grd4grd5grd6grd7grd8c3b1e2q1npn_fht8050c3b1e2q2npn_fht8050c3b1e2q3npn_fht8050c3b1e2q4npn_fht8050c3b1e2q5npn_fht8050c3b1e2q6np

37、n_fht8050c3b1e2q7npn_fht8050c3b1e2q8npn_fht8050grd1_outgrd2_outgrd3_outgrd4_outgrd6_outgrd7_outgrd5_outgrd8_outdgnddgnddgnddgnddgnddgnddgnddgndgrd1grd2grd3grd4grd5grd6grd7grd8l le ed d顯顯示示模模塊塊300rr1300rr2300rr3300rr4300rr17300rr18300rr20300rr19300rr30300rr29300rr28300rr27300rr33300rr34300rr35300rr36

38、dgnddvdd5vavdd5vres1/rd/wr/soe/sam pledgndres0sinsinlocoscosloexc/excdgnd/csres11/cs2/rd3/wr-/fsync4dgnd5dvdd6clkin7xtalout8/soe9/sam ple10db15-sdo11db14-sdi12db13-sclk13db1214db1115db1016db917vdrive18dgnd19db820db721db622db523db424db325db226db127db028a29b30nm31dir32/reset33lot34dos35a136a037exc38/e

39、xc39agnd40sin41sinlo42avdd43coslo44cos45refbyp46refout47res048ad2s1210u8ad2s1210db4db5db6db7db8db9db10db11db12db0db1db2db3abnmdir/resetlotdosa1a0exc/excgnd1reset2vcc3u9stc809-3.3v4.7kr143dvdd3.3vdgnd4.7kr119dgnd4.7kr121dvdd3.3vdvdd3.3v4.7kr120dvdd3.3v4.7kr129dvdd3.3v123y2cstce8m 00g52-r0spia_clkspia

40、_som ispia_sim o0.01ufc7510ufc780.01ufc744.7ufc770.01ufc860.1ufc8510ufc8810ufc89agndagndagnd0.1ufc92dvdd5v0.1ufc9810ufc95avdd5v0r1510r152dgnd10ufc971234jp10h-40.1ufc90+12vgnd1exc/excc3b1e2q17npn_bc846bsinsinlocoscosloc3b1e2q18pnp_bc856b123456j8d1d2d3d4out_a0-in_a1+in_a2v-3v+7out_b6-in_b5+in_b4u7ad86

41、62c3b1e2q20pnp_bc856bc3b1e2q19npn_bc846b、12jp11h-233ufc870r1360r13733ufc840.1ufc83avdd12vagndavdd12vavdd12vavdd12vavdd12vagndagndagndagndagnd0.1ufc8010kr11722kr11810kr1307.5kr1284.7rr1442.2kr1413.3rr1393.3rr1400.01ufc910.01ufc930.01ufc940.01ufc964.7rr1454.7rr1274.7rr1263.3rr1243.3rr1232.2kr1382.2kr1

42、222.2kr1257.5kr116100pfc7910kr115100pfc81dvdd5v12ds9f1sr035vin3gnd1vout2lm 1117u6lm 1117dvdd3.3v820rr1140.1ufc7312jp9h-210ufc76dgnddgnd10ufc72、123456789101112jp7header 2x612023456789101112131415161718192221j1connector 20a+b+b-a-c+c-4.7kr1334.7kr1341234s3sw-dip2820rr149820rr150dgndgpio_34tdo123456789

43、1011121314j7jtagtck4.7kr1422.2kr1464.7kr135dvdd3.3vtm stditdoem u0em u1dgnddgnd/trst0.1ufc82dgnddvdd3.3vjtag 、4.7kr1314.7kr1321234s2sw-dip2820rr147820rr148dvdd3.3v2.2kr472.2kr482.2kr492.2kr502.2kr512.2kr522.2kr532.2kr542.2kr612.2kr632.2kr652.2kr672.2kr692.2kr702.2kr712.2kr72adcina0adcina1adcina2adci

44、na3adcina4adcina5adcina6adcina7adcinb0adcinb1adcinb2adcinb3adcinb4adcinb5adcinb6adcinb7agnd1agnd1avdd3.3v2.2ufc552.2ufc572.2ufc582.2ufc662.2ufc712.2ufc692.2ufc632.2ufc68dvdd3.3vdvdd3.3vdvdd3.3vdvdd3.3vdvdd3.3vdvdd3.3vdvdd3.3v2.2ufc562.2ufc592.2ufc652.2ufc702.2ufc672.2ufc64dgnddgnddgnddgnddgnddgnddgn

45、d123y1cstce8m 00g52-r0dgndx1x2、gnd1reset2vcc3u4stc809t-3.3v4.7kr46dvdd3.3vdgnds1sw-pb1.5kr55/trsttcktditm stdo2.2kr402.2kr412.2kr42eqep_1aeqep_1beqep_1idvdd3.3vvcca1dir2a13a24a35a46a57a68a79a810gnd11gnd12vccb24vccb23oe22b121b220b319b418b517b616b715b814gnd13u2sn74lvc8t245a+b+andoe11andoe24cathode12ca

