基于DSP的動態汽車衡系統設計

　　系統介紹

　　動態汽車衡系統一般由稱重平臺、信號調理電路、數據采集電路、處理器以及屏幕顯示、通信電路和上位機等組成。系統的稱重平臺與公路路面處于同一水平面，當汽車通過稱重平臺時，稱重傳感器將軸重信號轉換為電壓信號，經過信號放大電路和濾波電路，轉換為數字量，送給微處理器，微處理器將測得的動態車重信號進行處理后計算出車輛的軸重和整車重量，并傳送給上位機保存和打印。

　　動態汽車衡系統總體結構圖如圖1所示?！　?/p>

 

　　硬件設計

　　對于動態汽車衡系統來說，硬件系統是最基本的框架，是系統的所有功能的基礎。硬件的選擇和硬件的性能對系統的功能及精度有直接的影響。因此，我們設計了以TMS320F28335為核心的硬件平臺。動態稱重系統硬件結構主要包括：傳感器，放大電路，模擬低通濾波電路，A/D轉換電路，DSP控制器，數碼管顯示電路，串行通信電路，電源電路。硬件系統結構圖如圖2所示。

　　傳感器

　　稱重傳感器位于稱重平臺下面，是整個硬件系統的起始部分，它將車重信號轉換成電壓信號。測量重量的傳感器有很多種。其中，電阻應變式稱重傳感器精度高，測量范圍廣;使用壽命長，性能穩定可靠;可在高低溫、高速、高壓、強烈振動、強磁場、潮濕等惡劣環境下正常工作;結構簡單，體積小，重量輕;價格便宜，品種多樣，便于選擇和大量使用;頻率響應較好。因此，稱重傳感器大多采用電阻應變片式。本文采用中航電測儀器股份有限公司的電阻應變式傳感器。

　　信號調理電路

　　信號調理電路主要包括放大電路和低通濾波電路兩部分。

　　由于稱重傳感器轉換后的電壓信號是幅度很小的毫伏差動信號(激勵電壓12V時滿量程輸出是24毫伏)，很難直接進行模數轉換，因此需要對這一模擬電信號進行放大處理。由于傳感器信號放大電路的設計對系統的精度有很重要的影響，因此選用高增益、高輸入電阻、低失調和高共模抑制比的儀表放大器。在這里，我們選用美國ADI公司的儀表放大器AD620。AD620電路簡單，同時該放大器具有很好的特性，溫漂和電壓失調參數很小。AD620是一個只需一個外部電阻就能設置放大倍數為1~1000的低功耗、高精度儀表放大器。

　　由于稱重信號成分非常復雜，既有共模干擾，也有串模干擾，頻率分布從幾十赫茲到幾千赫茲，所以為了濾除承重信號中的高頻噪聲，我們采用一階有源低通濾波器。截止頻率取為50Hz，R選取3kΩ，C選取1μF，運放選取OP07。

　　模數轉換電路

　　本設計選用美國Maxim公司的MAX125。MAX125是2x4通道、高速的14位數據采集芯片。MAX125工作工程分為三部分，即采樣方式的設置、信號的采樣轉換和轉換結果的讀取。MAX125共有8種轉換模式和一種省電模式。芯片8個通道分為A，B兩組，但用戶只能選擇其中的一組進行轉換。芯片默認的采樣方式是只采集A組的第一通道。如果采集其他通道，就要對采樣方式進行設置，以確定采集的通道數，最多可以同時采樣4個通道。