基于DSP的稱重系統(tǒng)中濾波器的實現(xiàn)

摘要：利用電容稱重傳感器測量載荷時，真實載荷信號非常微弱，如果不進行有效的濾波處理，會導致稱重結(jié)果的不準確。文章對傳感器輸出電壓進行了分析研究，用MATLAB仿真軟件分析了濾波算法的性能，提出了基于數(shù)字處理芯片TMS320VC5416的濾波方案。試驗結(jié)果表明：系統(tǒng)設計達到了預期的要求。
關鍵詞：電容傳感器；車輛；稱重；濾波器；DSP

用電容稱重裝置測量載荷，由于工作環(huán)境惡劣，會使電容稱重傳感器的輸出結(jié)果存在很多干擾，而電容稱重傳感器的真實載荷信號非常微弱，這樣會使真實的載荷信號淹沒在于擾信號中，如果不進行有效的濾波處理，就會導致稱重結(jié)果的不準確。因此，濾波器設計是車輛電容稱重裝置中的關鍵技術之一，它直接關系到測量的精度。通過數(shù)據(jù)采集卡將信號調(diào)理電路的模擬電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，存儲到計算機中，利用MATLAB仿真軟件對濾波算法的性能進行分析，并將數(shù)字濾波算法程序下載到DSP芯片TMS320VC5416中，配合整個電容稱重裝置對車輛載荷稱重的分析。

1 系統(tǒng)總體方案設計
文中采用了以DSP芯片TMS320VC5416為核心的系統(tǒng)方案。測試系統(tǒng)如圖1所示。從結(jié)構(gòu)上說系統(tǒng)包括4部分：電容稱重傳感器、信號調(diào)理電路、USB數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)處理電路。

電容稱重傳感器可以將車輛前后軸重量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙萘康淖兓?。信號調(diào)理電路選用了具有消除雜散電容影響能力的四相檢測電荷轉(zhuǎn)移式微電容測量線路。通過數(shù)據(jù)采集卡可以把信號凋理電路的模擬電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，通過USB數(shù)據(jù)總線與計算機進行通信，將采集到的含有電壓信息的數(shù)字量信息存儲到計算機中，借助于計算機中面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)采集軟件和文中的數(shù)字濾波器，可以將結(jié)果進行分析、計算、曲線擬合和繪圖。

2 系統(tǒng)硬件設計
本系統(tǒng)以DSP為核心，組成一個集信號采集、處理為一身的電容稱重系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路由模／數(shù)轉(zhuǎn)換電路、復位電路、電源電路等組成。如圖2所示。

模／數(shù)轉(zhuǎn)換電路將采集到的實時信號變?yōu)閿?shù)字信號以供濾波器進行處理。電源模塊提供系統(tǒng)工作所需的各種電壓，如I／O電壓、內(nèi)核電壓等等。本系統(tǒng)中采用了較低工作頻率的DSP復位時鐘模式。JTAG接口供數(shù)字信號處理芯片下載程序以進行調(diào)試。