46、thode23gnd5vo26vo17vcc8pc2hcpl-0630b-a-300rr9300rr10300rr11300rr12820rr24820rr21dvdd5v0.1ufc2dgndandoe11andoe24cathode12cathode23gnd5vo26vo17vcc8pc1hcpl-0630300rr5300rr6820rr23dvdd5v0.1ufc1spib_som i_ineqep_1a_ineqep_1b_ineqep_1i_inc-c+som ieqep_1aeqep_1beqep_1idvdd5v0.1ufc28dgnd10pfc1410pfc2010pfc1

47、310pfc1910pfc910pfc5110pfc3710pfc4110pfc47dgnddgnddgnddgnddgnddgnddgnddvdd5vdvdd5vdvdd3.3vdvdd3.3v2.2kr622.2kr642.2kr662.2kr75dvdd3.3vspib_clkspib_simospib_somispib_stedgnddvdd3.3v0.1ufc31dgnd10pfc2310pfc2410pfc4210pfc4810pfc52eqep_2aeqep_2beqep_2i2.2kr582.2kr592.2kr60seg1_outseg2_outseg3_outseg4_ou

48、tseg6_outseg7_outseg5_outseg8_out2.2kr392.2kr432.2kr442.2kr45/xrs2.2kr772.2kr792.2kr812.2kr832.2kr852.2kr87dvdd3.3vgrd4_outgrd1_outgrd2_outgrd3_outgrd5_outgrd8_outgrd6_outgrd7_out2.2kr892.2kr912.2kr93agnd10.1ufc6110ufc62avdd3.3v0r560r57dvdd3.3vdgndspia_clkspia_som ispia_sim o2.2kr1132.2kr1122.2kr109

49、dvdd3.3vdoslota1a0/wr/cs/sam ple2.2kr1102.2kr1112.2kr1082.2kr1072.2kr1062.2kr1052.2kr1042.2kr103gpio_342.2kr962.2kr952.2kr942.2kr992.2kr982.2kr972.2kr1022.2kr1012.2kr100gpio_10gpio_11gpio_10gpio_112.2kr902.2kr8812023456789101112131415161718192221j2connector 202a+2b+2b-2a-2c+2c-vcca1dir2a13a24a35a46a

50、57a68a79a810gnd11gnd12vccb24vccb23oe22b121b220b319b418b517b616b715b814gnd13u3sn74lvc8t2452a+2b+andoe11andoe24cathode12cathode23gnd5vo26vo17vcc8pc4hcpl-06302b-2a-300rr13300rr14300rr15300rr16820rr26820rr22dvdd5v0.1ufc4dgndandoe11andoe24cathode12cathode23gnd5vo26vo17vcc8pc3hcpl-0630300rr7300rr8820rr25d

51、vdd5v0.1ufc3eqep_2a_ineqep_2b_ineqep_2i_in2c-2c+eqep_2aeqep_2beqep_2idvdd5v0.1ufc29dgnd10pfc1610pfc2210pfc1510pfc2110pfc1010pfc5310pfc3810pfc4310pfc49dgnddgnddgnddgnddgnddgnddgnddvdd5vdvdd5vdvdd3.3vdvdd3.3vdgnddvdd3.3v0.1ufc32dgnd10pfc2510pfc2610pfc4410pfc5010pfc54sim oclkstespib_ste_inspib_clk_insp

52、ib_sim o_inj6j5j4j3spib_som ispib_sim ospib_clkspib_stevcca1dir2a13a24a35a46a57a68a79a810gnd11gnd12vccb24vccb23oe22b121b220b319b418b517b616b715b814gnd13u1sn74lvc8t245spib_som i_outsom i、dvdd5v0.1ufc27dgnd10pfc810pfc1210pfc510pfc710pfc1110pfc610pfc4510pfc3410pfc3310pfc3510pfc39dgnddgnddgnddgnddgnddgn

53、ddgnddvdd5vdvdd3.3vdvdd3.3vdgnddvdd3.3v0.1ufc30dgnd10pfc1710pfc1810pfc3610pfc4010pfc46sim o、clk、ste、spib_ste_outspib_clk_outspib_sim o_out1234jp1h-41234jp6header 2x2b1_outb2_outb3_outb4_out1234jp3header 2x2a1_outa3_outa2_outa4_outb1_outb3_outb2_outb4_out10kr371234jp2h-410kr3110kr3210kr381234jp5heade

54、r 2x21234jp4header 2x2a2a3a4a2a3a4a5a5b2b3b4b5b2b3b4b5gpio_39gpio_392.2kr92gpio_41gpio_27gpio_41gpio_27gpio_0gpio_1gpio_2gpio_3gpio_40gpio_56gpio_0gpio_1gpio_2gpio_3gpio_40gpio_562.2kr842.2kr822.2kr862.2kr782.2kr762.2kr802.2kr74gpio_57gpio_570r73dgndgpio_582.2kr68dvdd3.3vgpio_581234jp8h-4dvdd3.3vdvd

55、d5vdgnddvdd3.3v2、i/o、lcd、e qe p、spi、spi、e qe p、1、2、3、e qe p4、spi、5、11、i/o、lcd10ufc60dgnddgnda1_outa3_outa2_outa4_outc3b1e2q10pnp_fht8550c3b1e2q9pnp_fht8550c3b1e2q11pnp_fht8550c3b1e2q12pnp_fht8550c3b1e2q16pnp_fht8550c3b1e2q15pnp_fht8550c3b1e2q14pnp_fht8550c3b1e2q13pnp_fht8550圖 4-6 精度檢測卡原理圖圖 4-6 為精度檢測

56、卡的全部原理圖，當初設計的時候考慮到用 led 數(shù)碼管顯示精度，由于考慮到 dsp 的另外一個 spi 模塊可能用于其他編碼器或外設模塊（例：手操器） ，所以用 dsp 的 16 個 gpio 來控制 8 個 led 數(shù)碼管的顯示。該種方法編程比較繁瑣，可顯示的內(nèi)容有限，后選擇用 lcd 來代替顯示部分?；ヂ?lián)網(wǎng) 24.3、pcb 制版制版圖 4-7 pcb 正面圖 4-8 pcb 反面圖 4-7 和圖 4-8 為 pcb 板的正面和反面 3d 模擬圖。pcb 布局具體參數(shù)為：pcb 設計為 2 層板；dsp 部分的信號線走線寬度為 10mil；旋變解碼芯片部分的信號走線寬度為 20mil；電源

57、線走線寬度為 40mil；信號線走線過孔最小為：內(nèi)徑 10mil，直徑 20mil；電源線走線過孔最小為：內(nèi)徑 20mil，直徑 50mil；模擬電路和數(shù)字電路分開；除了 dsp 芯片管腳附近的走線間距為 0.25mm，所有信號線走線間距在 15mil 以上。互聯(lián)網(wǎng) 24.4、硬件實物圖、硬件實物圖圖 4-9 實物圖lcd 接口jtag 接口旋轉變壓器接口數(shù)碼管顯示光電編碼器接口旋變 12v 供電5v 供電接口互聯(lián)網(wǎng) 25、軟件設計、軟件設計5.1、算法原理、算法原理首先分別求得光電編碼器當前的角度讀數(shù) 和旋轉變壓器當前的角度讀數(shù) ，然后求得光電編碼器當前角度和前一刻角度的差值 = - 以及旋

58、轉變壓器當前的角度和前一刻角度的差值 = - 。接著將每次求得的差值求和： = +，= + 。最后將光電編碼器和旋轉變壓器的差值累加值相減就是誤差值。error = ?；ヂ?lián)網(wǎng) 25.2、算法流程圖、算法流程圖開始旋轉變壓器故障檢測是否存在故障是讀旋轉變壓器當前角度 讀光電編碼器當前角度 計算光電編碼器角度差值 = 0 ?否否= 32768 ?是是= 65536 = + 否計算旋轉變壓器角度差值 = 0 ?否= 32768 ?是是= 65536 = + 否num = num + 1num 16 ?err = - 否是err err_n?err_n = errerr err_p?err_p = e

59、rrerr_pp = err_n + err_p否否否是是 = 0= 0更新角度 =更新角度 = 互聯(lián)網(wǎng) 25.3、時序圖、時序圖5.3.1、lcd 模塊時序圖模塊時序圖lcd 顯示器的型號是 lcm12864r。具體功能如下：可以顯示漢字及圖形；內(nèi)置 8192 個漢字（16 * 16 點陣） ；128 個字符（8 * 16 點陣） ；64 * 256 點陣顯示 ram；配置 led 背光；具有光標顯示、畫面移位、自定義字符、睡眠模式等功能。該 lcd 的通訊方式有：8 位或 4 位并行以及 3 位串行。這次實驗用到的是 8 位并行。時序圖如下：圖 5-1 并口通訊模式寫入時序圖圖 5-2 并

60、口通訊模式讀數(shù)時序圖對于 lcd 操作，可以將相應的地址和數(shù)據(jù)發(fā)送至 lcd，也可以將之前寫入的數(shù)據(jù)讀出來。但對于這次的精度檢測實驗來說，只需要將檢測出來的數(shù)據(jù)發(fā)送至 lcd 并顯示即可，只需要簡單的配置 lcd，然后將地址和數(shù)據(jù)發(fā)送到 lcd，用不到回讀操作。從寫入時序圖中看出，對于寫入操作 r/w 信號可以持續(xù)保持拉低狀態(tài)。rs 信號：當發(fā)送數(shù)據(jù)時拉高，發(fā)送指令時拉低。使能信號為一個有效的下降沿。數(shù)據(jù)信號為八個gpio 口同時輸出。互聯(lián)網(wǎng) 25.3.2、旋變解碼芯片時序圖、旋變解碼芯片時序圖實驗用的旋轉變壓器解碼芯片是 adi 公司的 ad2s1210，該芯片的最大跟蹤速率3125rps，